Wasserstoffexponent (pH-Faktor) Ist ein Maß für die Aktivität von Wasserstoffionen in einer Lösung, das ihren Säuregehalt quantitativ ausdrückt. Wenn der pH-Wert nicht optimal ist, verlieren Pflanzen ihre Fähigkeit, einige der Elemente aufzunehmen, die für ein gesundes Wachstum erforderlich sind. Alle Pflanzen haben einen bestimmten pH-Wert, der maximale Wachstumsergebnisse ermöglicht. Die meisten Pflanzen bevorzugen ein leicht saures Wachstumsmedium (zwischen 5.5-6.5).
Wasserstoffexponent in Formeln
In sehr verdünnten Lösungen entspricht der pH-Wert der Konzentration an Wasserstoffionen. Gleich groß und im Vorzeichen entgegengesetzt zum dezimalen Logarithmus der Aktivität von Wasserstoffionen, ausgedrückt in Mol pro Liter:
pH = -lg[H+]
Der pH-Wert liegt unter Standardbedingungen im Bereich von 0 bis 14. In reinem Wasser, bei neutralem pH-Wert, ist die H of-Konzentration+ gleich der Konzentration von OH– und ist 1 10-7 Mol pro Liter. Der maximal mögliche pH-Wert ist als Summe von pH und pOH definiert und beträgt 14.
Entgegen der landläufigen Meinung kann der pH-Wert nicht nur im Bereich von 0 bis 14 variieren, sondern auch über diese Grenzen hinausgehen. Bei einer Konzentration von Wasserstoffionen [H+] = 10-15 mol / l, pH = 15, bei einer Konzentration von Hydroxidionen [OH–] 10 mol / L pOH = −1.
Es ist wichtig zu verstehen! Die pH-Skala ist logarithmisch, was bedeutet, dass jede Änderungseinheit einer zehnfachen Änderung der Konzentration von Wasserstoffionen entspricht. Mit anderen Worten, eine Lösung mit pH 6 ist zehnmal sauer als eine Lösung mit pH 7, und eine Lösung mit pH 5 ist zehnmal sauer als eine Lösung mit pH 6 und hundertmal sauer als eine Lösung mit pH 7. bedeutet, dass wenn Wenn Sie den pH-Wert Ihrer Nährlösung einstellen und den pH-Wert um zwei Punkte ändern müssen (z. B. von 7.5 auf 5.5), sollten Sie zehnmal mehr pH-Korrektor verwenden, als wenn Sie den pH-Wert nur um einen Punkt ändern würden (von 7.5 bis 6.5).
Methoden zur Bestimmung des pH-Wertes
Zur Bestimmung des pH-Wertes von Lösungen sind verschiedene Methoden weit verbreitet. Der pH-Wert kann mit Indikatoren grob abgeschätzt, mit einem pH-Meter genau gemessen oder durch Säure-Base-Titration analytisch bestimmt werden.
Säure-Basen-Indikatoren
Für eine grobe Abschätzung der Konzentration von Wasserstoffionen werden häufig Säure-Base-Indikatoren verwendet – organische Farbstoffe, deren Farbe vom pH-Wert des Mediums abhängt. Zu den bekanntesten Indikatoren zählen Lackmus, Phenolphthalein, Methylorange (Methylorange) und andere. Indikatoren können in zwei unterschiedlich gefärbten Formen vorliegen – entweder sauer oder basisch. Die Farbänderung jedes Indikators erfolgt in seinem Säurebereich, normalerweise 1–2 Einheiten.
Universalindikator
Um den Arbeitsbereich der pH-Messung zu erweitern, wird ein sogenannter Universalindikator verwendet, der eine Mischung aus mehreren Indikatoren ist. Der Universalindikator ändert seine Farbe sequentiell von Rot über Gelb, Grün, Blau bis Violett, wenn er vom sauren Bereich in den Hauptbereich übergeht.
Lösungen solcher Mischungen – „Universalindikatoren“ werden normalerweise mit Streifen „Indikatorpapier“ imprägniert, mit deren Hilfe es möglich ist, schnell (mit einer Genauigkeit von pH-Einheiten oder sogar Zehnteln des pH-Werts) den Säuregehalt des untersuchten zu bestimmen wässrige Lösungen. Zur genaueren Bestimmung wird die beim Auftragen eines Lösungstropfens erhaltene Farbe des Indikatorpapiers sofort mit der Referenzfarbskala verglichen, deren Form in den Bildern dargestellt ist.
Bei trüben oder gefärbten Lösungen ist die pH-Bestimmung mittels Indikatormethode schwierig.
Angesichts der Tatsache, dass die optimalen pH-Werte für Nährlösungen in der Hydrokultur einen sehr engen Bereich haben (normalerweise von 5.5 bis 6.5), verwende ich auch andere Kombinationen von Indikatoren. Unser flüssiger pH-Test hat beispielsweise einen Arbeitsbereich und eine Skala von 4.0 bis 8.0 und ist damit genauer als ein universelles Indikatorpapier.
pH-meter
Mit einem speziellen Gerät – einem pH-Meter – können Sie den pH-Wert in einem größeren Bereich und genauer messen (bis zu 0,01 pH-Einheiten) als mit Universalindikatoren. Die Methode ist komfortabel und hochgenau, insbesondere nach der Kalibrierung der Indikatorelektrode im ausgewählten pH-Bereich. Es ermöglicht die Messung des pH-Wertes von undurchsichtigen und farbigen Lösungen und wird daher häufig verwendet.
