Wir erforschen den Boden/Die Chloridbestimmung und Wir erforschen den Boden/Bestimmung der Trockensubstanz einer Bodenprobe: Unterschied zwischen den Seiten

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Im Boden wird durch Verwitterung Chlorid freigesetzt (z.B. aus Chlorapatit). Aus humiden Böden wird Chlorid leicht ausgewaschen, in ariden Gebieten wird es im Boden angereichert. In der Bodenlösung ist das wasserlösliche Chlorid dementsprechend in sehr unterschiedlicher Konzentration nachweisbar (10 bis 10 000 ppn Cl <sup>-</sup>). Über den Niederschlag werden ca. 5 bis 20 kg/ha und Jahr zugeführt. Auf Kulturböden gelangen erhebliche Mengen Chlorid über die Düngung in den Boden (z.B. über die Düngung mit Kaliumchlorid).
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Chloride wirken in den Pflanzen quellend. Sie haben im Stoffwechsel der Pflanze Einfluß auf die Enzymtätigkeit. Chloridmangelerscheinungen sind im Freiland nicht anzutreffen. Bedeutender ist das Problem des Chloridüberschusses (Salzüberschuß). Häufige Überschußschäden durch eine hohe Konzentration an Halogeniden im Boden sind bei Kulturpflanzen vorrangig in ariden Gebieten und in gärtnerischen Unterglaskulturen anzutreffen. Streusalz (Natriumchlorid) schädigt oder zerstört Bäume in Fahrbahnnähe. Hoher Salzgehalt im Boden hemmt die Wasseraufnahme der Pflanzen, besonders in Wassermangelsituationen. Pflanzen weisen eine recht unterschiedliche Toleranz gegenüber bodenbürtigen Salzkonzentrationen auf (Halophyten wachsen auf Salzwiesen, im Watt etc.).
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[[Datei:Toenning eiderbrackwiesen.JPG|400px|thumb|Eiderbrackwiesen in Schleswig-Holstein]]
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<h3>Wir  erforschen  den  Boden</h3>
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'''Versuchsanstellung'''
==Bestimmung der Trockensubstanz einer Bodenprobe==


Für die Untersuchung benötigt man eine frische Bodenprobe. Sie ist als Mischprobe aus unterschiedlichen Bodentiefen aufzubereiten. Im wässrigen Extrakt des Bodens vorhandene
Chloridionen lassen sich durch Silbernitrat ausfällen. Als Indikator zugesetztes Kaliumchrcmat bildet nach völliger Ausfällung des Chlorids mit den nun überschüssigen Silberionen Silberchromat, das an der charakteristischen rotbraunen Farbe zu erkennen ist und den Endpunkt der Titration kennzeichnet.


K<sub>2</sub>CrO<sub>4</sub> + 2 AgNO<sub>3</sub> = Ag<sub>2</sub>CrO<sub>4</sub> + 2 KNO<sub>3</sub>
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<h5 align="center">'''Informationen zum Thema'''</h5>
 
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|Für quantiative bodenanalytische Untersuchungen und Angaben erweist es sich häufig als notwendig, eine nicht veränderliche Bezugsbasis zu wählen: die Trockensubstanz. Die Technik der Trockensubstanzbestimmung besteht darin, das Bodenwasser zu entziehen, ohne dass qualitative Änderungen der Bodensubstanz eintreten. Als vergleichende Methode zur Bestimmung des Trockensubstanzgehaltes durch Wasserentzug dient die Trocknung von Bodenproben bei 105 Grad Celsius. Für Fragen des Bodenwasserhaushaltes ist der Wassergehalt eines Bodens selbst von Interesse. Weiterhin ist die Kenntnis der Trockensubstanz- bzw. des Wassergehaltes des Bodens von Bedeutung für die Bestimmung des Porenvolumens und zur Bestimmung des spezifischens Gewichts des Bodens.


Da das schwerlösliche Silberchromat nur in neutraler bis schwach alkalischer Lösung entsteht, müssen saure Lösungen abgestumpft werden. Der geeignetste Bereich liegt zwischen pH 6,5 und pH 10,5. Eine Verfärbung durch Humusstoffe kann durch kurzes Aufkochen unter Zusatz von Kaliumpermangant behoben werden.




'''Untersuchungsmaterialien'''
'''Untersuchungsmaterialien'''


