Hinweis Bei dieser Datei handelt es sich um ein Protokoll ... · die Ammonium - Ionenfesthalten und diese so vor Auswaschung schützen. 3.1.3 Herstellung eines Ammoniumdüngers Nachdem

HinweisBei dieser Datei handelt es sich um ein Protokoll, das einen Vortrag im Rahmendes Chemielehramtsstudiums an der Uni Marburg referiert. Zur besserenDurchsuchbarkeit wurde zudem eine Texterkennung durchgeführt und hinter daseingescannte Bild gelegt, so dass Copy & Paste möglich ist – aber Vorsicht, dieTexterkennung wurde nicht korrigiert und ist gerade bei schlecht leserlichenDateien mit Fehlern behaftet.

Alle mehr als 700 Protokolle (Anfang 2007) können auf der Seitehttp://www.chids.de/veranstaltungen/uebungen_experimentalvortrag.htmleingesehen und heruntergeladen werden.Zudem stehen auf der Seite www.chids.de weitere Versuche, Lernzirkel undStaatsexamensarbeiten bereit.

Dr. Ph. Reiß, im Juli 2007

Wintersemester 1998/99

Veranstaltung: Übungen im Experimentalvortrag für Lehramtskandidaten

Leitung: Dr. J. Butenuth, Dr. E. Gerstner, Prof. Dr. H. Perst

Protokoll zum Experimentalvortrag

"Mineralische Düngemittel"

vorgelegt von

Petra Claußen

Friedrich-Ebert-Str.119

35039 Marburg

Chemie in der Schule: www.chids.de

Inhaltsverzeichnis

1 EINLEITUNG.---........ ~.2

..2 PFLANZENERNAHRUNG 2

3 KERNNÄHRSTOFFDÜNGER 11••••••••••••••••·.~ • .-••••~.~ ~ •••••••••••••• ••••~.·3

3.1 Stickstoffdünger 3

i~ 3.1.1 Nährstofflösung nach Knop ~ 5

3.1.2 Stickstoff in Düngern ~ ~ ~ ~ 7

3.1.3 Herstellung eines Ammoniumdüngers u u •••••••• l 0

3.2 Phosphatdünger __ 13

3.2.1 Phosphat in Düngern 14

3.2.2 Phosphatgehalt im Boden _ 16

3.3 Kaliumdünger __ .--21

3.3.1 Kalium in Düngern ~ 26

4 DIE BEDEUTUNG DES KALKS 28

4.1 Kalkgehalt in Gartenerde 29

5 DÜNGER IN DEN SCHLAGZEILEN 31

6 LITERATURVERZEICHNIS~....~~.__.~ ........•..__.•~__ ..----... ~__~ ~~..•.~...~-- ....35


1 Einleitung

Die Düngung steht immer wieder im Brennpunkt:

erhöhte Nitratgehalte im Grundwasser, die Eutrophierung von

Oberflächengewässern werden der Düngung angelastet. Das hat mich dazu

veranlaßt die Dünger einmal genauer unter die Lupe zu nehmen.

Anhand von Stickstoffdüngern, Phosphatdüngern und Kalidüngern ergänzt durch die

Bedeutung des Kalkes wird ein Überblick über einen Teil der Dünger geben, und

zum Schluß auf mögliche Umweltbeeinträchtigungen durch die Düngung

eingegangen.

2 Pflanzenernährung

Bisher hat man geglaubt, daß die Fruchtbarkeit des Bodens von seinem

Humusgehalt abhinge. Liebig dagegen behauptete: "Die ersten Quellen der Nahrung

sind in der anorganischen Natur zu suchen."

Was hat er damit gemeint, was gehört denn zur Nahrung der Pflanze? Pflanzen

benötigen für ihr Wachstum 15 Nährelemente.

Diese sind in vier Gruppen unterteilt:

In der ersten Gruppe sind die Gase Kohlendioxid und Sauerstoff und das Wasser

mit den drei Hauptnährelementen Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasserstof

zusammengefaßt.

Die zweite Gruppe enthält 6 weitere Hauptnährelemente, die auch als

Makronährelemente bezeichnet werden. Hierzu gehören Stickstoff, Phosphor und

Kalium als Kernnährelemente und Calcium, Magnesium und Schwefel. Stickstoff,

Phosphor und Kalium werden als Kernnährelemente bezeichnet, weil schon bei

vorübergehendem Fehlen Wachstumsstörungen eintreten. Aus diesem Grund

beschränke ich mich hier auf diese Elemente.

