Schaust du einmal in die Küche oder in den Putzschrank, findest du dort viele verschiedene Alltags-Chemikalien. Viele dieser Alltags-Chemikalien sind saure oder basische Lösungen. Ob es sich um eine saure oder basische Lösung handelt, kannst du mit einem Indikator herausfinden. Häufig wird ein Universalindikator verwendet, der saure Lösungen rot und basische Lösungen blau färbt (Abb. 1). In diesem Artikel erfährst du mehr darüber, welche sauren und basischen Lösungen deinen Alltag bereichern.
href="https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/deed.de">CC-BY-NC 4.0 / Joachim Herz Stiftung; Sarah Brauns
Säuren und Basen im Haushalt
Was ist der Unterschied zwischen einem neuen und einem schon mehrfach benutzten Wasserkocher? Am Anfang kannst du noch die metallisch glänzende Heizplatte in dem Wasserkocher gut erkennen. Nach einiger Zeit setzt sich dort jedoch Kalk ab. Möchtest du den Wasserkocher reinigen und den Kalk entfernen, kochst du in dem Wasserkocher etwas Wasser auf und gibst anschließend ein wenig Essigessenz oder reine Citronensäure hinzu. Dann kochst du die Lösung auf und der Kalk löst sich. Kalk ist die chemische Verbindung Calciumcarbonat \( \ce{CaCO_3}\). Mit Essigessenz findet folgende Reaktion statt:
$\ce{2 CH3COOH + CaCO3 -> Ca(CH3COO)2_{(aq)} + H2O + CO2 ^}$
In dem Video siehst du einen Topf, in dem schon oft Eier gekocht wurden (Abb. 2). Die Eierschale besteht aus Kalk, der sich mit der Zeit am Topf abgesetzt hat. Beobachte doch mal die Säure-Base-Reaktion, wenn zu Kalk Essigsäure hinzugegeben wird. Warum sich bei dieser Reaktion ein Gas entwickelt und welche Stoffe noch entstehen, erfährst du in den nächsten Artikeln.
Abb. 2 Reaktion von Essigsäure und Kalk
Auch im Badezimmer werden saure Reiniger dafür verwendet, um Kalk von Amaturen und Urinstein in der Toilette zu lösen. Bei der Verwendung saurer Reiniger musst du nur darauf achten, dass diese nicht mit unedlen Metallen und Natursteinen, wie Marmor, in Berührung kommen. Unedle Metalle können mit sauren Reinigern reagieren und dabei oxidiert werden. Marmor ist Calciumcarbonat \( \ce{CaCO_3}\). In Kontakt mit einem sauren Reiniger löst sich der Marmor in der sauren Lösung.
Nicht nur saure, sondern auch basische Reiniger erfüllen im Haushalt ihren Zweck. Basische Reiniger reagieren im Gegensatz zu sauren Reinigern kaum mit Metallen (außer Aluminium) an. Deswegen sind sie als Rohrreiniger gut geeignet. Rohrreiniger können Ablagerungen, wie Haare und andere organische Stoffe wie beispielsweise Fette und Proteine, lösen. Um fettige Oberflächen zu reinigen, kommen in der Küche auch basische Reiniger zum Einsatz. Wenn du die Herdoberfläche mit einem Fettlöser reinigst, ist der eingesetzte Reiniger etwas weniger stark basisch als ein konzentrierter Fettlöser für den Ofen.
Saure und basische Reiniger sind beide ätzend. Deswegen darfst du diese Reiniger nicht verschütten, mit Haut und Augen in Kontakt bringen.
Säure-Base-Reaktionen beim Backen
Säure-Base-Reaktionen nutzen wir häufig auch beim Backen aus. Wenn du einen Kuchen backst, gibst du zu diesem Teig noch ein wenig Backpulver. Backpulver ist Natriumhydrogencarbonat \( \ce{NaHCO_3}\) und hat eine basische Wirkung. Wenn du zu dem Teig noch ein wenig Zitronensaft oder Mineralwasser gibst, fängt der Teig auf einmal an zu sprudeln, weil sich Gasblasen bilden. Zitronensaft und Mineralwasser sind saure Lösungen. Zusammen mit dem Backpulver findet eine Säure-Base-Reaktion statt, bei der in einer weiteren Reaktion Gas freigesetzt wird (Abb. 3).
