Nachgewiesene Stoffklasse: Carbonsäuren
Carbonsäuren sind schwache Brönsted-Säuren und reagieren je nach Säurestärke mehr oder weniger vollständig mit Wasser zu Oxoniumionen und Säurerestionen:
Bromthymolblau (BTB) ist ein klassischer Säure-Base-Indikator, dessen Farbumschlag im Bereich von pH 6 - 8 erfolgt. In sauren Milieus erzeugt BTB eine gelbe, in alkalischen eine blaue Färbung der Lösung, ist die Lösung nahe des pH-neutralen Bereichs, erscheint die Mischfarbe grün.
Somit kann eine Lösung von BTB genutzt werden, um das von Carbonsäuren erzeugt saure wässrige Milieu zu identifizieren.
Strukturformeln: Description Deutsch: Bromthymolblau in unterschiedlichen Protolysestufen, Date: 18 December 2013, Source: Own work, Author: $Charrow$
pH-Skala: Description: Deutsch: pH-Farbskala von Bromthymolblau, Date: 3 May 2008 (original upload date), Source: Modifikation von Bild:Säuren und Laugen -Farbspektrum verschiedener Indikatoren.png, Author: Xato 03:14, 3. Mai 2008 (CEST) + Benutzer:MarkusZi, Other versions: Bild:Säuren und Laugen - Farbspektrum verschiedener Indikatoren.png
Bromthymolblau ist ein bei Raumtemperatur fester Reinstoff, im Chemikalienhandel kann aber auch eine 0,1%-ige ethanolische Lösung erworben werden.
Wenn Sie die BTB-Lösung selbst herstellen, achten Sie auf die Massenkonzentration von w = 0,1%. Falls Sie eine Lösung mit demineralisiertem Wasser ansetzen, so hat dieses selbst meist einen schwach sauren pH-Wert. Damit die Nachweisreaktion einen Farbumschlag von Blau zu Gelb zeigt, müssen Sie in diesem Fall den pH-Wert bis leicht in den alkalischen Bereich erhöhen, z. B. durch vorsichtige Zugabe stark verdünnter Natronlauge (nur so viele Tropfen zugeben, bis die Lösung blau erscheint).
Falls Sie Wert darauf legen, mit einer pH-neutralen (grünen) Lösung zu experimentieren, können Sie die angesetzte Nachweisreaktion solange mit Pufferlösung pH 7 versetzen, bis sie grün erscheint. Aufgrund der puffernden Wirkung (und der so sinkenden Sensitivität des Nachweisreagenz) sollte hier so wenig Pufferlösung wie möglich genutzt werden.
Wässrige Lösungen von BTB mit w = 0,1 % können ohne Einschränkung in Schüler:innenexperimenten eingesetzt werden, wird eine ethanolische Lösung eingesetzt, besteht ein Tätigkeitsverbot bis einschl. Klasse 4. Wird die Lösung wie oben beschrieben mit 0,1 molarer Natronlauge so präpariert, dass sie leicht alkalisch ist, verändert sich die Einstufung nicht.
Wässrige Lösungen können im Regal/Schrank aufbewahrt werden, ethanolische Lösungen im VbF-Schrank.
10 Tropfen BTB-Lösung werden in ein Reagenzglas gegeben, anschließend werden 5 mL Leitungswasser hinzugefügt.
Anschließend werden 5 Tropfen bzw. eine Spatelspitze der zu untersuchenden Stoffe zugegegben. Die Ansätze werden durch Schütteln oder Rühren durchmischt.
Die ethanolische BTB-Lösung ist eine orangefarbene, klare Flüssigkeit, nach Zugabe des leicht alkalischen Leitungswassers erscheint die Flüssigkeit in den Reagenzgläsern grün-blau. Nach Zugabe der Substanzen und kurzem Durchmischen sind folgende Farben zu beobachten:
verd. Essigsäure: Gelb
Milchsäure: Gelb
Citronensäure: Gelb
Weinsäure: Gelb
verd. Natronlauge: Blau
Soda: Blau
Grundsätzlich können alle geläufigen Säure-Base-Indikatoren mit einem Umschlagspunkt/-bereich in der Nähe des Neutralpunktes genutzt werden, um die Bildung einer sauren Lösungen durch Carbonsäuren nachzuweisen. Im Unterrichtsalltag empfiehlt sich entsprechend auch der Einsatz eines Universalindikatorgemisches.
Harsch, G., Heimann, R. (1998): Didaktik der organischen Chemie nach dem PIN-Konzept. Vom Ordnen der Phänomene zum vernetzten Denken. Vieweg, Braunschweig/Wiesbaden.
https://www.seilnacht.com/Chemie/ch_bthym.htm
https://www.chemieunterricht.de/dc2/tip/11_06.htm