Des weiteren gibt es die Gruppe der Spurenelmente bzw. Mikroelemente mit Eisen,

Mangan, Bor, Zink, Kupfer und Molybdän und als letztes die Gruppe der

nützlichen Elemente, zu denen Silizium, Natrium und Chlor gehören.

2


Nach der Betrachtung der für die Pflanzenernährung notwendigen Stoffe, liegt die

Definition von Düngung bzw. Düngern auf der Hand. Was wird darunter aber genau

verstanden?

Düngung:

Maßnahme, durch Zufuhr von Pflanzennährstoffen den Ertrag und die Qualität von

Nutzpflanzen zu verbessern

In der BRD werden als Dünger alle Stoffe angesehen, die dazu bestimmt sind,

mittelbar oder unmittelbar zugeführt zu werden, um das Wachstum von Pflanzen zu

fördern oder ihren Ertrag zu erhöhen oder ihre Qualität zu verbessern.

(Dünger-Gesetzes vom 15.11.1977)

3 KernnährstoffdünM!:

3.1 Stickstoffdünger

Bedeutung des Stickstoffs

Da Stickstoff in der Pflanzenernährung zu den wichtigsten Elementen gehört, soll

hier als erstes seine Bedeutung durch die folgende Graphik veranschaulicht

werden. Sie zeigt unter den vielfältigen Aufgaben des Stickstoffs unter anderem den

hohen Massenertrag, der besonders für die Landwirtschaft und die Ernährung von

Bedeutung ist.

3


Eiweiß entsteht

hoher

Massenertrag

Bedeutung des Stickstoffs

für die Pflanzen

Einbau in

Photosyntheseprodukte

Stickstoff

Förderung vegetativen

Wachstums

4


'1'

3.1.1 Nährstofflösung nach Knop

Um die Wirkung bzw. den Mangel eines Nährstoffs zu verdeutlichen habe ich Mais

zum einen in einer Stickstoffnährlösung und zum anderen in einer

Stickstoffmangelnährlösung gezogen.

Die Nährlösung enthielt alle für die Pflanzenernährung notwendigen Nährelemente.

Während bei der Stickstoffmangelnährlösung Calciumnitrat durch Calciumchlorid

ersetzt wurde.

Nährlösung nach Knop

Geräte:

2 Meßkolben 11

Chemikalien:

19 Calciumnitrat (Ca(N03)2*4H20)

0,25 9 Magnesiumsulfat (MgS04*7H20)

0,25 9 Kaliumdihydorgenphosphat

0,12 9 Kaliumchlorid

Spatelspitze Eisen(III)-chlorid

1 mg Borsäure

1 mg Mangansulfat

1 mg Kupfersulfat (CuS04*5H20)

Zinksulfat (ZnS04*7H20)

auf 11 auffüllen

Stickstoffmangelnährlösung:

Calciumnitrat durch CaC12*2 H20 ersetzen

5


Optimale Wachstumsbedingungen setzen voraus, daß alle Nährsalze, die die

Pflanze dem Boden entzieht diesem wieder zugeführt werden, sonst kommt es zu

Mangelerscheinungen, die sich bei Stickstoffmangel wie folgt äußern:

• Pflanze kümmert

• Blätter blaßgrün

• ältere Blätter chlorotisch, fallen ab

• Notblüte

• geringerer Ertrag

• Eiweißgehalt und biologische Wertigkeit sind geringer

Nährstoffaufnahme und Nährstoffbedarf von Mais

Schon bei geringem Mangel eines Nährstoffs treten Mangelsymptome auf, wie sie

bei Maispflanzen beobachtet werden können.

Die folgende Graphik, bei der der Verbrauch an Nährstoffen gegenüber der

Wachstumsphase aufgetragen ist, verdeutlicht durch den starken Anstieg zu Beginn

den hohen Verbrauch an Stickstoff bei jungen Maispflanzen besonders gut.

6


Nährstoffaufnahme und

Nährstoffbedarf von Mais

240 kg/ha Nährstoff K20

220 _fII. N

200

180

160140

120P20S

100

80

60

40 ••••.l-··I MgO..

s·-20

I Cl....I s:::C s::: c

(1) Cl Q) lt::::J~ 0'--os::: Cf) .... (1)

~:::J C :::J Cf)~Clca (1)- 0 Q)

~ti= Cl"U ..c: .... ..c:J2:::J :::J .- (J ::::J :ca C

~< ....,~ Cf) CD Z .0)

3.1.2 Stickstoff in Düngern

Da Stickstoff für die Pflanzen unverzichtbar ist und durch Dünger zugeführt werden

muß, weil der Boden oft nicht genügend zur Verfügung stellen kann, weise ich ihn in

einem Dünger nach.

