Experimente zum Thema Haushaltsreiniger

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1 Experimente zum Thema Haushaltsreiniger Reinigungsmittel ist der Oberbegriff für Produkte, die zur Reinigung sowohl von Gegenständen aus Gewebe- u. Fasermaterial als auch von harten Oberflächen in Haushalt, Industrie u. Gewerbe dienen. Typen und Anwenderbezogene Bezeichnungen sind: All(zweck)reiniger, Teppichreiniger, Fußbodenpflegemittel, Sanitärreiniger, Geschirrspülmittel sowie Putz- u. Scheuermittel. In erster Linie unterscheidet man saure, alkalische und neutrale Reinigungsmittel. Daneben werden die Reinigungsmittel in flüssige und pulverförmige Produkte unterteilt. Hauptbestandteil der meisten Reinigungsmittel sind Tenside, die für die Reinigungswirkung verantwortlich sind. Viele Haushaltsreiniger enthalten Säuren wie z.b. Ameisensäure, Essigsäure, Zitronensäure oder Phosphorsäure. Säuren spalten Eiweiße und Polysaccharide. Weiterhin werden Urinstein und Kalk gelöst. Saure Reiniger werden deshalb gerade in WC-Reingern und Entkalkern eingesetzt. Weiterhin lösen sie Rost, Oxide und Hydroxide des Eisens. Rostumwandler enthalten Phosphorsäure, dadurch wird eine schwerlösliche Eisenphosphatschicht zur Passivierung der Metalloberfläche gebildet. Abflussreiniger enthalten Natriumhydoxid. Rohrverstopfungen aus Eiweißen und Fetten werden durch diese basischen Reiniger hydrolytisch abgebaut. Maschinengeschirrspülmittel bestehen aus ca. 30% Pentanatriumtriphosphat, 55% Natriummetasilicat, 12% Soda, 2% Natriumdichlorisocyanurat und 1% schwach schäumenden Tensiden. Sie wirken dadurch ebenfalls alkalisch. Einige alkalischen Reiniger (Klorix, Eau de Javel, früher Domestos) enthalten Hypochlorit- Ionen OCl -, deren Reinigungswirkung auf ihre oxidative Bleichkraft zurückgeht. Sie dürfen nicht mit sauren Reinigern kombiniert werden, da sonst Chlorgas freigesetzt wird (siehe Angaben auf dem Etikett). Fenster- und Glasreiniger enthalten neben Tensiden und Alkoholen (Isopropanol) oft Ammoniak. Neutrale Spül- und Reinigungsmittel verdanken ihre Reinigungswirkung Tensiden, die die Oberflächenspannung des Wassers herabsetzen und Schmutzteilchen emulgieren und dispergieren. Zusätzlich enthalten sie Duft- und Farbstoffe, Lösungsvermittler und z.t. rückfettende Substanzen (für die Hände des Benutzers). Flüssige und feste Scheuermittel enthalten einen hohen Gehalt an wasserunlöslichen Abrasivstoffen. Sie dienen zur mechanischen Reinigung unempfindlicher Oberflächen. Als Scheuerpulver wird vorwiegend Quarz- und Marmormehl eingesetzt. Versuch 1: Untersuchung der ph-werte verschiedener Reiniger Versuch 2: Nachweis der Inhaltsstoffe eines Abflussreinigers Versuch 3: Wirkungsweise eines Abflussreinigers Versuch 4: Chemieunfall im Haushalt Versuch 5: Einfache Untersuchung eines Fleckenwassers Versuch 6: Reinigung von angelaufenen Silber Versuch 7: Wirkungsweise eines Entrosters Versuch 8: Nachweis von Zitronensäure in einem Entkalker Versuch 9: Einfacher Nachweis von Ammoniak in Glasreinigern

