Säure-Indikator aus Rotkohl

Was das Kind lernt

• Dass ein Indikator ein Stoff ist, der seine Farbe ändert, je nachdem, wie sauer oder basisch eine Flüssigkeit ist.
• Was die pH-Skala ist (von 0 bis 14, mit 7 als neutral), und echte Stoffe darauf einzuordnen.
• Dass sich eine Säure und eine Base gegenseitig „aufheben“ (Neutralisation) und dass Natron mit Essig außerdem CO₂-Bläschen bildet.
• Dass nicht alles, was reinigt, basisch ist: Spülmittel oder Handseife sind meist fast neutral.
• Wie im Labor zu arbeiten: ein Kontrollglas, gleiche Mengen und Ergebnisse notieren.

Vorher vorbereiten

• Druck die Vorlagenseite in 100 % aus (pH-Skala und Etiketten) und schneide die 6 Etiketten aus.
• Bei kleinen Kindern schneidest du den Kohl vorher selbst (250 g in etwa 5 mm breite Streifen).
• Bring 500 ml Wasser zum Kochen und lass es vor dem Eingießen 1 Minute neben dem Herd stehen (80–90 °C).
• Stell auf einem Tablett die 6 Gläser auf ein weißes A4-Blatt, nummeriert von 1 bis 6, und daneben die schon abgemessenen Produkte in Löffeln oder kleinen Schälchen.
• Teste das Leitungswasser: Wenn das Kontrollglas am Ende blau statt violett ist, halte Flaschenwasser bereit, um es zu wiederholen.

Materialien und Werkzeuge

• Rotkohl — ¼ Kopf (≈ 250 g) kaufen
  Blätter in kräftigem Violett; ein angeschnittener Kopf reicht
• Wasser — 500 ml heiß + 500 ml kalt
  heiß mit 80–90 °C (gekocht und 1 min stehen gelassen); das kalte zum Verdünnen, falls die Farbe zu dunkel wird
• Durchsichtige Gläser — 6 (+ 2 als Reserve)
  aus Glas oder farblosem Kunststoff, 200–250 ml, alle gleich
• Weißer Essig — 1 Esslöffel (15 ml)
  Weißweinessig oder Essigessenz-Reiniger mit 5–6 % Säure (farblos, damit nichts färbt)
• Zitronensaft — 1 Esslöffel (15 ml)
  frisch gepresst und abgeseiht
• Natron — ½ Teelöffel (≈ 3 g) + 1 Teelöffel für die Neutralisation
  aus dem Supermarkt oder der Apotheke
• Flüssigseife — 1 Teelöffel (5 ml)
  Handspülmittel oder Handseife (möglichst farblos)
• Waschpulver — ¼ Teelöffel (≈ 1 g)
  normales Waschmittel für die Waschmaschine (enthält Carbonat); nur ein Erwachsener hantiert damit
• Messer und Brett — 1
  um den Kohl in 5 mm breite Streifen zu schneiden
• Hitzefeste Schüssel und Sieb — 1 + 1
  Schüssel mit 1 l (Glas, Keramik oder Edelstahl); feinmaschiges Sieb
• Weißes A4-Blatt — 2
  eines unter die Gläser, um die Farbe gut zu sehen, und eines für die gedruckte Skala
• Buntstifte oder Filzstifte — 1 Packung
  mit Rosa, Violett, Blau und Grün

Werkzeuge

• Wasserkocher oder Topf — das Wasser auf 80–90 °C erhitzen Erwachsene
• Küchenmesser — den Kohl in Streifen schneiden Erwachsene
• Messbecher und Messlöffel — 50 ml pro Glas verteilen und 15 ml / 5 ml / ½ Teelöffel abmessen
• Plastiklöffelchen (eines pro Glas) — umrühren, ohne Produkte zwischen den Gläsern zu vermischen
• Haushaltshandschuhe und Schutzbrille (Erwachsener) — mit dem Waschpulver hantieren Erwachsene

Teile und Vorlagen

• A · pH-Skala zum Ausmalen ×1 — Papier oder weißer Fotokarton
• B · Etiketten für die Gläser ×6 — Papier
• C · Indikatorpapier-Streifen ×10 — Kaffeefilterpapier

Schritt für Schritt

1. Bereite den Tisch vor

   Leg ein weißes A4-Blatt auf den Tisch und stell die 6 Gläser in einer Reihe darauf, 3 cm voneinander entfernt. Kleb an jedes ein Etikett B mit seiner Nummer von 1 bis 6.

   Tipp: Stell den Tisch in die Nähe eines Fensters: Bei Tageslicht lassen sich die Farben viel besser unterscheiden.

