Comment montrer que l'oxygène est un sous-produit de la photosynthèse?
Pour montrer que l'oxygène est un sous-produit de la photosynthèse, vous pouvez mettre en place une expérience scientifique simple. Vous aurez besoin de 8 brins d'une plante élodée car elle dégage de l'oxygène sous forme de bulles, 2 récipients grands et transparents, du bicarbonate de soude, 2 grands entonnoirs, 2 tubes à essai, du soleil ou une ampoule de 40 watts, de l'eau du robinet déchlorée, et des gants. Remplissez les grands récipients avec de l'eau et du bicarbonate de soude et placez-y les brins d'élodée avec les entonnoirs inversés afin qu'ils recouvrent les brins. Remplissez les deux tubes à essai avec de l'eau, retournez-les et placez-les sur les tiges de chaque entonnoir. Conservez 1 pot à la lumière et 1 à l'obscurité pendant 24 heures. Vous devriez voir une bulle d'air au sommet du tube à essai qui a été exposé à la lumière. Pour savoir comment utiliser une allumette pour prouver quelle plante a produit de l'oxygène, continuez à lire!
Combien de cuillères à soupe de bicarbonate de soude dois-je ajouter précisément lorsque l'on montre que l'oxygène est un sous-produit de la photosynthèse?
La photosynthèse est le processus utilisé par les plantes (ou photoautotrophes) pour convertir l'énergie du soleil, le dioxyde de carbone et l'eau en nourriture (glucides). Le sous-produit de ce processus est l'oxygène, et vous pouvez le prouver en utilisant une simple expérience scientifique! Ce projet est mieux commencé le matin par une journée ensoleillée. Elodea est la plante choisie car elle dégage de l'oxygène sous forme de bulles, que vous pourrez voir, mais n'importe quel type de plante aquatique (ou hydrophyte) fera l'affaire.
Partie 1 sur 2: mise en place de l'expérience
- 1Rassemblez le matériel nécessaire. Pour prouver que l'oxygène est un sous-produit de la photosynthèse, vous pouvez mettre en place une expérience avec une plante aquatique et capturer le gaz qu'elle émet en réponse à la photosynthèse. Vous mettrez également en place une condition de contrôle où la plante ne sera pas exposée à la lumière, empêchant la photosynthèse. Pour effectuer cette expérience, vous aurez besoin des éléments suivants:
- 8 brins d'une plante élodée, une plante aquatique disponible dans votre animalerie ou magasin de jardinage local
- 2 grands contenants transparents
- Bicarbonate de soude (bicarbonate de soude), pas plus de 1 cuillère à soupe
- 2 grands entonnoirs (doit être assez petit pour tenir dans le grand récipient)
- 2 tubes à essai (doit s'adapter sur l'extrémité de l'entonnoir)
- une source lumineuse: la lumière du soleil ou au moins une ampoule de 40 watts
- eau du robinet déchlorée (le chlore dans l'eau tuera la plante), assez pour remplir les deux récipients environ 0,75 plein
- Des gants
- 2Préparez les plantes élodées. Pour chaque brin, retirez plusieurs feuilles à la base de la tige et coupez l'extrémité en biais. Écrasez délicatement l'extrémité de la tige avec vos doigts. Vous utiliserez quatre brins pour chaque configuration expérimentale.
Avec plus de CO2, le taux de formation de bulles d'oxygène augmentera puisque la photosynthèse utilise du CO2 et de l'eau pour produire du glucose et de l'oxygène. - 3Préparez la solution de bicarbonate de sodium. Remplissez le grand récipient à environ 0,75 d'eau déchlorée à température ambiante et ajoutez quelques cuillerées de bicarbonate de soude. Agiter la solution jusqu'à ce qu'elle soit complètement dissoute. Cette solution de bicarbonate fournira à l'élodée le dioxyde de carbone dont elle a besoin pour utiliser la photosynthèse.
- Ajoutez la même quantité de bicarbonate de soude et d'eau dans les deux grands récipients.
- 4Placez les brins d'élodée dans le fond du récipient avec l'entonnoir inversé sur eux. Ajouter quatre brins au fond de chaque récipient. Retournez l'entonnoir et placez-le dans le récipient de manière à ce qu'il recouvre tous les brins d'élodée et que l'extrémité de l'entonnoir soit dirigée vers le haut.
- Assurez-vous qu'il y a suffisamment d'eau pour que l'extrémité de l'entonnoir soit toujours immergée. Ajouter plus d'eau à température ambiante, si nécessaire.
- 5Remplissez les deux tubes à essai avec de l'eau. Plongez le tube à essai dans l'eau jusqu'à ce qu'il n'y ait plus de bulles dans le tube ou remplissez simplement le tube jusqu'en haut. Il est crucial pour l'expérience qu'il n'y ait pas d'air emprisonné nulle part dans le tube à essai.