7


Versuch 1: Nachweis von Stickstoff in einem Dünger

Ich habe für diesen wie auch die anderen Nachweise der Kernnährelemente

Blaukorn gewählt, einen häufig verwendeten und für die Nachweise gut geeigneten

Dünger.

Geräte:

• Demonstrations-Reagenzglasständer

• 1 Demonstrations-Reagenzglas

Chemikalien:

• konz. H2S04

• kalt gesättigte, angesäuerte FeS04-Lsg.

• Düngemittelextrakt

Durchführung:

1. Schritt: Extraktion der wasserlöslichen Bestandteile des Düngers

2. Schritt: Nachweis von Stickstoff im Filtrat ( Ringprobe )

3 Tropfen der Probelösung werden im Reagenzglas mit 3 Tropfen einer kalt

gesättigten mit 1Tropfen 2,5 molll H2S04angesäuerten FeS04-Lsg. versetzt und

vorsichtig mit konz. H2S04 unterschichtet, indem man das Reagenzglas schräg hält

und die konz. H2S04 an der inneren Wandung herunterfließen läßt.

In der Berührungszone zwischen einer N03- - Lösung und konz. Schwefelsäure

entsteht freie Salpetersäure, die durch die Eisen(lI) - Ionen zu Stickstoffmonoxid

reduziert wird. Dieses wird durch überschüssige Eisen(lI) - Ionen komplex

gebunden. Es entsteht der Nitroso- Eisen- Komplex, den man als braunen Ring

sieht.

8


Säure - Base - Reaktion nach Bränsted

Redox - Reaktion

+5 +2 2+ + +2HN03 + 3 Fe (aq) + 3 H30 -----..... NO

Ligandensubstitution

+2 2+ +2 +1 +3 2+[Fe(H20 )6 ] + NO-..---~~ [Fe(H20)S(NOt] + H20

Stickstoffdünger

Es gibt neben dem Blaukorn aber noch weitere Stickstoffdünger, sie werden in zwei

große Gruppen, die Nitratdünger und die Ammoniumdünger, unterteilt.

1. Nitratdünger (Kurzzeitdünger)

• Ammonsalpeter (NH4N03) 35%N

• Kalksalpeter, Ca(N03)2, 15% N

• Natronsalpeter, NaN03

2. Ammoniumdünger (Langzeitdünger)

• schwefelsaures Ammoniak 21%N

• Ammoniumsulfat (NH4)2S04 20% N2

• Ammonsulfatsalpeter 2 NH4N03*(NH4)2S04

9


Sie sind für unterschiedliche Pflanzen geeignet, weil verschiedene Pflanzen

unterschiedliche Ionen aufnehmen, um ihren Nährstoffbedarf zu decken. Kartoffeln

und Gräser bevorzugen NH4+- Ionen, während Zucker- und Futterrüben N03--lonen

aus dem Boden aufnehmen.

Im Blaukorn habe ich das Nährelement Stickstoff als Nitrat-Ion nachgewiesen, es

handelt sich hier offensichtlich um einen Nitratdünger.

Die Nitratdünger unterscheiden sich wie auch die Ammoniumdünger durch ihren

unterschiedlichen Gehalt an Stickstoff.

Ammoniumdünger wirken eher langsam und werden aufgrunddessen auch

Langzeitdünger genannt, ihre langsame Wirkung beruht zum einen auf einer

vorhergehenden Umsetzung zum anderen darauf, daß kolloide Silikate des Bodens

die Ammonium - Ionen festhalten und diese so vor Auswaschung schützen.

3.1.3 Herstellung eines Ammoniumdüngers

Nachdem die Vielfalt der Stickstoffdünger mit den vielen verschiedenen

Zusammensetzungen eher verwirrend wirkt, ist es schön zu sehen wie einfach ein

bedeutender Ammoniumdünger, das Ammoniumsulfat, hergestellt werden kann.

Versuch 2: Herstellung von Ammoniumsulfat

Geräte:

• 200 ml Erlenmeyer

• Standzylinder

'1 • 50 ml Becherglas

• Glasfilter

• Stativ

• Filterring

• Filter

• Urglas mit pH-Papier

• Pipetten

• Magnetrührer

• 4 cm Rührfisch

• Stativstange

• Befestigung für Erlenmeyer

10


Chemikalien:

• BaCl2-Lösung

• Salzsäurelösung

• 10 g Ammoniumcarbonat

• 10-12 9 gebrannter Gips (Moltofill aus dem Baumarkt)

Durchführung:

In einem Erlenmeyerkolben löst man 10 9 Ammoniumcarbonat in 50-60 ml desto

Wasser; während man über dem Drahtnetz zum Sieden erhitzt, trägt man löffelweise

10-12g gebrannten Gips ein, nach 15 min filtert man.

