Calculadora de luz para la fotosíntesis: fotones y energía para fijar CO₂
Calcula cuántos moles de fotones y cuánta energía luminosa se necesitan para fijar CO₂ en la fotosíntesis, y la glucosa y el oxígeno que se producen.
Cómo funciona
6 CO₂ + 6 H₂O + luz → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ · Fotones (mol) = CO₂ fijado × requerimiento cuántico (~8 por CO₂) · Energía por mol de fotones = N_A × h × c ÷ λ ≈ 0.1196 ÷ λ (m) J/mol · Energía luminosa = fotones × energía por mol
En la fotosíntesis, la planta reduce el CO₂ a azúcar con energía de la luz: por cada CO₂ fijado libera un O₂, y con seis CO₂ arma una molécula de glucosa. Las reacciones dependientes de la luz necesitan absorber entre 8 y 10 fotones por cada CO₂ (el llamado requerimiento cuántico), así que la demanda de fotones crece en proporción directa al carbono fijado. Si multiplicas los moles de fotones por la energía de un mol de fotones, que depende de la longitud de onda, obtienes la energía luminosa mínima. Es un piso teórico: una hoja real necesita más, porque no absorbe ni aprovecha toda la luz.
Ejemplo resuelto
Sofía quiere saber cuánta luz roja (680 nm) se necesita para fijar 6 mol de CO₂ con 8 fotones por CO₂: son 6 × 8 = 48 mol de fotones. Cada mol de fotones de 680 nm lleva unos 175.91 kJ (0.11962 ÷ 680 × 10⁻⁹ J), así que la energía luminosa es 48 × 175.91 ≈ 8,443.76 kJ. Con eso se forma 6 ÷ 6 = 1 mol de glucosa y se liberan 6 mol de O₂.
Fuentes: Photosynthesis — Wikipedia
Preguntas frecuentes
¿Cuántos fotones se necesitan para fijar una molécula de CO₂?
El mínimo teórico es de unos 8 fotones por CO₂ (el requerimiento cuántico), aunque en mediciones reales suelen ser 9 o 10 por las pérdidas de energía. Su inverso, unos 0.1 CO₂ por fotón, es el rendimiento cuántico.
¿Por qué la longitud de onda cambia la energía?
La energía de un fotón es inversamente proporcional a su longitud de onda (E = h × c ÷ λ). La luz azul, cerca de 450 nm, lleva más energía por fotón que la roja de 680 nm, así que el mismo número de fotones aporta más energía total con longitudes de onda más cortas.
¿Esta es la luz que realmente necesita una planta?
No, es un mínimo ideal. Las plantas solo absorben parte de la luz que les llega, pierden energía como calor y fluorescencia y hacen fotorrespiración, así que en el campo necesitan varias veces más luz que este piso cuántico.
¿Cuánta glucosa se produce por cada mol de CO₂?
Un sexto de mol, porque la ecuación de la fotosíntesis usa 6 CO₂ para formar una glucosa. Si fijas 12 mol de CO₂, obtienes 2 mol de glucosa y liberas 12 mol de O₂.
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Estimación con fines educativos; no es asesoría médica ni de laboratorio. Verifica las fórmulas, las unidades y los supuestos para tu organismo o protocolo.