Experimento fotosíntesis

Estimado Amigo/ a:
La verdad es que es una pregunta compleja ya que admite varios enfoques, y son más de carácter químico y fisicoquímicos (termodinámicos), que botánicos. Afortunadamente algo se del tema.
Veamos:
¿Fotosíntesis, Fotosintético, Fotosintetizar, Fotosintetizó, Fotosintetice?.(¿Te lo digo por lo de? ¿Fotosintetise?, cómo pongas eso en el informe,? Mal vamos.).
Hablas de solución, entonces ya entramos en la termodinámica, además es una solución compleja. Sean fases homogéneas o heterogéneas, tendremos, seguro, parte de aire atmosférico, en ese tubo, por encima de la disolución en la que introduces las hojas, y eso nos crea seguro una fase gaseosa (aire y otra liquida), y por lo tanto una interfase.
Para más complejidad introducimos pedazos de un vegetal que interactúan con el medio modificando la composición de este, en varios aspectos, los que te preocupan a ti en cuanto a la fotosíntesis, ¿pero también estará liberando otros compuestos desde glúcidos, aminoácidos, iones,?, que varían los componentes en solución y sus concentraciones.
Como indica la termodinámica, los diferentes componentes de tus dos sistemas intentarán alcanzar el equilibrio.
En resumen, que entre fases, interfaces, medios homogéneos y hererogenos, y los procesos biológicos que se van produciendo por las hojas es un sistema muy complejo para analizar, desde los puntos de vista que tú pretendes. Habría factores como la temperatura o las condiciones de presión, y si es un sistema aislado o no, (¿adiabático, isocoro,? Que serían decisivos, (las condiciones y los parámetros necesarios son muchos). Y el análisis fisicoquímico resultante sería muy complejo.
Estas haciendo un experimento destinado a demostrar aspectos de la fotosíntesis, no de la termodinámica o la fisicoquímica, así que no es el modelo ideal para una explicación teórica.
Yo voy a suponer un contenedor con agua, abierto a la atmósfera y una planta hipotética (fase luminosa retiramos CO2 y fase oscura añadimos CO2). Lo demás (aunque significativo), no nos importa.
Una vez que ponemos en contacto la fase liquida, que suponemos como disolución homogénea, de disolvente agua, con la fase gaseosa, aire atmosférico, el sistema tiende al equilibrio mediante intercambios a través de la interfase (contacto de agua y aire), sean cual sean las concentraciones iniciales de solutos, vamos a centrarnos en CO2 y O2, que te interesan, pero estamos obviando componentes muy importantes que vendrán con agua y aire; ¿Sales, nitrógeno,?. Aunque a efectos reales cada componente, factor y concentración tienen algo que decir en el equilibrio).
Es importante conocer el ciclo del carbono, en el aire lo encontramos como CO y CO2, pero en los medios líquidos aparece en otras formas, carbonatos (principalmente cálcicos), bicarbonatos y ácido carbónico. El CO2 es mucho más soluble en líquidos polares y especialmente en el agua, que otros gases como O2 y N2, ya que se disuelve como ácido carbónico.
En el agua lo tenemos por lo tanto como ácido carbónico y como CO2 (entre otros). Y si quitamos del uno, el equilibrio tenderá a compensar esa falta en transformación en el otro. De igual modo si quitamos CO2 del aire de nuestra fase gaseosa, CO2 de la fase liquida pasará a esta para buscar el equilibrio, y dentro de la fase liquida se compensará con que parte del ácido carbónico se transforma en CO2. Evidentemente el proceso no es tan sencillo y el equilibrio se produce entre todas las formas, pero para lo que queremos vale. Espero me sigas, estoy intentando no entrar en detalles y obviando muchas cosas, ya que entre otras cosas desconozco tu nivel.
Bueno, dicho lo anterior vamos al grano. Entonces, el CO2 disuelto, ACIDIFICA el medio, en forma de ácido carbónico, si aumentamos su concentración disminuye el Ph, si la reducimos aumenta el Ph. Y esto es por lo que la dureza esta directamente relacionada con el Ph (de la dureza total, la fundamental, es la dureza carbonatada).
Las plantas de agua crecen bien en medios ácidos, ya que estos contienen mucho más CO2, que es un nutriente esencial.
Cuando nuestra planta ideal esta en fase oscura, respirando, produce CO2, o lo que es lo mismo introducimos CO2 en el medio, este se acidifica, si la planta esta en fase luminosa, haciendo la fotosíntesis, toma CO2, o lo que es lo mismo si lo retiramos del medio, este se basifica.
La relación en este proceso biológico entre el CO2 y el O2, es bien conocida, pero como ves es el CO2 es el principal responsable. El oxigeno, evidentemente esta igual condicionado en el equilibrio, entre las fases, y no hay que olvidar su función oxidativa, pero es rizar mucho el rizo.
Espero con este ejemplo sencillo, haberte aclarado algo del proceso teórico que intuyes en tu complejo experimento Botánico. Complejo desde el punto de vista termodinámico. La situación real en tu tubo de ensayo es otra y bastante más compleja.

La respuesta es más sencilla de lo que parece:
El CO2 es el gas residual que generamos humanos y plantas para obtener energía. Las plantas cuando no tienen luz aprovechan sus hojas para sus procesos metabólicos (es decir quemar energía i moléculas para sintetizar moléculas más grandes)
Esto es lo que sucedió con la planta en la oscuridad, estuvo creciendo a costa de desprender CO2 i este al disolverse en agua genera lo siguiente.
CO2 + H2O <==> H2CO3
El ácido carbónico es muy débil pero lo suficiente para hacer virar el indicador a amarillo.
Cuando por el contrario aportamos mucha luz a la planta esta única i exclusivamente se dedica a extraer CO2 del aire o del agua y energía de la luz para generar moléculas simples para cuando no tenga luz poder crecer. Este proceso elimina CO2 del ambiente ya sea acuoso o aéreo y por tanto el equilibrio del ácido carbónico queda desplazado para genenrar un medio básico.
Cuando hay una intensidad de luz media ambos procesos se dan a la vez, dado que la capacidad de una hoja para sintetizar y metabolizar es limitada y no puede llevar los dos procesos a la vez al 100% de rendimiento. Si trabaja al 50% para hacer la fotosisntesis y al 50% para crecer (metabolismo) ambos procesos equilibraran la cantidad de CO2 y mantendrán el pH estable i neutro.