2 Versuch 1: Untersuchung der ph-werte verschiedener Reiniger 10 min Bechergläser Spatel ph-elektrode Waage... Reiniger: WC-Reiniger (fest, flüssig), Urinsteinlöser, Essigreiniger, Entkalker, Entroster... Reiniger: Abflussfrei, Glasreiniger, Domestos, Klorix... Reiniger: Geschirrspülmittel dest. Wasser Verschiedene Haushaltsreiniger werden mit Hilfe der ph-elektrode auf ihre ph-werte untersucht. Die flüssigen Reinigungsmittel werden unverdünnt eingesetzt. Bei festen Reinigern (z.b. Entkalker) wird 1 g des Reinigers in 30 ml Wasser gelöst. Die untersuchten Haushaltsreiniger werden anhand ihrer ph-werte den Klassen saure, basische und neutrale Reiniger zugeordnet. Zusätzlich werden die Etiketten der Reiniger auf die Angabe weiterer Inhaltsstoffe analysiert. Die Daten werden in Tabellenform erfasst und zur Erklärung der Wirkungsweise der einzelnen Reiniger herangezogen. Untersuchung verschiedener Haushaltsreiniger: Artikel ph-wert Inhaltsstoffe Wirkungsweise / Einsatzmöglichkeiten

3 Versuch 2: Nachweis der Inhaltsstoffe eines Abflussreinigers 30 min Becherglas (100 ml), Glasstab, Thermometer, Waage, Bunsenbrenner, Dreifuß, Drahtnetz, ph-papier Tüpfelplatte, Pipetten, Spatel Reagenzglas, Reagenzglasständer, Pipetten Abflussreiniger Lunge-Reagenz: Lösung A: 0,5 g Sulfanilsäure auf 50 ml Essigsäure (mit c = 5 mol/l), Lösung B: 1,5 g α-naphthylamin auf 50 ml Essigsäure (mit c = 5 mol/l) (Lösung B sollte fast farblos sein) Zinkstaub Essigsäure konz. Alizarinsulfonsäurelösung: 0,1 %ige wässrige Lösung von Natrium-Alizarinsulfonat verdünnte Salpetersäure dest. Wasser Die Versuche geben auf einfache Weise Aufschluss über die Inhaltsstoffe von Abflussfrei. Ermittlung der Hauptbestandteile des Reinigers: 2 g Reiniger werden abgewogen und mit 20 ml Wasser versetzt. Der Temperaturverlauf beim Lösen des weißen Pulvers wird mit einem Thermometer verfolgt (Hydratationswärme). Anschließend wird der ph-wert der Lösung gemessen (Hauptbestandteil NaOH). Beschreibe den ungelösten Rückstand! (Metallkörnchen: Aluminium oder Zink) Nun wird das Becherglas auf den Dreifuß gestellt und einige Minuten mit dem Bunsenbrenner schwach erwärmt. Beobachte was mit dem ungelösten Rückstand geschieht! (Gasentwicklung an der Oberfläche: 2Al + 2OH + 6H 2O 2[ Al( OH ) 4 ] + 3H 2 ) Die Lösung wird dekantiert und für die beiden folgenden Nachweisreaktionen eingesetzt. Prüfung auf Nitrationen: Dem Abflussreiniger sind Nitrate zugesetzt. Sie reagieren mit dem sich bildenden Wasserstoff in einer Redoxreaktion zu gasförmigem Ammoniak. Das NH 3 -Gas hat einen Sprudel-Effekt und bewirkt dadurch eine mechanische Reinigung. Nitrate können mit Hilfe von Lunge-Reagenz nachgewiesen werden. 2-3 Tropfen der Reinigerprobe werden auf der Tüpfelplatte mit einigen Tropfen konzentrierter Essigsäure angesäuert. Anschließend wird die Probe mit je einem Tropfen Sulfanilsäurelösung und einem Tropfen α-naphthylaminlösung versetzt. Eine Spatelspitze Zinkstaub wird zugesetzt, um die vorhandenen Nitrate zu Nitriten zu reduzieren. Die Lösung färbt sich rot aufgrund der Umsetzung zu einem Azofarbstoff: SO 3 H NH 2 SO 3 H H+ + + HNO 2-2H 2 O N=N NH 2

