Neden Şelat Kullanılmalı? - Demir (II) EDTA Şelat Hazırlanması

Neden Şelat Kullanılmalı?

Bitkilerin ihtiyacı olan mikro elementlerden demir hızla oksitlendiği ve bitkinin kullanamayacağı bir forma dönüştüğü için demir ve diğer mikro elementlerin şelatlı yani kompleksleşmiş formlarının kullanımı tercih edilir. Topraksız tarımda da durum bu şekildedir. İhtiyaç duyulan besin elementinin besin çözeltisi ortamında çözünmeyen bir forumunu kullanmaktansa suda çözünür ve ortamdaki diğer element iyonlarıyla tepkimeye giremeyeceği şekilde etkinsizleştirilmiş ve ortamda çökelti, tortu oluşturmayacağı formunu kullanmak tabii ki tercih sebebidir.

Şelat Nedir?

Şelat'ın tanımına kısaca değinmek gerekirse. Aşağıda EDTA (etilendiamintetraasetik asitin M metal iyonu ile komplekleşmiş halini görüyoruz.

Metal-EDTA Şelatı*

Burada ligand olan EDTA molekülü koordine kovalent bağ ile N ve O atomları üzerindeki elektronlar aracılığıyla merkezdeki substrat M metal iyonuna bağlanmıştır. Bu durum EDTA molekülü M metal iyonunu kıskaca almıştır, iyonuyla kompleksleşmiştir ya da şelat kompleksi oluşturmuştur şeklinde de tanımlanabilir.

Besin çözeltisi içinde şelatlanmış olarak bulunacak Fe(II) iyonu bitki tarafından kullanılana kadar değişikliğe uğramayacak ve çözelti içindeki konsantrasyonunun değişikliği sadece bitki tarafından kullanımına bağlı olacaktır. Fe(II) iyonlarımızın  kendi kafalarına göre farklı farklı hallere girip bitkimizin kullanamayacağı şekillere girmesini istemeyiz. Şelatlamadaki amacımız işte bu.

Piyasada çok sayıda markanın bir çok mikro element için şelatlanmış formlarını içeren hazır ürünleri mevcut. Şelatlı Fe(II) iyonlarını kendileri hazırlamak isteyenler için denemeleri aşağıda paylaşıyorum.

FeEDTA Şelat Hazırlanması

Kullanılan Kimyasallar

Na2EDTA.2H2O (372,24 g/mol)

FeSO4.7H2O (278,00 g/mol)

KOH (56,10 g/mol)

1 - 50 ml suya 2 g - 0,007 mol FeSO4.7H2O eklendi. Isıtılarak eritildi. pH = 4,2 Çöz.A

2 - 75 ml suya 4 g - 0,011 mol Na2EDTA.2H2O eklendi. Isıtılarak eritildi. pH = 4,2 Çöz.B

3 - 1 N KOH kullanılarak Çöz.B'nin pH değeri pH = 6 yapıldı

4 - Çöz.A ve Çöz.B karıştırıldı. Açık sarı, berrak, pH = 2,5 çözelti elde edildi.

5 - Çözelti karanlık ortamda beklemeye bırakıldı

6 - Ertesi gün ölçümde pH = 3,0 ölçüldü. Açık sarı rengin bir miktar daha koyulaşmış olduğu görüldü.

- Çözelti içeriği;

                2 g FeSO4.7H2O * (55,84 g Fe / 278 g FeSO4.7H2O) * (1/125) = 3,21 mg/ml Fe 

Bu çözeltinin her 1 ml'si 3,21 mg Fe (II) iyonunun EDTA ile şelatlı formunu içermektedir. Bu denemede çözelti 125 ml için hazırlandı.

Bu denemeden daha önce 2. adımdaki Na2EDTA.2H2O çözeltisinin pH değeri yükseltilmeden yapılan denemelerde beyaz kristal şeklinde çökelmeler oldu. pH = 5,5'tan itibaren çökelti oluşturmayan çözeltiler elde edildi. pH = 6 ve üzeri için denemelerim olmadı ve belirli bir pH değerinden sonra durum farklılaşacaktır. 