Ammoniumcarbonat und Calciumsulfat haben sich in Ammoniumsulfat und

Calciumcarbonat umgesetzt.

2. Schritt: Umsetzung mit gebranntem Gips

+ 2-2 NH4 (aq) + C03 (aq)

2- 2++ 804 (aq) + Ca (aq)

.. + 2-CaC03 + 2 NH4 (aq) + 804 (aq)

Das auch wirklich Ammoniumsulfat entstanden kann anhand zweier

Nachweisreaktionen gezeigt werden.

11


Nachweisreaktionen:

1. Sulfat -Ionen

2+Ba + 2 CI

2. Ammonium - Ionen

+ -NH4 + OH ...

12


'~

3.2 Phosphatdünger

Nachdem ein kleiner Einblick über das Nährelement Stickstoff vermittelt wurde, kann

das zweite wichtige Kernnährelement, der Phosphor, folgen.

Zu Beginn steht auch hier wieder die Bedeutung des Phosphors für die Pflanze, da

dies die Grundlage für das Verständnis einer entsprechenden Düngung bildet.

Bedeutung des Phosphors

für die Pflanzen

Baustein wichtiger

Zellbestandteile

Förderung

der Krümelbildung

-,Energ iestoffwechsel

( AMP, ADP, ATP )

/Wirkung und Aufgaben

Leben der

Bodenbakterien

/

Bestandteil der

Eiweißstoffe

13

Vermehrungsorgane

P-reich


3.2.1 Phosphat in Düngern

Ich werde nun auch Phosphor im Blaukorn nachweisen. Vielleicht kann man dann

sagen, was sich hinter dem Namen Blaukorn verbirgt.

Versuch 3: Nachweis von Phosphor in Dünger

Geräte:

• säurefeste Handschuhe

• Reagenzglasständer

• Demonstrationsreagenzglas

Chemikalien:

• konz. HN03

• Ammoniummolybdatreagenz

• Düngemittelextrakt

Durchführung:

1. Schritt: Extraktion wasserlöslicher Bestandteile des Düngers (vgl. Versuch 1)

2. Schritt: Nachweis von Phosphor im Filtrat

Etwas Lösung wird mit einigen Tropfen konzentrierter HN03 erwärmt, bis keine

nitrosen Gase mehr entweichen (Oxidation reduzierender Ionen, die den Nachweis

stören). Zu der HN03- sauren Lösung werden weitere Tropfen HN03 und in der

Kälte einige Tropfen Reagenzlösung gegeben. Bei Gegenwart größerer P043-

Mengen entsteht in der Kälte innerhalb von 3 Min. eine gelbe Fällung von

Ammoniummolybdophosphat.

14


zitronengelb

Durch das Ansäuern des Filtrats bildet sich Phosphorsäure, diese reagiert mit dem

Ammoniumheptamolybdat zu Ammoniummolybdophosphat, dem Salz der

Heteropolysäure und ist als zitronengelber Niederschlag erkennbar. Des weiteren

entsteht Ammoniumnitrat und Wasser.

Als nächstes kann man sich auch hier die Frage stellen, was passiert bei einer zu

geringen Gabe an Phosphat? Woran können Mangelerscheinungen erkannt

werden?

Ein Phosphatmangel ist an folgenden Symptomen direkt bzw. indirekt erkennbar:

• Blätter stehen steil nach oben (nStarrtrachtU)

• schwaches Wachstum

• Blüte und Reife verzögert

• Anreicherung von Amiden: Eiweißsynthese gestört

• geringere Haltbarkeit landwirtschaftlicher Produkte

• Frostresistenz eingeschränkt

• ältere Blätter oft dunkelgrün oder auch durch Anthocyan rot gefärbt

Düngungsempfehlungen

Nun ist es aber schwer nicht zuviel und nicht zu wenig zu düngen. Um diesem

Problem Abhilfe zu schaffen, gibt es genaue Düngeempfehlungen, die sich nach der

Nährstoffversorgung im Boden richten. Rückschlüsse auf die notwendige Düngung

können nur durch genaue Kenntnisse des Nährstoffgehalts im Boden gezogen

werden.

In der Düngungsempfehlung wird dem Boden je nach Nährstoffgehalt eine

bestimmte Stufe zugeordnet, nach der sich dann die Düngung richtet.

