Chemie Grundlagen
Chemische Reaktionen
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Indikatoren sind Hilfsmittel in der Chemie. Was genau ihre Funktion ist und welche Indikatoren es gibt, erfährst du hier%und in unserem Video.

Was ist ein Indikator?

Ein Indikator zeigt dir bestimmte Informationen eines chemischen Stoffes oder einer Lösung an. Das kannst du dir gut merken, da der Name vom lateinischen Wort indicare (=anzeigen) abstammt. 

Daher setzt du Indikatoren als Hilfsstoffe ein, um den Ablauf einer chemischen Reaktion zu verfolgen. Ihre Aufgabe ist es dann, bestimmte Zustände (z.B. den pH-Wert) zu „kontrollieren“. Ändert sich ein Zustand, zeigt der Indikator das häufig durch einen Farbwechsel an.  

Du unterscheidest zwischen verschiedenen Indikatoren wie beispielsweise Universal-, Misch- oder Redox-Indikatoren. Die wohl Bekanntesten sind die Säure-Base-Indikatoren (pH-Indikatoren). 

Indikator Definition

Indikatoren in der Chemie sind Hilfsstoffe, die bestimmte Informationen anzeigen. Das passiert, indem die Indikatoren chemische Zustände „überwachen“. Am bekanntesten sind die pH-Indikatoren.

pH-Indikator

Unter pH-Indikatoren (auch: Säure-Base-Indikatoren) verstehst du schwache Säuren oder Basen . Sie können den pH-Wert einer Lösung anzeigen, indem sie ihre Farbe ändern. Daher sind Indikatoren im Grunde Farbstoffe (Indikatorfarbstoffe). Jeder Indikator hat eine andere Farbe in saurer, neutraler, oder basischer Lösung.

Du kannst nicht für jede zu untersuchende Lösung denselben Säure-Base-Indikator verwenden. Das liegt daran, dass Indikatoren einen individuellen Umschlagspunkt haben. Darunter verstehst du den pH-Bereich, in dem der Wechsel zwischen den Farben stattfindet. 

Deshalb gibt es viele unterschiedliche Säure-Base-Indikatoren (z.B. Phenolphthalein, Methylrot, Lackmus).

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pH-Wert Farbskala

%<img class="alignnone  wp-image-152019" src="https://blog.studyflix.de/wp-content/uploads/2021/05/pH-Wert-Skala-1-300x108.png" alt="" width="350" height="126" /> %Beschriftung: pH-Wert Farbskala %Alt.Text: pH Wert Indikator, Indikator Chemie, pH Wert Farben, Phenolphthalein Umschlag, Phenolphthalein Indikator, Phenolphthalein Umschlagspunkt, pH Wert Farben %@animation: wenn möglich so darstellen; bitte noch die 14 nach der 13 ergänzen

pH-Indikator Funktion

Aber was genau ist die Aufgabe eines pH-Indikators (Indikatorfunktion)? Eine Aufgabe ist, dass er den pH-Wert einer Lösung anzeigt. Das ist wichtig, damit du weißt, ob die vorliegende Lösung sauer oder basisch reagiert. Ist der pH-Wert kleiner als 7, reagiert die Lösung sauer. Bei einem Wert von 7 ist sie neutral und bei einem höheren Wert als 7, basisch

Du kannst mit Indikatoren aber nicht nur den pH-Wert herausfinden, sondern auch bei einer Säure-Base-Titration  den genauen Äquivalenzpunkt bestimmen. Wenn du den Äquivalenzpunkt kennst, kannst du bestimmen, wie viel von einer Säure oder Base in deiner Lösung vorhanden ist. %Wie du den Äquivalenzpunkt berechnen kannst, erfährst du in unserem Video! %Thumbnail Äquivalenzpunkt

pH- Indikator Wirkungsweise

Indikatoren sind also selbst schwache Säuren oder Basen. Das bedeutet, dass sie Protonen abgeben oder aufnehmen können. Damit du dir das besser vorstellen kannst, schauen wir uns am besten die allgemeine Gleichung dazu an:

    \[\ce{HInd + H2O <--> Ind- + H3O+}\]

HInd steht dabei für die Indikatorsäure, Ind für die Indikatorbase. Die Indikatorsäure kann also ein Proton (H) abgeben, Ind kann eines aufnehmen. Der Doppelpfeil verrät dir, dass die beiden im chemischen Gleichgewicht stehen. 

Das heißt, bei hoher Konzentration von Oxonium-Ionen (H3O+), findet verstärkt die Reaktion nach links statt. Das bedeutet, dass die Base Ind nimmt ein Proton von H3O+ auf und HInd entsteht. Ist die Konzentration von H3O+ niedrig, läuft die Reaktion in umgekehrte Richtung, also nach rechts, ab. HInd gibt also ein Proton ab, wodurch du Ind erhältst. Deshalb kannst du dir folgendes merken:

Merke

In basischer Umgebung (H3O+ – Konzentration niedrig) gibt die Indikatorsäure HInd ein Proton ab und Ind entsteht. In saurer Umgebung (H3O+ – Konzentration hoch) hingegen nimmt die Indikatorbase Indein Proton von H3O+ auf und HInd entsteht. 

