Clorofilla

La clorofilla è un composto chelante ovvero un composto in grado di formare complessi con i metalli che si trova nei grana dei cloroplasti delle cellule vegetali e in tutti gli organismi che compiono la fotosintesi. Nella clorofilla,  fu isolata per la prima volta nel 1817 dai chimici francesi Joseph Bienaimé Caventou e Pierre Joseph Pelletier nell’ambito dei loro studi sugli alcaloidi. Si ritenne che la clorofilla fosse un singolo composto ma solo nel 1912 il chimico tedesco Richard Martin Willstätter, premio Nobel per la Chimica nel 1915 dimostrò che la clorofilla è costituita da una miscela di due composti denominati clorofilla a e clorofilla b:

clorofilla

I due componenti vennero separati agitando una soluzione di etere di petrolio contenente clorofilla con metanolo acquoso: la clorofilla a rimane nella soluzione di etere di petrolio mentre la clorofilla b passa nella soluzione acquosa di metanolo. I due tipi di clorofilla differiscono tra loro solo nella composizione della catena laterale: la clorofilla a ha il gruppo metilico  –CH3 mentre la clorofilla b ha il gruppo aldeidico –CHO.

Nella clorofilla è presente uno ione magnesio Mg2+ centrale che ha intorno un anello porfirinico. La porfirina presenta quattro atomi di azoto che si legano allo ione metallico centrale secondo una geometria quadrato planare.

La clorofilla a, che si trova in rapporto 1:3 con la clorofilla b, è un solido di colore blu-nero mentre la clorofilla b è un solido verde scuro. Entrambe conferiscono una colorazione verde a soluzioni organiche e sono dei fotorecettori in quanto contengono un insieme di legami semplici e doppi alternati che risultano delocalizzati. Come i polieni delocalizzati la clorofilla presenta forti bande di assorbimento nella regione dello spettro visibile consentendo alle piante di assorbire energia dal sole.

A causa dei gruppi laterali diversi presenti nei due tipi di clorofilla si hanno spettri di assorbimento diversi in quanto mentre la luce non viene significativamente assorbita a 460 nm dalla clorofilla a, si ha un forte assorbimento da parte della clorofilla b alla stessa lunghezza d’onda. Queste due clorofille risultano così si completano a vicenda nell’assorbimento della luce solare.  La clorofilla assorbe la radiazione blu e la radiazione rossa non assorbe e quindi riflette le radiazioni che hanno una lunghezza d’onda compresa tra 500 e 600 nm che corrisponde al colore verde:

spettro di assorbimento

Per la sua intensa colorazione la clorofilla è usata come colorante di saponi, oli, cere e nel campo dolciario.

L’uso più importante della clorofilla risiede  nella fotosintesi, processo in cui a partire dall’anidride carbonica presente nell’atmosfera e dall’acqua metabolica si ottengono sostanze organiche come il glucosio, zucchero fondamentale nella vita della pianta secondo la reazione:

6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O(1)

Dalla fotosintesi si ottiene ossigeno molecolare che la pianta libera nell’atmosfera attraverso gli stomi.

La fotosintesi quindi, oltre a rendere le piante organismi autotrofi da cui dipende la vita dell’uomo sulla Terra,  fornisce ossigeno fondamentale per la respirazione.

L’energia chimica immagazzinata dalla fotosintesi in carboidrati permette lo svolgimento di  reazioni biochimiche negli organismi degli esseri viventi.

La reazione fotosintetica è una reazione di ossidoriduzione in cui CO2 viene ridotta e H2O viene ossidata secondo le seguenti semireazioni:

6 CO2 + 24 H+ + 24 e → C6H12O6 + 6 H2O  (2)

2 H2O → O2 + 4 H+ + 4 e

Moltiplicando la seconda semireazione per 6 si ha:

12 H2O →6 O2 + 24 H+ + 24 e (3)

Sommando la (2) alla (3) e semplificando si ottiene la (1).

La clorofilla costituisce il tramite per il trasferimento di elettroni in quanto quando assorbe l’energia dalla luce un elettrone della clorofilla viene eccitato a un livello energetico maggiore; in questo stato a più alta energia l’elettrone viene più rapidamente trasferito a un’altra molecola e ciò innesca una catena di trasferimenti di elettroni che termina con il trasferimento di un elettrone all’anidride carbonica. La clorofilla che ha perso un elettrone può accettarlo da un’altra molecola concludendo il processo.

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Author: Chimicamo

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