Lehrerinfo im Anschluss an M2.2

Sachinformation: Sauerstoffnachweise bei der Fotosynthese

Wasserpflanzen, insbesondere die Wasserpest Elodea canadensis eignen sich gut zum Nachweis der Sauerstoffproduktion bei der Fotosynthese (s. Abb. für den prinzipiellen Versuchsaufbau). Mit verschiedenen Techniken kann man fotosynthetisch erzeugtes Gas (z.B. von Elodea) auf Sauerstoff testen. Empfohlen wird die Arbeit im Mikromaßstab (z.B. mit Luer Lock Spritzen).

Ein Versuch mit Elodea bietet sich z.B. im Anschluss an die Auseinandersetzung mit den Priestley Experimenten an. Damit wird den SuS ein experimentelles System bekannt gemacht, das sie später (siehe Modul 4) noch für die Planung eigener Experimente verwenden können. Der Sauerstoffnachweis beim Elodea Experiment kann auf verschiedene Weise erfolgen (s. Hinweise unten).

Eine Anwendung im Unterricht sollte den Erkenntnisweg deutlich herausarbeiten. Die SuS können aufgrund ihres Vorwissens an einzelnen Schritten beteiligt werden (Frage, Vermutung, Ergebnis formulieren; Auswertung). Beispiel:

Beobachtung : Im Sommer ist auffällig, dass Wasserpflanzen mit vielen kleinen Gasbläschen bedeckt sind.

Frage : Um welches Gas handelt es sich?

Vermutungen : V1: Es handelt sich um den bei der Fotosynthese produzierten Sauerstoff. V2: Es ist das normale Luftgemisch, das durch die Erwärmung des Wassers ausperlt.

Experiment : siehe Skizze. Mit einer gewonnenen Gasprobe wird der Sauerstoffnachweis durchgeführt. Zum Vergleich wird derselbe Nachweis auch mit einer Probe aus der Raumluft durchgeführt

Ergebnis : gemäß Schülerformulierungen

Auswertung : gemäß Schülerformulierungen

Sauerstoffnachweis mit der Glimmspanprobe

Klassischerweise sammelt man das bei der Fotosynthese anfallende Gas unter einer Glasglocke und führt der Sauerstoffnachweis mit der Glimmspanprobe durch. Dies ist zwar in Unterrichtsfilmen gut zu sehen, aber in der Praxis ist das während einer Unterrichtsstunde erzeugte O2-Volumen meist zu gering für einen überzeugenden Nachweis. Alternativ zur Glimmspanprobe gibt es zwei weitere Nachweisverfahren für Sauerstoff:

Sauerstoffnachweis mit Methylenblau

Eine gering konzentrierte hellblaue Methylenblau- Lösung wird im Reagenzglas mit dem doppelten Volumen einer gesättigten Traubenzuckerlösung (Löslichkeit in Wasser 470 g·l−1 bei 20 °C) versetzt. Es wird Natronlauge (0,5m wässrige NaOH) dazugetropft, bis das blaue Lösungsgemisch farblos wird (Reaktion des blauen Methylenblau zum farblosen Leuko-Methylen durch Reduktion; gleichzeitig Oxidation der Glucose zur Gluconsäure). Schüttelt man diese Lösung in einem verschlossenen Reagenzglas wird die Lösung wieder blau, da der im Reagenzglas vorhandene Sauerstoff mit Leuko-Methylen zum blauen Methylenblau zurück reagiert. Lässt man danach das Reagenz ruhig stehen, reagiert das Methylenblau wieder zurück zum Leuko-Methylen. Der Vorgang kann u.U. häufig wiederholt werden.

Wird das bei der Fotosynthese (z.B. von einer Wasserpest) unter der Assimilationsglocke erzeugte Gas mit dem Kolbenprober abgezogen und in das farblose Reagenz gegeben färbt es sich schlagartig blau.

Sauerstoffnachweis mit Indigokarmin und Natriumditionit

Eine Spatelspitze Indigo (blau) wird in heißem Wasser gelöst. Unter Rühren gibt man wenig Natriumdithionit (NaS2O4) zu, bis die Lösung klar gelb ist. Der blaue Indigofarbstoff wird dabei durch Reduktion in das wasserlösliche, nahezu farblose Indoxyl überführt. Bei Anwesenheit von Sauerstoff erfolgt die Rückreaktion (Oxidation des Indoxyl zum blauen Indigo; entsprechend dem Vorgehen bei der Küpenfärberei).

 

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