Potentiel de leau

Définition du potentiel de leau

Le potentiel de leau est lénergie potentielle de leau dans un système par rapport à leau pure, lorsque la température et la pression reste la même. Il peut également être décrit comme une mesure de la liberté de mouvement des molécules deau dans un environnement ou un système particulier. Elle est mesurée en kilopascals (kPa) et est représentée par la lettre grecque Psi (Ψ). Le potentiel de leau nest jamais positif mais a une valeur maximale de zéro, qui est celle de leau pure à la pression atmosphérique. Lorsquil sagit deau impure, ou deau qui contient des solutés, plus il y a de soluté, plus le Ψ devient négatif, car les molécules de soluté attireront les molécules deau et restreindront leur liberté de mouvement.

Mouvement des molécules deau

Leau se déplace des zones où le potentiel hydrique est plus élevé (ou moins négatif), vers des zones où il est plus faible (ou plus négatif), et nous appelons ce mouvement osmose. Par exemple, dans le diagramme ci-dessous, la solution autour de la cellule est hypertonique, ce qui signifie quelle a une concentration de soluté plus élevée, donc un potentiel deau plus faible, que lintérieur de la cellule. Étant donné que la cellule a une membrane partiellement perméable, permettant le mouvement de leau à lintérieur et à lextérieur de celle-ci, leau se déplacera de lintérieur de la cellule, où Ψ est plus élevé, vers lextérieur de la cellule, où Ψ est plus faible. Cela peut entraîner la mort des cellules des organismes vivants. Dun autre côté, une cellule placée dans une solution deau pure pourrait absorber de leau jusquà ce quelle éclate et meurt. Par conséquent, les cellules ont besoin dun environnement qui ne diffère pas de manière significative dans ses concentrations de soluté.

Le potentiel hydrique est ce qui permet à leau de pénétrer dans les racines des plantes quand il y a plus de soluté dans les cellules radiculaires que leau du sol. Et au fur et à mesure que nous remontons la plante, Ψ diminue de plus en plus, attirant de leau dans les tiges puis dans les feuilles, qui en évaporent constamment leau, en maintenant une concentration élevée en soluté et un Ψ bas. Dans notre corps, la concentration de soluté est régulée par osmorégulation, qui contrôle et maintient les concentrations en eau et en sel pour nous maintenir en vie.

Formule du potentiel de leau

La formule utilisée pour calculer Ψ est la suivante :

Ψ = Ψs + Ψp + Ψg + Ψm

Cependant, elle est souvent simplifiée comme cette formule, qui est également correcte:

Ψ = Ψs + Ψp

Ici, Ψs représente le potentiel du soluté, Ψp le potentiel de pression, Ψg le potentiel gravitationnel et Ψm le potentiel matriciel. Le potentiel de pression fait référence à la pression physique exercée par les objets ou les membranes cellulaires sur les molécules deau, et il augmente avec laugmentation de la pression. Notez que le potentiel de pression est généralement maintenu à un niveau positif dans les cellules végétales afin quelles conservent leur forme, ce qui permet à la plante de rester rigide. De plus, le potentiel matriciel prend en compte les forces entre les molécules deau et les surfaces ou substances, telles que le sol ou les membranes cellulaires. Le potentiel matriciel est toujours négatif et est plus important dans les systèmes secs, tels que les sols, car nous constatons que les particules deau sont fortement attachées aux particules du sol. Comme son nom l’indique, le potentiel gravitationnel est la manière dont la gravité terrestre influence la liberté de mouvement des molécules d’eau. Enfin, le potentiel de soluté dépend de la quantité de soluté dans une solution, et il diminue à mesure que la concentration de soluté augmente.

• Diffusion – La diffusion arbitraire des particules dune région où elles sont à un niveau plus élevé concentration à une autre où ils sont à une concentration plus faible.
• Solution hypotonique – Une solution avec une concentration en soluté plus élevée par rapport à une autre solution.
• Solution isotonique – Une solution avec un soluté égal concentration à une autre solution.
• Viscosité – La mesure dans laquelle un fluide résiste à lécoulement.

Quiz

1. Que pouvons-nous nous attendre à observer si nous plaçons une cellule à lintérieur dune solution où le Ψ de la cellule est égal à -0,3 kPa et celui de la solution est de -0,9 kPa?
A. Leau sortira de la cellule
B. Leau se déplacera dans la cellule
C. Leau ne pénètre ni ne sort de la cellule
D. La cellule éclatera

2. En termes simples, le potentiel hydrique est:
A. La quantité deau que les racines peuvent absorber par jour
B. La combinaison de la pression osmotique et des forces gravitationnelles
C. La combinaison du potentiel de soluté et du potentiel de pression
D.La quantité de pression nécessaire pour pousser leau vers le haut dune tige de plante

3. Laquelle des valeurs suivantes du potentiel hydrique indique lenvironnement le plus sec?
A. -0,1 pKa
B. -1 pKa
C. -0,03 pKa
D. -5 pKa

4. Comment le potentiel hydrique varie-t-il en fonction de la concentration en soluté?
A. Il augmente plus la concentration de soluté
B. Il diminue plus la concentration en soluté
C. Il nest pas affecté par la concentration de soluté
D. La concentration de soluté a un effet incohérent sur lui