- \n
- Gibt das Atom jedoch Elektronen ab, herrscht also ein Elektronenmangel<\/strong>, ist das Atom positiv geladen<\/strong>. Man spricht von einem Kation<\/strong>.<\/li>\n
- Nimmt das Atom stattdessen Elektronen auf<\/strong>, herrscht also ein Elektronen\u00fcberschuss<\/strong>, ist das Atom negativ geladen<\/strong>. Man spricht von einem Anion<\/strong>.<\/li>\n<\/ul>\n
![\"Atom\/Ion,](\"https:\/\/www.edingershops.de\/magazin\/wp-content\/uploads\/2020\/01\/atom-ion-vergleich-schema.jpg\")
<\/a>Atom\/Ion, Vergleich als Schema | Grafik: generalfmv stock.adobe.com<\/figcaption><\/figure>\n Kationen und Anionen sind Ionen<\/strong>. Die Begriffe leiten sich von ihrem Ziel (Pol) innerhalb eines elektrischen Feldes ab. Kationen dr\u00e4ngen zur Kathode (Minuspol des Feldes)<\/strong> und Anionen zur Anode (Pluspol des Feldes)<\/strong>.<\/p>\n
Die Ionenbildung ist nicht auf Atome beschr\u00e4nkt. Auch Molek\u00fcle<\/strong> (Verbindungen aus mehreren Atomen) k\u00f6nnen Ionen<\/strong>\u00a0ausbilden, das hei\u00dft, sie k\u00f6nnen negativ oder positiv geladen sein.<\/p>\n
Der Begriff „Ion“<\/strong> kommt \u00fcbrigens aus dem Altgriechischen und bedeutet auf Deutsch „das Gehende“<\/strong>. Diese Metapher trifft es ganz gut: Ionen (also negativ oder positiv geladene Teilchen) wandern in einem elektrischen Feld von einer Seite zur anderen. All das geschieht hinsichtlich der Coulombkraft<\/strong>, der\u00a0elektrostatischen Anziehungskraft<\/strong>. Plus und Minus ziehen sich an. Dieselbe Kraft sagt nun aber auch aus, dass sich Teilchen gleicher Ladung absto\u00dfen: Plus und Plus, Minus und Minus sto\u00dfen sich ab. Dass der Atomkern, voll von Protonen, nicht auseinander bricht, daf\u00fcr sorgen die Neutronen. Sie neutralisieren die Kr\u00e4fte im Kern.<\/p>\n
Unsere N\u00e4hrstoffe sind Ionen<\/h2>\n
Wenn von Magnesium im Spargel die Rede ist, ist damit nicht gemeint, dass im Gem\u00fcse ein St\u00fcck Magnesium versteckt ist, sondern dass sich im Spargel Magnesium-Ionen (Mg2+<\/sup>) befinden, also geladene Teilchen vom Element Magnesium.\u00a0Auch die Pflanze ern\u00e4hrt sich von Ionen. Idealerweise ist der Boden, auf dem sie w\u00e4chst, voll davon.<\/p>\n
Der Boden als N\u00e4hrstoffspeicher<\/h3>\n
Fruchtbarer Boden besteht aus Ton und Ton wiederum aus negativ geladenen Ionen<\/strong>.\u00a0G\u00fcnstigerweise sind die meisten N\u00e4hrstoffe positiv geladen<\/strong>. Das hei\u00dft Mg2+<\/sup> ebenso wie zum Beispiel Ca2+<\/sup>\u00a0(Calcium-Ionen) k\u00f6nnen sich im Boden anreichern.<\/p>\n
Welche N\u00e4hrstoffe die Pflanze ben\u00f6tigt, um zu \u00fcberleben, erfahren Sie im Beitrag Wovon ern\u00e4hren sich Pflanzen<\/a>.<\/p>\n
Wasser als Medium<\/h3>\n
Im Boden als Produkt aus Anh\u00e4ufung und Verwitterung sind die wichtigsten N\u00e4hrstoffe (als Ionen) also vorhanden.\u00a0Das hei\u00dft aber nicht, dass die Pflanze jeden Tag gleichsam darauf zugreifen kann. Denn damit die Ionen die Pflanze erreichen,\u00a0braucht es ein Medium, einen Tr\u00e4ger. Und das ist das Wasser (H2<\/sub>O)<\/strong>, die wohl bekannteste Verbindung aus Sauerstoff und Wasserstoff.<\/p>\n
