第44章 化学电池生物反应(1/2)
叶涛接过拉杆,掂了掂箱子的分量,眉头微微一动,嘴上没说什么,手腕一翻,轻鬆地把箱子提起来,塞进后备箱。
凌棲月的父亲也在往车那边走,灰色羊绒大衣的下摆被夜风掀起一角,步伐沉稳。凌棲月跟在他身侧,拉著那只粉色硬壳箱,脚步比平时轻快了一些。
叶安朝她的方向抬了抬手,五指张开,晃了两下。
“走了。”
凌棲月侧过半张脸,路灯的橘光落在她的侧颊上,勾出一条清晰的轮廓线。
她没开口,只是微微点了下头,马尾在脑后轻轻一盪。
凌父的车先启动,白色的尾灯在夜色里拖出两道红线,拐过街角就没了影。
叶涛已经在驾驶座上发动了引擎,暖风从出风口涌出来,车內的温度比外面高了十度不止。叶安拉开副驾的车门坐进去,安全带咔嗒一声扣好。
“刚才那是你同学的家长?”叶涛掛挡,方向盘往右打了半圈,车子平稳地驶离路沿。
“嗯,凌棲月她爸。”
叶涛点了下头,没再追问。他这人有个好处,不该问的绝不多嘴,分寸感拿捏得比手术刀还精准。
车窗外的街灯一盏接一盏地掠过去,光斑在玻璃上滑成一条连续的橙色轨跡。叶安靠在座椅上,肩胛骨终於鬆了下来,下午那场高强度的物理集训榨乾了他不少精力,脑子倒还转得动。
他从书包侧兜里摸出那份胡建国给的数论专题,翻了一页,又合上了。
不对,数学题周三之前做完就行,不急。
手指往书包深处探了探,碰到另一沓纸的边角。是上午化学课唐丰源留的课后拓展题,他一直没来得及看。叶安抽出那张a4纸,在膝盖上展平。
题目不长,但信息密度极高。
一道关於生物燃料电池的综合题。
题干描述的是一种以葡萄糖为燃料、以酶为催化剂的微生物燃料电池。
负极区域,葡萄糖在微生物酶的催化下被氧化,释放电子;正极区域,氧气在酶的作用下得到电子,被还原为水。
整个装置用质子交换膜隔开,模擬的是人体细胞內线粒体的氧化磷酸化过程。
题目问了三个东西:负极的电极反应方程式,正极区域ph的变化趋势,以及整个电池的理论电动势计算。
叶安盯著题干里“微生物酶催化”这几个字,指腹在纸面上蹭了一下。
有意思。
这道题把电化学和生物化学捆在了一起。常规的原电池模型里,电极反应是无机的、简单的,铁变成铁离子,锌变成锌离子,清清楚楚。但生物燃料电池不一样,葡萄糖的氧化是一个多步骤的有机反应,中间涉及辅酶nad+的递氢过程,电子传递链上的细胞色素c,还有最终氧化磷酸化生成atp的能量耦合。
这些东西,单独拎出来都不难,但全塞进一道电化学的框架里,就需要跨学科的理解力了。
【检测到化学~生物交叉知识体系……】
【启动被动能力:化学分子重构。】
【同步启动被动能力:生物生命视野。】
两套系统同时介入,叶安脑中的画面瞬间分裂成两个图层。
底层是电化学的经典模型~负极失电子,正极得电子,电子通过外电路从负极流向正极,阳离子通过质子交换膜內迁维持电荷平衡。
上层叠加了生物化学的微观动画。
一个葡萄糖分子被固定在负极表面的酶活性位点上,六碳骨架在催化下逐步断裂,碳原子被氧化成二氧化碳,氢原子脱落后传递给nad+,生成nadh。nadh再把电子交给电极表面,自己重新变回nad+,循环往復。
负极反应的本质,就是葡萄糖的完全氧化。
c?h??o?+ 6h?o→ 6co?+ 24h?+ 24e?
叶安拿起笔,在a4纸空白处写下这行方程式,然后转向正极。
正极更直白。氧气得到电子,在酸性环境下与氢离子结合,生成水。
o?+ 4h?+ 4e?→ 2h?o
正极区域消耗氢离子,ph升高,偏碱性。
第三问的理论电动势需要用到標准电极电位和能斯特方程,叶安在膝盖上翻转纸张,笔尖飞快地列出热力学数据,代入公式。
车子平稳地行驶在主干道上,叶涛的驾驶风格和他做手术一样,精確、稳定,变道前打灯,过弯减速,油门踩得匀称,整台车几乎感觉不到晃动。
但叶涛的余光一直掛在后视镜上。
后视镜里映出副驾的画面~自家儿子低著头,膝盖上摊著一张纸,手里攥著笔,写得飞快,脖子弯成一个不太健康的弧度。
叶涛的右手在方向盘上敲了两下。
“书包里有个东西,你拿出来。”
叶安笔没停,嘴里应了一声。
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