Chemie für Mediziner: Säuren und Basen
Messung von -Werten
Zur Messung des -Werts sind verschiedene Methoden entwickelt worden:
Indikatoren sind Farbstoffe, deren Farbe in Lösung vom pH-Wert abhängt (z.B. der bereits vorgestellte Rotkohlextrakt). Ändert sich der -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-):
Eine hohe -Ionen-Konzentration drängt das Gleichgewicht nach links; die Konzentration der HInd-Moleküle überwiegt und deren Farbe wird sichtbar. Umgekehrt lässt sich durch Zugabe von -Ionen das Gleichgewicht nach rechts verschieben; die Farbe der Ind--Moleküle wird sichtbar.
Auch hier gilt das Massenwirkungsgesetz:
Durch Logarithmieren erhält man:
Liegt gleich viel HInd wie Ind- vor, bildet sich eine Mischfarbe. Nach obiger Formel gilt für diesen Zustand = . Der für einen bestimmten Indikator charakteristische -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: = ± 1
Durch die Wahl eines Indikators mit passendem -Wert, lässt sich aussagen, ob der einer Lösung über oder unter einem bestimmten Wert liegt. Die Indikatormethode hat nicht die Genauigkeit und die Möglichkeiten eines -Meters, aber für viele Anwendungen ist sie sehr praktisch.