Das Wasser hat die verschiedensten Aufgaben f\u00fcr die Pflanze. Eine davon ist der N\u00e4hrstoff-Transport<\/strong>. Als Transportmittel wird es aus den Bodenporen<\/strong> (Zwischenr\u00e4umen\/Hohlr\u00e4umen zwischen den Bodenteilchen) angesaugt. Dieser Sog entsteht, wenn die Pflanze selbst \u00fcber weniger Wasser verf\u00fcgt als der Boden um sie herum. Da die Pflanze permanent Wasser verliert (Transpiration), kann sie den Verlust durch das Ansaugen des Bodenwassers (Transpirationssog) ausgleichen und konsumiert die im Bodenwasser, der Bodenl\u00f6sung, befindlichen Ionen (N\u00e4hrstoffe).\u00a0Im Boden werden N\u00e4hrstoffe und Wasser von der Pflanze durch die Wurzel gewonnen, genauer: durch die Wurzelhaare<\/strong>.<\/p>\n
![\"Mangroven](\"https:\/\/www.edingershops.de\/magazin\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/mangroven-nasse-erde.jpg\")
Wie ein Querschnitt durch den Boden: Mangroven mit blo\u00dfen Wurzeln – \u00fcber den feuchten Boden werden die N\u00e4hrstoffe aufgenommen\u00a0 | Bild: St\u00e9phane Bidouze stock.adobe.com<\/figcaption><\/figure>\n Dass das Wasser als Medium genutzt werden kann, ist seiner Eigenschaft als Dipol<\/strong> zu verdanken. Das aus 2 Wasserstoffatomen und 1 Sauerstoffatom bestehende Molek\u00fcl hat eine positive und eine negative Ladung. Das liegt an der Struktur des Wassermolek\u00fcls. Durch ein Elektronenpaar verbunden<\/strong>, liegen sich das eine Sauerstoffatom und die beiden Wasserstoffatome gegen\u00fcber<\/strong>. Das Sauerstoffatom kann dabei die st\u00e4rkste Anziehungskraft auf die Elektronen<\/strong> aus\u00fcben und verschiebt somit den Schwerpunkt auf seiner Seite ins Negative. Es hat also eine starke Elektronegativit\u00e4t<\/strong>. Die beiden Wasserstoffatome, die sich in einem Winkel gegen\u00fcberliegen, haben eine geringere Anziehungskraft auf die Elektronen als das eine Sauerstoffatom, sodass auf ihrer Seite eher positive Ladung<\/strong> dominiert. Sie haben eine geringere Elektronegativit\u00e4t.<\/p>\n
\n\t\t\t \n\t\t\t\t![\"Wassertropfen](\"https:\/\/www.edingershops.de\/magazin\/wp-content\/uploads\/2020\/01\/wassertropfen-678x381.jpg\")
<\/a>\n\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\n\t\t\t\tEin Wassertropfen (2 bis 3 mm) bildet sich aus ca. 5 Trilliarden Wassermolek\u00fclen | Bild: ronymichaud\n\t\t\t\t<\/figcaption><\/figure> \n\t\t\t \n\t\t\t\t![\"Wassermolek\u00fcl](\"https:\/\/www.edingershops.de\/magazin\/wp-content\/uploads\/2020\/01\/wassermolekuel-modell-678x381.jpg\")
<\/a>\n\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t\n\t\t\t\tWassermolek\u00fcl (Modell): rot = Sauerstoffatom, blau = Wasserstoffatome, grau = Elektronenpaar | Grafik: ColiN00B\n\t\t\t\t<\/figcaption><\/figure>\n\t\t<\/div>\n\n Aus diesem Grund ist das Wassermolek\u00fcl sowohl positiv als auch negativ geladen<\/strong>. Es kann also sowohl negative als auch positive Teilchen an sich binden. Das ist der Grund, warum sich unser Speisesalz (Natriumchlorid; NaCl) in Wasser l\u00f6st. NaCl besteht aus einem positiv geladenen Natrium-Ion (Na+<\/sup>) und einem negativ geladenen Chlorid-Ion (Cl–<\/sup>). Die Wassermolek\u00fcle brechen die Struktur auf, sodass sich nun beide Ionen voneinander gel\u00f6st im Wasser aufhalten. Dem Prinzip der\u00a0Diffusion<\/strong> folgend, durchmischen sich die Teilchen<\/strong> und breiten sich aus<\/strong>. Auf diese Weise gelangen Wasser + N\u00e4hrstoffe gemeinsam zur Wurzel. Innerhalb der Wurzel werden die Stoffe wieder voneinander getrennt. W\u00e4hrend die winzigen Wassermolek\u00fcle passieren k\u00f6nnen, werden die N\u00e4hrstoffe durch die halbdurchl\u00e4ssige (semipermeable) Membran<\/strong> daran gehindert. Das Passieren der Wassermolek\u00fcle durch die halbdurchl\u00e4ssige Membran nennt man Osmose<\/strong>.<\/p>\n
