- viele Pflanzennährstoffe und einige Schadstoffe: im Boden als Kationen - wichtigste austauschbare Kationen: Ca2+, Mg2+, K+, Na+, H+, Al3+ auch Schadstoffe: Pb2+, Cd2+ wenn sie im Bodenwasser gelöst vorliegen:  verfügbar für Pflanzen und Mikroorganismen  mobil und damit Auswaschungsgefahr!

- Kationen gehen keine stabile chemische Bindung mit den negativen Oberflächenladungen ein, sondern werden nur durch elektrostatische Kräfte sorbiert  Bindung ist relativ schwach und reversibel - alle Bindungsplätze sind immer mit Kationen belegt - werden neue Kationen gebunden (z.B. Zufuhr durch Düngung), müssen entsprechend deren Ladung andere Kationen freigesetzt werden  Kationenaustausch  erfolgt immer in äquivalenten Mengen  erfolgt nur zwischen fester und flüssiger Phase  Gegenwart von Wasser ist notwendig  Austausch: bis zur Gleichgewichtseinstellung

Permanente Ladung: - durch isomorphen Ersatz von Zentral-Ionen in Si-Tetraedern u. Al-Oktaedern haben v.a. Dreischicht- Tonminerale negativen Ladungsüberschuß - wird kompensiert durch austauschbare Kationen (aber auch durch fest in Gitterzwischenräume eingebaute und nicht austauschbare K-Ionen) - Ladungen sind immer vorhanden, nicht vom pH-Wert abhängig, sondern beruhen auf im stabilen Kristallgitter verankerten Ladungsdifferenzen  „permanent“ - Ionenaustauch nur dann, wenn sie sich an der Ober-fläche befinden, also anderen Katioen aus der Bodenlösung zugänglich sind - Dreischichttonminerale, die aufweitbar, haben große innere Oberflächen und damit viele austauschbare Kationen - die spezifische Oberfläche beeinflußt den Umfang des Katioenaustausches - beträgt bei: Kaoliniten 0,2*106 cm2/cm3 Illiten 0,6*106 cm2/cm3 Smectiten 5*106 cm2/cm3 Huminstoffen 6*106 cm2/cm3 Variable Ladung: - variable Ladung ist pH-abhängig Metallhydroxid: Me-OH Me-O- + H+ Carboxyl: R-COOH R-COO- + H+ Bei höheren H+-Konzentrationen (=niedriger pH) ist Gleichgewicht nach links verschoben  im sauren Bereich stehen diese Bindungsplätze daher nicht zur Verfügung! - bei Tonmineralen an seitlichen Bruchflächen können je nach pH-Wert mehr oder weniger H+-Ionen angelagert sein und so die Ladung des Tonminerals verändern - ab pH 5 – 6 mit steigender OH-Ionenkonzentration zunehmende Dissoziation von H-Ionen der COOH- und OH-Gruppen (von Si-OH-Gruppen bei Ton-mineralen oder funktionellen Gruppen der Humin-stoffe), die durch andere Kationen austauschbar sind - mit abnehmendem pH (steigende H-Ionen-Konzen-tration) Anlagerung von H-Ionen an Al-OH-Gruppen  ergibt positive Ladung und Anionen-Austausch!

- Zone zwischen der Oberfläche von Kationenaus-tauschern und Bodenlösung; 2 Bereiche - direkt an Austauscheroberfläche: dünne Lage von Kationen sehr fest und gut geordnet (Stern-Schicht) - zur Bodenlösung hin: diffuse Schicht; Kationen umgeben Kolloid schwarmartig, wobei sich die Konzentration allmählich verdünnt und auch Anionen auftreten Dicke der Doppelschicht hängt ab von: - Kationenzusammensetzung  je mehr zweiwertige Kationen, desto schmaler ist sie - Konzentration der anschließenden Bodenlösung  ist diese sehr schwach, so wird von der diffusen Schicht Wasser angezogen  sie dehnt sich aus und wird breiter - Gehalt einwertiger / zweiwertiger Kationen: eine sehr mächtige Innenlösung umgibt das Kolloid bei einwer-tigen Ionen  es kommt zur Quellung  Na+ ist quellungsfördernd und hat zerteilende Wirkung und wirkt somit Krümelstruktur entgegen (Beregnung mit Brackwasser; natriumreiche Kali-DM) - schmale Doppelschicht: bei normaler Durchfeuch-tung, guter Ca- und Mg-Versorgung und hoher Ionenkonzentration in Bodenlösung  positive Wirkung auf Strukturbildung