Comme l'élodée produit de l'oxygène lors de la photosynthèse, une partie de l'oxygène se dissout dans l'eau et déplace l'azote gazeux et le dioxyde de carbone gazeux. - 6Inversez les tubes à essai et placez-les sur les tiges de chaque entonnoir. Tenez votre pouce au-dessus du tube à essai, retournez doucement le tube à essai et abaissez l'extrémité dans l'eau. Retirez votre pouce et vérifiez qu'il n'y a pas de bulles dans le tube. S'il y a des bulles, inclinez le tube jusqu'à ce que les bulles s'échappent à la surface. Lorsque toutes les bulles ont disparu, placez le tube à essai sur la tige de l'entonnoir en verre.
- Assurez-vous que la configuration est stable et que le tube à essai repose bien sur le dessus de l'entonnoir.
- A ce stade, il ne doit y avoir aucune bulle d'air dans l'un ou l'autre des tubes à essai. S'il y a de l'air, retirez le tube à essai, remplissez-le d'eau et réessayez.
- 7Conservez un pot à la lumière directe et un pot à l'obscurité. Pour le pot en lumière directe, placez-le près d'une fenêtre ou à côté d'une lampe. Pour le pot dans l'obscurité, rangez-le dans une pièce sombre ou un placard sans fenêtre. Laissez une note sur la porte indiquant «Ne pas ouvrir» afin que votre famille sache qu'une expérience est en cours.
- Le bocal stocké dans l'obscurité est le "contrôle" de la photosynthèse. Puisque nous essayons de prouver que la photosynthèse produit de l'oxygène, nous voulons nous assurer qu'aucun oxygène n'est produit en l'absence de lumière.
- Laissez les deux pots seuls pendant au moins 8 heures, mais jusqu'à 24 heures.
- Après seulement quelques heures, vous devriez commencer à voir des bulles d'air apparaître dans le tube à essai de l'élodée à la lumière.
Partie 2 sur 2: montrer que l'oxygène est le gaz produit
- 1Vérifiez l'expérience après 24 heures. Prenez le pot qui est resté au soleil à la fin de la journée. Vous devriez voir une bulle d'air au sommet du tube à essai. Pour l'expérience qui était dans l'obscurité, il ne devrait pas y avoir de bulles d'air au sommet du tube à essai.
- Si vous ne voyez pas d'air dans la configuration qui a été stockée dans la lumière, essayez à nouveau l'expérience avec des brins d'élodée plus frais.
- Si vous voyez de l'air dans la configuration qui a été stocké dans l'obscurité, vous avez peut-être accidentellement laissé entrer de l'air pendant que vous prépariez l'expérience. Essayez à nouveau, en vous assurant qu'il n'y a pas d'air lorsque vous le placez dans l'obscurité.
Les bulles d'oxygène formées pendant la photosynthèse déplacent l'eau du tube à essai, de sorte que le niveau d'eau devrait apparaître plus bas qu'il ne l'était à l'origine. - 2Soulevez le tube à essai de l'entonnoir de l'expérience "légère". Mettez des gants pour éviter de contaminer votre tube à essai. En gardant le tube à essai à l'envers et immergé dans l'eau, retirez-le de l'entonnoir. Placez votre pouce sur l'extrémité du tube et sortez-le complètement de l'eau.
- Attention à ne pas incliner du tout le tube car la bulle d'oxygène en haut s'échappera et vous devrez recommencer l'expérience.
- 3Brûlez l'oxygène. Allumez une allumette, mais éteignez la flamme rapidement pour qu'elle brille toujours. Vous aurez peut-être besoin d'une deuxième paire de mains pour cette étape: quelqu'un pour allumer l'allumette et quelqu'un pour tenir le tube à essai. Inversez le tube pour qu'il soit maintenant droit et que le gaz piégé se trouve au sommet du tube. Retirez votre doigt et placez l'allumette incandescente dans le gaz du tube à essai.
- La surveillance parentale est recommandée lors de l'allumage des allumettes.
- Ne laissez pas l'allumette toucher l'eau, seulement le gaz.
- Vous devriez voir l'allumette se rallumer, s'enflammer. Parce que l'oxygène est hautement inflammable, lorsque l'allumette fumante entre en contact avec elle, elle s'enflamme de nouveau.
- 4Répétez cette opération avec l'élodée de contrôle qui a été maintenue dans l'obscurité. Encore une fois, retirez le tube à essai de l'entonnoir et placez votre pouce sur le dessus. Bien que vous ne puissiez pas voir d'air à ce stade, vous souhaitez effectuer toutes les étapes de la même manière que précédemment. Retirez le tube à essai du récipient, allumez l'allumette et retirez votre pouce. Placez l'allumette dans le haut du tube à essai et observez les résultats.
