Säuren und Basen im Alltag
Wir haben jeden Tag mit Säuren und Basen (beziehungsweise Laugen) Kontakt – und sie sind sogar teilweise wichtig für uns. Denn wie würde wohl unser Obst schmecken, wenn es keine Fruchtsäuren enthielte; wie könnte sich unser Körper vor äußeren Einwirkungen schützen, wenn unsere Haut keinen Säureschutzmantel besäße, der Bakterien und Krankheitserreger aufhält, oder wenn es kein Vitamin C gäbe, welches unser Immunsystem stärken kann; wie könnten wir unsere Nahrung verdauen, wenn unser Magen keine 0,5%ige Salzsäure enthalten würde; wie könnten wir den Abfluss reinigen, ohne ihn vollständig auseinandernehmen zu müssen, wenn es keine alkalischen Rohrreiniger gäbe, die organische Abfälle (wie etwa ausgefallene Haare) wegätzen?
Das alles sind nur einige wenige Beispiele für die Bedeutung von Säuren und Basen in unserem Leben.
Der pH-Wert von Säuren und Laugen im Alltag
Wie schon angedeutet, funktionieren viele Haushaltschemikalien mit Hilfe von Säuren und Basen. Welchen pH-Wert haben also diese Chemikalien? Und welchen pH-Wert haben unsere Lebensmittel?
Haushaltschemikalien und Kosmetika
Stark sauer – im Bereich um den pH-Wert 2 – sind zum Beispiel Entkalker und WC-Reiniger. Weniger sauer – etwa pH 5 – sind Universalreiniger für das Bad sowie hautfreundliche Kosmetika wie in etwa Duschbad oder Parfüm.
Die meisten Reinigungsmittel sind jedoch alkalisch; Seife mit einem pH-Wert von 7,5 ist da noch am schwächsten, gefolgt von zum Beispiel Chlorreiniger mit einem pH-Wert von 10 und Backofenspray (pH 11) sowie stark alkalischen Chemikalien wie in etwa Rohrreiniger mit einem pH-Wert von 13.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Haushaltschemikalien fast das gesamte pH-Spektrum umfassen und es unter ihnen folglich einige wirklich gefährliche Substanzen gibt, deren Sicherheitsverschluss allein nur eine unzureichende Vorsichtsmaßnahme ist.
Lebensmittel
| Lebensmittel | pH |
|---|---|
| Zitrone bzw. Zitronensaft | 2 |
| Cola-Limonade | 3 |
| drei Tage geöffneter Rotwein | 3 |
| Essig | 3 |
| Kiwi | 3 |
| Apfel bzw. Apfelsaft | 4 |
| Birne | 4 |
| Clementine | 4 |
| Honig | 4 |
| Joghurt | 4 |
| Orange bzw. Orangensaft | 4 |
| Tomate | 4 |
| Rotwein | 4 |
| saure Gurken | 4 |
| Banane | 5 |
| Buttermilch | 5 |
| Olivenöl | 5 |
| Kaffee | 5 |
| Weintraube | 5 |
| Kartoffel | 6 |
| Knoblauch | 6 |
| Mineralwasser | 6 |
| Vollmilch | 6 |
| abgestandenes Mineralwasser | 7 |
| Grappa | 7 |
| Leitungswasser | 7 |
| Kochsalz | 7 |
| Zucker | 7 |
| Laugengebäck | 8 |
| Kaugummi | 8 |
Die pH-Werte von Lebensmitteln (insbesondere die von Obst) lassen sich ziemlich gut zusammenfassen: Wenn man einmal von Laugenbrezeln oder Salzstangen absieht, sind eigentlich alle Lebensmittel sauer – und manche auch neutral.
Obst hat im Allgemeinen pH-Werte im Bereich von 4 bis 6, aber auch andere Lebensmittel fallen in diesen Bereich. Besonders sauer sind Zitronen (pH 2) sowie Essig und Cola-Limonade (pH 3).
Interessant ist, dass einige Lebensmittel, die eigentlich gar nicht stark sauer schmecken, trotzdem einen relativ kleinen pH-Wert aufweisen. Das ist darauf zurückzuführen, dass in diesen Lebensmitteln andere Geschmacksstoffe enthalten sind, die den sauren Geschmack überdecken und somit unseren Geschmacksinn austricksen. Vor allem mit Hilfe von Zucker lässt sich der saure Geschmack von Lebensmitteln vertuschen.
Praktisch ist das Wissen über den pH-Wert von Lebensmitteln hinsichtlich Verdauungsproblemen wie zum Beispiel Sodbrennen. Sollte man bereits Sodbrennen haben, ist es eher von Nachteil, sehr saure Nahrung zu verzehren, da dadurch das Sodbrennen nur noch verstärkt werden kann. Besser isst man alkalische (oder zumindest neutrale) Lebensmittel wie in etwa Salzstangen oder Laugenbrezel.
Wer etwas für seine Zähne tun möchte, sollte nach dem Essen zuckerfreien Kaugummi kauen: Bei der Verdauung von Zucker, der in fast allen Lebensmitteln enthalten ist, produzieren Milchsäurebakterien in unserem Mund Milchsäure, welche den Zahnschmelz angreift – der leicht alkalische Kaugummi kann diese Säure neutralisieren.