![\"Schema](\"https:\/\/www.edingershops.de\/magazin\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/osmose-diffusion-unterschied-1024x438.jpg\")
<\/a>Schema Osmose vs. Diffusion | Grafik: natros stock.adobe.com<\/figcaption><\/figure>\n Solange genug Wasser (Bodenl\u00f6sung) und gel\u00f6ste N\u00e4hrstoffe in der L\u00f6sung vorhanden sind, kann die Pflanze ihre N\u00e4hrstoffe leicht konsumieren. Wird die Bodenl\u00f6sung n\u00e4hrstoff\u00e4rmer, werden bisher an die Bodenteilchen gebundene N\u00e4hrstoffe<\/strong> per Ionenaustausch in die Bodenl\u00f6sung abgegeben<\/strong>. Die N\u00e4hrstoffe gelangen somit erst im zweiten Schritt zur Pflanze.\u00a0Im Umkehrschluss bedeutet dies: Auch wenn der Boden noch so fruchtbar ist, ohne Bodenl\u00f6sung wird die Pflanze die N\u00e4hrstoffe schwer konsumieren k\u00f6nnen.<\/p>\n
Ion gegen Ion – Ionenaustausch<\/h3>\n
Nach dem franz\u00f6sischen Physiker Charles Augustin de Coulomb ist es so, dass bei Ionen mit gleicher Ladung<\/strong> (Plus oder Minus) h\u00f6herwertige, stark bindende, Ionen die niederwertigen, schwach bindenden, Ionen verdr\u00e4ngen. Dieses Prinzip nennt man Ionenaustausch<\/strong>. Das positiv geladene Ion nimmt die Stelle des weniger bindungsf\u00e4higen positiv geladenen Ions ein.\u00a0Die f\u00fcr die Pflanze wichtigsten N\u00e4hrstoffe liegen als Kationen vor: Magnesium (Mg2+<\/sup>), Calcium (Ca2+<\/sup>) und Kalium (K+<\/sup>). Man spricht auch von Basenkationen<\/strong>. \u00dcber die Bodenl\u00f6sung erh\u00e4lt die Pflanze ihre N\u00e4hrstoffe.\u00a0Man nennt B\u00f6den auch Kationenaustauscher<\/strong>, da Kationen gegen Kationen getauscht werden.\u00a0Ebenso sind B\u00f6den Anionenaustauscher. Das Potenzial zum Haften und Austauschen von Anionen erh\u00f6ht sich mit steigendem pH-Wert.<\/p>\n
Als Abfallprodukt gibt die Pflanze Wasserstoff-Ionen (H+<\/sup>; auch Proton oder Hydrogen genannt)<\/strong> im Austausch f\u00fcr Kationen und u.a. Hydrogencarbonate (HCO3<\/sub>–<\/sup>) im Austausch f\u00fcr Anionen ab.<\/p>\n
![\"Boden](\"https:\/\/www.edingershops.de\/magazin\/wp-content\/uploads\/2020\/02\/boden-pflanze-naehrstoffe.jpg\")
Makro- und Mikron\u00e4hrstoffe einer Pflanze<\/strong>\u00a0– K<\/strong> = Kalium,\u00a0Mg<\/strong> = Magnesium, Ca<\/strong> = Calcium, Fe<\/strong> = Eisen, Zn<\/strong> = Zink, Mn<\/strong> = Mangan, Cu<\/strong> = Kupfer, Cl<\/strong> = Chlor,\u00a0\u00a0NO3<\/sub>–<\/sup><\/strong> = Nitrat<\/strong> (in der Verbindung ist Stickstoff<\/strong> f\u00fcr Pflanzen verf\u00fcgbar),\u00a0SO4<\/sub>2-<\/sup><\/strong> = Sulfat<\/strong> (in der Verbindung ist Schwefel<\/strong> f\u00fcr Pflanzen verf\u00fcgbar),\u00a0H2<\/sub>PO4<\/sub>–<\/sup><\/strong> = gel\u00f6stes Phosphat<\/strong>\u00a0(in u.a. der Verbindung ist\u00a0Phosphor<\/strong> f\u00fcr Pflanzen verf\u00fcgbar),\u00a0\u00a0H3<\/sub>BO3<\/sub><\/strong> = Bors\u00e4ure<\/strong> (in der Verbindung ist Bor<\/strong> f\u00fcr Pflanzen verf\u00fcgbar), MoO4<\/sub>2-<\/sup><\/strong> = Molybd\u00e4n<\/strong> als Molybdat<\/strong> pflanzenverf\u00fcgbar.