Bodenreaktion
1. Wesen der Bodenreaktion
Unter Bodenreaktion ist die Acidität (saure Wir-kung) bzw.
Alkalität (alkalische Wirkung) des Bodens zu verstehen, hervorgerufen durch die
Menge der vor-handenen H-Ionen je Liter, d.h. der H+-Konzen-tration.“ - beruht
darauf, dass die Bodenfestsubstanz Protronen in die Bodenlösung gibt -
Protronen stammen von den Austauschern des Bodens, untergeordnet von Säuren und
sauren Salzen Verantwortlich für saure Reaktion sind: - A) Protronen bilden mit
Wassermolekülen H3O+-Ionen (der Einfachheit halber als H+ bezeichnet); H-Ionen
können direkt von den anorganischen Austauschern in die Bodenlösung gelangen -
B) funktionelle Gruppen mit dissoziationsfähigen H+ an organischen (z.B.
Huminstoffe mit R-COOH, R-C-OH, R-C-NH2) und anorganischen (z.B. Tonminerale,
Oxide) Austauschern - C) die austauschbaren Al- und Fe-Ionen 3 Arten der
Bodenacidität: 1.) aktuelle B.: kennzeichnet die jeweils in der Bodenlösung
vorhandenen H-Ionen 2.) potentielle B.: umfaßt die an den Austauschern
sorbierten H-, Al- und Fe- Ionen austauschbare Al-Ionen tragen zur
Bodenacidität bei, weil sie im wässrigen Milieu H+-Ionen abgeben: Al3+ + 3 H2O
= Al(OH)3 + 3 H+ Al-Ion wird in saurer Bodenlösung durch H-Ionen aus
Al-haltigen Silikatgittern ausgetauscht (Tonzerstö-rung!) 3.) Gesamtacidität:
aktuelle + potentielle B.
2. Wichtige Säurequellen im Boden
a) Kohlensäure entsteht durch Atmung der Bo-denfauna und der
Wurzeln, sowie der Zersetzung von Biomasse CO2 + H2O H2CO3 b)
niedermolekulare organische Säuren (z.B. Oxal-säure; Milchsäure) entstehen
durch Abbau von Streustoffen; werden oft rasch zu CO2 und H2O mineralisiert c)
Fulvo- und Huminsäuren entstehen während Humifizierung d) einseitige
Assimilation von Kationen durch Wurzeln Abgabe von äquivalenten Mengen an H+
e) Mineralisation N- und S-haltiger organischer Ver-bindungen Ammonifikation
und Nitrifikati-on; NH4+ und NO3- fördern Export basisch wirkender Kationen: Ca
+ 2 NH4+ 2 NH4+ Ca2+ wird ausgewaschen! NO3- wird kaum sorbiert, sondern wird
ausgewaschen, wobei es aus Gründen elektrostatischer Neutralität äquivalente
Mengen an basisch wirkenden Kationen mitnimmt f) saure Immissionen enthalten
v.a. H2SO4 und HNO3 g) Oxidation von Sulfiden in hydromorphen Böden 4 FeS2 + 15
O2 + 2 H2O 2 Fe2(SO4)3 + 2 H2SO4 In unseren Breiten dominiert Bodenacidität,
Bodenalkalität in Trockengebieten und hohe Na- und Ca-Gehalte in Böden.
3. Maß für die Bodenreaktion
Der pH-Wert ist der negative dekadische Logarithmus des
Zahlenwertes der Wasserstoffionenkonzentration in mol/Liter: pH = - log H+ -
pH von potentia hydrogenii - chemisch reines Wasser ist in außerordentlich
geringem Maße in Ionen zerfallen: H2O = H+ + OH- - das entstandene H+-Ion
reagiert weiter und geht sofort auf ein anderes Wassermolekül über
(hydratisiert): 2 H2O H3O+ + OH- - es wurde festgestellt, dass 10 Millionen
Liter reinen Wassers bei 20°C 1 g-Äquivalent H- und 1 g-Äquivalent OH-Ionen
enthalten 1 Liter Wasser enthält 0,0000001 bzw. 10-7 g-Äquivalente Wasserstoff-
und 10-7 g-Äquivalente Hydroxylionen Das Produkt dieser frei neben den
Wassermolekülen existierenden Ionen ist konstant es wird Ionenprodukt des
Wassers genannt: H+ x OH- = 10 –14 = konstant - Protronenkonzentrationen
(H+) in wässrigen Lösun-gen: zwischen 10 –14 und 1 mol/l (pH 14 – pH 0) -
pH-Werte von Böden: zwischen pH 3 und pH 11 - Konzentration der H-Ionen
verzehntfacht sich von pH-Zahl zu pH-Zahl - mit fallender pH-Zahl steigt die
Konzentration der H-Ionen - Konzentrationsunterschied zwischen niedrigeren
pH-Zahlen ist höher als bei höheren pH-Zahlen (so ist pH 2 = 0,01 g H+ /l und
pH 5 = 0,00001 g H+ /l) Einteilung: pH = 7: (H+) = (OH-) = 10 –7 mol/l
„neutral“ pH > 7: (H+) < 10 –7 mol/l „alkalisch“ pH < 7: (H+) >
10 –7 mol/l „sauer“
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