Natürliche Indikatoren
Natürliche Indikatoren sind, wie der Name schon sagt, Indikatoren, die aus natürlichen (in der Regel pflanzlichen) Farbstoffen bestehen.
Beispiele aus dem Alltag
Es gibt einige Lebensmittel, die man als pH-Indikator verwenden kann. Der wohl bekannteste pH-Indikator unter ihnen ist Rotkohlsaft. Dieser ist ein Universalindikator und verfärbt sich von hellrot (stark sauer) über weinrot und violett (schwach sauer) bis hin zu blau (neutral), grün (alkalisch) und gelbgrün (stark alkalisch).
Blaubeersaft ist ein weiterer Universalindikator: Er verfärbt sich von rot (sauer) über blau-violett (neutral) bis hin zu dunkelgrün (alkalisch). Auch Kirschsaft verfärbt sich ähnlich: Im sauren Bereich färbt er sich weinrot, im neutralen Bereich rot, aber mehr ins Braune tendierend, und im alkalischen Bereich schwarzgrün.
Es gibt jedoch noch weitere Beispiele: Schwarzer Tee – der eigentlich eher bräunlich ist – färbt sich unter dem Einfluss von Säuren ockerbraun und unter dem Einfluss von Laugen dunkelbraun bis schwarz. Roter Rooibos-Tee zeigt ein ähnliches Verhalten: Säuren färben ihn hellocker, Laugen dunkelrot bis braun.
Herstellung einiger natürlicher pH-Indikatoren
Herstellung von Rotkohlsaft
Die Herstellung von Rotkohlsaft
ist denkbar einfach: Man schneidet einen kleinen Rotkohlkopf in kleine Streifen und lässt diese in etwas warmen Wasser (soviel, dass der Rotkohl gerade bedeckt ist) eine Weile ziehen. Der Rotkohlsaft sollte nun eine blauviolette Färbung haben.
Man kann den Rotkohlsaft jetzt entweder einfrieren oder im Kühlschrank in einem geschlossenen Gefäß lagern – so ist er relativ lange haltbar und man kann ihn jederzeit verwenden.
Herstellung von Blaubeerindikator
Um Blaubeerindikator herzustellen, muss man Blaubeeren in etwas warmem Wasser eine Weile ziehen lassen. Allerdings ist der Blaubeerindikator jetzt noch durch die in den Blaubeeren enthaltenen Fruchtsäuren sauer und würde das Ergebnis beim Testen verfälschen. Daher muss man zu dem Blaubeerindikator so lange eine Base hinzufügen, bis er sich blau färbt und somit neutral ist.
Man kann allerdings auch den Saft von gezuckerten Blaubeeren verwenden, sollte jedoch nicht das Neutralisieren vergessen.
Zur Lagerung eignet sich der Saft von gezuckerten Blaubeeren entschieden besser – ihn kann man im Kühlschrank eine Weile lang lagern. Den durch das Erhitzen von Blaubeeren entstandenen Indikator sollte man dagegen sofort verwenden, da er nach einem Tag im Kühlschrank bereits seine Farbe nicht mehr verändert und somit nicht mehr zu gebrauchen ist.
Herstellung von Weihnachtssternindikator
Um einen pH-Indikator aus der Blüte eines Weihnachtsstern herzustellen, braucht man circa zwei bis vier Blütenblätter eines Weihnachtssterns, ein kleines verschließbares Gefäß und Ethanol (oder auch Brennspiritus) zum Lösen der Farbstoffe.
Man erhitzt nun die Blütenblätter und das Ethanol etwa fünf Minuten lang in dem fest verschlossenen Gefäß. Daraufhin sollten sich die Farbstoffe allmählich lösen und die farblose Flüssigkeit gelb-bräunlich verfärben – das kann allerdings eine Weile dauern. Am besten lässt man das Ganze vor dem Gebrauch noch einen Tag stehen.
Mit dem entstandenen Weihnachtssternindikator kann man Säuren sowie Laugen nachweisen: Im sauren Bereich färbt er sich rot, im basischen Bereich grün.
Zum Lagern das Glas immer fest verschließen, damit kein Ethanol verdunsten kann!
Herstellung von Orchideenindikator
Die Herstellung eines pH-Indikators aus roten Orchideenblüten entspricht letztendlich der Herstellung von Weihnachtssternindikator. Man erhitzt ein paar Orchideenblütenblätter in Ethanol und lässt das Gemisch daraufhin noch etwa ein bis zwei Tage stehen, damit sich die Farbstoffe vollständig im Ethanol lösen können. Das Produkt ist wie der Weihnachtssternindikator gelb-bräunlich und verfärbt sich ebenfalls im sauren Bereich rot und im alkalischen Bereich grün.
Die Verdünnungsreihe von Säuren
Mit Hilfe der Verdünnungsreihe können Indikatoren »geeicht« werden. Das bedeutet, dass der Umschlagsbereich beziehungsweise die Farbskala eines Indikators ermittelt wird.
Um einen pH-Indikator zu »eichen«, muss man eine Säure sowie eine Lauge verdünnen, da man ja Auskunft über die Färbung im sauren als auch im alkalischen Bereich erhalten möchte. Weil die Verdünnungsreihe von Laugen genauso wie die von Säuren funktioniert, soll hier nur die einer Säure (zur »Eichung« des Rotkohlindikators) betrachtet werden.
»Eichen« des Rotkohlindikators
Die Verdünnungsreihe ist schnell durchgeführt: Man verdünnt 100%ige Zitronensäure im Verhältnis 1:9 mit Wasser, sodass man eine 10%ige Lösung erhält. Nun wird diese Lösung wiederum im Verhältnis 1:9 mit Wasser verdünnt – eine 1%ige Lösung entsteht. Im nächsten Schritt wird diese Lösung abermals im Verhältnis 1:9 mit Wasser verdünnt – um eine 0,1%ige Lösung zu erhalten. So verfährt man weiter, bis eine 0,001%ige Lösung entstanden ist.
Jetzt gibt man zu jeder der fünf verschiedenen Lösungen den zuvor hergestellten Rotkohlsaft und beobachtet die Farbveränderung. Daraufhin misst man den pH-Wert der einzelnen Lösungen und kann so eine Farbskala für den sauren Bereich erstellen. Im alkalischen Bereich verfährt man ebenso.
Als Ergebnis erhält man letztendlich eine Farbskala, die Auskunft über die Färbung des Rotkohlsaftes bei den einzelnen pH-Werten gibt – man kann mit dem Rotkohlsaft jetzt pH-Werte bestimmen. Dabei sollte man jedoch immer bedenken, dass natürliche Farbstoffe relativ empfindlich auf äußere Störungen reagieren können, weshalb die Ergebnisse mit Vorsicht zu genießen sein sollten.