8.3 Seifenwirkung. Aufgabe. Wie lassen sich Eigenschaften der Seifen erklären? Naturwissenschaften - Chemie - Organische Chemie - 8 Seifen

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1 Naturwissenschaften - Chemie - Organische Chemie - 8 Seifen (P773500) 8.3 Seifenwirkung Experiment von: Anouch Gedruckt: :26:06 intertess (Version 3.2 B24, Export 2000) Aufgabe Aufgabe Wie lassen sich Eigenschaften der Seifen erklären? Untersuche einige spezielle Reaktionen von waschaktiven Substanzen. Raum für Notizen Wenn Sie als Lehrer angemeldet sind, finden Sie nachstehend eine Schaltfläche für Zusatzinformationen. - -

2 Zusatzinformationen Lerninhalte Waschaktive Substanzen setzen die Oberflächenspannung von Wasser herab. Ihre Eigenschaften verdanken sie einem Molekülaufbau aus einen langkettigen, unpolaren und einem kurzkettigen, polaren Teil. Hinweise Stearinsäuremoleküle (C 7 H 35 COOH) richten sich auf der Wasseroberfläche in der oben beschriebenen Weise aus. Dies kann z.b. auch mit einer flüssigen Fettsäure (z.b. Arachidonsäure) gezeigt werden, die - auf einer Wasseroberfläche aufgetragen - einem auf dem Wasser befindlichen Schieber Widerstand entgegensetzt und diesen schließlich stoppt. Methodische Bemerkungen Die Versuch können auch gruppenteilig durchgeführt werden. Hierbei ist eine gemeinsame Auswertung zwingend, da die Auswertung eines Versuchsteils anhand der Auswertung des anderen plausibler wird. Erläutern Sie die Entstehung der Oberflächenspannung, die Begriffe "lipophil", "hydrophil" und den Aufbau anderer waschaktiver Substanzen ("Tenside"). Hinweise zu Aufbau und Durchführung Vorbereitungen: Stellen Sie warmes Wasser (Boiler) bereit. Die Wassertemperatur sollte in der Nähe des Schmelzpunktes der Stearinsäure (69 C) liegen. Statt des Schwefels in Versuchsteil 2 können auch Bärlappspren oder getrocknete Kräuter verwendet werden. Anmerkungen zu den Schülerversuchen: Das Spülmittel muss vorsichtig über die Öffnung der Falsche gegeben werden, da sonst Verwirbelungen auftreten. Achten Sie darauf, die Stearinsäure nicht wesentlich über den Schmelzbereich zu erhitzen. Ist das Wasser ausreichend heiß (70 C), bildet sich nach Abkühlen eine gleichmäßige Platte, wenn langsam und vorsichtig gegossen wurde

3 H- und P-Sätze Ethanol: H225:Flüssigkeit und Dampf leicht entzündbar. P20: Von Hitze/Funken/offener Flamme/heißen Oberflächen fernhalten. Nicht rauchen. Schwefel: H35: P302+P352: Verursacht Hautreizungen. BEI KONTAKT MIT DER HAUT: Mit viel Wasser und Seife waschen. Sudan III: H35: Verursacht Hautreizungen. H39: Verursacht schwere Augenreizung. H335: Kann die Atemwege reizen. H34: Kann vermutlich genetische Defekte verursachen P26: Einatmen vermeiden. P302+P352: Bei Kontakt mit der Haut: Mit viel Wasser und Seife waschen. P305+P35+P338: Bei Kontakt mit den Augen: Einige Minuten lang behutsam mit Wasser spülen. Vorhandene Kontaktlinsen nach Möglichkeit entfernen. Weiter spülen. P405: Unter Verschluss aufbewahren. Gefahren Bei zu starkem Erhitzen der Stearinsäure können Spritzer entstehen. Schutzbrille aufsetzen! Sudan-III-Lösung enthält Ethanol. Ethanol ist leicht enzündlich. Alle offenen Flammen löschen! Nach dem Abfüllen Flasche verschließen und entfernen! Sudan-III-Lösung ruft Verfärbungen hervor. Nicht in Kontakt mit der Haut bringen! Schutzhandschuhe anziehen! Entsorgung Gefärbtes Öl vorsichtig in den Sammelbehälter für organische Flüssigkeiten geben. Schwefelpulver abfiltrieren und nach Trocknen in einem entsprechend gekennzeichneten Behälter zur weiteren Verwendung aufbewahren. Restliche Lösungen in den Ausguss geben

