Oxygène fabriqué par les plantes

De Wikidebrouillard.

Version actuelle en date du 1 juillet 2016 à 14:13

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Présentation de l'expérience

Comment voir que les plantes sont des usines à gaz ?

L'oxygène sous forme gazeuse est invisible, alors comment peut-voir si une plante en fabrique ?

Matériel

• un bocal transparent
• un récipient, un saladier par exemple
• des plantes terrestres ou des algues
• de l'eau (utiliser de l'eau de mer si l'on réalise l'expérience avec des algues marines)
• la lumière du soleil

L'expérience

La manipulation

• Placer les feuilles dans le bocal en verre puis le remplir d'eau à ras bord.
• Eliminer toutes les bulles en passant le doigt sur les parois du bocal.
• Plaquer le récipient contre l'ouverture du bocal et retourner le tout pour enfermer les feuilles dans cette cloche transparente.
• Remplir le récipient d'eau.
• Exposer le tout à la lumière du soleil pendant au moins deux heures.

N.B : La manipulation peut être simplifiée en utilisant un saladier rempli d'eau. Il suffit de plonger le bocal dans le saladier pour le remplir d'eau, d'y placer les plantes, de chasser les bulles, puis de retourner le bocal contre le fond du saladier.

Que voit-on ?

Après quelques heures d'attente, on peut observer qu'une bulle de gaz s'est formée dans le bocal contenant les feuilles.

Explications

De manière simple

Les végétaux ont besoin de fabriquer leurs propres sucres (glucose) pour pouvoir vivre. Pour ce faire, ils utilisent l'énergie solaire pour transformer l'eau et le gaz carbonique en glucose. Cette réaction, appelée photosynthèse, produit également de l'oxygène. Dans notre expérience, il s'est formé une bulle de gaz dans le bocal. Ce gaz est majoritairement de l'oxygène fabriqué par la plante lorsqu'elle est exposée à la lumière du soleil.

Allons plus loin dans l'explication

Tous les végétaux (les plantes terrestres mais aussi les algues) consomment certains gaz et en produisent d'autres, en quantités variables selon les conditions auxquelles ils sont exposés.

Les végétaux réalisent deux types de réactions produisant des gaz : la photosynthèse et la respiration. La photosynthèse ne peut avoir lieu qu'en présence d'énergie solaire, qui est le moteur de cette réaction. Elle utilise le dioxyde de carbone et l'eau pour former du glucose et de l'oxygène. La respiration, au contraire, consomme de l'oxygène et produit du dioxyde de carbone.

La nuit, les végétaux sont privés de l'énergie lumineuse du soleil et réalisent uniquement la respiration. En journée, exposés à la lumière du soleil, ils réalisent à la fois la photosynthèse et dans une bien moindre mesure la respiration, et produisent par photosynthèse plus d'oxygène qu'ils n'en consomment avec la respiration. Dans un cycle jour/nuit, le bilan est là encore en faveur de la photosynthèse, puisque la quantité d'oxygène produite le jour par les végétaux est supérieure à la quantité d'oxygène consommée entre le jour et la nuit. On peut reproduire cette expérience dans l'obscurité, et on constatera que le volume de gaz obtenu (cette fois il s'agira de dioxyde de carbone) est inférieur au volume de gaz produit à la lumière, majoritairement constitué d'oxygène.

L'utilisation de l'énergie solaire par les végétaux pour la photosynthèse est possible grâce à des pigments photosynthétiques, dont le plus connu est la chlorophylle.

article Photosynthèse sur Wikipédia

Liens avec d'autres expériences

Il est intéressant de réaliser en parallèle la même expérience dans l'obscurité, puis de comparer le volume de gaz obtenu entre lumière et obscurité, ainsi que les propriétés de ces gaz, afin de montrer que ce ne sont pas les mêmes : à la lumière on obtient beaucoup d'oxygène mélangé à un petit peu de dioxyde de carbone, à l'obscurité uniquement du dioxyde de carbone.

Expériences sur Wikidébrouillard

On pourra par exemple compléter cette expérience en "versant" le gaz obtenu sur une bougie, s'il s'agit de dioxyde de carbone (gaz obtenu à l'obscurité), il éteindra la flamme comme dans l'expérience Extincteur sans eau, tandis que l'oxygène (obtenu à la lumière) maintiendra la flamme allumée.

On peut également révéler la nature du dioxyde de carbone obtenu à l'obscurité avec cette expérience : Mise en évidence de la présence de CO2.

Autres expériences

En laboratoire, on pourra effectuer une mesure de la concentration en oxygène dans le bocal à l'issue de l'expérience à l'aide d'un oxymètre, et comparer les résultats entre l'expérience réalisée à la lumière et celle réalisée à l'obscurité.

Applications : liens avec le quotidien

L'oxygène créé par les plantes permet à tous les animaux de la Terre, y compris les humains, de respirer et donc de vivre. C'est grâce à la production d'oxygène par les premiers végétaux marins (cyanobactéries, algues) que l'atmosphère de la Terre, à l'origine dépourvue d'oxygène, a commencé à s'enrichir en dioxygène il y a plus de deux milliards d'années, que la couche d'ozone s'est constituée, et que peu à peu la vie a pu se développer hors des océans, en milieu terrestre.

Lieux propices à sa réalisation

Un peu partout tant qu'il y a du soleil... Pourquoi pas près d'un lavabo pour éviter de mettre de l'eau partout en cas d'accident en enlevant le bocal. En effet, toute l'eau sort d'un coup...

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