Význam
Železo je naprosto nezbytné pro všechny obratlovce a rostliny. Ryby, stejně jako lidé, potřebují železo především pro tvorbu červeného krevního barviva hemoglobinu. Hemoglobin má v krevním oběhu nesmírně důležitý úkol: v dýchacích orgánech nabírá kyslík a dopravuje ho do všech částí těla; na zpáteční cestě zachycuje oxid uhličitý a dopravuje ho do dýchacích orgánů k vyloučení. Rostliny také potřebují železo, zejména pro tvorbu ferredoxinu, který hraje klíčovou roli ve fotosyntéze. Při nedostatku železa se nemůže syntetizovat životně důležitý zelený chlorofyl (chlorofyl sám železo neobsahuje), rostliny pak tvoří bledé listy a usychají. Kromě toho rostliny potřebují železo spolu s molybdenem jako katalyzátor v rámci dusíkaté výživy. Katalyzátor je látka, která výrazně urychluje chemické reakce, a to i v malém množství; sám se při reakci nespotřebovává. Příklad: zkuste zapálit kostku cukru! Posypte ji cigaretovým popelem a pokus zopakujte!

V přírodních vodách se železo vyskytuje ve velmi rozdílných množstvích. Zdroje podzemní vody často obsahují velké množství železa, až několik mg/l. V povrchových vodách, jako jsou jezera a řeky, je obsah železa obvykle podstatně nižší. V akvarijní vodě železo často chybí. Proč tomu tak je?
Železo se může vyskytovat ve dvou různých formách elektrického náboje: jako dvojmocný iont Fe²⁺ nebo trojmocný iont Fe³⁺. S tím úzce souvisí jeho rozpustnost: sloučeniny Fe²⁺ jsou běžně rozpustné ve vodě, zatímco sloučeniny Fe³⁺ jsou většinou nerozpustné. Přeměna železa z jedné formy na druhou a zpět závisí na hodnotě pH a redoxním potenciálu.

Měření přírodních vod ukazují, že pokud je obsah kyslíku nižší než přibližně 1 mg/l O₂, železo se vyskytuje jako ion Fe²⁺. V této formě je ve vodě rozpustné, což může vést k vysokým koncentracím železa až několik mg/l. Typickým příkladem jsou prameny podzemní vody, které jsou často bohaté na živiny a rájem pro rostliny. Pokud je taková voda v kontaktu se vzduchem, absorbuje kyslík a ionty Fe²⁺ se změní na Fe³⁺. Trojmocné železo je ve vodě nerozpustné a tvoří nerozpustné sloučeniny, které se usazují jako „železité okry“. Voda se tím zbavuje železa a nakonec se stává bezželeznou.
Podobný proces probíhá i v akváriích, zejména ve filtrech: okysličená voda zbavuje akvárium železa a černohnědý kal, který vzniká ve filtračním materiálu, je extrémně bohatý na železo.
Železo může být stabilně rozpuštěno ve vodě s vyšším obsahem kyslíku, pokud je vázáno do tzv. chelátu nebo komplexní sloučeniny. Tyto cheláty s určitými organickými látkami zajišťují, že kationty železa nejsou schopné reagovat, a chemická detekce je obtížná. Po zničení chelátu se železo znovu objeví. Cheláty mohou vytvářet i další kovy, jako je hliník, olovo, kadmium, měď, mangan a zinek. V akvaristice je chelát železa klíčový, protože zajišťuje, že železo zůstává rozpustné i při vysokém obsahu kyslíku. Železo může tvořit chelátovou vazbu ve formě Fe²⁺ i Fe³⁺, přičemž chelát Fe³⁺ je chemicky stabilnější. Například konstanta stability Fe³⁺ s EDTA (lg k = 25) je 101krát vyšší než Fe²⁺ EDTA (lg k = 14), což je stomiliardkrát vyšší.
Rostliny mohou absorbovat železný chelát a přenést ho do buněčných membrán, kde se chelátor rozštěpí a železo se znovu objeví jako živina. Chelátory, které jsou také nazývány nosiče živin, zahrnují syntetické produkty jako EDTA, NTA a EDDHA, ale i přírodní organické sloučeniny, například metabolické produkty z akvária. Absence chelátorů může vést k chřadnutí rostlin. V akváriích s obsahem kyslíku nad 1 mg/l se Fe²⁺ oxiduje na Fe³⁺, který je nerozpustný. Proto musí být železo podáváno ve formě chelátu. Cheláty však mají omezenou trvanlivost, protože se v biologicky aktivní vodě postupně ničí, což vede k oxidaci a vysrážení železa. Délka účinnosti železitých hnojiv závisí na aktivitě oxidantů v akvarijní vodě, nikoliv na kvalitě chelátoru.
Ve filtračním kalu akvarijních filtrů se pravidelně hromadí obrovské množství železa. Měření ukazují, že hnědočerný filtrační kal často obsahuje přes 3000 mg/l železa, zatímco ve vodě téhož akvária nejsou zjistitelné ani stopy po 0,01 mg/l! Tento jev je způsoben oxidačními procesy ve filtrech, které ničí chelátory a vedou k vysrážení železa. Většina akvarijních filtrů je proto spíše „lapačem“ železa než jeho zdrojem.

