Wie kann Säure Farben verändern?

Beim Lösen einer Säure – zum Beispiel Zitronensäure – in Wasser entstehen zahlreiche freie „Säureteilchen“ (H⁺-Ionen, auch Wasserstoff-Ionen oder Protonen genannt). Manche Farbstoffe können Protonen in ihre Struktur einbinden; man sagt auch, sie werden protoniert.

Im Bild siehst du die vereinfachte Struktur eines Anthocyan-Moleküls: drei sechseckige Ringe, an denen mehrere Sauerstoffatome (mit O bezeichnet) hängen.

Beim Übergang von einem neutralen zu einem sauren pH-Wert hängt sich an zwei dieser O-Atome ein Proton, und die Doppelbindungen (doppelt gezogene Linien) verschieben sich im Molekül.

Dieser Vorgang kann umgekehrt werden: Wenn die Lösung neutralisiert wird, verliert der Farbstoff die Protonen wieder.

Licht besteht aus verschiedenen Wellenlängen, die wir als unterschiedliche Farben wahrnehmen. Farbstoffe absorbieren („verschlucken“) einen Teil des Lichts. Die nicht absorbierten Wellenlängen werden reflektiert, und wir sehen sie als Farbe.

Indikatorfarbstoffe zeigen Säure an

Die oben beschriebene kleine Strukturänderung der Anthocyane in saurer Lösung führt dazu, dass der Farbstoff nun andere Wellenlängen des Lichts absorbiert.

Dies bedeutet auch, dass sich der reflektierte Bereich und damit die von uns wahrgenommene Farbe verschiebt: In neutraler Lösung wird blaues Licht reflektiert, in saurer Lösung purpurfarbenes oder violettes.

So kann man also aus der Farbe auf die innere Struktur des Farbstoffs schliessen – und damit auch sagen, ob er sich in einer sauren Umgebung (mit vielen Protonen) befindet oder in einer neutralen oder basischen Lösung.