2. Schneide den Kohl Erwachsene

   Schneide 250 g Rotkohl (einen Viertelkopf) in feine, etwa 5 mm breite Streifen und gib sie in eine hitzefeste 1-Liter-Schüssel. Je feiner, desto mehr Farbe gibt er ab.

   Tipp: Die Kinder können die Streifen mit den Händen zerpflücken: So gibt es mehr Oberfläche und es kommt mehr Farbstoff heraus.

3. Gib das heiße Wasser dazu Erwachsene

   Der Erwachsene gießt 500 ml Wasser mit 80–90 °C über den Kohl, bis er bedeckt ist. Rühr mit einem Holzlöffel um und lass alles 20 Minuten ziehen; rühr alle 5 Minuten um.

   Prüfe: Nach 20 Minuten muss das Wasser sehr dunkelviolett, fast undurchsichtig sein.

4. Seih den Indikator ab Erwachsene

   Wenn das Wasser lauwarm ist (man kann die Schüssel anfassen), seih die Flüssigkeit in einen Krug ab und drück den Kohl mit dem Löffel aus. Du bekommst etwa 400 ml violetten Indikator.

   Tipp: Wirf den Kohl nicht weg: Du kannst ihn zum Kochen verwenden oder auf den Kompost geben.

5. Verteil ihn auf die Gläser

   Gib mit dem Messbecher 50 ml Indikator in jedes der 6 Gläser (etwa 2 cm hoch). Ist die Farbe so dunkel, dass sie schwarz wirkt, gib 25 ml Wasser in jedes Glas.

   Prüfe: Alle 6 Gläser müssen gleich hoch gefüllt und gleich violett sein. Wirkt Glas 6 schon blau, ist das Leitungswasser sehr hart: Nimm zum Verdünnen Flaschenwasser.

6. Glas 1: Essig

   Gib 1 Esslöffel (15 ml) weißen Essig in Glas 1 und rühr mit seinem Löffelchen um. Beobachte die Farbänderung und notiere sie auf dem Etikett.

   Prüfe: Es muss in 1–2 Sekunden kräftig rosa werden.

7. Glas 2: Zitrone

   Gib 1 Esslöffel (15 ml) abgeseihten Zitronensaft in Glas 2 und rühr mit einem anderen Löffelchen um. Vergleiche sein Rosa mit dem von Glas 1: Welches ist röter?

   Prüfe: Rosarot, meist etwas kräftiger als beim Essig: Zitrone ist saurer.

8. Glas 3: Natron

   Gib ½ gestrichenen Teelöffel (≈ 3 g) Natron in Glas 3 und rühr um, bis sich fast alles gelöst hat. Betrachte die Farbe über dem weißen Blatt.

   Prüfe: Es wird blau oder blaugrün: Natron ist eine schwache Base (pH ≈ 8–9).

9. Glas 4: Flüssigseife

   Gib 1 Teelöffel (5 ml) Flüssigseife (Spülmittel oder Handseife) in Glas 4 und rühr langsam um, damit kein Schaum entsteht. Vergleiche mit Glas 6.

   Prüfe: Fast immer bleibt es violett oder bläulich violett, sehr ähnlich wie die Kontrolle: Diese Seife ist fast neutral. Auch das ist eine Entdeckung!

10. Glas 5: Waschpulver (Erwachsener) Erwachsene

    Der Erwachsene gibt mit Handschuhen ¼ Teelöffel (≈ 1 g) Waschpulver in Glas 5 und rührt um. Die Kinder schauen zu, ohne etwas anzufassen.

    Prüfe: Es wird grün: eine stärkere Base (pH ≈ 10–11).

11. Glas 6: die Kontrolle

    Gib nichts in Glas 6. Es ist das Kontrollglas: die Farbe „ohne Veränderung“, mit der du die anderen 5 vergleichst. Stell es in die Mitte der Reihe, damit du besser vergleichen kannst.

12. Ordne und mal die Skala aus

    Ordne die Gläser vom rötesten bis zum grünsten. Mal auf der Skala A das Kästchen jedes Glases in der Farbe aus, die du siehst, und schreib den Namen des Produkts darunter.

    Prüfe: Erwartete Reihenfolge: Zitrone, Essig, Kontrolle, Seife, Natron, Waschmittel.

13. Neutralisiere Glas 1

    Gib in Glas 1 (Essig) prisenweise je 0,5 g Natron, rühr nach jeder Prise um, bis es wieder violett ist. Zähl, wie viele Prisen du brauchst.

    Prüfe: Bei jeder Prise schäumt es, und nach 2–3 Prisen wechselt es von Rosa zu Violett (15 ml Essig mit 5 % werden mit ≈ 1 g neutralisiert); bei 5 oder 6 Prisen hast du zu viel genommen und es wird blau.