Měření

Železo se běžně detekuje pomocí 1,10-fenantrolinu, který tvoří s železem oranžově červený barevný komplex. Dobře se hodí také činidla s dipyridylovými sloučeninami, které vytvářejí fialový barevný komplex. Obě činidla detekují pouze ionty Fe²⁺. V akváriu se však železo vyskytuje téměř výhradně jako chelát, takže testy na železo musí obsahovat přísady, které cheláty železa rozkládají a redukují ionty Fe³⁺. Vhodnými přísadami jsou například thioglykolové sloučeniny, které však nepříjemně zapáchají po síře.

U dobrých testů na železo se hloubka zbarvení vzorku vody plně rozvine během několika minut. Zkoušky, jejichž reakční barva se postupně zesiluje až po několika hodinách, obsahují nedostatečné množství rozkladných nebo redukčních činidel. Rozklad můžete zlepšit zahřátím vzorku vody po přidání činidel (např. použitím laboratorní zkumavky, kterou viditelně zahřejete nad plynovým plamenem).

Testy na železo vhodné pro akvaristy by měly být schopny detekovat koncentrace od 0,05 mg/l, ideálně však až 0,01 mg/l železa. Většina testů na železo má trvanlivost několik let.

Zkouška

Rozpusťte 0,249 g síranu železitého (FeSO₄·7H₂O) v 50 ml 1N HCl a doplňte vodou na 500 ml. Po zředění 1:100 získáte zkušební roztok s obsahem 1,0 mg/l iontů Fe²⁺. Roztok je stabilní pouze po krátkou dobu. Pokud chcete testovat také rozložitelnost, rozpusťte 0,4 g přípravku Fetrilon® (obsahuje 13 % Fe) v 500 ml vody. Po zředění 1:100 získáte zkušební roztok s přibližně 1 mg/l železa. Přesnost tohoto měření je o něco nižší než u první metody, ale pro akvaristickou praxi je zcela dostačující. Fetrilon® tvoří poměrně stabilní chelát, a tak je často třeba zahřát vzorek pro zlepšení rozkladu.

Orientační rychlý test funkce: Na železný předmět naneste kapku kyseliny (např. octa nebo citronové šťávy). Po krátké době opláchněte trochou vody a zkontrolujte obsah železa.

Mezní hodnoty

Hodnoty 0,03 až 0,10 mg/l železa jsou pro akvarijní rostliny optimální. Pokud hladina železa klesne pod 0,01 mg/l, je narušena tvorba chlorofylu: mladé listy se vyvíjejí omezeně, zůstávají žlutavé a bezbarvé. Hladiny železa nad 0,20 mg/l je třeba se vyvarovat; nepodporují růst rostlin, ale naopak škodí, protože vytěsňují jiné důležité živiny.

Pokud jsou chovány pouze ryby, obsah železa hraje podřadnou roli, protože ryby pokrývají svou potřebu železa především z potravy. Velmi vysoké koncentrace železa od přibližně 1 mg/l mohou být pro ryby škodlivé, zejména ionty Fe²⁺, které se mohou vysrážet v oblasti žaber jako uhličitany železa vlivem respirační kyseliny uhličité. Takové případy byly zaznamenány u pramenů s vysokým obsahem železa, ale ne v akváriích.

Zvýšení obsahu železa

Vhodné jsou pouze cheláty železa. Proto většina akvarijních hnojiv obsahuje železo s nosičem živin, tedy ve formě chelátu. Pokud nechcete používat komplexní hnojivo, ale pouze železo, můžete použít osvědčený chelát železa Fetrilon®, který obsahuje 13 % komplexovaného železa. V 100 litrech akvarijní vody se obsah železa zvýší o 0,1 mg/l přidáním 0,08 g přípravku Fetrilon®; jedná se o množství zhruba velikosti hrášku.

Veškeré informace o opakování dávky, například „1 tableta každý týden“, nejsou užitečné ani jako hrubé doporučení. Každé akvárium má jiné požadavky na železo v závislosti na osvětlení, filtraci, krmivu, růstu rostlin atd. Před každým hnojením železem je důležité změřit obsah železa ve vodě, aby se předešlo hromadění nebo nedostatku železa.

Snížení obsahu železa

Snižování obsahu železa je zřídkakdy nutné. V případě potřeby vyměňte část vody v akváriu.

Publikováno 10.12.2024