光合成

光合成は、漢字で書けば三文字だが、人間が同様に機械的に作ろうとすると、何十億円も掛かる植物の一第化学工場である。今研究チームの中に、海水に多量に含まれる酸化マグネシウムを取り出し、太陽光を集積しレーザーにまで高め、それを酸化マグネシウムに当てマグネシウムだけを取り出し炉の中でまた酸素と結合させその時に出るエネルギーで、電力をまかなおうとするプロジェクトまである。このエネルギーはクリーンであり一度作り出せば、半永久的だとの触れ込みだが、難がある。日差しが出ている分には有効だが、夜や天気の悪いときは使えない。でも植物は何の問題も無く、いともたやすく光合成をする。人間は、野菜や果物、主食の米麦が無ければ生きては行けません。そこで感謝の意味も込め、光合成の仕組みに付いて、説明したいと思う。
wikipediaでは何ページも用語の意味を調べながらでないと、一ページだけ見ても分からりません。そこで主役となるクロロフィル(葉緑素)からです。絵では炭素と窒素の５角形の環にマグネシウムが一個ある(wikipediaで調べてね)。でもこれだと電気的に不安定だしマグネシウムは単体で存在するのは、難しいはずだ。絵では都合あわせのため無理矢理合わせた感がある。それにあの葉の弾力が生まれない。そこで、Mg2O2Hを想定してみた。これはどういう結合かと言うと、２個の酸素原子でマグネシウム原子の外軌道電子をもらい、酸素の余った結合の手１個で水素と結合する仕方です。並び的には、H-O-Mg-O-Hです。(あくまでMgOの結合は、共有結合です。)これだと電気的に釣り合い光のエネルギーで、容易に離れられ、葉っぱの弾力が出て来る。植物の分子式では、C55H72O8N4Mgとなる。本当は、もっと色々な角度から見て組み立てたかったのですが、あまりwikiを崩して行くと本来の目的からずれるので、止めました。

ところで、まだ学者や専門家達は、水素原子をイメージできないのだろうか。この様な絵を見ると分からない人なら信じきって、丸暗記するしかない。ノーベル化学賞を貰った日本人学者は、研究対象外だから許されるのでしょうが、実はこれは困った問題なのです。多くの人がそうやって学んでますから、これを正しい方向に立て直すには、かなりの時間と労力が掛かります。はっきり言います。H2という水素分子は存在しないのです。在るのは水素原子の集合体だけです。圧力をかければ、重水素、三重水素あげくにはヘリウムまで成るだけです。

話を戻します。光合成は、水を分解して酸素を放出し、二酸化炭素から糖を合成する。とあります。これは易しく説明してますが、実は良く出来たサイクルで車のエンジン顔負けです。ここでは炭素ばかりが出て来ますが、窒素も吸収しないとクロロフィルは出来ません。まず二酸化炭素から説明します。植物の目的は、生長するだけです。生長するのに酸素は、邪魔になるのです。欲しいのは主に炭素、次に窒素です。であまり強い光も苦手です。マグネシウムは酸素と化学結合できますから、あまり強い光だとMgOとなり、その時の燃焼熱で枯れるか、自然発火してしまいます。我が家のハナミズキも一番日の当たるところでしたので今年の猛暑で半分枯れてしまいました。ではクロロフィルは、またはマグネシウムは酸素と二酸化炭素を何処で見分けているのでしょうか。長くなりましたので、次に回します。

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