Stabilisierung von Nährstoffen im Aquarium
Einige metallische Mikronährstoffe sind in Wasser schwer in Lösung zu halten. Dies betrifft besonders den wichtigen Mikronährstoff Eisen. Eisen(III)-Ionen (Fe3+) fallen unter Aquarienbedingungen zum größten Teil als schwer lösliche Verbindungen (Eisenhydroxide, Eisenphosphat) aus und sind dann für die Wasserpflanzen nicht verfügbar. Um die Ausfällung zu verhindern, muss das Eisen in Düngerlösungen stabilisiert werden.
Die dafür verwendeten Stabilisatoren sind verschiedene organische Verbindungen, die zu den Chelatoren gehören. Ein Chelator-Molekül bindet jeweils ein Metall-Ion. Es hat mehr als eine Bindungsstelle für das Metall, so dass eine besonders stabile Komplex-Verbindung entsteht. Das Metall-Ion wird vom Chelator (abgeleitet von griechisch chelé, "Krebsschere") sozusagen in die Zange genommen und stellt dann das Zentral-Atom des Komplexes dar. Solch eine Komplexverbindung aus Chelator und Zentral-Atom wird Chelat genannt. Das chelatisierte Metall ist in Wasser gut löslich, aber seine Reaktivität ist vermindert.
Beispiele für Chelatoren sind die auch natürlich vorkommenden Fruchtsäuren Ascorbinsäure, Citronensäure und Gluconsäure sowie die synthetischen Verbindungen EDTA (Ethylendiamintetraessigsäure, C10H16N2O8), DTPA (Diethylentriaminpentaessigsäure, C14H23N3O10) und HEDTA (N-(2-Hydroxyethyl)ethylendiamin-triessigsäure, C10H15N2Na3O7).
Die Metall-Ionen können unterschiedlich stark an die Chelatoren gebunden sein, je nach Art des Chelators und des Metalls. Dies wird durch Stabilitätskonstanten für die jeweiligen Chelate ausgedrückt. Weiterhin ist die Stabilität der Chelate abhängig vom pH-Wert, zum Beispiel ist EDTA bis pH 6 und DTPA bis pH 7,5 wirksam. Außerdem zerfallen diese organischen Verbindungen unter Einfluss von Blau- und UV-Licht oder durch mikrobiellen Abbau mehr oder weniger schnell.
Die unterschiedlich stabilen Chelatkomplexe können für verschiedene Zwecke genutzt werden. Eisen-Chelate mit Ascorbinsäure, Citronensäure und Gluconsäure (Eisen-Ascorbat, Eisen-Citrat, Eisen-Gluconat) setzen das Eisen rasch frei und eignen sich daher gut für schnell wirkende Tagesdünger. Aus den stabileren Eisen-Chelaten mit EDTA, DTPA und HEDTA wird das Eisen dagegen nach und nach freigesetzt und steht den Pflanzen über einen längeren Zeitraum zur Verfügung. Solche Chelatoren sind für wöchentlich verabreichte Dünger vorteilhaft.
Zur Stabilisierung von zweiwertigem Eisen (Fe(II)), das von Pflanzen bevorzugt aufgenommen wird, dienen unter anderem Gluconsäure und Ascorbinsäure, während z.B. EDTA überwiegend das von Pflanzen ebenfalls genutzte dreiwertige Eisen (Fe(III)) chelatisiert.