- Parce qu'il n'y a pas de gaz dans le tube, l'allumette touchera l'eau et sera éteinte. Cette partie de l'expérience prouve que l'oxygène à l'état «léger» a été produit par photosynthèse.
- Soyez prudent lorsque vous utilisez l'allumette.
- 2 petites plantes élodées par élève ou groupe - disponibles dans les magasins qui stockent des fournitures pour aquariums (ce sont des plantes aquatiques)
- 2 bocaux ou béchers à large ouverture
- 2 éprouvettes
- 2 entonnoirs en verre
- Allumettes
Questions et réponses
- Quels changements se produisent dans le tube à essai de niveau d'eau lorsque les bulles d'air sont libérées?Les bulles d'oxygène formées pendant la photosynthèse déplacent l'eau du tube à essai, de sorte que le niveau d'eau devrait apparaître plus bas qu'il ne l'était à l'origine.
- Pourquoi le gaz collecté est-il peu susceptible d'être de l'oxygène pur dans ce processus?L'eau utilisée est saturée d'air, qui contient environ 79% d'azote gazeux et 21% d'oxygène gazeux. L'eau contient également une quantité anormalement élevée de dioxyde de carbone en raison du bicarbonate de sodium ajouté. Comme l'élodée produit de l'oxygène lors de la photosynthèse, une partie de l'oxygène se dissout dans l'eau et déplace l'azote gazeux et le dioxyde de carbone gazeux.
- Quelles précautions prenons-nous lors du retrait du tube à essai du bécher?Lorsque vous soulevez le tube à essai, assurez-vous de garder l'embouchure du tube sous la surface de l'eau avant de placer fermement votre pouce dessus. La pression de l'air gardera l'eau contenue. Veillez à ne pas retourner le tube à essai avant que l'allumette ne soit prête, car l'oxygène peut s'échapper entre votre pouce et le verre.
- Que se passe-t-il lorsque du bicarbonate de sodium supplémentaire est ajouté?Le bicarbonate de sodium est la source de CO2 dans cette expérience, donc ajouter plus de bicarbonate de sodium augmenterait la quantité de CO2 exposée à la plante pour une utilisation dans la photosynthèse. Avec plus de CO2, le taux de formation de bulles d'oxygène augmentera puisque la photosynthèse utilise du CO2 et de l'eau pour produire du glucose et de l'oxygène.
- Pourquoi le niveau d'eau dans le bécher devrait-il être supérieur à la longueur de la tige de l'entonnoir?Si la tige de l'entonnoir dépasse de l'eau, de l'air sera introduit dans le système avant le début de l'expérience. Garder l'entonnoir immergé garantit que le seul gaz que vous voyez à la fin de l'expérience est le gaz qui a été produit par la plante elle-même pendant l'expérience.
- Quelles sont les variables dépendantes et indépendantes de cette expérience?La variable indépendante serait la lumière, et la variable dépendante serait l'oxygène produit (la quantité d'oxygène produite dépend de la présence ou de l'absence de la lumière).
- Pourquoi est-il important que les plantes libèrent de l'oxygène en tant que sous-produit?L'oxygène sous-produit de la photosynthèse est utilisé dans un autre processus de la plante: la respiration cellulaire. C'est ainsi que la plante génère de l'énergie, ou ATP, pour survivre. Si l'oxygène n'est pas libéré pendant la photosynthèse, son contre-processus, la respiration cellulaire, ne peut pas se produire, et il y aura un manque d'ATP généré et la plante mourra.
- Y a-t-il des précautions pour cette expérience?Oui, vous devez rester à l'écart des objets inflammables lorsque vous allumez l'allumette.
- Qu'est-ce que cela prouve sur la photosynthèse?Les plantes consomment du dioxyde de carbone et libèrent de l'oxygène en tant que déchet. Il a aidé au début de la vie sur Terre et continue de nous fournir l'oxygène que nous respirons. C'est pourquoi il est si important de conserver nos forêts tropicales et la flore qui nous entoure en général.
- Pourquoi utilisez-vous une plante aquatique et non une plante terrestre?Vous utilisez une usine d'eau pour voir le gaz produit. Si vous utilisiez une plante terrestre, vous devriez mesurer la quantité d'oxygène dans le conteneur, car l'oxygène se mélangerait à l'air dans le conteneur. (L'herbe ne peut pas survivre à l'immersion dans l'eau.)
Questions sans réponse
- Combien de cuillères à soupe de bicarbonate de soude dois-je ajouter précisément lorsque l'on montre que l'oxygène est un sous-produit de la photosynthèse?
- Quel est le nom correct d'une expérience sur l'oxygène?
- Pourquoi n'y aurait-il pas d'air dans le tube à essai?
- Quelle autre plante peut être utilisée pour montrer que l'oxygène est un sous-produit de la photosynthèse?
Les commentaires (2)
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