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Lexikon der Biologie: Ionenaustauscher

Ionenaustauscher, anorganische oder organische, natürliche oder künstliche wasserunlösliche Polymere, in die ionische Gruppen eingebaut sind, deren Gegenionen gegen andere Ionen aus dem umgebenden flüssigen Milieu ausgetauscht werden können. Nach der Art des Ions am Austauscher unterscheidet man Kationenaustauscher, deren negative funktionelle Festionen zum Ladungsausgleich mit positiven Gegenionen (Kationen) assoziiert sind, und Anionenaustauscher mit positiv geladenen Festionen und negativen Gegenionen (Anionen). Festionen bei handelsüblichen Kationenaustauschern sind zumeist: –C6H4O, –SO3, –COO, –PO43– oder –AsO32–; Festionen bei Anionenaustauschern sind: –N+H3, –N+H2R, –N+HR2, –N+R3 (R = organischer Rest). Ionenaustauscher haben große innere Oberflächen, so daß ihre Ionenaustauschkapazität zumeist sehr hoch ist. Sie werden u.a. zur Wasserenthärtung (Wasserhärte) und Wasseraufbereitung, in der Waschmittelindustrie (z.B. Zeolithe), in der Medizin sowie in der Ionen-Austauschchromatographie verwendet. Auch Bodenkolloide wirken als Ionenaustauscher. Da sie überwiegend negativ geladen sind, werden Kationen (Ca2+, Mg2+, NH4+, K+, H+, Na+) leicht und in relativ großen Mengen adsorbiert (Austauschkapazität). Die mineralischen Nährstoffe (Mineralstoffe) werden so größtenteils gespeichert. Dies ist für Pflanzen von großer Bedeutung, da die Wurzel Ionen (überwiegend H+-Ionen) an die Bodenkolloide abgibt und gegen Nährstoffionen (K+, Ca2+, NH4+) eintauscht. Anionen (z.B. Cl, NO3, SO42–), für die nur wenige positiv geladene Sorptionsstellen zur Verfügung stehen, werden leicht mit dem Grundwasser ausgeschwemmt. Daher ist Nitrat-Düngung mit hohen Auswaschungsverlusten (Auswaschung) verbunden.

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