Molybdän, quantitative Analyse

Molybdän kommt in Nährstofflösungen hauptsächlich als Molybdat-Ion (MoO₄²⁻) vor. Ein Bestandteil des Enzyms Nitratreduktase, der von Rhizobien zur Stickstofffixierung benötigt wird. Empfehlungen liegen zwischen 0,001 ppm (1.0963e-8 mol/L) und 0,05 ppm (0.0005 mmol/L).  Somit ist die Bestimmung durch Titration nicht genau genug.

Zur Bestimmung von Molybdän gibt es verschiedene Methoden:

• Atomabsorptionsspektroskopie (AAS): Hochpräzise Bestimmung von Mo.
• Spektralphotometrie mit Thiocyanat: Bildung eines roten Mo-Thiocyanat-Komplexes.
• Redoxtitration mit Eisen(II)-sulfat: Reduktion von Molybdän(VI) zu Molybdän(III).

Detaillierte Titration von Molybdän mit Eisen(II)-sulfat

1. Prinzip der Methode

Molybdat-Ionen (MoO₄²⁻) werden in saurer Lösung mit Eisen(II)-sulfat (Fe²⁺) reduziert:

Der Endpunkt der Titration wird durch die Farbänderung von blau nach farblos erkannt.

2. Chemikalien

• 0,01 mol/L Eisen(II)-sulfat-Lösung (FeSO₄)
• 1 mol/L Schwefelsäure (H₂SO₄)
• Destilliertes Wasser

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. 10 mL 1 mol/L Schwefelsäure hinzufügen.
3. Mit 0,01 mol/L FeSO₄ titrieren, bis die blaue Färbung verschwindet.

5. Berechnung der Molybdän-Konzentration

Die Konzentration von Mo berechnet sich nach der Formel:

6. Beispielrechnung:

• Eisen(II)-sulfat-Konzentration: 0,01 mol/L
• Verbrauchtes Volumen: 6,8 mL (0,0068 L)
• Probenvolumen: 50 mL (0,050 L)

Fazit

Die Redoxtitration mit Eisen(II)-Sulfat ist eine sehr zuverlässige Methode zur quantitativen Bestimmung von Molybdän in Nährstofflösungs-Konzentraten aber nicht in der Nährstofflösung selbst.

Die quantitative Analyse von Molybdän stellt aufgrund der extrem geringen benötigten Konzentrationen besondere Anforderungen an die Messgenauigkeit. Als essenzielles Spurenelement wird Molybdän in hydroponischen Nährlösungen typischerweise in Konzentrationen von 0,01 bis 0,05 mg/l benötigt, da es bereits in kleinsten Mengen als Cofaktor für das Nitratreduktase-Enzym wirkt und damit die Stickstoffverwertung der Pflanze steuert . Für den zuverlässigen Nachweis dieser niedrigen Konzentrationen haben sich hochempfindliche Methoden wie die Graphitrohr-AAS oder die ICP-MS etabliert, die Nachweisgrenzen im ng/l-Bereich erreichen . In der hydroponischen Praxis werden häufig photometrische Verfahren eingesetzt, die auf der Bildung eines orangefarbenen Molybdänkomplexes mit Thiocyanat in saurem Milieu basieren . Dabei ist zu beachten, dass Molybdän im Vergleich zu anderen Spurenelementen eine hohe Mobilität im pH-Bereich von 5,5 bis 6,5 aufweist und selten Ausfällungsprobleme verursacht . Die Analysenergebnisse sind besonders kritisch zu bewerten, wenn die Nährlösung erhöhte Sulfatkonzentrationen enthält, da Sulfat die Molybdänaufnahme über antagonistische Mechanismen hemmen kann, ohne dass die gemessene Molybdän-Konzentration selbst verändert wird . Ein Mangel zeigt sich trotz ausreichender Nährlösungskonzentration häufig bei niedrigen pH-Werten unter 5,0, wo die Aufnahmefähigkeit der Wurzeln eingeschränkt ist.