Kationenaustauschkapazität

Kationenaustauschkapazität

Die Kationenaustauschkapazität (Abk.: KAK, T-Wert) ist ein Maß für die austauschbaren Kationen und damit Anzahl der negativen Bindungsplätze von Kationenaustauschern im Boden. Sie hängt von der chemischen Zusammensetzung des Bodens ab sowie von der mechanischen, da die effektive Wirkoberfläche mit der Größe der Kolloide zusammenhängt. Sie stellt einen wichtigen Kennwert des Bodens dar. Die Summe der austauschbaren Kationen, welche an die negativen Bindungsplätze der Austauscher gebunden sind, wird experimentell durch den Austausch mit einer Neutralsalzlösung bestimmt (z. B. Barium-, Ammonium- und Calciumchlorid).

Die Kationenaustauschkapazität wird in cmol/kg oder mmolc/kg angegeben. Nicht mehr gebräuchlich ist die Angabe in mval / 100 g.

\mathrm{KAK} = \sum_{i=1}^k \frac{n_i \cdot z_i}{m}

Hierbei stehen die einzelnen Formelzeichen für die folgenden Größen:

  • k - Gesamtzahl der sorbierten Kationarten
  • ni - Stoffmenge des Kations i
  • zi - Wertigkeit des Kations i (Beispiel: Al3+ hat die Wertigkeit 3)
  • m - Bezugsmasse

Die potentielle Kationenaustauschkapazität ist die maximale Anzahl von freien Kationenbindungsplätzen, bezieht sich auf die Kationenaustauschkapazität nach DIN ISO 13536 bei einem leicht basischen pH-Wert (pH=8,1) des Bodens. Internationale Klassifikationen (FAO - UNESCO, US-Soil-Taxonomy) bestimmen die potentielle Kationenaustauschkapazität bei pH=7 (neutral).

Die effektive Kationenaustauschkapazität bezeichnet die Anzahl der tatsächlichen freien Kationenbindungsplätze je nach entsprechendem pH-Wert des Bodens.

Bedeutung

Austauschbare Kationen können innerhalb des Bodens aber auch in benachbarte Ökosysteme (z.B. Gewässer) verlagert und von Pflanzenwurzeln aufgenommen werden. Sie greifen damit unmittelbar in die Nährstoffversorgung der Pflanzen und den Stoffhaushalt von Landschaften ein. Darüber hinaus beeinflussen die austauschbaren Kationen wichtige Bodeneigenschaften wie das Gefüge, den Wasser- und Lufthaushalt, die Bodenreaktion und die biologische Aktivität. Die Kationenaustauschkapazität eines Bodens kann daher als ein Bodenbewertungsmaß angesehen werden (z.B für landwirtschaftliche Bodenschätzkarten).

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