4 Sicherheitshinweise: Sulfanilsäure und α-naphthylamin sind als mindergiftige Chemikalien klassifiziert (Symbol: Xn). Konzentrierte Essigsäure wirkt stark ätzend. Bei dem Versuch sollten deshalb Schutzbrille und Handschuhe getragen werden. Prüfung auf Aluminiumionen: 1 ml der Reiniger-Lösung werden in einem Reagenzglas mit 5 ml Wasser versetzt. Dann fügt man 5 Tropfen Alizarinsulfonsäurelösung hinzu. Mit einer Pipette wird verdünnte Salpetersäure solange unter ständigem Schütteln zugetropft, bis die violette Lösung nach rot umschlägt. Man lässt das Reagenzglas einige Minuten im Reagenzglasständer stehen, bis der gebildete flockige, rote Farblack ausfällt.

5 Versuch 3: Wirkungsweise eines Abflussreinigers 15 min U-Rohr Spatel, Löffel Trichter Stativmaterial Watte, Wollreste, Textilienschnipsel, Haare, Brotrest, Seifenschuppen Abflussfrei Gummibärchen Wasser Rohrreiniger sind stark alkalische Präparate, die Rohr-Verstopfungen aus org. Materialien wie Haare, Fett, Nahrungsmittel-Reste oder Seifen-Ablagerungen hydrolytisch abbauen und dadurch beseitigen. Um die Wirkungsweise eines Abflussreinigers zu verdeutlichen, soll eine Rohrverstopfung beseitigt werden. Als Modell für ein verstopftes Rohr in Badezimmer oder Küche dient ein gläsernes U-Rohr. In das U-Rohr werden Watte, Wollreste, Textilschnipseln und einige Seifenflocken gefüllt, so dass eine Verstopfung entsteht. Das U-Rohr wird an einem Stativ befestigt. Anschließend wird der eine Schenkel des Rohres mit Wasser gefüllt. Die Verstopfung sollte so dicht sein, dass möglichst kein Wasser hindurchfließt. Über einen Trichter werden 2 Teelöffel Abflussfrei zu dem Wasser gegeben. Man lässt das Rohr bis zum Ende der Chemiestunde stehen und beobachtet, wie das Wasser langsam durch die Verstopfung läuft. Ein zweites verstopftes U- Rohr kann zum Vergleich nur mit Wasser gefüllt und stehen gelassen werden. Am Ende der Stunde wird die optische Veränderung der Materialien (Watte, Wolle) untersucht: weiße Wolle hat sich gelblich gefärbt, die Watte hat sich z.t. aufgelöst. Zusätzlich kann man als sehr einfachen Versuch ein Gummibärchen mit 15 ml einer Lösung von Abflussreiniger (1 Spatel) versetzen und die Zersetzung beobachten (bis zur nächsten Woche stehen lassen). Sicherheitshinweise: Abflussreiniger wirkt stark alkalisch. Deshalb ist bei dem Versuch eine Schutzbrille zu tragen.

6 Versuch 4: Chemieunfall im Haushalt 5 min (Vorbereitung 10 min) Reagenzgläser, Reagenzglasständer Klorix (enthält Hypochlorit) Urinsteinlöser oder Essigessenz Kaliumiodid Benzin Sicherheitshinweise: Da Chlorgas erzeugt wird, ist dieser Versuch unter dem Abzug durchzuführen! Eine Schutzbrille soll getragen werden. Versuch 4 führt einen Chemieunfall vor, der im Haushalt bei unsachgemäßem Einsatz von Haushaltsreinigern auftritt. Alkalische Reiniger enthalten teilweise Hypochloritionen, deren Reinigungswirkung auf ihre Oxidationskraft zurückzuführen ist. Werden diese Reiniger jedoch entgegen der Sicherheitswarnungen auf der Verpackung mit sauren Reinigern kombiniert, so wird dadurch stark reizendes und giftiges Chlorgas freigesetzt. + OCl + Cl + 2 H 3O Cl2 + 3H 2O Aufgrund dieser Gefahr wird auf den Einsatz von Hypochloriten immer mehr verzichtet. So wurden sie im bekannten Reinigungsmittel Domestos vor einigen Jahren durch Wasserstoffperoxid ersetzt. In einem Reagenzglas wird 1 ml Klorix mit 1 ml Urinsteinlöser versetzt. Das entweichende Gas wird mittels einer vorsichtig durchgeführten Geruchsprobe (Fächeln mit der Hand) identifiziert. Zum Cl 2 -Nachweis kann darüber hinaus die Oxidation von Kaliumiodid zu Jod dienen. Dafür wird der Versuch wiederholt. In das Reagenzglas werden aber zusätzlich einige Kristalle Kaliumiodid gegeben sowie 1 ml Benzin. Die Beobachtungen werden notiert.

