Borgmann Aquaponik Hydroponik
Chelat-Stabilitätsfenster
Welche Chelat-Form ist bei welchem pH noch wirksam? Berechnung der konditionalen Stabilitätskonstante log K' für Fe, Mn, Zn und Cu in Abhängigkeit des pH.
Der thermodynamische log K-Wert gilt für definierte Standardbedingungen (25°C, Ionenstärke I = 0,1 mol/L, pH = 0). In der Praxis ist der pH-abhängige konditionale Wert log K' entscheidend: Er gibt an, wie stark der Chelat-Komplex unter den tatsächlichen pH-Bedingungen stabil bleibt.
Für Fe³⁺ konkurriert die Chelat-Bindung mit der Fe-Hydrolyse (Fe³⁺ + 3OH⁻ → Fe(OH)₃, Ksp ≈ 10⁻³⁹). Für Mn²⁺, Zn²⁺ und Cu²⁺ ist die Hydrolyse schwächer ausgeprägt, jedoch sinkt log K' mit steigendem pH durch die zunehmende Protonierung des Liganden.
Die Näherung für log K' verwendet die α-Korrektur des Liganden bei variablem pH:
wobei αL die pH-abhängige Protonierungskorrektur des Liganden ist, abgeleitet aus den pKa-Werten der Aminocarbonsäure-Gruppen. Für EDTA-Komplexe zweiwertiger Metalle gilt dieselbe Ligandenkorrektur wie für Fe-EDTA, jedoch mit niedrigerem Ausgangs-log K, was den engeren Stabilitätsbereich erklärt. Die Übergangsbereiche sind Näherungen – für genaue Berechnungen (Ionenstärke, Temperatur, Konkurrenz-Kationen) ist die NIST-Datenbank [1] heranzuziehen.
** Mn-EDTA: Bei pH 5,0–6,5 ist Mn²⁺ als freies Ion oft noch ausreichend löslich; Chelat-Form primär bei diagnostiziertem Mangel trotz ausreichender Konzentration indiziert.
Quellen
- Martell, A.E. & Smith, R.M. (1974–1989). Critical Stability Constants, Bde. 1–6. Plenum Press, New York. [NIST Standard Reference Database 46 – nist.gov/srd/nist46]
- Chaney, R.L. (1988). Plants can utilize iron from Fe-N,N'-di(2-hydroxybenzoyl)- ethylenediamine-N,N'-diacetic acid, a ferric chelate with thermodynamic stability similar to Fe-EDDHA chelates. Journal of Plant Nutrition 11(6-11):1033–1050. DOI: 10.1080/01904168809363876
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