PH-Wert im Boden und Bodenacidität

Inhaltsverzeichnis

1.Einleitung

2. Definition des pH-Wertes

3. Messung des pH-Wertes

4. Bodenacidität
4.1 Bodeneigene CO2 -Produktion
4.2 Saurer Niederschlag
4.3 Humifizierung
4.4 Mineralisierung

5. Pufferreaktion

6. Bedeutung des pH-Wertes für den Boden

7. Fazit

Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

1.Einleitung

Diese Hausarbeit befasst sich mit der Bestimmung und Messung des pH-Wertes, so wie dessen Bedeutung für den Boden, bzw. für die Bodenbildende Prozesse. Im Folgenden werden die Prozesse der Versauerung, bezüglich der Bedeutung und Folgen dargestellt und erläutert.

2. Definition des pH-Wertes

Der pH-Wert ist definiert als der negative dekadische Logarithmus der H3O+- Ionenkonzentration. Dieser Wert ist ein Maß für die Konzentration an H3O+-Ionen in einer wässrigen Lösung.

pH = - log [H3O+]

Das p steht für potentia und das H für das chemische Symbol des Wasserstoff. Das pH bedeutet übersetzt, Protenz der Wasserstoffionen Konzentration. Ist der pH-Wert kleiner als 7, entspricht es einer sauren Lösung. Bei einem pH-Wert von 7 ist die Lösung neutral. Wenn die Lösung einen Wert größer als 7 hat, ist diese alkalisch. Der pH-Wert wird in dem Bereich von 0-14 angegeben.

In reinem Wasser befindet sich immer die gleiche Konzentration an H3O+-Ionen und OH- Ionen von 10-[7] mol/l.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Wasser hat einen pH-Wert von 7, wenn man nun die oben genannte Gleichung verwendet:

pH = - log [H3O+]

pH = -log (H3O+) = -log (10-[7])= 7

Man kann für alle Säuren und Laugen einen pH-Wert und einen pOH-Wert berechnen. Die Summe der beiden Werte ergibt immer 14.

pH + pOH = 14

Beträgt die Konzentration von H3O+ -Ionen in einer Lösung 10-[3] mol/l, rechnet man um den pH-Wert zu bestimmen:

pH = -log (H3O+) = -log (10-[3])= 3

Beträgt die Konzentration von H3O+ -Ionen in einer Lösung 10-[13] mol/l, rechnet man um den pH-Wert zu bestimmen:

pH = -log (H3O+) = -log (10-[13])= 13

Die Angabe des pH-Wertes spielt bei der Einschätzung des Bodens und des Pflanzenstandortes bezüglich der Beurteilung physikalischer, chemischer und biologischer Prozesse eine entscheidende Rolle.

(WOHLHAUPTER 2005), (SCHALLER 1988: 208)

3. Messung des pH-Wertes

Zur Messung des pH-Wertes sind verschiedene Methoden entwickelt worden. Man kann dies zu einem mit einem Indikator machen oder mit einem pH-Meter.

Bei den Indikatoren handelt es sich um Farbstoffe, die in Abhängigkeit vom vorliegenden pH-Wert ihre Farbe ändern. Das bekannteste Beispiel ist der Pflanzenfarbstoff Lackmus, der im saueren Bereich rot und im basischen Bereich blau ist.

Die pH-Indikatoren können als Flüssigkeiten einer Lösung zugesetzt werden, oder man taucht mit dem Indikator imprägnierte Papiere oder Teststäbchen in die Flüssigkeit. Die Farbänderung des Indikators wird mit einer vorgegebenen Vergleichsskala verglichen. Es gibt Universalindikator-Papiere, die den pH-Bereich von 0 bis 14 abdecken und Spezialpapiere, die einen engeren Bereich mit einer höheren Ablesegenauigkeit abdecken. Wegen der Subjektivität des Farbeindruckes sind Indikatorpapiere nur mäßig genau. Jedoch werden diese wegen ihrer leichten Handhabung als Schnelltests geschätzt.

Flüssige pH-Indikatoren werden überwiegend eingesetzt, um den Endpunkt einer Säure-Base-Titration festzustellen. Da auch hier subjektive Farbwahrnehmungen eine Rolle spielen, werden heute viele Titrationen mit einer potentiometrischen Endpunktbestimmung durchgeführt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb.1: Indikatoren

Das Kernelement des pH-Meters ist ein hochpräzises Voltmeter, mit dem die Spannungsdifferenz zwischen Mess- und Bezugselektrode ermittelt wird. Ein Prozessor im Gerät berechnet aus der Spannungsdifferenz anhand der Nernst'schen Gleichung den pH-Wert. Die Nernst-Gleichung beschreibt den Zusammenhang zwischen der Aktivität eines Stoffes in einer Lösung und dem elektrischen Potential.

Bevor man das pH-Meter benutzen kann, wird dieses kalibriert, um die Abweichung realer Messketten vom Idealverhalten zu kompensieren. Dazu werden Standardlösungen mit bekannten pH-Werten verwendet. Der Nullpunkt der Elektroden liegt bei einem pH-Wert von 7,00. Die Steilheit der aktuellen Elektrode wird meistens anhand zweier weitere Pufferlösungen bestimmt und vom Messgerät für die anschließende Versuchsauswertung übernommen. In der Regel verwendet man Pufferlösungen mit einem pH-Wert von 4 und 7. Bestenfalls liegen die pH-Werte der beiden Pufferlösungen knapp oberhalb und unterhalb des erwarteten pH-Wertes der Probe.

Bei der Kalibrierung wird die pH-Messkette in einen Puffer eingetaucht. Das Messgerät erkennt den Puffer entweder automatisch oder der pH-Wert der Pufferlösung muss manuell eingegeben werden. Aus den gemessenen Spannungen errechnet das Gerät die Nullpunktsspannung bei pH = 7,00.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abb. 2: pH-Meter

Quelle: SARTORIUS o. J.; GASTEIGER 2001

[...]