* Waage
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* Trockenschrank
 
* Schütteimaschine
Trockenschrank
* Erlenmeyerkolben
 
* Messpipette
Waage (auf 0,01 g genau)
* Trichter
 
* Bürette mit Stativ
Wägegläschen
 
Tiegelzange
 
Exsikkator
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<h5 align="center">'''Versuchsablauf'''</h5>
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|10 g oder 20 g des zu untersuchenden Bodens wägt man in ein vorher genau gewogenes, trockenes Wägegläschen mit Deckel und Schliff ein. Die Probe, deren Brutto- und Taragewicht bekannt ist, stellt man nach öffnen des Schliffdeckels in einen vorher auf 110 Grad Celsius  aufgeheizten Trockenschrank. Nach 5 bis 15 Stunden, je nach der zu trocknenden Bodenmenge, verschließt man die Proben noch im Trockenschrank unter Zuhilfenahne einer Tiegelzange mit den dazugehörigen Schliffdeckeln und stellt die Wägegläschen nach dem Abkühlen auf 50 bis 60 °C zum völligen Erkalten in den mit Phosphorpentoxid oder Kieselgel gefüllten Exsikkator. Die Wägegläschen sind zur Vermeidung von Verschmutzung durch Fett und Schweiß nur mit der Tiegelzange anzufassen. Nach einer Abkühlzeit von 1/2 bis 1 Stunde wird die Probe im verschlossenen Zustand zurückgewogen und das Bruttogewicht notiert. Für die meisten Proben erweist es sich als ausreichend, sie über Nacht für 12 bis 14 Stunden bei 110Grad Celsius im Trockenschrank zu belassen.
 
 
'''Auswertungsbeispiel'''
 
 
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10,05 g eingewogenener Boden enthalten 4,45 g Wasser; dies sind 44,28 %.
 
Wenn 10,05 g Boden 4,45 g Wasser enthielten, dann beträgt die
 
Trockensubstanz 10,05 g - 4,45 g = 5,60 g = 55,72 %.
 
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<h5 align="center">'''Erfahrungen und Konsequenzen'''</h5>
 
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|Für schulische Zwecke kann das Verfahren vereinfacht werden. Wenn keine Laborwaage vorhanden ist, sollte die zu untersuchende Bodenmenge erhöht werden. Schwierigkeiten kann die rechnerische Auswertung bereiten. Der Rechenweg ist entsprechend einzuüben.
 
'''Beispiel'''
 
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100 kg Naturboden enthalten 14 % Wasser. Es regnet; der Feuchtigkeitsgehalt des Bodens steigt auf 20,5%.
 
Wieviel kg Wasser hat der feuchte Boden aufgenommen?
 
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'''Lösung'''
Die Masse der Trockensubstanz des Bodens bleibt konstant. Es ändern sich der absolute und prozentuale Wassergehalt im Verhältnis zur Trockensubstanz. Der Naturboden enthält vor dem Regen 86 kg Trockensubstanz und 14 kg Wasser. Nach dem Regen enthält der feuchte Boden 86 kg Trockensubstanz und 22 kg Wasser. Differenzbetrag: 22 kg - 14 kg = 8 kg Wasser. Der trockene Naturboden hat 8 kg Wasser aufgenommen.
 
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<h5 align="center">'''Bestimmung der Trockensubstanz - Aufgabe und verdeckte Lösung'''</h5>
|-
|'''Verfahren'''
*Leergewicht eines Tiegels bestimmt
*10g Boden eingewogen
*Im Trockenschrank bei 105°C ca. 1h trocknen lassen
*Tiegel im Exsikkator abgekühlt und gewogen
 
'''Messwerte / Auswertung'''&nbsp;&nbsp;




'''Reagenzien'''


* Silbernitratlösung, 0,1 m
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* Kaliumchromatlösung ( 5 g des Salzes in 100 ml Wasser)
| '''Bodenart'''
* Kaliumpermanganat (KMnO<sub>4</sub>)
| '''Humus'''
| '''Sand'''


|-
| '''<nowiki>Leergewicht Tiegel [g]</nowiki>'''
| 18,66
| 21,28


'''Versuchsdurchführung'''
|-
| '''<nowiki>Probengewicht [g]</nowiki>'''
| 10,00
| 10,04


Eine 20 g trockenen Bodens entsprechende Einwaage wird im Erlenmeyerkolben mit 100 ml destilliertem Wasser durch zweistündiges Schütteln extrahiert. Eine eventuelle Verfärbung des Extrakts durch Humusstoffe kann durch kurzes Aufkochen unter Zusatz von Kaliumpermanganat behoben werden. Vom Filtrat werden 20 ml entnommen, mit 1 ml Kaliumchrornat-Lösung versetzt und mit 0,1-molarer Silbernitrat-Lösung bis zum Umschlag von gelb nach rotbraun titriert.
|-
| '''<nowiki>mit Tiegel nach Trocknung [g]</nowiki>'''
| 27,68
| 28,77


[[bild:pipette1.jpg|200 px|center]]
|-
| '''<nowiki>Wasseranteil [g]</nowiki>'''
| 0,980
| 2,550


|}
&nbsp;


'''Auswertung'''


Der Verbrauch von 1 ml 0,1 M Silbernitrat entspricht 3,546 mg Chlorid oder 5,8 mg Natriumchlorid. Bei der Verarbeitung von standortfrischen Bodenproben werden die Chloridwerte bzw. der Kochsalzgehalt auf 1000 ml Bodenwasser bezogen. Bei trockenem Boden dienen 100 g trockener Boden als Bezugsgröße.
TS(Humus) = 10,04g – 2,55g = 7,49g  bezogen auf 10,04g = 74,6 %




