Dr.  Gerald Hühner                                         Gymnasium Ptuj                                              huehnersi@web.de

Europa-Klasse 2e (9. Jahrgang), Schuljahr 2005/2006 (06/07)

Fach: Chemie; Thema: pH-Wert

Fachlehrerin: Jovanka Rosič

Zusammenfassung/Ergänzung für den deutsch-sprachigen Begleitunterricht (Übungen zu Wortschatzarbeit, Leseverstehen, Kontextwissen)

Indikator

Ein Indikator zeigt an, ob eine Lösung sauer, neutral oder alkalisch ist. Der Begriff kommt vom Lateinischen „indicare“ und bedeutet so viel wie „an-zeigen“.

Historisches

Der saure Geschmack verschiedener Substanzen, wie Zitronensaft oder Essig, ist seit je her bekannt. Boyle (1627-1691) führte für Säuren eine allgemein brauchbare Definition aufgrund ihrer charakteristischen Eigenschaften ein:
Sie besitzen eine auflösende Kraft für viele Stoffe (z.B. Marmor), sie verwandeln die blaue Farbe einiger Pflanzensäfte (z.B. Veilchen- oder Kornblumensaft) in Rot und sie scheiden aus bestimmten Lösungen (z.B. Na2S2) Schwefel aus.

Später fand man, daß beim Zusammengeben von sauren und alkalischen Lösungen Salze erhalten werden können. Daher bezeichnete man die in Laugen gelösten Stoffe als Basen, da sie die Basis (basis gr. = Grundlage) für die Herstellung eines Salzes darstellen.

Definition des Säurebegriffs nach Brønsted und Lowry

Nach Johannes Nicolaus Brönsted und Thomas Lowry (beide unabhängig voneinander 1923) ist eine Säure ein chemischer Stoff, der Protonen (H+-Ionen) an Reaktionspartner abgeben kann. Eine solche Reaktion nennt man Säure-Base-Reaktion oder auch Protolyse.

Man bezeichnet Säuren deswegen als Protonendonator, Basen sind demzufolge Protonenakzeptoren.

 

pH-Wert

Der pH-Wert ist der negative dekadische Logarithmus der Oxoniumionenkonzentration und damit ein Maß für die Stärke der sauren bzw. basischen Wirkung einer Lösung. Der Begriff leitet sich von pondus Hydrogenii oder potentia Hydrogenii (lat. pondus = Gewicht; potentia = Kraft; hydrogenium = Wasserstoff) ab.

Genau bestimmt werden kann der pH-Wert mit Hilfe von bestimmten Messgeräten (pH-Elektrode) oder ungefähr mit einem Universal-Indikator und dem Vergleich mit einer Farbskala.

 

Werden Säuren oder Basen in Wasser gelöst, geben diese durch die Dissoziation Wasserstoffionen ab und verändern dadurch den pH-Wert. Damit wird der pH-Wert zu einem Maß der Menge an Säuren und Basen in einer Lösung. Je nach Stärke der Säure oder Base dissoziiert sie zu einem größeren Anteil und verändert somit den pH-Wert drastischer.

Universalindikator:

Der Universalindikator ist ein Gemisch von Farbindikatoren.

Im Gegensatz zu den anderen Farbindikatoren, zeigt der Universalindikator auch an, wie stark sauer oder alkalisch eine Lösung reagiert.

Die Farbe des Universalindikators hängt also nicht nur von der Natur (sauer oder alkalisch) einer Lösung ab, sondern auch von ihrer Stärke.

Dem Farbton den der Universalindikator in einer Lösung annimmt, kann man einen Zahlenwert zuorden. Diesen Zahlenwert nennt man pH-Wert der Lösung.

pH-Wert einer Lösung:

Der pH-Wert einer Lösung gibt an, wie stark sauer oder alkalisch eine Lösung reagiert. 

Der pH-Wert einer Lösung liegt zwischen 0 und 14.

Es gibt mehrere Möglichkeiten um den pH-Wert einer Lösung zu bestimmen:

 Universalindikator-Streifen sind Papierstreifen, die mit Universalindikator getränkt sind.

