Chemieunterricht der 13a: Pia, Jörn, Vivien und Anna-Lena berichten

Alte Trends neu erforscht

Im Jahre 2012 wurden Giftspuren in dem Trendgetränk „Bubble Tea“ gefunden, welches daraufhin verboten wurde.
Dennoch sind die kleinen Kügelchen vielseitig einsetzbar und erleichtern in der Chemie einige Prozesse, wie zum Beispiel die Bestimmung des PH-Wertes von Lösungen. Somit können anhand der sogenannten Alginatbällchen, die mit Universalindikator gefüllt sind, Lösungen in drei Kategorien eingeteilt werden.

Bei einem pH-Wert von unter sieben spricht man von einer Säure oder einer sauren Lösung. Bei einem pH-Wert von über sieben wird von einer Lauge oder einer alkalischen Lösung gesprochen.

Zur Verfügung standen verschiedene Haushaltsmittel, wie Rohreiniger und Klarspüler, die wir in die richtige Kategorie zuordneten und mithilfe der Alginatbällchen überprüften, ob diese Zuordnung der Richtigkeit entsprach.

Zur Herstellung der Bällchen vermengten wir 0,1 Gramm Natriumalginat mit fünf Milliliter destilliertem Wasser und erwärmten das Gemisch mittels Bunsenbrenner und verrührten dies. Diesen Vorgang wiederholten wir 3-Mal bis das Natriumalginat gelöst war. Anschließend fügten wir 15 Tropfen Universalindikatorlösung und weitere fünf Milliliter destilliertes Wasser hinzu. Parallel stellten wir eine zweite Lösung aus 0,5 Gramm Calciumchlorid und 50 Milliliter Wasser her. (Ducci, 2017)

Im nächsten Schritt fügten wir unsere erste Lösung tröpfchenweise zur Zweiten hinzu. Dadurch sind die grünen Alginatbällchen entstanden, die in ihrem Inneren den flüssigen Universalindikator beinhalten. Um ihre Funktionsfähigkeit zu prüfen, testeten wir die Alginatbällchen in fünf Milliliter Salzsäure, fünf Milliliter Wasser und in fünf Milliliter Natronlauge.

Zu erwarten war, dass sich die Alginatbällchen im Wasser grün verfärben, in diesem Fall also keine Verfärbung stattfindet, in der Salzsäure rot werden und in der Natronlauge eine blaue Verfärbung sichtbar wird. Diese Annahmen bestätigten sich und ließen darauf schließen, dass die Alginatbällchen zur Bestimmung des pH-Wertes genutzt werden können (siehe Abb.3).

Zu beobachten war, dass sich die Alginatbällchen von außen nach innen verfärbten. Der Rohrreiniger sowie Cillitbang und die Kernseife sind alkalisch. Jedoch zeigte sich bei unserer Auswertung, das in der Kernseife, die mit Wasser vermengt war, dass die Alginatbällchen grün waren (siehe Abb.4). Dies ist darauf zurückzuführen, dass der Wasseranteil höher als der Kernseifenanteil ist.

Die Alginatbällchen verfärbten sich im Klarspüler und im WC-Reiniger gelb bis rot (siehe Abb.4). Demzufolge sind die Lösungen sauer.

Doch wie kommt es zur Verfärbung der Alginatbällchen und was genau passiert bei deren Entstehung?

Mit diesen Fragen setzten wir uns im Chemieunterricht genauer auseinander.

Die Salzsäure (HCl), bestehend aus Chlor (Cl) und Wasserstoff (H) reagiert mit Wasser (HO), welches wiederum aus Wasserstoff (H₂) und Sauerstoff (O) zusammengesetzt ist. Durch die Bildung von sogenannten Wasserstoffbrückenbindungen gelangt es dem H₂O Molekül das H-Atom von dem HCl Molekül abzulösen und es mit einer der beiden Elektronenpaarbindungen zu verbinden. Es entsteht H₃O⁺ + Cl^-. Die H₃O⁺-Ionen werden auch Oxonium-Ionen genannt und das Cl^- ist ein Chlorid Anion. Diese Oxonium-Ionen sind die charakteristischen Teilchen in sauren Lösungen und sorgen für die rote Färbung des Universalindikators. Bei der Reaktion von Ammoniak (NH₃), bestehend aus Stickstoff (N) und Wasserstoff (H₃), mit Wasser entstehen durch das ähnliche Verfahren Ammonium (NH4⁺) + Hydroxid-Ionen (OH^-). Diese Hydroxid-Ionen sind die charakteristischen Teilchen in alkalischen Lösungen und sorgen in Verbindung mit Universalindikator für eine Blaue Färbung.