Chelaten

Chelaten:

De naam "chelaat" komt van het Griekse woord "chela" ofwel "krabklauw". Chelators of chelaatmiddelen zijn 'liganden' die een moleculaire ring kunnen vormen met metaalionen.
Een ligand is een molecuul of een ion dat een vrij elektronenpaar heeft, dat gebruikt kan worden om een binding te vormen met een metaal of een metaalion. Ringen van zo'n ligand "beschermen" het metaalatoom van de overgang naar water-onoplosbare vormen die niet toegankelijk zijn voor de planten. - bijvoorbeeld Fe 3+. Chelaten hebben over het algemeen uitstekende oplosbaarheid in water. In principe kunnen metalen (niet allemaal) in het aquarium beschikbaar zijn voor opname (problematisch is hoofdzakelijk ijzer) maar na enige tijd (afhankelijk van veel factoren zoals pH, eiwitgehalte en de hardheid van het water ...) transformeren naar een staat waar ze slecht toegankelijk zijn voor planten.

Voor sommige soorten planten zijn ze zelfs helemaal niet meer toegankelijk. Chelaat is een groot molecuul dat het metaalatoom "omwikkeld en vasthoudt" en beschermt deze tegen een reactie met andere ionen. Dit voorkomt ook de toxiciteit van zware metalen zoals zink en koper.

Na verloop van tijd zullen de chelaten hun effectiviteit verliezen; ze raken uitgewerkt en laten het 'ingekapselde' metaal weer los. Dan zal het ijzer niet meer opneembaar zijn voor de planten. Maar let op: het is nog wel meetbaar in het water!
Dus als je het water meet op FE en je meet een bepaalde hoeveelheid wil nog niet zeggen dat het opneembaar is voor de plant. De meest gebruikte chelaten zijn EDTA -DTPA - EDDHA - EDDHMA, EDDHSA en EDDHMA. De laatste 2 zijn wellicht de beste, ze geven alleen een roze gloed in het water...

De reden dat er verschillnde soorten chelaten zijn is omdat elke soort het beste functioneerd bij een bepaalde zuurgraad (pH). Een scapersbak heeft gemideld genomen een pH van 5 tot 11. Daarom zijn de chelaten EDDHA en EDDHMA het meest gebruikt voor Fe.

EDDHA, EDDHMA en EDDHSA chelateren alleen ijzer.
EDTA en DTPA chelateren ijzer, koper, zink, en magnessium ( Fe2+ en Fe3+ ) maar zijn niet erg stabiel bij een hoge pH.
Fe EDDHMA is goed stabiel in zurig water en moet de keuze hebben boven FeEDTA en FeDTPA water met een hoge concentratie van calcium carbonaat.
Fe-EDDHA is 2.5 maal zo duur als EDTA. Het is erg effectief in vergelijking met Fe-EDTA.
Fe-EDTA is eigenlijk minst effectieve chelaat. Het word veel gebruikt omdat het erg goedkoop is in verhouding met de andere chelaten.
Fe-EDDHA is 100 miljoen keer sterker dan Fe-DTPA , en dat is weer 1000 keer sterker dan Fe-EDTA.

Het meest gebruikte chelaat bij aquariumbemesting is EDTA: de goedkoopste van allemaal. Maar het is ook de meest toxische en breekt het snelste af... Chelaten worden niet alleen gebruikt als meststoffen. Ze worden ook veel gebruikt in de voedingsindustrie, waar de smaak van voedsel wordt behouden. In de geneeskunde worden ze gebruikt voor het genezen van zware metalenvergiftiging. Chelaat lost op in bloed en wordt vervolgens gemakkelijk geneutraliseerd door lever of nieren. Een ander belangrijk gebruik is in de chemie.

Planten hebben metalen nodig voor een goede groei. Deze metalen worden aangeboden aan de planten in de gechelateerde vorm.
Planten kunnen zelf bepaalde zuren aanmaken met soortgelijke effecten als chelaatmiddelen (bijvoorbeeld citroenzuur) en dit word dan gebruikt om het metaal beschikbaar te maken om het transport ervan naar de plantcellen. Reeds chelated elementen zijn gemakkelijk toegankelijk voor de plant. Procedures voor het vrijkomen van metaal uit chelaat zijn niet bekend.

Tot zover de achtergrond informatie over chelaten. Er valt nog veel meer over te vertellen en bovenstaande info is een samenvatting van veel en vooral complexe materie. Het kan dus zijn dat er ergens een verkeerde defenitie staat beschreven.
Dat moet u mij maar niet kwalijk nemen; dit is de kennis die ik heb. Ik ben geen fysicus, chemicus of laborant

Tot slot wil toch wat extra aandacht geven aan het element ijzer (Fe)

Bij het kiezen van een ijzersupplement is het belangrijk om het onderscheid tussen de twee vormen van ijzer te kennen. Het ijzer bevindt zich in één van de twee oxidatietoestanden: met een 2+ lading of een 3+ lading.

