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Mein Beitrag zum Internet - mbzi.de

Saure und basische Lösungen

Sauer - wir alle kennen den Geschmack aber es ist auch eine Stoffeigenschaft und um diese Eigenschaft und ihr chemisches Gegenteil soll es im Folgenden gehen.

Rotkohlextrakt mit 
             und ohne Essig
"Rotkohlsaft" mit (links) und ohne Essig (rechts)

Rotkohl oder Blaukraut

In einigen Teilen Deutschlands wird Rotkohl Blaukraut genannt - je nach Zubereitung. Um den Effekt zu zeigen, habe ich Rotkohl klein geschnitten und etwa zwei Stunden in Leitungswasser ohne weitere Zutaten gekocht. Den Kohl habe ich danach mit einem Sieb vom Wasser getrennt und mit dem jetzt intensiv gefärbten Kochwasser, dem Rotkohlextrakt, die folgenden Experimente durchgeführt.

Rotkohl als Säureindikator

Wie man am ersten Bild erkennen kann, ist der Rotkohlextrakt zunächst eher blau (rechts im Bild). Erst durch die Zugabe des sauren Essigs erhält der Rotkohlextrakt die intensiv rote Farbe. Den gleichen Effekt erreicht man auch durch Zugabe anderer "saurer Lösungen", etwa Zitronensaft, Apfelsaft, Essigessnz oder gar Salzsäure.

Jede saure Substanz färbt den Rotkohl rot; andere Zutaten aus üblichen Rotkohlrezepten, wie Salz, Zucker, Lorbeer, Nelken,... ändern die Farbe dagegen nicht. Ohne eine saure Komponente ist der Rotkohlextrakt blau und mit ist er rot. Der Rotkoohlextrakt kann also zuverlässig anzeigen, ob eine Lösung sauer ist. "Sauer" ist eine chemische Eigenschaft und Rotkohl ist ein Indikator (Anzeiger) dafür.

In sauren Lösungen ist Rotkohlextrakt rot!

Süß und sauer

Die Meisten hätten wahrscheinlich süß als Gegenteil von sauer angegeben und erwartet, dass der Rotkohlextrakt durch Zugabe von Zucker seine Säure verlieren sollte. Es sollte also möglich sein, den Säureanzeiger Rotkohl durch Zugabe von Zucker wieder blau zu färben. Aber das gelingt nicht! Süß und sauer sind also aus chemischer Sicht keine Gegensätze. Eine Lösung kann gleichzeitig süß und sauer sein, wie die rote Farbe des gezukerten Rotkohls zeigt.

Süß ist NICHT das Gegenteil von sauer!

Süß kann lediglich den sauren Geschmack überdecken, sodass unsere Zunge die Säure nicht mehr ohne weiteres wahrnimmt. Tatsächlich bleibt die Lösung sauer, schmeckt aber durch die große Menge Süße nicht mehr danach. Wenn man die Zutatenliste vieler Säfte, Limonaden, Salatdressings,... liest, sieht man an den zahlreichen verschiedenen "Säurungsmitteln" in vielen süßen Dingen, dass süß und gleichzeitig sauer wohl tatsächlich sehr häufig vorkommt. Süß ist übrigens keine chemische Eigenschaft, sondern nur ein Geschmack. Sauer ist beides.

Wenn aber süß nicht das Gegenteil von sauer ist, was ist es dann oder gibt es gar kein Gegenteil zu sauer?

Basisch - das Gegenteil von sauer

Wenn man stundenlang alle möglichen Substanzen in den Rotkohlextrakt gibt, stellt man fest, dass Lebensmittel und die meisten Gewürze entweder keine Farbänderung bewirken oder ebenfalls sauer sind und somit zu einer Rotfärbung führen. Erst Backpulver bringt die Wende: Gibt man zum Rotkohlextrakt mit wenig Essig vorsichtig Backpulver hinzu, wird die Lösung nach Zugabe einer ausreichenden Menge tatsächlich wieder blau.

Nachdem Du das jetzt ausprobiert hast und die riesige Sauerei, die durch das Überschäumen bei der Backplverzugabe entstanden, ist wieder aufgewischt hast, weisst Du, warum es dazu hier kein Foto gibt :-) Ich hoffe, Du hast Omas beste Tischdecke vorher zur Seite gelegt.

Backpulver kann also die Säure des Essig neutralisieren - der Schaum kommt durch das dabei aus dem Backpulver entstehende Kohlendioxid und ist nicht gefährlich. Backpulver kann Säuren neutralisieren, weil es basisch ist. Der Schaum hat damit nichts zu tun und entsteht nur "zufällig", weil wir Backpulver genommen haben. Holzasche wäre auch gegangen und hätte nicht geschäumt.

Das Gegenteil von sauer ist "basisch" oder auch "alkalisch".

Rotkohlextrakt 
            in einer sauren, neutralen, leicht basischen, stärker basischen und
            einer stark basischen Lösung
Von links nach rechts: Rotkohlextrakt in einer sauren, neutralen, leicht basischen und einer stark basischen Lösung

Probiert man weitere Substanzen aus, erreicht man den gleichen Effekt auch mit Soda (mit Schaum), Waschpulver (ohne Schaum), Kernseife (ohne Schaum) und einigen anderen Reinigungsmitteln. Insgesamt sind basische Substanzen oder Basen in unserer Umwelt aber eher selten. Gibt man eine basische Substanz in Wasser, erhält man eine basische (alkalische) Lösung, eine Lauge. Daher rührt wohl auch der Name SeifenLAUGE, denn früher waren Seifen immer Basen. Erst in der Neuzeit gibt es pH-neutrale Seifen, die keine Basen mehr sind.

