3. pH-Wert

Allgemeines

Der pH-Wert ist eine charakteristische Größe für die Qualität eines Bodens. Die saure bzw. alkalische Wirkung einer Bodenlösung wird auch als „Bodenreaktion“ bezeichnet und lässt Aussagen über die Verfügbarkeit von Mineralstoffen und somit über die Vegetationsbedingungen zu.

Der pH-Wert beruht auf der Konzentration an positiv geladenen Wasserstoff-Ionen (H⁺-Ionen) in der Lösung und ist als negativer 10er-Logarithmus der H⁺-Ionen-Konzentration definiert. Vermutlich wird den SuS aus dem Chemieunterricht eher der Begriff „Oxonium-Ion“ bekannt sein, weshalb es sich anbietet, diesen (statt Wasserstoff-Ion) zu benutzen.

In der pH-Wert-Skala von 0 – 14 beschreiben pH-Werte < 7 saure Lösungen, pH-Werte > 7 alkalische Lösungen. Bei pH = 7 wird eine Lösung als neutral bezeichnet. Diese Werte werden näherungsweise zur Charakterisierung von Böden benutzt.

In Böden Mitteleuropas liegen die pH-Werte zwischen 3 und 8, die meisten Böden zeigen allerdings eine leicht saure Reaktion (pH 5 – 7). In diesem Bereich ist die Verfügbarkeit vieler Mineralstoffe (Pflanzennährstoffe) besonders gut (siehe Tabelle). Mineralstoffe bzw. Metall-Ionen sind für Pflanzen von Bedeutung, da sie z.B. Bestandteile von Enzymen sind. Ein Mangel kann somit zu Störungen im Stoffwechsel führen.

Die Tabelle zeigt die Bereiche hoher Verfügbarkeit verschiedener Mineralstoffe in Abhängigkeit des pH-Werts:

Tabelle 4: Verfügbarkeit verschiedener Mineralstoffe in Abhängigkeit des pH-Wertes

Quelle: https://de.wikipedia.org/wiki/Boden-pH#N%C3%A4hrstoffverf%C3%BCgbarkeit_in_Abh%C3%A4ngigkeit_vom_Boden-pH (verändert)

Durch Stoffwechselprozesse (z.B. Atmung) der Bodenlebewesen, bei denen Kohlenstoffdioxid entsteht, kommt es als Folge durch chemische Reaktion zur Freisetzung von H⁺-Ionen (bzw. H3O⁺-Ionen) im Boden:

Daneben führen Niederschläge, aber auch das Vorkommen organischer Säuren sowie die Ausbringung saurer Dünger (z.B. Ammoniumsulfat), zu einer zusätzlichen Erhöhung der H⁺-Ionen-Konzentration und somit zur Versauerung des Bodens. Eine fortschreitende Versauerung hat Einfluss auf das Pflanzenwachstum und führt zur Schädigung von Pflanzen. Vorhandener Kalk (Calciumcarbonat) im Boden wirkt der Bodenversauerung entgegen. Durch die Pufferwirkung des Carbonats wird der pH-Wert konstant gehalten.

Hinweise zum Versuch

Zur Bestimmung des pH-Wertes werden Teststäbchen benutzt. Durch Farbänderung und Vergleich mit Hilfe einer Vergleichsskala wird der pH-Wert ermittelt. Ausgehend davon kann die Charakterisierung des Materials in Bezug auf den pH-Wert vorgenommen werden.

Tabelle 5: Bestimmung des pH-Wertes von Böden

Eine Ergänzung zur pH-Wert-Bestimmung bietet der Versuch „Einfluss des pH-Wertes auf die Keimung und das Wachstum von Kressesamen“ (Anleitung Keimungsversuche)

Die Anleitung kann an SuS, die deutlich schneller als die anderen sind, ausgegeben werden. Eventuell besteht die Möglichkeit, die Versuche als Hausaufgabe bearbeiten zu lassen. Auch die Bearbeitung im Rahmen einer GFS wäre denkbar.

Folgende Arten der Pflasterfugen gedeihen bevorzugt auf sauren bzw. basenreichen Böden:

Grundlagen: Versuche: Herunterladen [doc][167 KB]

Grundlagen: Versuche: Herunterladen [pdf][412 KB]

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