Das Indikatorprinzip beruht darauf, dass HInd und Ind unterschiedliche Farben haben. Der Farbumschlag in deiner Lösung passiert dann, wenn die Konzentration der Indikatorsäure gleich der Konzentration der Indikatorbase ist. Sprich:

    \[ c(\ce{HInd}) = c(\ce{Ind-}) \]

Es handelt sich um einen Umschlagsbereich und nicht um einen Umschlagspunkt, weil unser Auge den Farbwechsel erst etwas später erkennt. Der Umschlagsbereich entspricht deshalb ungefähr zwei pH-Werten.

pH-Indikatoren Beispiele

Wir haben dir ein paar Beispiele für Indikatoren und deren Umschlagsbereiche in einer Tabelle zusammengefasst:

Name Farbumschlag pH-Umschlagsbereich
Kresolrot von rot nach gelb 0,2-1,8
Thymolblau von rot nach gelb 1,2-2,8
Methylgelb von rot nach gelb 2,4-4,0
Methylorange von rot nach gelb 3,1-4,4
Methylrot von rot nach gelb 4,4-6,2
Lackmus von rot nach blau 5,0-8,0
Bromthymolblau von gelb nach blau 6,2-7,6
Kresolrot von gelb nach violettrot 7,0-8,8
Thymolblau von gelb nach blau 8,0-9,8
Phenolphthalein von farblos nach rot  8,0-9,8
Alizaringelb R von gelb nach orangebraun 10,1-12,0

Rotkohl-Indikator

Nicht nur im Labor, sondern auch zu Hause kannst du Indikatoren finden. Du kannst Rotkohl nämlich als Indikator verwenden. Da auch er seine Farbe je nach pH-Wert verändert, gehört er ebenfalls zu den pH-Indikatoren

Im Rotkohl ist ein Farbstoff enthalten, den du Cyanidin nennst. In saurer Umgebung nimmt Rotkohlsaft die Farbe rot an. Je basischer die Umgebung wird, desto mehr verändert sich seine Farbe zu blau. Ab einem pH-Wert von 10 färbt sich der Saft des Rotkohls grün. In einem extrem basischen Milieu (pH > 10) wird der Rotkohlsaft dann sogar gelb. 

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Rotkohl-Indikator Farben

%<img class="alignnone size-medium wp-image-152100" src="https://blog.studyflix.de/wp-content/uploads/2021/05/Rotkohl-300x202.png" alt="" width="300" height="202" /> %Beschriftung: Rotkohl-Indikator Farben %Alt.Text: Rotkohl als Indikator, Rotkohlsaft als Indikator, Indikator Farbe %@animation: wenn möglich so darstellen und noch die pH-Werte dazu schreiben bzw. Sauer und Basisch

Bereitest du Rotkohlgemüse zu, verrät dir der Farbstoff also wie sauer oder basisch dein Essen ist. Denn wenn du beispielsweise Essig dazu gibst, färbt sich der Rotkohl eher rot. Verfeinerst du dein Gemüse mit Natron, nimmt der Rotkohlsaft eine eher violette bis blaue Farbe an (Blaukraut). 

Weitere Indikatorarten

Neben den bereits genannten Indikatorarten gibt es noch weitere. Schauen wir uns dafür einige Beispiele an:

Universalindikator

Er gehört zu den pH-Indikatoren. Universalindikatoren können einen breiten pH-Wert Bereich anzeigen. Das liegt daran, dass hier Indikatoren mit unterschiedlichen Umschlagsbereichen gemischt werden (z.B. Methylorange und Phenolphthalein). Meistens liegen die Universalindikatoren nicht in einer Lösung vor, sondern in Form eines Indikatorpapiers. Das pH-Papier entsteht dadurch, dass die Indikatorlösung auf ein Filterpapier gegeben wird. Um einen Universalindikator anzuwenden, musst du also lediglich ein Stück des Papiers in die zu untersuchende Lösung halten. Je nachdem, in welcher Farbe sich das Papier färbt, kannst du ungefähr den pH-Wert bestimmen. Eine genaue Bestimmung ist meist nicht möglich.

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Universalindikator Farben

%<img class="alignnone size-medium wp-image-152187" src="https://blog.studyflix.de/wp-content/uploads/2021/05/Universalindikator-300x126.png" alt="" width="300" height="126" /> %Beschriftung: Universalindikator Farben %Alt.Text: pH Wert Indikator, Indikator Chemie, pH Wert Farben, Phenolphthalein Umschlag, pH Wert Farben

Mischindikator

Wie dir der Name schon verrät, werden auch hier Indikatoren miteinander vermischt. Allerdings besteht ein Mischindikator – im Gegensatz zum Universalindikator – aus Indikatoren, die (annähernd) denselben Umschlagsbereich haben (z.B. Thymolblau und Phenolphthalein). Dadurch erkennst du den Farbumschlag noch deutlicher.

Redox-Indikator

Bei einer Redoxreaktion wird ein Stoff reduziert, der andere oxidiert. Um zu erkennen, wann die Reaktion abgeschlossen ist, können Redox-Indikatoren verwendet werden. Beispiele dafür sind Methylenblau und Neutralrot. %Du weißt nicht mehr genau, wie eine Redoxreaktion abläuft? Kein Problem, dann schau dir jetzt noch unser Video dazu an! %Thumbnail Redoxreaktionen

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