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Boden als Ionenaustauscher..im_Sauren Regen

Für dieses Experiment kommen zwei 3 mL Bodenproben in den Hülsen zweier 5-mL Spritzen (1a, 1b) zwischen dünne Lagen von Watte.

Als erstes verdrängt man die Luft aus den Bodenproben, indem mit destilliertem Wasser durchgespült wird. Das wäscht außerdem eventuell vorhandene Säuren aus.
Im nächsten Schritt lässt man 4 mL verdünnte, filtrierte Lösung neutraler Eisen-III-Salzlösung (Photo 1: Ammonium-eisen(III)-sulfat) durch die "Säulen" fließen. Bevor Luft eindringen kann werden beide unten mit einem roten Deckel (4) und oben mit einem breiten Tesafilm-Streifen verschlossen.

Material
 Photo 1 und 2: 2 vorbereitete Hülsen von 5 mL-Einwegspritzen (1a 1b) mit zwei luftblasen-freien Proben von Torf und Sand, Deckel (2) einer Reaktionsplatte  ("wellplate 6" = WP6) (3) mit  2 - 3 cm langem Stück Silikonschlauch (D 3 mm), Spritzenverschlüsse (4), breite Ampulle mit Markierung bei 4 mL, Universal- indikator-Papier (6), Tropfflaschen mit verdünnten Lösungen von Schwefelsäure pH 2 =  "Saurer Regen" (H+(aq) und von Nachweismittel für Eisen-III-Ionen.

Experiment
(0) Die Apparatur wird, wie in Photo 3 zu sehen, zusammengesetzt. Der Deckel sitzt zuerst auf Kammer ("well") 1.
(1) Es folgt die Zugabe von 4 mL Wasser und Auffangen des durchfließende Eluats (= "Das Herausgewaschene") in Kammer 1.
(2) - (6) Nach raschem Übertragen von Deckel und Säule zu den Kammern 2, 3, 4, 5, 6 lässt man nacheinander jeweils 4 mL "Sauren Regen" durch die Bodenproben fließen.
(7) In Eluat 1 - 6 in den 6 Kammern taucht man je einen 2 cm langen Streifen Universalindikatorpapier und befestigt es auf Höhe der zugehörigen Kammer.
(8) Zu Eluat 1 - 6 in den 6 Kammern kommen 2 Tropfen Nachweismittel für Eisen(III)-Ionen.
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Beobachtungen Photo 4 und 5)
- der Sandboden versauert schneller als der Torfboden: Rötung des Indikatorpaipers
- der Sandboden kann weniger Eisen(III)-Ionen binden als der Torfboden
: Blaufärbung des : Blaufärbung des Fe3+ Indikators

Hinweis
Nebenstehende Skizze zeigt schematisch die Oberflächen von 4 winzigen Boden-Körnchen ("Kolloide"):
An ihrer Oberfläche besitzen sie negative Ladungsträger. Diese binden positiv geladene Nährsalz-Ionen wie z. B. Kalium (K+), Calcium (Ca2+), Magnesium (Mg2+) und Aluminium (Al3+).
Calcium (Ca2+)
können als Brücke zwischen den Boden-Kolloiden wirken und sind so für die Krümelbildung im Boden verantwortlich (Zusammenhalt des Bodens)!
Freigesetzte Al3+-Ionen sind giftig für Pflanzen (daher die andere Farbe im Bild)
Erklärung
Beim Durchlaufen der Eisen(III)-Salzlösung wurden diese Kationen teilweise durch Fe3+-Ionen ersetzt. Wegen deren Ionenbindung an die negativen Ladungsträger, ließen sie sich von Wasser nicht herauswaschen.
Unter dem Einfluss der positiven Säure-Ionen des "Sauren Regens" wurden die Eisen-Kationen durch Säure-Kationen ausgetauscht und ausgewaschen (eluiert).
Der Torfboden ist reicher an negativen Ladungsträgern als der Sandboden. Daher bindet er die  Salz-Kationen auch bei längerem Saurem Regen.


Autor: Thomas Decher........... zurück....... weiter....erste Veröffentlichung: 28.02.2007........letzte Veränderung: 04.03.2007