Lebensmittel haben also verschiedene pH-Werte – aber welche sauren und alkalischen Stoffe sind in ihnen eigentlich enthalten?
Zunächst kann man zwischen natürlich enthaltenen und künstlich zugesetzten Säuren und Basen unterscheiden: Kohlensäure wird Mineralwasser in der Regel künstlich zugefügt, und auch die in Cola-Limonade enthaltenen Säuren – zum Beispiel Kohlensäure und Phosphorsäure – sind nur hinzugesetzt worden. Während jedoch Phosphorsäure dazu dient, das Getränk sauer zu machen, sorgt Kohlensäure lediglich für das Sprudeln. Die sogenannte Kohlensäure liegt nämlich größtenteils in Form von physikalisch gelöstem CO2 vor, gerade einmal 0,2% des CO2 reagieren zu Kohlensäure, H2CO3. Entsprechend entweicht beim Öffnen der Flasche auch keine Kohlensäure, sondern Kohlenstoffdioxid.
H2O + CO2 ⇋ CO2·H2O
Vielen Lebensmitteln wird auch Vitamin C (Ascorbinsäure) zugesetzt, um den Geschmack zu verbessern oder um sie gesünder zu machen.
Natürlich muss Vitamin C nicht immer künstlich zugesetzt sein: Vor allem in Zitrusfrüchten ist viel Vitamin C enthalten. Dieses und verschiedene Fruchtsäuren (wie etwa Zitronensäure, Weinsäure oder Apfelsäure) verleihen dem Obst seinen typischen Geschmack.
Eine weitere wichtige organische Säure, die unter anderem in Essig enthalten ist, ist Essigsäure – eine Carbonsäure, die auch Ethansäure heißt und die chemische Formel CH3COOH hat. Essigsäure bildet sich zum Beispiel bei aeroben Vergärungsprozessen – der Grund dafür, dass Wein und Säfte sauer werden, wenn man sie nach dem Öffnen zu lange lagert.
Saurer Regen
Als sauren Regen bezeichnet man säurehaltige Niederschläge, die durch Luftverschmutzungen verursacht werden. Bei diesen Luftverschmutzungen handelt es sich vor allem um Gase wie Schwefeldioxid und Stickoxide, die mit dem Wasserdampf in der Atmosphäre formal zu schwefeliger bzw. salpetriger Säure und Salpetersäure reagieren.
SO2 + H2O → "H2SO3"
NO2 + H2O → "HNO2" + HNO3
Die Reaktionsprodukte fallen schließlich mit den Niederschlägen zurück auf die Erde, wo sie in den Boden eindringen und weiträumige Schädigungen an Pflanzen (vor allem an Bäumen) hervorrufen können. Des Weiteren werden auch Gebäude durch die säurehaltigen Niederschläge angegriffen; vor allem Sandstein und Kalkstein sind gefährdet. Saurer Regen ist zum Beispiel ein Grund für die Schwärzung des Kölner Doms und anderer Gebäude aus Kalk- oder Sandstein.
Doch nicht nur Pflanzen und Gebäude, sondern auch Tiere sind betroffen. Da durch den sauren Regen immer mehr Kalk aus den Böden ausgewaschen wird, können einige Vögel nur noch dünnschalige Eier produzieren, die den Nachwuchs nicht mehr ausreichend vor Austrocknung schützen.
Inzwischen gibt es nationale und internationale Abkommen, die Grenzwerte für Schwefeldioxid- und Stickoxidemissionen festlegen. Katalysatoren, die in Europa seit 1993 in Neuwagen Pflicht sind, sollen die Emissionen im Straßenverkehr verringern.
Säuren als Verteidigungsmittel im Tier- und Pflanzenreich
Folgende Erfahrung haben schon viele gemacht: Wenn man sich auf Ameisen setzt oder in einen Ameisenhaufen tritt, sondern diese ein ätzendes Sekret ab, welches zu Hautreizungen führt, die wir als brennenden Schmerz empfinden.
Auch in Brennnesseln ist ein solches »Gift« enthalten. Es ist in leicht zerbrechenden Stacheln auf den Blattoberflächen der Brennnessel gespeichert, die es bei Berührung freisetzen. Folge sind ebenfalls brennende Hautreizungen.
Grund für diese Reizungen ist eine Säure, die wir als Ameisensäure (Methansäure) kennen. Sie ist die am einfachsten aufgebaute Carbonsäure mit der Formel HCOOH. Methansäure hat einen stechenden Geruch und ist farblos. In unverdünntem Zustand besitzt sie den pH-Wert 1; Ameisensäure wie Ameisen sie verwenden ist jedoch verdünnte Methansäure mit einem pH-Wert von rund 2.
Natürlich gibt es neben diesem bekannten Beispiel viele weitere, jedoch würde es den Rahmen dieses Beitrages sprengen, auf alle einzugehen.
Zusammenfassend kann wohl festgestellt werden, dass das Leben, so wie wir es kennen, ohne Säuren und Basen nicht möglich wäre. Nicht zuletzt auch aufgrund der Tatsache, dass sich das Leben auf der Erde auf Grundlage von Aminosäuren entwickelt hat.