Hintergrundwissen zum Zähne-Experiment
Cola und Säfte sollen schlecht für unsere Zähne sein? Beide Getränke enthalten große Mengen an Zucker und Säuren, z.B. Phosphorsäure und Haushaltszucker in Cola oder Citronensäure und Fruchtzucker in Säften. Der Zucker in diesen zwei Getränken wird von Bakterien in deiner Mundhöhle zu Säuren abgebaut. Wenn du diese nicht oft genug putzt und damit Bakterien und Säure gleichermaßen unschädlich machst, kannst du schnell Karies bekommen. Zusätzlich baust du mit der Zahnpasta eine Schutzschicht gegen Säure auf, deshalb ist es schon zweimal ratsam, deine Zähne zu putzen!
Doch zuerst schauen wir uns einmal an, was Zähne überhaupt sind.
Was sind Zähne und aus was bestehen sie?
Zähne bestehen zu großen Teilen aus dem Mineral Hydroxylapatit. Dieser besteht unter anderem aus den chemischen Elementen Calcium, Phosphor und kann auch Fluor enthalten. Seine chemische Formel lautet Ca5[OH/F|(PO4)3]. Zum Vergleich verwenden wir in unserem Forschungsprojekt den leicht zugänglichen und billigen Apatit mit der chemischen Formel Ca5[F,Cl,OH|(PO4)3]. Wie du siehst, sind die chemischen Formeln nur wenig unterschiedlich, beim Apatit kommen jedoch neben dem Hydroxylrest auch Chloridionen vor. Calcium kann durch Strontium substituiert (d.h. ersetzt) sein, einzelne Phosphat- durch Carbonationen.
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Du kannst es dir in etwa so vorstellen: Du hast in deiner Hand fünf Gummibärchen, zwei rote, zwei grüne und ein gelbes. Die grünen magst du nicht so gerne und tauschst sie durch zwei rote aus der Packung aus. Das heißt du legst zwei grüne weg und nimmst zwei rote, sodass du am Ende immer noch fünf Gummibärchen hast. |
Trotz dieser natürlichen Vielfalt des Apatits kann dennoch von einer ähnlichen chemischen Struktur wie im Hydroxylapatit der Zähne ausgegangen werden.
Doch was hat das mit dem pH-Wert zu tun?
Nicht nur Cola und Säfte, auch eine Menge anderer Getränke haben viel Zucker und Säure in sich, wie z.B. Energy Drinks mit einem pH von 1,5 - 3,3, Wein mit 2,8 - 3,8, Milch mit 4,5, Bier mit 4,1 - 4,6, …
Was ist eigentlich der pH und wie kann ich ihn (selbst) messen? Und was hat das ganze mit Geowissenschaften zu tun?
Der saure pH-Wert ist gar nicht so schwer zu begreifen… denn wann ist etwas sauer? Stell dir vor, du beißt in eine Zitrone, riechst an essighaltigem Salatdressing oder verärgerst eine Ameise, indem du ihr zu nahe kommst! Dein Gesicht verzieht sich, deine Augen tränen, deine Haut schmerzt. Du hast gerade Bekanntschaft gemacht mit drei Säuren aus unserem Alltag: Zitronensäure, Essigsäure und Ameisensäure.
Doch was soll bitteschön das Gegenteil, also basisch bzw. eine Lauge sein? Das ist schon etwas schwieriger! Aber auch hier gibt es Beispiele aus unserem Alltag. Brezeln werden mit Natronlauge bestrichen, um ihnen ihre Farbe und Geschmack zu verleihen. Auch Koriander schmeckt für viele Leute “laugig”. Spülmittel, Seifen und Waschmittel sind weitere Beispiele für den Einsatz von Laugen in deinem Alltag.
In Worten ist es schwer zu erklären, doch mit diesen Beispielen kannst du dir vielleicht vorstellen, was mit Säuren und Basen gemeint ist. Chemische Informationen zu Säuren und Basen und alltägliche Begegnungspunkte mit ihnen haben wir dir hier bereitgestellt.
Den pH-Wert begreifbar zu machen ist wichtig, um die Auswirkungen von Säuren zu verstehen. So können Säuren in chemischen Reaktionen nicht nur unsere Zähne, sondern auch Gesteine erodieren und verwittern. Dies nennt man chemische Verwitterung. Auch für Böden ist der pH-Wert ausschlaggebend, um fruchtbar oder sogar schädlich zu sein. Diese Beispiele und noch viele mehr stellen Forschungsgegenstände der Geowissenschaften dar.
Autor:innen
- Dieser Artikel wurde geschrieben und gegengelesen von:
- Daniel Schmid, Leon Koß
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