Für eine genauere Auseinandersetzung mit dem Thema empfehlen wir den Besuch der entsprechenden Rubrik des Forums: „pH-Meter“.
Analytische volumetrische Methode
Die analytische volumetrische Methode – Säure-Base-Titration – liefert auch genaue Ergebnisse zur Bestimmung des Säuregehalts von Lösungen. Zur Testlösung wird eine Lösung bekannter Konzentration (Titrant) getropft. Beim Mischen findet eine chemische Reaktion statt. Der Äquivalenzpunkt – der Moment, in dem das Titriermittel genau ausreicht, um die Reaktion vollständig abzuschließen – wird mit einem Indikator festgelegt. Außerdem wird in Kenntnis der Konzentration und des Volumens der zugegebenen Titriermittellösung der Säuregehalt der Lösung berechnet.
Einfluss der Temperatur auf die pH-Werte
Der pH-Wert kann sich bei Temperaturänderungen in einem weiten Bereich ändern. So hat eine 0,001 molare NaOH-Lösung bei 20 ° C pH = 11,73 und bei 30 ° C pH = 10,83. Der Einfluss der Temperatur auf den pH-Wert wird durch unterschiedliche Dissoziation von Wasserstoffionen (H+) und ist kein experimenteller Fehler. Der Temperatureffekt kann durch die Elektronik des pH-Messgeräts nicht kompensiert werden.
pH-Wert der Nährlösung einstellen
Ansäuerung der Nährlösung
Die Nährlösung muss normalerweise angesäuert werden. Die Aufnahme von Ionen durch Pflanzen bewirkt eine allmähliche Alkalisierung der Lösung. Jede Lösung mit einem pH-Wert von 7 oder höher muss meistens auf den optimalen pH-Wert eingestellt werden. Zur Ansäuerung der Nährlösung können verschiedene Säuren verwendet werden. Am häufigsten werden Schwefel- oder Phosphorsäure verwendet. Eine bessere Lösung für hydroponische Lösungen sind Puffer wie pH minus Bloom und pH minus Grow. Diese Produkte bringen nicht nur die pH-Werte auf das Optimum, sondern stabilisieren die Werte auch über einen langen Zeitraum.
Beim Einstellen des pH-Wertes mit Säuren und Laugen sollten Gummihandschuhe getragen werden, um Hautverbrennungen zu vermeiden. Ein erfahrener Chemiker ist im Umgang mit konzentrierter Schwefelsäure geübt und gibt die Säure tropfenweise dem Wasser zu. Aber für unerfahrene Hydroponisten ist es vielleicht besser, sich an einen erfahrenen Chemiker zu wenden und ihn zu bitten, eine 25%ige Schwefelsäurelösung herzustellen. Während der Säurezugabe wird die Lösung gerührt und der pH-Wert bestimmt. Nachdem Sie die ungefähre Menge an Schwefelsäure gelernt haben, kann sie in Zukunft aus einem Messzylinder hinzugefügt werden.
Schwefelsäure muss in kleinen Portionen zugegeben werden, um die Lösung nicht zu stark anzusäuern, die dann erneut alkalisiert werden muss. Bei einem unerfahrenen Arbeiter kann die Ansäuerung und Alkalisierung unbegrenzt weitergehen. Zusätzlich zur Verschwendung von Zeit und Reagenzien bringt eine solche Regulierung die Nährlösung aufgrund der Ansammlung von Ionen, die für Pflanzen unnötig sind, aus dem Gleichgewicht.
Alkalisierung der Nährlösung
Zu saure Lösungen werden mit Natronlauge (Natriumhydroxid) alkalisch gestellt. Wie der Name schon sagt, ist es ätzend, daher sollten Gummihandschuhe getragen werden. Es wird empfohlen, Natriumhydroxid in Tablettenform zu kaufen. In Haushaltschemikaliengeschäften kann Natronlauge als Pfeifenreiniger wie Mole gekauft werden. Lösen Sie ein Pellet in 0,5 l Wasser auf und geben Sie die alkalische Lösung unter ständigem Rühren nach und nach zur Nährlösung, wobei Sie häufig den pH-Wert überprüfen. Keine mathematische Berechnung kann berechnen, wie viel Säure oder Alkali in einem bestimmten Fall hinzugefügt werden muss.
Wenn Sie mehrere Pflanzen auf einer Palette anbauen möchten, müssen Sie diese so auswählen, dass nicht nur ihr optimaler pH-Wert, sondern auch der Bedarf an anderen Wachstumsfaktoren übereinstimmt. Gelbe Narzissen und Chrysanthemen benötigen beispielsweise einen pH-Wert von 6,8, aber unterschiedliche Feuchtigkeitsbedingungen, sodass sie nicht auf derselben Palette angebaut werden können. Wenn Sie Narzissen so viel Feuchtigkeit geben wie Chrysanthemen, verfaulen die Narzissenzwiebeln. In Experimenten erreichte Rhabarber seine maximale Entwicklung bei pH 6,5, konnte aber auch bei pH 3,5 wachsen. Hafer, der einen pH-Wert von etwa 6 bevorzugt, liefert bei pH 4 gute Erträge, wenn die Stickstoffdosis in der Nährlösung stark erhöht wird. Kartoffeln wachsen in einem ziemlich breiten pH-Bereich, aber sie gedeihen am besten bei einem pH-Wert von 5,5. Unterhalb dieses pH-Wertes werden auch hohe Ausbeuten an Knollen erzielt, die jedoch einen säuerlichen Geschmack annehmen. Um möglichst hohe Qualitätserträge zu erzielen, muss der pH-Wert der Nährlösungen genau eingestellt werden.