15


Zum Beispiel bedeutet Stufe A, der Boden hat wenig Nährstoffe, folglich ist eine

erhöhte Düngung notwendig.

Angestrebt wird eine Erhaltungsdüngung, daß bedeutet dem Boden werden nur die

Nährstoffe, die die Pflanzen ihm entziehen wieder zugeführt. Auf diese

Erhaltungsdüngung, die der Stufe C entspricht, sind die Dünger abgestimmt.

Fazit: Düngt man in Maßen, so droht keine Überdüngung.

3.2.2 Phosphatgehalt im Boden

Es soll nun photometrisch die Versorgungsstufe bei Gartenerde bestimmt werden.

Versuch 4: CAL-Methode (Methodenbuch der VDLUFA)

Geräte:

• 100 ml Meßkolben




• Küvetten

• Eppendorfpipette oder Blutzuckerpipette

• 10 ml Pipette

'1' • Meßzylinder 15 ml

CAL - Vorratslösung:

7,7 9 Calciumlactat CSH10 ceo,* 5H20

3,95 9 Calciumacetat (CH3COO)2Ca* xH20 (getrocknet)

je in 0,03 I heißem Wasser lösen und beide Lösungen vereinigen.

Nach dem Abkühlen 8,95 ml Essigsäure ( p = 1,06 g/ml) zugeben und mit Wasser

auf 0,10 I auffüllen.

16


CAL-Gebrauchslösung:

0,1 I CAL-Vorratslösung mit Wasser auf 0,5 I verdünnen. Die Lösung enthält je 0,05

mol/l Calciumacetat und -lactat und 0,3 mol/l Essigsäure (pH-Wert 4,1). Zur

Kontrolle mit NaOH (c= 1moili) gegen Phenolphthalein titrieren (Sollverbrauch 30

ml)

Ammoniummolybdatlösung:

2,5 g Ammoniumheptamolybdat in etwa 40 ml Wasser von ca. 50°C lösen und nach

dem Erkalten mit Wasser auf 0,05 I auffüllen.

Mehrere Wochen haltbar

Reduktionslösung:

0,625 g Ascorbinsäure

175 mg Zinn(II)-chlorid SnCI2*2H20

in 25 ml Salzsäure (c= 10 moili)

mit Wasser auf 50 ml auffüllen.

( Lsg. täglich frisch)

Durchführung:

1. Schritt: Extraktion von Phosphat aus der Bodenprobe

mit Hilfe einer Acetat-Lactat-Lösung

5 9 luftgetrocknete Erde in Erlenmeyerkolben (300 ml) einwiegen, mit 100 ml CAL

Gebrauchslösung versetzen, einige Male umschwenken. 90 min. rühren, filtrieren

und die ersten 5-1°ml des Filtrats verwerfen.

• 10 ml Filtrat

• 15 ml Wassser

• 1 ml Molybdatreagenz

• 1 ml Reduktionslsg.

17


Der Anteil des lactatlöslichen Phosphats am Gesamtphosphat wird dem

pflanzenverfügbaren Anteil gleichgesetzt.

Mit dieser Extraktion werden die an Bodenbestandteilen adsorbierten sowie die in

der Bodenlösung befindlichen Phosphat-Anionen erfaßt. Die Oxalat- und Lactat

Anionen verhindern dabei die Bildung schwerlöslicher Phosphate durch

Komplexbildung der Kationen.

2. Schritt: photometrische Bestimmung bei 585 nm

7 H [P(M 0 )]SnCI21 Ascorbinsäure

3 03 10 4 ~ Mo03_x(OH)x

x= 2- 0,Molybdänblau

Das herausgelöste Phosphat, was hier in Form von Phosphorsäure vorliegt, wird als

erstes mit Ammoniumheptamolybdat im Sauren umgesetzt, es bildet sich

12- Molybdatophosphorsäure oder Dodekamolybdatophosphorsäure, die

anschließend mit Zinn(lI)chlorid und Ascorbinsäure zu Molybdänblau reduziert wird.

Von diesem wird dann die Extinktion gemessen.

18


Extinktion bei 585 nm

/~"..

v:/

~",

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""~",,./

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v:/

~".,"~",

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"-'~",

-'~",.

"-'~",

1,4

1,8

1,6

1,0

0,0

° 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

0,8

0,4

1,2

0,6

0,2

mg P20s/100g Boden

o Auswertung

Wenn zuvor eine Kalibriergerade erstellt wurde, in dem die Extinktion gegenüber

dem Phosphatgehalt in Phosphorpentoxid aufgetragen wurde, kann jetzt anhand der

gemessenen Extinktion der Phosphatgehalt der Gartenerde abgelesen und einer

entsprechenden Versorgungsstufe zugeordnet werden.