14. Bewahr den Indikator auf und räum auf

    Bewahr den übrigen Indikator in einem verschlossenen Glas im Kühlschrank auf (3–5 Tage) oder friere ihn in einem Eiswürfelbehälter ein. Den Inhalt der Gläser gießt du mit reichlich Wasser in den Ausguss.

Funktioniert es? Der Test

Ordne die 6 vorbereiteten Gläser auf dem weißen Blatt vom rötesten bis zum grünsten, ohne auf die Etiketten zu schauen, und prüfe dann, ob die Reihenfolge mit der pH-Tabelle übereinstimmt.

Was passieren soll: Zitrone rotrosa (pH ≈ 2), Essig rosa (≈ 3), Kontrolle violett (≈ 7), Flüssigseife bläulich violett (≈ 7–8), Natron blaugrün (≈ 8–9), Waschmittel grün (≈ 10–11). In Glas 1 reichen 2–3 Prisen (≈ 1–1,5 g) Natron, damit es wieder violett wird.

Wenn etwas nicht klappt

• Der Indikator ist sehr blass — Zu wenig Kohl, dicke Streifen oder zu wenig heißes Wasser. Lösung: Nimm 250 g auf nur 500 ml, 5-mm-Streifen und Wasser mit 80–90 °C; drück den Kohl beim Abseihen aus. Du kannst ihn auch mit dem Wasser in einem Mixer zerkleinern (Erwachsener).
• Der Indikator ist so dunkel, dass alle Gläser schwarz wirken — Zu konzentriert. Lösung: Verdünne: 25–50 ml Wasser pro Glas. Betrachte die Gläser über dem weißen Blatt und gegen das Licht.
• Das Kontrollglas ist blau statt violett — Sehr hartes Leitungswasser (mit Carbonaten, leicht basisch). Lösung: Stell den Indikator mit mineralarmem Flaschenwasser her. Vergleiche immer mit der Kontrolle, nicht mit dem Foto.
• Die Seife ändert die Farbe nicht — Die meisten Spülmittel und Seifen haben einen fast neutralen pH. Lösung: Das ist ein richtiges Ergebnis. Um Grün zu sehen, nimm Waschpulver oder geriebene Stückseife.
• Das Natron wird violett statt blau — Sehr wenig Natron oder viel Indikator. Lösung: Gib noch einen ½ Teelöffel dazu und rühr, bis er sich löst. Mit Backpulver wird es weniger blau, weil es eine Säure enthält.
• Der aufbewahrte Indikator riecht schlecht oder ist braun geworden — Er ist nach einigen Tagen verdorben (Bakterien). Lösung: Wirf ihn weg und mach neuen. Bewahr ihn immer kalt und verschlossen auf oder als Eiswürfel eingefroren.

Sicherheit

• Wasser mit 80–90 °C verbrüht: Ein Erwachsener gießt es ein und seiht es ab, die Schüssel steht auf dem Tisch und die Kinder sind eine Armlänge entfernt.
• Waschpulver reizt Augen und Haut: Nur ein Erwachsener hantiert damit, mit Handschuhen, und es kommt nicht in die Nähe des Gesichts. Wenn es in die Augen spritzt, 15 Minuten mit reichlich Wasser ausspülen.
• Verwende niemals Bleichmittel, Ammoniak, Rohrreiniger oder Ätznatron, „um das Gelb zu sehen“: Sie sind gefährlich, und Bleichmittel entfärbt außerdem den Indikator.
• Nichts in den Gläsern wird getrunken, auch wenn es Zitrone ist: Bring ein Etikett an und benutze keine Trinkbecher der Familie.
• Zitronensaft und Essig brennen in Wunden und Augen: Wasch dir am Ende die Hände.
• Anthocyan färbt Kleidung und Holz: Trag eine Schürze oder ein altes T-Shirt und deck den Tisch ab.

Die Wissenschaft dahinter

Für die Kinder

Im Rotkohl steckt ein Farbstoff, der wie ein Chamäleon-Detektiv ist: Er ändert seine Farbe, je nachdem, mit wem er zusammenkommt. Saure Dinge wie Zitrone oder Essig heißen Säuren und machen ihn rosa. Glitschige Dinge, die putzen, wie Waschmittel, heißen Basen und machen ihn blau oder grün. Wenn du eine Säure mit einer Base zusammenbringst, streiten sie sich und heben sich auf, und die Farbe wird wieder violett. So kannst du herausfinden, ob etwas sauer oder basisch ist, ohne es mit der Zunge zu probieren.

