Lithium, quantitative Analyse

Lithium kommt in Nährstofflösungen hauptsächlich als Lithium-Ion (Li⁺) vor. Li +kann den Chlorophyllgehalt einiger Pflanzen (z. B. Kartoffel- und Pfefferpflanzen )erhöhen. Nicht essentieller Mikronährstoff. Lithium gilt als nicht Essentiell. Obergrenzen finden sich in der Literatur selten.  Da es sich hierbei nur um Spurenelemente handelt (< 0,1 ppm) ist eine Titration nicht genau genug.

Zur Bestimmung von Lithium gibt es verschiedene Methoden:

• Atomabsorptionsspektroskopie (AAS): Hochpräzise Methode zur Bestimmung von Lithium.
• Flammenphotometrie: Eine einfache und empfindliche Methode zur Messung von Lithium.
• Komplexometrische Titration mit EDTA: Eine weniger verbreitete Methode, aber möglich mit ausgewählten Indikatoren.

Detaillierte Fällungstitration von Lithium mit Ammoniumtetraphenylborat

1. Prinzip der Methode

Lithium-Ionen (Li⁺) reagieren mit Ammoniumtetraphenylborat (NH₄BPh₄) und bilden einen schwer löslichen Niederschlag:

Der Endpunkt der Titration wird durch eine Trübung oder gravimetrisch festgestellt.

2. Chemikalien

• 0,01 mol/L Ammoniumtetraphenylborat-Lösung (NH₄BPh₄)
• Ethanol-Wasser-Gemisch als Lösungsmittel
• Phenolphthalein als Trübungsindikator

3. Versuchsaufbau

Benötigte Geräte:

• Bürette (25 mL, Teilung 0,1 mL)
• Erlenmeyerkolben (250 mL)
• Pipette (10 mL)
• Magnetrührer

4. Durchführung

1. 10 mL der Nährstofflösung in einen 250-mL-Erlenmeyerkolben geben.
2. 20 mL Ethanol-Wasser-Gemisch hinzufügen.
3. Mit 0,01 mol/L Ammoniumtetraphenylborat-Lösung titrieren, bis eine bleibende Trübung sichtbar wird.

5. Berechnung der Lithium-Konzentration

Die Konzentration von Lithium berechnet sich nach der Formel:

6. Beispielrechnung:

• Ammoniumtetraphenylborat-Konzentration: 0,01 mol/L
• Verbrauchtes Volumen: 7,5 mL (0,0075 L)
• Probenvolumen: 50 mL (0,050 L)

Fazit

Die Fällungstitration mit Ammoniumtetraphenylborat ist eine zuverlässige Methode zur quantitativen Bestimmung von Lithium in Nährstofflösungs-Konzentraten aber nicht in der Nährstofflösung selbst.

Bei der Lithiumanalyse in Hydrokultursystemen müssen konzentrationsabhängige hormetische Effekte berücksichtigt werden, wobei niedrige Konzentrationen das Wachstum stimulieren können, während höhere Konzentrationen toxisch wirken. Laut einer umfassenden Metaanalyse beeinflusst Lithium unter 50 mg/L die Pflanzenkeimung und Wurzelbiomasse signifikant, wohingegen Konzentrationen von 50–500 mg/L biochemische Parameter beeinflussen. Die EC50-Werte für Lithium liegen je nach Expositionsmedium und Pflanzenart zwischen 24,6 und 196,7 ppm. Hydroponische Exposition führt im Vergleich zur Boden- oder Blattanwendung zu negativeren Reaktionen, wobei Lithiumchlorid die Keimung und Wurzelbiomasse stärker beeinträchtigt als andere Lithiumsalze. Lithiumnitrat zeigt stärkere negative Auswirkungen auf die Sprossbiomasse. Studien an französischen Bohnen deuten darauf hin, dass Toxizitätsschwellen und Gewebekonzentrationen einer sorgfältigen Dokumentation bedürfen.Für analytische Zwecke bietet Flammenphotometrie oder ICP-OES für die meisten Anwendungen eine ausreichende Empfindlichkeit mit Nachweisgrenzen von 0,1 mg/L. Die Ansäuerung der Probe mit Salpetersäure verhindert Ausfällung und Behälteradsorption.

Quellen: Shahzad, B., et al. (2016). Lithiumtoxizität in Pflanzen: Eine Metaanalyse der Reaktionen. Hawrylak-Nowak, B., et al. (2012). Lithiumtoxizität in französischen Bohnen

Shahzad, B., et al. (2016). Lithiumtoxizität in Pflanzen: Eine Metaanalyse der Reaktionen. Hawrylak-Nowak, B., et al. (2012). Lithiumtoxizität in französischen Bohnen.