Ionenspektrum

Was ist das Ionenspektrum?

Wasser enthält elektrisch geladene Teilchen, so genannte Ionen. Positiv elektrisch geladene Ionen haben einen Protonenüberschuss. Negativ geladene Ionen haben einen Elektronenüberschuss. Im Wasser sind so viele positiv und negativ geladene Ionen vorhanden, dass sich ihre elektrische Ladung ausgleicht. Wasser ist deshalb elektrisch neutral.

Die Ionen entstehen, wenn sich Salze im Wasser lösen. Dabei zerfallen die Salze in negative und positive Ionen. Ursache dafür ist, dass die Elektronendichte eines Wassermoleküls H2O nicht gleichmäßig ist. H2O hat deshalb ein so genanntes Dipolmoment, das den Zerfall in Ionen verursacht.
Im Wasser sind negativ geladen Hydrogenkarbonate, Chloride und Sulfate. Positiv geladen sind die so genannten Härtebildner.

Die Ionen dieser Stoffe stehen also in einem bestimmten Verhältnis zueinander. Dieses Verhältnis wird Ionenverhältnis oder Ionenspektrum genannt.

Härtebildner sind die Ionen der Erdalkalimetalle: Kalzium, Magnesium und die anderen Erdalkalimetalle. Das sind die Metallionen, deren Karbonat oder Sulfatsalze schwerlösliche Beläge bilden können, z. B. in Waschmaschinen. Solche Beläge bestehen aus Kalk, Magnesiumkalk und Gips.

Die sogenannte Karbonathärte (KH) ist der Teil dieser Gesamthärte (GH) der als Karbonat abgebunden ist. Also kann z. B. die KH niemals höher sein als die GH.
Wir Aquarianer messen aber nur den Gesamtkarbonatgehalt. Also auch Natriumcarbonat. Dadurch können bei unseren Messungen durchaus KH-Werte gemessen werden, die höher als die GH-Werte sind. Das was wir Aquarianer bei der KH-Messung messen ist eigentlich das SBV (Säurebindungsvermögen oder Gesamtbasengehalt, also normalerweise der Karbonatgehalt).
Wird dem Wasser z. B Natronlauge (starke Base) zugesetzt, würde das bei unseren Messungen den KH-Wert verfälschen.
Bei der Messmethode handelt es sich um eine simple Säure-Basen Titration mit Indikator.

Gibt es ein Standardionenverhältnis?

In der Aquaristik fällt häufig der Begriff Standardionenverhältnis. Dieser Begriff unterstellt, dass in jedem Wasser das Verhältnis der Ionen zueinander immer genau gleich ist. Dies ist aber nicht der Fall. Jedes Wasser hat ein Ionenspektrum, das für genau dieses Wasser typisch ist. Zwar ähnelt sich das Ionenspektrum vieler Gewässer, aber es gibt auch starke Unterschiede. So ist das Ionenverhältnis extrem weicher Flüsse in Südamerika völlig anders als das Ionenspektrum der afrikanischen Grabenseen. Die Spektren beider Gebiete unterscheiden sich wieder von vielen anderen Gewässern. Wieder völlig andere Ionenverhältnisse können die unterschiedlichen Wasser aus unseren Wasserleitungen haben.

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Die Bedeutung des Ionenspektrums in der Aquaristik

Die Bedeutung des Ionenspektrums wird besonders bei der Verwendung von Säuren zur Wasseraufbereitung, z. B. Eichenextrakt, häufig kontrovers diskutiert.

Gegner der Verwendung von Säuren kritisieren häufig, dass durch Säuren das Ionenspektrum des Wassers verändert wird. Anwender von Säuren zur Wasseraufbereitung halten dem entgegen, dass die Veränderung des Ionenspektrums keine erkennbaren negativen Auswirkungen auf die Fische und Pflanzen bewirkt.

Im Vergleich zu den Ursprungsgebieten vieler Aquarienfische sind auch in Weichwasseraquarien alle Ionen in ausreichender Menge vorhanden. Ein direkter Mangel an bestimmten Ionen ist daher kaum zu befürchten.

Unklar ist, ob eine Änderung der Konzentrationen der Ionen untereinander zu Problemen im Stoffwechsel der Fische führen kann, insbesondere bei Kalzium und Kalium.
Es ist z. B nicht geklärt, warum Weichwasser-Großcichliden im Aquarium, auch in Fällen bei denen Parasitenbefall ausgeschlossen werden kann, an der Lochkrankheit erkranken können. Trotz geringer Leitwerte tritt bei Wildfängen der gleichen Arten keine Lochkrankheit auf.
Verschiebungen bei Ca2+, Na+ und K+ können dramatische Auswirkungen haben. Schon eine kleine Spritze mit einem Kalzium-Präparat kann auch beim Menschen zum Herzstillstand führen.

Warum das Ionenspektrum wichtig sein könnte

Das Ionenverhältnis muss abhängig von der Fischart betrachtet werden. Aus der Gesamtverbreitung einer Art kann darauf geschlossen werden, welches Ionenverhältnis die Art bevorzugt.

Entscheidend ist, wie sich die Zusammensetzung des Wassers um den Fisch herum auf den Fisch selber auswirkt. Die Ionen-Aufnahme erfolgt über die Nahrung und spezielle Zellen besonders im Kiemenbereich. Der Fisch muss eine Möglichkeit haben, trotz schwankender Außenbedingungen im Körper selbst die Ionenzusammensetzung der Körperflüssingkeiten in engen Schwankungsbreiten relativ konstant zu halten.
Wenn das nicht gelingt, sind lebenswichtige Dinge wie die Reizleitung oder die Muskelkontraktion gestört. Also Bereiche, auf die Störungen im Ionen-Haushalt wirken. Auch beim Menschen gibt es Muskelkrämpfe nach starkem Mineralienverlust.

Fische verlieren über die Niere und über die Kiemen ständig Ionen. Die Futterzusammensetzung schwankt. Das Wasser in den natürlichen Biotopen kann sich ebenfalls verändern. Die Frage ist also, wie weit sich Fische bei der Steuerung der Ionenregulation an die äußeren Bedingungen anpassen können. Dass es Effekte gibt, bei denen sich Ionen bei der Aufnahme an den Kiemen beeinflussen, beweist die Wirkung von Cl- auf die Giftigkeit von Nitrit-Ionen.



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