Für Erwachsene

Die Farbe des Rotkohls stammt von Anthocyanen (vor allem Cyanidin-Derivaten), wasserlöslichen Pigmenten, die heißes Wasser herauslöst, indem es die Zellvakuolen aufbricht. Ihre Struktur ändert sich mit der H⁺-Konzentration: Im sauren Bereich (pH < 3) überwiegt das Flavylium-Kation (rot); um pH 4–6 bilden sich die chinoide Base und die Pseudobase (blass rosaviolett); um pH 7–8 die neutrale und anionische chinoide Base (violettblau); bei pH 9–11 die anionische Form (blaugrün; das Grün ist zum Teil eine Mischung aus Blau und gelben Pigmenten), und oberhalb von pH 12 öffnet sich der Ring irreversibel zu gelben Chalkonen. Der pH-Wert ist −log[H⁺]: Jede Einheit bedeutet einen Faktor 10 in der H⁺-Ionen-Konzentration, also ist Zitrone (pH ≈ 2,2) etwa 4–6-mal saurer als Essig (≈ 2,8–3): 0,6–0,8 Einheiten Unterschied, und 10^0,7 ≈ 5. Natron (NaHCO₃) ergibt pH ≈ 8,3; Waschmittel enthalten Natriumcarbonat (pH ≈ 10,5–11). Spülmittel und Handseifen werden auf pH 6–8 eingestellt, um die Haut nicht zu reizen, deshalb ändern sie die Farbe kaum. Bei der Neutralisation gilt CH₃COOH + NaHCO₃ → CH₃COONa + H₂O + CO₂: Das CO₂ ist der Schaum. Hartes Wasser enthält HCO₃⁻ und verschiebt die Kontrolle ins Blaue, deshalb vergleicht man immer mit einer Blindprobe.

• Indikator: Stoff, der seine Farbe ändert, je nachdem, wie sauer oder basisch eine Flüssigkeit ist.
• pH: Zahl von 0 bis 14, die angibt, wie sauer (unter 7) oder basisch (über 7) etwas ist; 7 ist neutral.
• Säure: Stoff mit saurem Geschmack, wie Zitrone oder Essig; färbt den Kohl rosa oder rot.
• Base: Gegenstück zur Säure, wie Natron oder Waschmittel; färbt den Kohl blau oder grün.
• Neutralisation: wenn sich eine Säure und eine Base mischen und gegenseitig aufheben.
• Kontrolle: Probe, die du nicht veränderst, um die anderen damit zu vergleichen.

Nach Alter

• 5–7 Jahre: Der Erwachsene stellt den Indikator her und verteilt ihn. Das Kind gibt Essig, Zitrone und Natron mit schon abgemessenen Löffeln hinein und benennt die Farbe. Sprich nur von „sauer“ (rosa) und „glitschig / putzt“ (blaugrün). Die schäumende Neutralisation lieben sie.
• 8–10 Jahre: Sie machen alle Schritte außer dem heißen Wasser und dem Waschmittel. Vor jedem Glas schreiben sie Vermutungen auf und füllen die Skala A aus. Führ das Wort pH und die Zahl 7 als neutral ein.
• 11–12 Jahre: Lass sie den Versuch wie Wissenschaftler planen: gleiche Menge in jedem Glas, Kontrolle, Tabelle. Sie schätzen den pH mit der Skala und vergleichen, falls vorhanden, mit gekauften pH-Streifen. Challenge: die Titration durch Prisenzählen und erklären, warum pH 2 zehnmal saurer ist als pH 3.

In der Gruppe oder in der Klasse

Teams zu 4 Kindern mit 6 durchsichtigen Plastikbechern, einem Löffelchen pro Becher und einer Skala A pro Kind. Der Erwachsene stellt vorher 2 l Indikator her (1 kg Rotkohl in 2 l heißem Wasser) und verteilt ihn in 500-ml-Flaschen pro Team. Die Produkte stehen an Stationen bereit (Essig, Zitrone, Natron, Seife) mit Messlöffeln; das Waschmittel nur am Tisch des Erwachsenen, der es jedem Team hinzufügt. Dauer: 50 min (10 Erklärung und Vermutungen, 25 Gläser, 15 gemeinsame Skala an der Tafel).

Challenges

• Finde zu Hause (mit Erlaubnis) 5 neue Flüssigkeiten und trag sie auf der Skala an der Wand ein.
• Schaff alle 6 Farben (Rot, Rosa, Violett, Blau, Blaugrün, Grün) nur mit Mischungen aus Essig, Wasser und Natron in verschiedenen Mengen.
• Mach selbst pH-Streifen und vergleiche sie mit gekauften Schwimmbad-Teststreifen.
• Probier andere Pflanzen (Heidelbeeren, rote Zwiebel, rote Rosenblätter, schwarzer Tee): Welche ist der beste Indikator?
• Mal ein Bild mit Indikator und „entwickle“ es danach mit Pinseln voller Zitrone und Natron.

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