Lässt man die Säure weg und gibt direkt die Base in den Rotkohlextrakt, erzeugt eine basische Lösung, also eine Lauge, so wird der Rotkohlextrakt zunächst grün und bei einer stark basischen Lösung kurz danach gelb.

In basischen Lösungen ist Rotkohlextrakt grün oder gelb!

Rotkohlextrakt ist also auch als Indikator (Anzeiger) für Basen geeignet.

Neutralisation

Das folgende Experiment muss man eigentlich selbst erleben, um seine Faszination zu verstehen.

In einem Glas wird Essigessenz mit etwas Rotkohlextrakt versetzt. Die erhaltene Lösung ist rot. In einem zweiten Glas wird Waschpulver in möglichst wenig Wasser aufgelöst. Nun wird solange Waschpulverlösung in die Essigessenz gegeben, bis die Lösung wieder blau ist. Sollte sie grün werden, also basisch sein, muss wieder Essigessenz zugegeben werden usw.

Lustiger für die Zuschauer und frustierender für den Experimentator ist es, wenn man statt Essigessnz Salzsäure und statt Waschpulverlösung Natronlauge nimmt. Da die beiden Lösungen aber für Ottonormalverbraucher schwer zu beschaffen sind und doch auch schon erheblich ätzend und somit gefährlich sind, nimm lieber Waschpulver und Essigessenz.

Bei der Versuchdurchführung stellt man fast, dass bereits wenige Tropfen zu viel von der sauren oder der basischen Lösung ausreichen, um den Rotkohlextrakt rot bzw. grün zu färben. Eine blaue Lösung ist extrem schwierig zu erreichen, insbesondere mit Salzsäure und Natronlauge.

Der Grund hierfür liegt eigentlich auf der Hand: Eine saure Lösung enthält Wasser und "Säureteilchen" und vielleicht noch andere Sachen. Eine basische Lösung enthält neben Wasser und vielleicht anderen Dingen "Baseteilchen". Beim Mischen der beiden Lösungen neutralisieren sich Säure- und Baseteilchen gegenseitig. Die Lösung kann also nur wieder neutral werden, wenn es gelingt etwa gleich viele Säure- wie Baseteilchen zu mischen. Überwiegen die Säureteilchen, ist die Lösung sauer, überwiegen die Baseteilchen, ist sie basisch. Zufällig genau gleich viele Teilchen zu erwischen, ist aber eher unwahrscheinlich, weshalb eine neutrale Lösung durch eine solche Neutralisation nur schwierig zu erreichen ist.

Säure-Base-Definition

Die obigen Betrachtungen lassen nun eine einfache Definition der Begriffe Säure und Base zu:

Eine Säure ist ein Stoff, der beim Lösen in Wasser Säureteilchen freisetzt. Eine Base setzt beim Lösen in Wasser Baseteilchen frei.

Lösungen einer Säure in Wasser, saure Lösungen, haben keine spezielle Bezeichnung und werden oft einfach fälschlich ebenfalls "Säure" genannt, wie etwa bei Salzsäure. Salzsäure ist eigentlich eine Lösung von Chlorwasserstoff in Wasser. Die eigentliche Säure ist Chlorwasserstoff und die als "Salzsäure" verkauft Flüssigkeit ist die aus Chlorwasserstoff und Wasser hergestellte Lösung.

Lösungen einer Base in Wasser werden dagegen Lauge genannt. So ist Natronlauge beispielsweise eine Lösung von Natriumhydroxid in Wasser. Die Base ist Natriumhydroxid und Natronlauge ist die durch Lösen in Wasser gewonnene Lauge.

Die neutralisierte Lösung -Wasser?

Das Säureteilchen und das Baseteilchen neutralisieren sich gegenseitig. Sie bilden zusammen Wasser und man könnte also denken, dass eine neutralisierte Säure oder Base nichts als Wasser zurück lässt. Aber schon die obige Säure-Base-Definition zeigt, dass das nicht stimmen kann. Eine Säure setzt Säureteilchen frei und eine Base Baseteilchen. "Setzt frei" bedeutet aber, dass es einen Rest, eine Art Hülle oder so, einen Säurerest und einen Basenrest geben müsste; der nach der Freisetzung bleibt. Diese Reste sollten auch nach der Neutralisation noch da sein, denn wir haben sie ja nicht entfernt.

Betrachten wir die Neutralisation von Natronlauge mit Salzsäure. Natronlauge, Natriumhydoxid in Wasser und Salzsäure, Chlorwasserstoff in Wasser, bilden zusammen Wasser (H2O). Dazu werden der Wasserstoff (H) des Chlorwasserstoffs und das Hydroxid (OH) des Natriumhydoxids benötigt. Was also bleibt, ist Natriumchlorid. Hier entsteht also Kochsalz neben Wasser als Produkt der Neutralisation. Bei jeder Neutralisation wird immer irgendein Salz gebildet. Der Säurerest und der Baserest bilden zusammen ein Salz, entweder gelöst wie beim Kochsalz oder manchmal auch als unlöslicher Feststoff. Aber als Nebenprodukt der Neutralisation wird immer ein Salz gebildet und nicht nur reines Wasser.