       

 

 

Bild 1: Farbskala eines
Universalindikatorpiers.
(Quelle: nach [43])

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Der pH-Meter ist ein elektronisches Gerät mit dem man den pH-Wert einer Lösung messen kann.

 

 

INDIKATOREN:

Lackmus:

 

Farbskala


Lackmus ist ein blauer Farbstoff, der sich aus verschiedenen Flechten, z.B. Variolaria, Roccella u. Lecanora, gewinnen läßt . Er fand früher bes. in den Niederlanden zum Bläuen von Wäsche u. zum Färben von Genußmitteln (Weine, Backwerk, Likör, Käse), Schminke u. Zuckerpapier Verw. Für die Textilfärberei ist L. wegen seiner Farbumschläge in Säuren u. Laugen ungeeignet. Heute wird Lackmus ausschließlich als Säure-Base-Indikator verwendet (bei pH 4,5 rot, bei 8,3 blau), u. zwar hauptsächlich in Form der wässrigen Lösung (Lackmus-Tinktur) u. des Lackmus-Papiers, bei dem es sich um Papierstreifen handelt, die mit schwach saurer oder alkalischer Lackmus-Tinktur imprägniert sind (Reagenzpapier). Der Hauptbestandteil des Lackmus ist polymer aus 7-Hydroxy-2-phenazinon-Chromophoren aufgebaut, was seine Verwandtschaft mit Orcein erklärt.

Lackmus wurde als chemisches Reagenz um 1300 n.Chr. von dem Arzt und Alchemisten Arnaldus de Villanova erstmals verwendet. Der Name kommt von indogermanischen: leg = tröpfeln u. Mus, da man bei der Herst. den Brei abtropfen ließ.

 

Phenolphthalein:

 

Farbskala


Phenolphthalein (3,3-Bis(4-hydroxyphenyl)-phthalid) ist ein weißes, kristallines Pulver, unlöslich in Wasser, leicht löslich in Alkohol oder Alkalien. Im sauren bis neutralen pH-Bereich liegt überwiegend die Phthalid-Form (links) vor. Die Phenolphthalein-Lösung ist dann farblos. Mit Alkalien erfolgt bei pH 8.4-10.0 überwiegt die chinoide Struktur (rechts) und es tritt ein Farbumschlag nach rosa ein. Der Farbumschlag kann durch Säurezugabe rückgängig gemacht werden. Phenolphthalein ist ein oft genutzter Säure-Basen-Indikator bei der Titration starker Basen. Die Rotfärbung ist noch bei einer Verdünnung von 1:1.000.000 erkennbar.

 

 

 

Methylorange:

 

Farbskala


Methylorange (Natriumsalz der 4'-(Dimethylamino)-azobenzol-4-sulfonsäure, Helianthin) gehört zur Gruppe der Azofarbstoffe und wird als pH-Indikator verwendet. Methylorange schlägt bei pH 3.0-4.4 von rot nach gelborange um und eignet sich daher als Indikator bei der acidimetrischen Bestimmung von Mineralsäuren.

 

 

Indikator

sauer

neutral

alkalisch

Phenolphthalein

neutral

neutral

rosa

Methylorange

rot

gelborange

gelb

Lackmus

hellrot

violet

blau

Schwarztee

gelb

braun

braun

Rotkohl

rot

violet

gruen

 

 

 

 
Quellen

- und weitere interessante Links für Schüler im Fach CHEMIE:

 

http://dc2.uni-bielefeld.de/

 

http://www.steph-neuhaus.de/chemie/titration/acidnbase.html

 

http://www.peterlutz.ch/lernen/chemie/ave/saeuren.htm

 

http://ac16.uni-paderborn.de/lehrveranstaltungen/_aac/prakt/

 

http://www.chemie-master.de/

 

www.chemikus.de

 

Wikipedia

 

- Zusammenstellung/Unterrichtsarbeit: Gerald Hühner, Ptuj, 27.01. 2006 / 15.02.2007