19


Versorgungsstufen für Phosphat

Grad der Bodenversorgung P20 S [mg} I 100 g

Boden

A =niedrig 0-10 Meliorations-

Düngung

B =mittel 11-20 erhöhte Düngung

C =gut 21-30 Erhaltungs-Düngung

o =hoch 31-40 verringerte Düngung

E =sehr hoch > 41 keine Düngung

Welche Möglichkeiten der Phosphatdüngung gibt es denn?

Sicherlich gibt es wie bei den Stickstoffdüngern auch hier eine ganze Reihe von

Möglichkeiten dem Boden Phosphat zuzuführen, aus diesem Grund möchte ich hier

die gängigsten Phosphatdünger vorstellen.

1'. PhoSRhatdünger

1. Thomasphosphat, Thomasmehl

• Abfallprodukt bei der Endphosphorisierung des Eisens

• zitronensäurelöslich, weil zur Gehaltsbestimmung eine zweiprozentige

Zitronensäurelösung verwendet wird.

=> Wirkt langsam, weil es nicht leicht löslich ist und ist daher für saure Böden

geeignet.

• 16% P20s

20


2. Rhenaniaphosphat ( Glühphosphat 3 CaNaP04*Ca2Si04)

• zitratlöslich, weil zur Gehaltsbestimmung eine Lösung des Ammoniumsalzes der

Zitronensäure verwendet wird.

=> Wirkt schneller und ist somit für weniger saure Böden geeignet.

• 26% P20 s

3.Triplephosphat ( Triammoniumphosphat (NH4)3P04)

• wasserlöslich

• 500k P20 S

4. Superphosphat (Ca(H2P04)2, CaS04)

• wasserlöslich

Nur bei niedrigen Kalk- und Magnesiumgehalt zu verwenden, da sonst

schwerlösliche Phosphate ausfallen.

• 18% P20s

• viele Spurenelemente

3.3 Kaliumdünger

Gesetz vom Minimum

Liebig erkannte als erster, daß sich die Erträge eines Ackers immer nachdem

Pflanzennährstoff richten, der in der geringsten Menge vorhanden ist. Es erscheint

uns heute selbstverständlich, daß z. B. ein Mangel an Kalium nicht durch erhöhte

Gaben an Phosphat ausgeglichen werden kann. Das Fehlen eines Nährstoffs einer

Daube kann nicht durch größere Mengen eines anderen (einer längeren Daube)

ausgeglichen werden.

21


Gesetz vom Minimum

:

Vielen Böden fehlt ein genügender Kaligehalt, um bei intensivem Anbau höchste

Erträge zu liefern. Besonders der Kartoffel- und Rübenanbau erfordert einenKalisalz reichen Boden.

Als Kalidünger stehen uns eine Anzahl von Salzen zur Verfügung, die

bergmännisch gewonnen werden . Sie kommen fein gemahlen in den Handel.Aber warum ist Kalium so bedeutsam?

22


Bedeutung von Kalium

Verdrängung der Calcium - Ionen

Erhöhung der Frostresistenz

Wirkung und Aufgaben

Erhöhung desosmotischen Druckes

23

spezifische Aktivierungvon Enzymen

Energieübertragung


Kaliummangelerscheinungen an einigen bekannten Pflanzen

Betrachtet man folgende Abbildungen, kommen sie einem bekannt vor. Wir haben

sie aber nie als Kalimangelerscheinungen wahrgenommen und uns wird erst jetzt

bewußt wie häufig sie auftreten .

Johannisbeere:

Anfangs blau-grüne Blätter , Übergang in braune Nekrosen vom Rand her, Blätter mit

aufgerollten Rändern nach unten gebogen, Absterben der Blätter, uneinheitliche

Beerenreife.

24


Tomate:

Links normal ausgereift, rechts Tomate mit .Grünkraqen", grünlich-gelbe, harte

scharf abgesetzte, unregelmäßige Flecken im Fruchtfleisch um das Stilende.

Kartoffel:

Geringere Knollengröße, schwaches Zellgewebe, schlechtere Lager- und

Transportfähigkeit, Qualitätsminderung durch Blaufleckigkeit.

25


3.3.1 Kalium in Düngern

Nach dem Blaukorn schon die ersten beiden Kernnährelemente enthielt möchte ich

nachweisen, daß auch das Stiefkind Kalium enthalten ist.