De 2+ ijzervorm (ferro) heeft de voorkeur omdat deze oplosbaar is in water bij elke pH.
De 3+ vorm (ferri) is echter alleen oplosbaar onder een pH van 5,5; maar als de pH hoger is dan 5,5, wat meer dan waarschijnlijk het geval zal zijn in een beplant aquarium, zal het ferri-ijzer onoplosbaar worden en neerslaan, waarna het zich gaat verzamelen in de bodem. Als dit gebeurt kunnen planten die voedsel opnemen via het blad er niet meer aan kunnen komen. Driewaardig ijzer (Fe3+) kan de plant aan het oppervlak van de wortel reduceren tot Fe2+ om het toch op te kunnen nemen. Dat is dus weer een voordeel in inerte bodems, zoals zand of grind, en bij planten die een voorkeur hebben om de voeding uit de bodem te halen.
Want: Fe3+ kan via de natuurlijke weg worden omgezet naar Fe2+, maar daarhebben we een zuurstofloze omgeving voor nodig. En dat is lastig met de huidige aquasoil. Die structuur is feitelijk veels te open waardoor er altijd zuurstof kan doordringen. Daarom is een ijzerhoudende bron, zoals laterietbolletjes, niet zinvol in een bodem wat een open structuur heeft.

Als we deze neerslag willen voorkomen, word er meestal een chelaat gebruikt: meestal Fe-EDTA.
Hoewel dit chelaat het wel oplosbaar houdt, heeft het wel een aantal nadelen met betrekking tot de ijzeropname door het blad.
1) Het chelaat Fe-EDTA-binding is zeer zwak, er zal dus zal er weinig ijzer beschikbaar zijn voor de planten gedurende een kort tijdsbestek
(2) De plant heeft veel energie nodig om het ijzer uit EDTA te extraheren en vervolgens weer om te zetten in de ferrovorm.

Daarom is het soms beter om Fe via een Fe-gluconaat aan te bieden. IJzergluconaat bevindt zich al in de ijzerhoudende vorm, zodat de plant geen energie hoeft te verbruiken om het opneembaar te maken. Nog een voordeel is dat ferrogluconaat een bron van koolstof is.
Je kunt trouwens aan de kleur zien zien of ijzer verbinding ferrous (Fe2+) of ferric (Fe3+) is , zwart of groen voor ferro, roestige rood voor ferric.

Fabrikanten zoals Seachem gaan je vertellen dat planten alleen Fe ++ verbindingen opnemen, dat is waar, maar of een verbinding ijzerhoudend of ijzer is dat is afhankelijk van de pH en beschikbaarheid van zuurstof. En in de aanwezigheid van zuurstof wendt Fe2+ ferro zich snel tot Fe3+ ferri.

Kort samengevat:
De beschikbaarheid van een voedingsstof hangt ervan af dat het in een oplossing blijft als een ion; planten kunnen alleen voedingsstoffen opnemen als ionen uit een oplossing. Sommige verbindingen zijn altijd oplosbaar, dus als je kaliumnitraat (KNO3) toevoegt, weet je dat alle K + en NO3-ionen die je hebt toegevoegd beschikbaar zijn voor de plant. Maar dat is niet het geval met ijzer (of fosfor - P) verbindingen, de meeste zijn onoplosbaar.

Dus in theorie kun je net zoveel ijzerchloride (FeCl3) toevoegen als je wilt, maar het zal helaas niet zoveel ijzer opleveren wat daadwerkelijk beschikbaar is voor de plant. Want zodra het oplost zullen de Fe +++ ionen zich gaan binden aan andere opgeloste anionen (zoals PO4 ---, HCO3-, OH- enz.) en transformeren naar vaste verbindingen, die niet beschikbaar zijn voor de plant. De plant heeft slechts een zeer korte periode om de voeding op te nemen voordat de ijzerionen in een vaste vorm gaan neerslaan.

Zolang Fe in een chelaat zit kunnen onze planten zowel Fe++ als Fe+++ opnemen via de bladeren. Planten zetten zelf het Fe+++ dan om naar Fe++. Er zijn er die het chelaat helemaal opnemen en het ijzer en chelaat verwerken, en er zijn er die het chelaat laten binnendringen, het ijzer strippen en het chelaat terug afstoten. Fe++ chelaten hebben ook een lagere stabiliteits constante, dus die gaan ook (veel) minder lang mee.
Planten kunnen ook zelf chelaten aanmaken waardoor het ijzer dat je in de bodem steekt zo via de wortels opgenomen kan worden.