Abb. 3 Reaktion von Backpulver und Zitronensaft
Den sauren Charakter von Lebensmitteln kannst du sogar schmecken. Wenn du Essig zu deinem Dressing gibst, kann es schnell zu sauer für dich werden. Dann hilft es, die saure Lösung mit ein wenig Wasser zu verdünnen, damit das Dressing nicht allzu sauer schmeckt. In der Limonade kann der leicht saure Geschmack für dich erfrischend sein. Wusstest du, dass Cola nur etwas weniger sauer als Essigessenz ist? Cola schmeckt jedoch aufgrund ihres hohen Zuckeranteil nicht sehr sauer.
Säure-Base-Reaktionen in deinem Körper
LadyofHats, Public domain, via Wikimedia Commons
Auch in deinem Körper finden viele unterschiedliche Säure-Base-Reaktionen statt. Ohne diese Reaktionen könnten wir z. B. das Essen nicht verdauen (Abb. 4). In deinem Magen befindet sich die Magensäure, die unter anderem aus Wasser und Salzsäure besteht. Warum die Bezeichnung Magensäure aus Sicht der Chemie nicht ganz korrekt ist, lernst du im nächsten Artikel. Dank der Magenschleimhaut wird der Magen von der Magensäure nicht beschädigt, obwohl die Magensäure wirklich sehr sauer und somit auch ätzend ist. Manchmal kann es aber sein, dass zu viel Magensäure produziert wird und du Sodbrennen bekommst. Dann kann es helfen, spezielle Tabletten gegen Sodbrennen, die basisch wirken, zu nehmen. Diese Tabletten bilden im Magen eine basische Lösung. In deinem Magen reagieren dann Magensäure und die basische Lösung der Tabletten in einer Säure-Base-Reaktion. Diese Säure-Base-Reaktion wird als Neutralisationsreaktion bezeichnet.
Eine weitere interessante Säure-Base-Reaktion findet in deinem Blut statt. Bei Blut handelt es sich nämlich um einen Puffer. Das bedeutet, dass es nahezu immer eine neutrale Lösung ist und eben keine saure oder basische Lösung. Wie genau Puffer funktionieren und warum Blut selbst dann eine neutrale Lösung bleibt, wenn du eine saure oder basische Lösung hinzugibst, erfährst du im Artikel zu den Puffern.
Säure-Base-Reaktionen in der Umwelt
Es gibt Pflanzen, deren Blüten eine bestimmte Farbe haben und liegt das an Säure-Base-Reaktionen (Abb. 5). Bei einem leicht sauren Boden sind die Hortensienblüten pink. Bei einem saureren Boden sind die Blüten blau gefärbt. Die Farbänderung nutzen Chemikerinnen und Chemiker schon seit langer Zeit, um herauszufinden, ob es sich bei einer unbekannten Lösung um eine saure oder basische Lösung handelt. Mehr erfährst du in dem Artikel zu den Indikatoren. Wenn du es genau wissen möchtest, kannst du auch den pH-Wert einer Lösung messen. Mehr hierzu erfährst du im Artikel zum pH-Wert.
Säure-Base-Reaktionen finden auch in unseren Ozeanen statt. Die Ozeane sind ein wesentlicher Bestandteil des Kohlenstoffdioxid-Kreislaufs auf unserer Erde. Sie funktionieren als großer Kohlenstoffdioxidspeicher. Je höher der Kohlenstoffdioxidanteil in der Luft ist, desto mehr Kohlenstoffdioxid löst sich in dem Wasser der Ozeane. Dabei wird das Meerwasser saurer. Dies hat schwere Auswirkungen auf die Lebewesen der Ozeane. Die Panzer von Krustentieren und Korallen bestehen aus Kalk, der sich in der sauren Umgebung nach und nach löst. Als Folge können bestimmte Lebewesen nicht mehr überleben.
Erfahre noch mehr Umweltphänomene und -auswirkungen in den Artikeln zum Themenbereich der Säuren und Basen.