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Tutorial MenueChemie für MedizinerLerneinheit 7 von 19

Chemie für Mediziner: Säuren und Basen

Messung von pH-Werten

Zur Messung des pH-Werts sind verschiedene Methoden entwickelt worden:

Abb.1
1. Verwendung von Indikatoren oder von Indikatorpapier
Abb.2
2. Messung pH-abhängiger, elektrochemischer Potentiale mit Hilfe von pH-Metern

Indikatoren sind Farbstoffe, deren Farbe in Lösung vom pH-Wert abhängt (z.B. der bereits vorgestellte Rotkohlextrakt). Ändert sich der pH-Wert, reagieren sie mit einem deutlichen Farbumschlag.Wirkungsweise:

  • Indikatoren sind organische Säuren oder Basen, wobei ein undissoziiertes Indikatormolekül eine andere Farbe hat als seine konjugierte Base oder Säure.
  • Indikatoren weisen in Lösung eine intensive Farbe auf. Es wird also nur eine geringe Stoffmenge davon benötigt und der pH-Wert der Probenlösung wird durch die Säure-Base-Eigenschaften des Indikators praktisch nicht beeinflusst.

Gleichgewichtsreaktion eines Indikators (Undissoziierte Säure: HInd; konjugierte Base: Ind-):

HInd+ H2O H3O++ Ind

Eine hohe H3O+-Ionen-Konzentration drängt das Gleichgewicht nach links; die Konzentration der HInd-Moleküle überwiegt und deren Farbe wird sichtbar. Umgekehrt lässt sich durch Zugabe von OH-Ionen das Gleichgewicht nach rechts verschieben; die Farbe der Ind--Moleküle wird sichtbar.

Auch hier gilt das Massenwirkungsgesetz:

K I n d = [ H 3 O + ] [ I n d ] [ H I n d ] ; [ H 3 O + ] = K I n d [ H I n d ] [ I n d ]

Durch Logarithmieren erhält man:

pH = p K I n d log [ H I n d ] [ I n d ]

Liegt gleich viel HInd wie Ind- vor, bildet sich eine Mischfarbe. Nach obiger Formel gilt für diesen Zustand pH = pK Ind . Der für einen bestimmten Indikator charakteristische pH-Wert wird der Umschlagspunkt des Indikators genannt. Damit die Farben eines Indikators deutlich unterscheidbar sind, muss ungefähr 10 mal soviel HInd wie Ind- vorliegen oder umgekehrt. Als Faustregel gilt deshalb:

Umschlagsbereich:  pH = p K I n d ± 1

Durch die Wahl eines Indikators mit passendem pK-Wert, lässt sich aussagen, ob der pH einer Lösung über oder unter einem bestimmten Wert liegt. Die Indikatormethode hat nicht die Genauigkeit und die Möglichkeiten eines pH-Meters, aber für viele Anwendungen ist sie sehr praktisch.

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