Versuch 5: Nachweis von Kalium in einem Dünger

Geräte:

• Mikroskop

• Objektträger

Chemikalien:

• Perchlorat -Lsg., c(HCI04) =9 mol/l

• Salzsäurelsg.

Durchführung:

1. Schritt: Extraktion der wasserlöslichen Bestandteile eines Düngers (s. Versuch 1)

2. Schritt: Nachweis von Kalium

1 Tropfen der Hel-sauren Probelösung und 1 Tropfen HCI04 werden auf einem

Objektträger vereinigt und die entstehenden Kristalle durch das Mikroskop

beobachtet.

KCI04 bildet weiße rhombische, stark lichtbrechende Kristalle.

K+ + C104 ...

26


Blaukorn ist wie zu Beginn schon erwähnt ein häufig verwendeter Dünger, wie wir

jetzt wissen enthält er die drei Kernnährstoffe Stickstoff, Phosphor und Kalium. Er

wird deshalb auch Mischdünger genannt. Warum Mischdünger und somit auch

Blaukorn heute fast ausschließlich verwendet werden zeigen die drei folgenden

Punkte:

• Arbeitsvereinfachung

• Fehlervermeidung (Explosionen)

• chemische Umsetzungen, die den Wert des Düngemittels herabsetzen oder ganz

aufheben werden vermieden

Unter den Mischdüngern sind die NPK-Dünger, die Stickstoff-, Phosphor-,

Kalidünger, am häufiqsten. Derzeit sind 76 Typen zugelassen.

NPK - Dünger

• Ammoniaksuperphosphat

• Kaliammoniumsuperphosphat (Am-Sup-Ka )

• Nitrophoska

• Harnstoff-Kali-Phosphat (Hakaphos)

27


4 Die Bedeutung des Kalks

Kalk ist im Boden vielseitig wirksam . Eine Kalkdüngung ist der erste Schritt zur

Erhöhung der Bodenfruchtbarkeit, deshalb habe ich diesen Punkt in meinen Vortrag

mit aufgenommen.

Auswirkung der Kalkdüngung

Verstärkt Ab

gabe von CO,~....~~..in bodennahe ..LuftschichI.

Förderung derMikroorganismen,

schnellere Zersetzungder Substanz.

jldung von wertvolleDauerhumus,

verbesserte Nährstoff-l..~ .,........- ..kapazität

rößeres Porenvolumen, mehrLuft im Boden, .Wasserführung .

gut.

Verstäl1<tes •••••••••61Wurzeiwachstum.r'"

Wurzeln gehen lIIIIIIu...-----_tiefer

Dem Bodenzugeführter

Kalkbewirkt.

BessereVerfügbarkeit

der Haupt- u

Spurennähr- , ••••••••rstoffe

Entgiftung,Entsäuerung,H'-Blndung,

günstiges pH

Di rektwirkungdes Kalkes

ind irekte Wirkungdes Kalkes

28


I I

4.1 Kalkgehalt in GartenerdeIch werde nun den Kalkgehalt im Boden bestimmen.

Versuch 6: Bestimmung des Kalkgehalts im Boden

Geräte:

• 100 ml Becherglas

• Bürette 25 ml

• Magnetrührer

• Erlenmeyerkolben

• Filterring

• Stativ

• Glasfilter 10 cm

• Faltenfilter passend

Chemikalien:

• Phenolphthalein

• Salzsäure, c(HCI) =1molll

• Natronlauge, c(NaOH) =1mol/t

Probenvorbereitung :

0' 5 g des Bodens bei 1000 e im Trockenschrank trocknen

Durchführung:

Reaktion mit dem Boden: Säure - Base - Reaktion nach Broensted

( Überschuß Säure)

3-5 9 des getrockneten Bodens werden mit 10 ml Salzsäure versetzt. Dabei reagiert

die Salzsäure mit dem Calciumcarbonat. Ende der Reaktion nach ca. 15 min..

.. 2+ -Ca + 2 CI + CÜ2(g) + 3 H20

29


Da Salzsäure im Überschuß zugesetzt wurde kann durch Rücktitration mit

Natronlauge der Verbrauch an Salzsäure bestimmt werden. Die überschüssigen

Hydronium - Ionen reagieren mit den Hydroxid - Ionen zu Wasser.

Rücktitration:

+H30 (aq) + OH(aq)

Durch den Verbrauch an Salzsäure läßt sich dann der Gehalt an Kalk bestimmen.

