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.
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.