Wanneer we een chelator gebruiken, zoals EDDHMA of EDDHA, wordt het ijzer gebonden in een complex organisch zuur, wat betekent dat het niet beschikbaar is om andere verbindingen aan te gaan en daardoor beschikbaar is voor de plant. Een chelaat zorgt er dus voor dat het Fe in een vorm word aangeboden dat geschikt is om opgenomen te worden door de plant. We moeten de chelator in het donker bewaren omdat deze chelaten worden afgebroken door licht, waardoor een stroompje van ijzerionen in de bak kan vrijkomen.

Chelaten zijn nodig om te voorkomen dat de mineralen beschikbaar blijven voor opname door de plant. Na verloop van tijd is het chelaat 'uitgewerkt' en het mineraal zal vrij komen om vervolgens een reaktie aan te gaan met andere stoffen in het water. Dan zal het in de meeste gevallen neerslaan als micro redisu.

Er zijn meerder chelaten te verkrijgen en zijn allen het best opneembaar binnen een bepaalde pH-bereik:
DTPA pH 1,5 – 6,0
EDTA pH 1,5 – 5,5
EDDHA pH 3,5 – 9,5
EDDHMA pH 3,5 – 11,0

Er bestaan ook natuurlijk ook natuurlijke chelaten. Zoals in water opgesloste humuszuren en andere in water opgeloste organische verbindingen kunnen
micro's tijdelijk aan zich binden. Het werkt vergelijkbaar als met de synthestische chelaten die we in onze plantenvoeding gebruiken. Wanneer veel natuurlijke chelaten in de bodem zitten en daar veel micro's aan zijn verbonden dan word dit continue aangevuld. Helaas zijn deze natuurlijk chelaten vaak niet voldoende aanwezig in het bodem. Daarnaast zijn ze weinig stabiel. Om dit te ondervangen zijn er diverse soorten chelaten ontwikkeld die stabieler zijn bij verschillende pH.

Chelaten vinden hun oorsprong in de hydrocultuur.
De reden dat er kunstmest, dus de reden dat chelaten op kwekerijen worden toegepast is omdat de bodem zelf niet aan die vraag kan voorzien.

Wanneer een metaal gechelateerd is komt dit meestal omdat het gevoelig is voor het vormen van onoplosbare verbindingen (zoals ijzer dat doet). En het voordeel van de chelatie is dat je in de loop van de tijd het chelaat een straaltje ionen loslaat en dat is meestal genoeg voor onze planten. De plant kan alleen voedingsstoffen opnemen als ionen (dit geldt voor alle planten). Daarna wordt het een beetje lastiger, ionen kunnen verbindingen vormen die altijd onoplosbaar zijn in water (bijvoorbeeld ijzer III hydroxiden) of verbindingen die oplosbaar kunnen zijn in reducerende (of lage pH) situaties.
Je kunt ook "ionenwisseling" krijgen, ookwel bekend als CEC eigenschappen.
Hierbij bind zich een een humus- of kleimineraal enz. zich aan een ion en net zolang gebonden blijft totdat het wordt verwisseld voor een ander ion. Ionenuitwisseling is afhankelijk van zowel de valentie van het ion als de concentratie in oplossing.

Gechelateerde micro's worden gebonden aan onoplosbare carbonaten in hard water. Over het algemeen zijn voedingsstoffen minder beschikbaar boven pH7, dit geldt niet voor alle, maar het is een goede vuistregel. Veel zoet water op de planeet is alkalisch, dus planten en dieren zijn vaak aangepast aan het gebruik van bicarbonaat (NCO3-) als koolstofbron. Die carbonaten worden weer oplosbaar in niet-alkalische omstandigheden.

Carbonaten van groep 2-elementen zijn onoplosbaar in water, dus magnesium en calciumcarbonaat zijn beide onoplosbaar en kunnen mogelijk uit de oplossing neerslaan. Ze zijn wel oplosbaar in zwakke zuren, dus zodra de pH onder pH 7 daalt, gaan deze verbindingen terug in oplossing als ionen. Magnesiumcarbonaat is iets beter oplosbaar dan calciumcarbonaat.
Hetzelfde geldt voor veel micro-elementen, vele zullen onoplosbare carbonaten enz. vormen in alkalische omstandigheden. (hoge KH) Valentie geeft je een goede aanwijzing, hoe hoger de valentie, hoe groter de kans dat een ion uit de oplossing komt als een onoplosbare verbinding.

Als u dit als vuistregel gebruikt, zijn nitraat (NO3-) en kalium (K +) bevattende verbindingen oplosbaar en komen fosfaationen (PO4—) waarschijnlijk uit oplossing om onoplosbare verbindingen te vormen

bron: originele bron/schrijver onbekend

The Small Planted Tank