7 Versuch 5: Einfache Untersuchung eines Fleckenwassers 5 min Reagenzgläser, Reagenzglasständer, Reagenzglasklammer Bunsenbrenner Porzellanschale Uhrglas Pipetten Fleckenwasser auf Basis organischer Lösungsmittel Speiseöl Mit Hilfe von Fleckenwassern auf Basis organischer Lösungsmittel können Fettflecken leicht entfernt werden. Die hohe Lösungskraft für Fette und Öle kann einfach demonstriert werden. Dafür werden ca. 2 ml Fleckenwasser mit der 1-2 ml Salatöl versetzt und leicht geschüttelt. Das Öl löst sich vollständig in dem Fleckenwasser. Als Hinweis auf Kohlenwasserstoffe kann deren stark rußende Flamme bei der Verbrennung herangezogen werden. Dafür werden einige Tropfen Fleckenwasser in einer kleinen Porzellanschale entzündet. Ein Uhrglas wird vorsichtig über die Flamme gehalten. Schwarzer Ruß setzt sich an der Unterseite ab. Sicherheitshinweis: Bei diesem Versuch ist eine Schutzbrille zu tragen.

8 Versuch 6: Reinigung von angelaufenen Silber 5 Minuten + 20 Minuten Wartezeit Becherglas oder großes Reagenzglas Papiertuch Spatel angelaufener Silberlöffel Alufolie Soda: Na 2 CO 3 Wasser Bitte, wenn vorhanden, angelaufenes Silberbesteck oder Silberschmuck für den Versuch mitbringen! Das schwärzliche Anlaufen des Silbers an der Luft beruht auf der Reaktion mit spurenweise vorhandenem Schwefelwasserstoff (H 2 S), wobei sich schwarzes Silbersulfid bildet Ag 2 S: 2 Ag + H 2S O2 Ag 2S + H 2O Die Silberionen können durch Berühren mit Alufolie (Lokalelement) in verdünnter Sodalösung (schwach alkalisch) leicht wieder zu blankem Silber reduziert werden: Ag 2S + 2Al 6Ag + 2Al + 3S Da Schwefelwasserstoff eine sehr schwache Säure ist, wird bei der Reaktion Schwefelwasserstoff freigesetzt, der an seinem typischen Geruch nach faulen Eiern zu erkennen ist. In einem großen Reagenzglas wird eine Lösung von etwa 2 g Soda auf 50 ml Wasser angesetzt. Ein Stück Alufolie wird in die Lösung getaucht. Anschließend wird das angelaufene Silberbesteck in die Lösung gelegt, so dass es in Berührung mit der Alufolie ist. Nach einer Wartezeit von 15 bis 20 Minuten nimmt man das Besteck aus dem Reinigungsbad. Reste des schwarzen Silbersulfides können nun mit Hilfe eines Papiertuches abgerieben werden.