Berechnung des Kalkgehalts

Einwaage: 5 g Gartenerde

w(Kalk) =x 0/0

=c(HCI) * (V(HCI) - V(NaOH) * t) * 5000/Einwaage

Um einen Vergleich zu haben, kann vorher der Kalkgehalt an Blumenerde bestimmt,

der deutlich höher liegt. Der Blumenerde wurde, damit der Boden eine optimale

Nährstoffaufnahme gewährleistet, Kalk zugesetzt.

Bodensorte Kalkgehalt [%]

Gartenerde 1,5

Blumenerde 5,95

30Chemie in der Schule: www.chids.de

5 Dünger in den Schlagzeilen

Zum Schluß, nachdem ein kleiner Einblick über die Kernnährstoffe in Düngemitteln

und die Bedeutung des Kalks gegeben wurde, soll die anfangs angesprochene

Problematik, der Eutrophierung der Oberflächengewässer durch die

Phosphatdünger wieder aufgegriffen werden, indem betrachtet wird, was passiert,

wenn man einen Phosphatdünger auf einen Boden gibt.

Phosphatdynamik

im Boden

.~ w" ..

~ '~ '. :.. :.... .. ... ..Phosphat ausge-fällt als Fe-, AI-. Ca-Salz

Bodenminerale

adsorbiertesPhosphat (intern)

Boden

31

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Phosphat-Ionen werden von Tonteilchen wegen ihrer geringeren Korngröße stärker

als Nitrat-Ionen adsorbiert.

Selten werden mehr als 20 % aus einem frisch zugeführeten Phosphatdünger

aufgenommen.

Die Pflanze deckt ihren Phosphat - Bedarf durch Phosphatneubildungen, die durch

frühere Phosphatdünger in den Boden gelangten.

Versuch 7: Adsorption von Phosphat

Geräte:

• 2 Demonstrationsreagenzgläser

• Reagenzglasständer

• Reaktionslösungen

• 2 Meßkolben 50 ml

Chemikalien:

• Zitronensäure

• p-Methylaminophenol-sulfat (Photo-Rex")

• Natriumdisulfit

• konz. Schwefelsäure

0\ • Ammoniumheptamolybdat

Calciumdihydrogenphosphatlösung:

450 mg Ca(H 2P0 4) 2*H20 /1000 ml

Reagenzlösung I:

2 9 Zitronensäure, 2 9 p-Methylaminophenol-sulfat ("Photo-RexU) und 10 9

Natriumdisulfit werden in möglichst wenig desto Wasser gelöst -wenn nötig, unter

gelindem Erwärmen- und die Lösung im 100 ml-Meßkolben bis zur Marke aufgefüllt.

32


Reagenzlösung 11:

In einem 1000 ml-Meßkolben werden 50 ml konz. Schwefelsäure mit ca. 900 ml desto

Wasser verdünnt (erst Wasser dann SäureI), dazu fügt man 50 9

Ammoniummoylbdat und füllt nach dessen Auflösung bis zur Marke auf.

Durchführung:

Zur Prüfung der Phosphat - Adsorption werden 50 ml Calciumdihydrogenphosphat

(=22,5 mg Salz) mit 50 g wenig oder ungedüngtem Boden gemischt und 5 Minuten

innig gerührt. Nach dem Filtrieren wird der Phosphat- Nachweis durchgeführt.

1. Schritt: Reaktionen im Boden

sehr komplex, z. B. Festlegung als

• Eisen- und Aluminiumphosphat bei pH<4,5

• Ca-Apatit bei pH>7

Phosphat-Ionen dringen in das Innere von Bodenaggregaten ein, bilden

calciumreiche Phosphate und schließlich Apatite.

Pflanzenverfügbare Phosphate gehen bei diesem Prozeß in bodeneigene Formen

über und werden so immobilisiert.

2. Schritt: Nachweis der Adsorption von Phosphat


Photo - Rex! ~052-7 H3[P(Mo30 10)4] .. Mo03_x(OH)x

x= 2- 0,Molybdänblau

(Photo - Rex =p - Methylamino - phenolsulfat)

Das herausgelöste Phosphat, welches hier in Form von Phosphorsäure vorliegt, wird

als erstes mit Ammoniumheptamolybdat im Sauren umgesetzt, es bildet sich 12

Molybdatophosphorsäure oder Dodekamolybdatophosphorsäure, die anschließend

mit Photo-Rex und 52052- zu Molybdänblau reduziert wird. Die Farbtiefe der Lösung

zeigt im Vergleich mit der reinen Phosphatlösung, das der Boden in der Lage ist

Phosphat zu adsorbieren.


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