Young Talents Club Experiment
Sauer, basisch, farbenfroh – die pH-Skala zum Selbermachen
Was ist eigentlich der pH-Wert?
Der pH-Wert ist ein chemischer Richtwert, der angibt, wie sauer oder basisch (also alkalisch, oft umgangssprachlich ‚seifig‘) eine Flüssigkeit ist.
Man kann sich dazu eine Skala von 0 bis 14 vorstellen:
0–6 = sauer
7 = neutral
8–14 = basisch
Je kleiner die Zahl, desto saurer ist die Lösung. Je größer die Zahl, desto basischer ist sie.
Mit Wissenschafterin Isabelle Mayer
Alter: 33 Jahre
Forschung: Morphodynamik der Zellen
Isabelle, PhD Studentin in der Forschungsgruppe Sixt am ISTA, versucht besser zu verstehen, wie die Fortbewegungsmaschinerie unserer Zellen funktioniert. Im Mittelpunkt ihres Projekts steht ein spezifischer Signalweg, der es Zellen ermöglicht, mit fremden sowie körpereigenen Strukturen zu interagieren. Als Modellsystem nutzt sie in der Zellkultur kultivierte Immunzellen, die sie mithilfe verschiedener mikroskopischer Techniken untersucht, um diesen Signalweg Schritt für Schritt zu entschlüsseln.
Wie funktioniert's?
pH-Indikatoren sind Stoffe, die uns dabei helfen, Lösungen auf dieser pH-Skala einzuordnen und Prozesse besser zu verstehen. Sie verändern je nach pH-Wert ihre Farbe und machen so sichtbar, ob eine Lösung sauer, neutral oder basisch ist. Anhand der jeweiligen Farbänderung kann man den ungefähren pH-Wert bestimmen.
Spannender Fakt
Der pH-Wert spielt eine wichtige Rolle bei vielen Vorgängen, zum Beispiel:
bei der Wirkung von Reinigungsmitteln
bei Prozessen in der Natur (z. B. im Wasser oder im Boden)
bei unserem Geschmacksempfinden
beim Verhalten von Zellen
Du brauchst:
Materialien
Wasserkocher/Kochtopf
Schüssel
Einmalhandschuhe
Messbecher
Gläser
Sieb
Rotkraut
Erstelle deinen pH-Indikator
Schritt 1
Koche 500 ml Wasser auf und Schneide ca. 250 g Rotkohl klein
Tipp: Nutze die Einmalhandschuhe um deine Hände vor Verfärbungen durch das Rotkraut sowie, wenn nötig, vor deinen Testreagenzien zu schützen.
Schritt 2
Übergieße den Rotkohl mit heißem Wasser, lass das Ganze dann 10-15 Minuten ziehen.
Schritt 3
Trenne mit Hilfe eines Siebs den Rotkohl vom nun eingefärbten Wasser; fange die Flüssigkeit in einem Gefäß auf
Die erhaltene lila Flüssigkeit ist dein pH-Indikator.
Erstelle die pH-Skala
Schritt 1
Bereite deinen pH-Indikator vor:
Gib 750 ml Wasser in ein großes Gefäß.
Schritt 2
Füge 250 ml deines pH-Indikators hinzu.
Schritt 3
Verteile dein Wasser/pH-Indikator Gemisch auf 9 vorbereitete Gläser, indem du ca. 75 ml zu jedem Glas hinzufügst.
Schritt 4
Bereite deine Testflüssigkeiten vor.
Löse die trockenen Reagenzien in Wasser (ein halber TL auf ca. 50 ml Wasser).
Verdünne die flüssigen Reagenzien (ein TL auf ca. 25 ml Wasser).
Teste!
Nun kannst du anhand des Farbvergleichs mit deiner pH-Skala den pH-Wert verschiedenster Flüssigkeiten mit unbekannten pH-Werten bestimmen
Bereite die zu testenden Flüssigkeiten oder Feststoffe vor wie unter Schritt 4 beschrieben
In einem sauberen Glas, mische einen TL deiner Testflüssigkeit mit 75 ml pH-Indikator
Vergleiche die Farbe mit deiner Skala um den pH zu bestimmen
BEACHTE: Wenn deine zu testende Flüssigkeit bereits eine Ausgangsfarbe besitzt (z.B.: Fanta = orange, Balsamicoessig = dunkelbraun, etc.) kann dies deine Beobachtung und somit deine Schlussfolgerung beeinflussen.
Forsche weiter!
Wofür steht das H in pH? Finde heraus, was die chemische Grundlage für den pH-Wert ist. Was sagt er eigentlich aus?
Wie funktioniert ein pH-Indikator? (In unserem Fall das Rotkraut Wasser)
Die meisten Zellen fühlen sich am wohlsten bei neutralem pH (7,4), wieso ist das so?
In welchem deiner Test Reagenzien würde sich eine Zelle demnach am wohlsten fühlen?
Welche Möglichkeiten gibt es, den pH-Wert eines Systems zu stabilisieren? (Tipp: Puffer)
Was sind Faktoren, neben dem pH-Wert, die zu beachten sind, wenn man Zellen außerhalb des Körpers (‚in vitro‘) kultivieren möchte? Was braucht eine Zelle zum Überleben?
BONUS Experiment: Acetatpuffer
Was brauchst du?
Essig (5% Essigsäure)
Natron
Wasser
2 Gläser
selbstgemachter pH-Indikator
Versuchsaufbau
Glas 1: Nur Wasser
Glas 2: 188,6 ml Wasser + 11,4 ml Essig + 1,6 g Natron
In beide Gläser ein paar Tropfen Indikator
Gib in beide Gläser einen viertel TL Essig
Beobachte den Farbunterschied
Erwartung
Glas 1: pH ändert sich stark
Glas 2 (Puffer): pH bleibt stabiler
Du hast ein Puffersystem kreiert, das pH Schwankungen ‚abfangen‘ kann. Recherchiere, wie das genau funktioniert