9 Versuch 7: Wirkungsweise eines Entrosters 5 Minuten + 20 Minuten Wartezeit Becherglas oder Reagenzglas Pinzette verrosteter Gegenstand verdünnte Salzsäure (15 %) Wasser Rostlöser sind Lösungen. oder Pasten, welche den Rost (Eisenoxide und -hydroxide) von Eisen- u. Stahlgeräten entfernen. Man verwendet dafür verd. Mineralsäuren mit org. Zusätzen. Nach dem Entrosten ist für eine gründliche Reinigung (Neutralisieren) und Trocknung zu sorgen. Während durch Entroster der Rost abgelöst wird, erzeugen die Rostumwandler durch Bildung von Eisenphosphaten zusätzlich eine passivierende Schutzschicht auf dem Metall. Die Rostumwandler sind meist Gemische aus Phosphorsäure, Netzmitteln (Herabsetzung der Oberflächenspannung, um Eindringen der Phosphorsäure zu ermöglichen) und organischen Lösungsmitteln (Beseitigung von öligen u. fettigen Verunreinigungen). Ein verrosteter Gegenstand wird in einem Reagenzglas oder in einem kleinen Becherglas für Minuten in verdünnte Salzsäure eingelegt. Anschließend wird er gut mit Wasser abgespült und einer optischen Prüfung unterzogen. Die Salzsäurelösung hat sich gelb gefärbt. Durch Zugabe einer Spatelspitze KSCN werden Eisen(III)-Ionen in der Entroster -Lösung nachgewiesen (Bildung des blutroten Fe(SCN) 3 ). Welche Vorgänge laufen bei der Entrostung ab? Sicherheitshinweis: Bei diesem Versuch ist eine Schutzbrille zu tragen.

10 Versuch 8: Nachweis von Zitronensäure in einem Entkalker 5 Minuten Reagenzglas und Reagenzglasständer Spatel Entkalker auf Basis von Zitronensäure (z.b. von der Firma Swirl) Cobalt(II)nitrat 2 n Natronlauge Wasser Entkalker dienen zur Lösung von Kesselstein in Haushaltsgeräten (z.b. Wasserkocher). Bei Kesselstein handelt es sich um schwerlösliche Carbonate und Sulfate der Erdalkaliionen, die beim Erhitzen von mineralhaltigen Wasser ausgeschieden werden. Sie können mit Hilfe von Säure gelöst werden: Essigreiniger, Essigessenz, Zitronensäure. Zitronensäure in käuflichen Produkten kann einfach mit Hilfe der Cobaltnitrat-Probe nachgewiesen werden. Mit der Zitronensäure bildet sich ein blauer Cobaltkomplex. Ein Spatel Entkalker wird in einem Reagenzglas in 5 ml Wasser gelöst. Dann gibt man eine Spatelspitze Cobalt(II)nitrat dazu. Es resultiert die rosa Färbung der gelösten Co(II)-Ionen. Nun gibt man im Überschuss 2 n Natronlauge hinzu (5-10 ml). Es bildet sich ein intensiv blau gefärbter Komplex. Hinweis: Ist keine Zitronensäure vorhanden, so bildet sich zunächst auch ein blauer unbeständiger Niederschlag, der sich schon bald nach braunrosa färbt: es entsteht Co(OH) 2 blassrot, das bei Luftzutritt langsam zu braunem Cobalt(III)oxidhydrat (Co 2 O 3 kristallwasserhaltig) umgesetzt wird. Sicherheitshinweis: Bei dem Versuch ist eine Schutzbrille zu tragen.

11 Versuch 9: Einfacher Nachweis von Ammoniak in Glasreinigern 5 Minuten Reagenzglas und Reagenzglasständer Glasstab ph-papier ammoniakhaltiges Fensterputzmittel zb. VISS Glas & Fläche konzentrierte Salzsäure Man gebe etwa 3 ml Glasreiniger in ein Reagenzglas und schüttelt es dann leicht um. Man identifiziert Ammoniak anhand seines typischen Geruches. Mit einem Glasstab tropft man ein paar Tropfen des Glasreinigers auf ph-indikatorpapier und prüft den ph-wert. Nun führt man einen Glasstab an dem ein Tropfen Salzsäure hängt in den Gasraum des Reagenzglases ein. Salzsäure- und Reinigerdämpfe bilden einen weißen Rauch, der aus Ammoniumchloridkristallen (feinverteilt) besteht und als Nachweis gilt: HCl( g) + NH 3 ( g) NH 4Cl( s) Sicherheitshinweis: Bei diesem Versuch ist eine Schutzbrille zu tragen.