Bu denemede EDTA'nın disodyum dihidrat tuzu olan Na2EDTA.2H2O kullandık. EDTA'nın farklı formları için 2. adımdaki pH değeri farklı olacaktır.

* Kaynak : https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/57/Metal-EDTA.png/220px-Metal-EDTA.png

Topraksız Tarımda EC Değeri

EC Değeri Nedir?

Topraksız tarımın en önemli kavramlarından olan EC değerinin açılımı Electrical Conductivity yani Elektriksel İletkenlik'tir. Topraksız tarım açısından besin çözeltisinin ec değerinin yani elektriksel iletkenlik değerinin bir anlamı da besin çözeltisinde çözünmüş olan besin elementlerinin miktarı açısından bize fikir vermesidir.

Kimyasal tuzlar, örneğin KCl suda K+ ve CL- şeklinde iyonik olarak çözünür. Bu iyonlardan K+ iyonu artı yüklüdür ve su moleküllerinin - yüklü kısımları tarafından sarılır, Cl- ise eksi yüklüdür ve su moleküllerinin + yüklü kısımları tarafından sarılarak ortama alınır.

Suda iyonların artması sonucu elektriksel iletkenlik artar. Örneğin bir pil ve bir ampul ile basit bir düzenek kurup pil ile ampulü bağlayan kabloyu kesip saf su içeren bir kaba iki ucunu daldırdığınızda ampul zayıf şekilde yanacaktır çünkü saf suyun iletkenliği düşüktür. Bu suya sofra tuzu yani NaCl eklemeye başladığınızda suda çözünen tuz miktarı arttıkça ampulün daha parlak yanmaya başladığını göreceksiniz. Suya eklenen tuz elektriksel iletkenliği arttırmıştır.

Topraksız Tarımda EC Değerinin Önemi

Topraksız tarımda kullanılan besin elementleri kimyasal tuzlar şeklinde bulunur ve kullanılır. Örneğin azot elementini bitkiler çoğunlukla NO3- ve NH4+ olarak topraktan kökleri aracılığıyla alır. Topraksız sistemlerde de azot elementi besin çözeltisine NO3- ya da NH4+ tuzları olarak eklenir ve katı ortam ya da su kültüründe bitki beslenir.

Bitkilerin köklerinden besin elementlerini almalarına dair kimyasal süreçlerde ortamın iyonik durumu yani elektriksel iletkenliği önemlidir ve bu şartlar bitkiden bitkiye farklıdır. Bu sebeple her bitkinin ihtiyacı olan beslenme ortamının iletkenlik değeri bitkiye, gelişme dönemine, iklim koşullarına vd etkenlere göre değişim gösterir. Bu yüzden topraksız sistemlerde bitkisel üretim de EC değeri kontrolü hayati önemdedir.

Topraksız Tarımda EC Değeri Yüksekliği, Düşüklüğü ve Etkileri

EC değerinin artması demek ortamın elektriksel iletkenliğinin artması yani ortamdaki iyon konsantrasyonun artması demektir. Bu bitkinin kullanacağı elementlerin iyonik formlarının, örneğin azot için NO3- formunun ortamdaki miktarının artmasıdır. Ancak yüksek EC değeri, yüksek besin elementi miktarı iyi bir bitki gelişimi sağlayacaktır denemez. Bitkinin gelişimi için gerekli EC değeri sınırlarının üzerine çıkılması durumunda kökün bulunduğu dış ortamın iyon konsantrasyonu yükselecek, su konsantrasyonu düşecek ve bununla beraber kök hücrelerinin hücre içi su konsantrasyonu daha yüksek olduğu için su yüksek konsantrasyonlu ortamdan düşük konsantrasyonlu olduğu ortama hareket edecektir. Yani hücre içinden dış ortama doğru su hareketi olacak, bitki su kaybedecektir. Bu da kurumaya yol açacaktır. Aşağıdaki resimde en sol kısımda kontrol bitkisi ve sağa doğru gidildikçe kök bölgesinde artan tuz konsantrasyonunu bitkiye olan etkisi açıkça görülüyor.

EC değerinin bitki için gerekli miktarın altında olması demek bitkinin yeterince beslenememesi demek olacaktır. Bitki de zamanla besin eksikliği belirtileri görülmeye başlayacaktır.