Indikatoren

Ein pH-Indikator ist ein Farbstoff, der durch eine Farbänderung anzeigen kann, ob eine wässrige Lösung sauer oder alkalisch reagiert. Beispiele für Indikatoren aus dem Haushalt sind Blaukrautsaft oder Schwarztee. Blaukraut wechselt seine Farbe nach Rot sobald Säuren hinzukommen, mit Laugen schlägt die Farbe nach Blaugrün um. Stark alkalische Lösungen können den Blaukraut-Farbstoff zerstören, so dass die Lösung gelb wird.

Der Lackmustest war früher im Labor die gebräuchlichste Methode, um Säuren oder Laugen zu bestimmen. Lackmus wird aus Flechten gewonnen. Er wechselt seine Farbe zwischen pH=5 und pH=8 von Rot nach Blau, bei pH=7 ist er violett. Indikatoren werden im chemischen Labor oft benutzt. Als Farbstoffe eignen sich zum Beispiel auch Methylorange, Bromthymolblau oder Phenolphthalein. Sie zeigen in wässriger Lösung verschiedene Farben in Abhängigkeit vom pH-Wert:

Der Farbstoff im Blaukraut aus der Gruppe der Anthocyane wird als Cyanidin bezeichnet. Ein Indikator wie Cyanidin kann in wässriger Lösung als Brönsted-Säure oder als Brönsted-Base wirken. Bei pH=6 bis pH=7 zeigt das Cyanidin eine violette Farbe. Bei niedrigeren pH-Werten nimmt das Cyanidin-Molekül ein Proton auf, dabei entsteht ein Cyanidin-Kation, bei pH=3 zeigt dieses die rote Farbe. Bei pH=7 bis pH=8 gibt das Cyanidin-Molekül ein Proton ab: Das Cyanidin-Anion zeigt eine blaue Farbe. Oberhalb pH=8 entsteht durch Abgabe eines zweiten Protons sogar ein Dianion, das eine grüne Farbe zeigt.

Wirkungsweise eines Indikators: Cyanidin

Die roten Rosenblüten oder die blauen Blüten der Kornblume besitzen den gleichen Farbstoff. Allerdings kommt dort die unterschiedliche Farbe nicht durch den pH-Wert im Boden zustande. In den Kornblumen ist der Farbstoff noch mit anderen Ionen wie Fe³⁺ oder Al³⁺ chemisch gebunden. Dadurch entsteht ein Komplex mit einer neuen Farbe. Gärtner nutzen dieses Wissen zur Erzeugung verschiedener Farben bei den Hortensien: Gießen sie die Pflanzen während der Blütenentwicklung mit Aluminium- oder Eisensalzen, dann werden die Blüten nicht rot, sondern blau. Der gleiche Effekt wird durch das Vergraben von rostigen Nägeln im Wurzelbereich der Pflanzen erzeugt.