\u00a0 Minus und Plus zeigen an, dass es sich um Ionen handelt<\/figcaption><\/figure>\n Die F\u00e4higkeit des Bodens, Ionen zu binden und per Ionenaustausch abgeben zu k\u00f6nnen, ist \u00fcberlebenswichtig f\u00fcr die Pflanze. Bek\u00f6mmlich ist es jedoch nicht in jedem Fall. Bei gleichwertigen Ionen ist die molare Masse ausschlaggebend. So kann das „leichtere“ Kalium-Ion gegen das „schwerere“ Natrium-Ion ausgetauscht werden. W\u00e4hrend Kalium f\u00fcr die Pflanze essentiell ist, spielt Natrium kaum eine Rolle. In \u00e4hnlicher Konkurrenz stehen auch die zahlreichen zweiwertigen Ionen (wie Magnesium, Calcium und Eisen). Zum N\u00e4hrstoffmangel kann es daher auch kommen, wenn ein N\u00e4hrstoff h\u00e4ufiger vorhanden ist als andere.<\/p>\n
Widersacher Aluminium<\/h3>\n
Besonders fatal f\u00fcr die Pflanzenwelt ist die Dominanz von Aluminium. Dem Gesetz des Ionenaustausches folgend, kann das Al3+\u00a0<\/sup>(dreiwertiges Aluminium-Ion) praktisch alle zwei- und einwertigen Ionen und somit bedeutende N\u00e4hrstoffe verdr\u00e4ngen<\/strong> und\u00a0sich an ihre Stelle setzen<\/strong>.\u00a0Aluminium-Ionen<\/strong> sorgen f\u00fcr Wurzelsch\u00e4den<\/strong> und st\u00f6ren die Photosynthese<\/strong>. Bei einer g\u00fcnstigen Basens\u00e4ttigung<\/strong> sollten ca. 70 % der Basenkationen (N\u00e4hrstoffe)<\/strong> im Boden vorhanden sein. Bei ung\u00fcnstigen Verh\u00e4ltnissen<\/strong> k\u00f6nnten es ca. 30 % oder weniger sein<\/strong>. An ihre Stelle treten unter anderem H+<\/sup> und Al3+<\/sup>.<\/p>\n
Freie Aluminium-Ionen sind das Produkt einer Zersetzung von Tonteilchen<\/strong>, die u.a. aus Aluminiumsilikaten bestehen. Je saurer der Boden, also je mehr Protonen zum Austausch zur Verf\u00fcgung stehen, umso h\u00f6her ist der Zersetzungsgrad. Der Zerfall der Tonteilchen beginnt bei einem pH-Wert von ca. 4.\u00a0Mehr \u00fcber den pH-Wert in unserem Beitrag.<\/p>\n
Saurer Regen ist aus eben diesem Grunde sch\u00e4dlich. Am Waldsterben ist dieses Ph\u00e4nomen gut zu erkennen. Die wichtigen Basenkationen werden durch S\u00e4urekationen wie Al3+<\/sup> von oben nach unten ausgetauscht. Dadurch m\u00fcssen die Pflanzen ihre Wurzeln tief nach unten wachsen lassen, um die N\u00e4hrstoffe zu erreichen. Zuvor aber m\u00fcssen sie die sch\u00e4dlichen und f\u00fcr sie giftigen Bodenschichten durchdringen, wobei sie die sch\u00e4dlichen Stoffe zwangsl\u00e4ufig in sich aufnehmen.\u00a0Das nicht nur als Pflanzenn\u00e4hrstoff, sondern f\u00fcr einen stabilen Boden wichtige Ca2+<\/sup><\/strong>\u00a0(mehr im Beitrag Boden f\u00fcr die Pflanze) wird ausgewaschen. Der Boden verliert weiter an Struktur. N\u00e4hrstoffe k\u00f6nnen nur noch bedingt im Boden gehalten werden und werden ausgewaschen.<\/p>\n
Mehr \u00fcber den Boden und dessen Beschaffenheit erfahren Sie im Beitrag Der Boden f\u00fcr die Pflanze.<\/p>\n
- Nimmt das Atom stattdessen Elektronen auf<\/strong>, herrscht also ein Elektronen\u00fcberschuss<\/strong>, ist das Atom negativ geladen<\/strong>. Man spricht von einem Anion<\/strong>.<\/li>\n<\/ul>\n