{{Boden}}
TS(Sand) = 10g – 0,98g = 9,02g  bezogen auf 10g = 90,2 %

Version vom 19. März 2009, 16:02 Uhr

 

Wir erforschen den Boden

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Bestimmung der Trockensubstanz einer Bodenprobe

Informationen zum Thema
Für quantiative bodenanalytische Untersuchungen und Angaben erweist es sich häufig als notwendig, eine nicht veränderliche Bezugsbasis zu wählen: die Trockensubstanz. Die Technik der Trockensubstanzbestimmung besteht darin, das Bodenwasser zu entziehen, ohne dass qualitative Änderungen der Bodensubstanz eintreten. Als vergleichende Methode zur Bestimmung des Trockensubstanzgehaltes durch Wasserentzug dient die Trocknung von Bodenproben bei 105 Grad Celsius. Für Fragen des Bodenwasserhaushaltes ist der Wassergehalt eines Bodens selbst von Interesse. Weiterhin ist die Kenntnis der Trockensubstanz- bzw. des Wassergehaltes des Bodens von Bedeutung für die Bestimmung des Porenvolumens und zur Bestimmung des spezifischens Gewichts des Bodens.


Untersuchungsmaterialien

 

Trockenschrank

Waage (auf 0,01 g genau)

Wägegläschen

Tiegelzange

Exsikkator


 

Versuchsablauf
10 g oder 20 g des zu untersuchenden Bodens wägt man in ein vorher genau gewogenes, trockenes Wägegläschen mit Deckel und Schliff ein. Die Probe, deren Brutto- und Taragewicht bekannt ist, stellt man nach öffnen des Schliffdeckels in einen vorher auf 110 Grad Celsius aufgeheizten Trockenschrank. Nach 5 bis 15 Stunden, je nach der zu trocknenden Bodenmenge, verschließt man die Proben noch im Trockenschrank unter Zuhilfenahne einer Tiegelzange mit den dazugehörigen Schliffdeckeln und stellt die Wägegläschen nach dem Abkühlen auf 50 bis 60 °C zum völligen Erkalten in den mit Phosphorpentoxid oder Kieselgel gefüllten Exsikkator. Die Wägegläschen sind zur Vermeidung von Verschmutzung durch Fett und Schweiß nur mit der Tiegelzange anzufassen. Nach einer Abkühlzeit von 1/2 bis 1 Stunde wird die Probe im verschlossenen Zustand zurückgewogen und das Bruttogewicht notiert. Für die meisten Proben erweist es sich als ausreichend, sie über Nacht für 12 bis 14 Stunden bei 110Grad Celsius im Trockenschrank zu belassen.


Auswertungsbeispiel


Trockensubstanzgehalt3.jpg

10,05 g eingewogenener Boden enthalten 4,45 g Wasser; dies sind 44,28 %.

Wenn 10,05 g Boden 4,45 g Wasser enthielten, dann beträgt die

Trockensubstanz 10,05 g - 4,45 g = 5,60 g = 55,72 %.

 


 

 

Erfahrungen und Konsequenzen
Für schulische Zwecke kann das Verfahren vereinfacht werden. Wenn keine Laborwaage vorhanden ist, sollte die zu untersuchende Bodenmenge erhöht werden. Schwierigkeiten kann die rechnerische Auswertung bereiten. Der Rechenweg ist entsprechend einzuüben.

Beispiel

 

100 kg Naturboden enthalten 14 % Wasser. Es regnet; der Feuchtigkeitsgehalt des Bodens steigt auf 20,5%.

Wieviel kg Wasser hat der feuchte Boden aufgenommen?

Trockensubstanzgehalt2.jpg


Lösung Die Masse der Trockensubstanz des Bodens bleibt konstant. Es ändern sich der absolute und prozentuale Wassergehalt im Verhältnis zur Trockensubstanz. Der Naturboden enthält vor dem Regen 86 kg Trockensubstanz und 14 kg Wasser. Nach dem Regen enthält der feuchte Boden 86 kg Trockensubstanz und 22 kg Wasser. Differenzbetrag: 22 kg - 14 kg = 8 kg Wasser. Der trockene Naturboden hat 8 kg Wasser aufgenommen.

Bestimmung der Trockensubstanz - Aufgabe und verdeckte Lösung
Verfahren
  • Leergewicht eines Tiegels bestimmt
  • 10g Boden eingewogen
  • Im Trockenschrank bei 105°C ca. 1h trocknen lassen
  • Tiegel im Exsikkator abgekühlt und gewogen


Messwerte / Auswertung  


Bodenart Humus Sand
Leergewicht Tiegel [g] 18,66 21,28
Probengewicht [g] 10,00 10,04
mit Tiegel nach Trocknung [g] 27,68 28,77
Wasseranteil [g] 0,980 2,550

 


TS(Humus) = 10,04g – 2,55g = 7,49g bezogen auf 10,04g = 74,6 %


TS(Sand) = 10g – 0,98g = 9,02g bezogen auf 10g = 90,2 %