4 Material Material Material aus "TESS advanced Chemie Set Organische Chemie, CH-4" (Bestellnr ) Position Material Stativstange Edelstahl, l = 370 mm, d = 0 mm Bestellnr Menge 2 Stativfuß, variabel Becherglas DURAN, niedrige Form, 50 ml Flasche mit Gewinde, 0 ml, klar Schutzbrille, farblose Scheiben Wanne, 50x50x65 mm, Kunststoff Pipette mit Gummikappe Glasrührstab Boro 3.3, l = 200 mm, d = 6 mm Löffelspatel, Stahl, l = 50 mm Drahtnetz mit Keramik 60 mm x 60 mm Ring mit Muffe, verzinkt, Innendurchmesser 00 mm Becherglas DURAN, niedrige Form, 250 ml Spritzflasche, 250 ml, Kunststoff Chemikalien, Hilfsmaterial Position Material Bunsenbrenner nach DIN Erdgas Bestellnr Menge Sicherheits-Gasschlauch, DVGW, lfd. Meter Olivenöl, rein, 00 ml Schwefel, chem. rein, 500 g Stearinsäure, 250 g Sudan-III-Lösung, alkohol., 250 ml Kernseife Spülmittel - 4 -

5 Für das Experiment benötigte Materialien - 5 -

6 Durchführung Durchführung Gefahren Bei zu starkem Erhitzen der Stearinsäure können Spritzer entstehen. Schutzbrille aufsetzen! Sudan-III-Lösung enthält Ethanol. Ethanol ist leicht enzündlich. Alle offenen Flammen löschen! Nach dem Abfüllen Flasche verschließen und entfernen! Sudan-III-Lösung ruft Verfärbungen hervor. Nicht in Kontakt mit der Haut bringen! Schutzhandschuhe anziehen! Ablauf Versuchsteil Gib etwa 5 ml Olivenöl in ein 50 ml Becherglas, füge ein bis zwei Tropfen Sudan-III-Lösung hinzu (Abb. ) und rühre mit dem Glasstab um, bis das gesamte Öl rot gefärbt ist (Abb. 2). Fülle das gefärbte Öl in die Gewindeflasche um bis diese bis zur Öffnung gefüllt ist und stelle die Flasche in ein 250 ml Becherglas (Abb. 3). Abb. Abb

7 Abb. 3 Fülle das Becherglas so mit Wasser, dass dieses nicht in das Öl gelangt. Gieße das Wasser sehr langsam und nur am Rand des Becherglases ein, sobald der Wasserspiegel auf die Höhe der Flaschenöffnung steigt (Abb. 4). Beende das Zugießen, wenn der Wasserspiegel eine Höhe von 3 cm über Flaschenöffnung erreicht hat (Abb. 5). Gib langsam etwas Spülmittel auf die Wasseroberfläche oberhalb der Flaschenöffnung. Abb. 4 Abb. 5 Versuchsteil 2 Fülle die Kunststoffwanne zu zwei Dritteln mit Wasser, bestreue dann die Wasseroberfläche dünn mit Schwefelpulver. Tauche in die Mitte der Wasseroberfläche eine Kante des Seifenstücks ein (Abb. 6)

8 Abb. 6 Versuchsteil 3 Fülle ein 250 ml Becherglas zu zwei Dritteln mit warmen Wasser. Erwärme mit kleiner Flamme ein zu einem Drittel mit Stearinsäure gefülltes 50 ml Becherglas. Das Erwärmen muss nach vollständigem Schmelzen der Stearinsäure beendet werden. Gieße die geschmolzene Stearinsäure vorsichtig so auf die Wasseroberfläche, sodass sie zu einer ca. 0,5 cm dicken vollständigen Platte erstarrt. Löse die Platte von der Glaswand und nimm sie nach vollständigem Abkühlen aus dem Wasser. Halte die Platte über die Schale, gieße dann Wasser auf ihre Oberseite, anschließend auf die Unterseite. Entsorgung Gefärbtes Öl vorsichtig in den Sammelbehälter für organische Flüssigkeiten geben. Schwefelpulver abfiltrieren und nach Trocknen in einem entsprechend gekennzeichneten Behälter zur weiteren Verwendung aufbewahren. Restliche Lösungen in den Ausguss geben

9 Ergebnisse Ergebnisse Notiere deine Beobachtungen. Versuchsteil Versuchsteil 2 Versuchsteil 3 Versuchsteil - 9 -

10 Das gefärbte Olivenöl verbleibt bei Überschichtung mit Wasser zunächst in der Flasche. Nach Zugabe von Spülmittel steigt das Öl nach oben und bildet eine eigene Phase oberhalb des Wassers. Versuchsteil 2 Bei Eintauchen des Seifenstückes wird das Schwefelpulver zum Rand der Schale abgedrängt. Versuchsteil 3 Nach Abkühlen des Wassers bildet sich eine Platte aus fester Stearinsäure. Auf der Oberseite der Platte perlt das Wasser wie auf Fett ab, während sich die Unterseite benetzen lässt

11 Auswertung Auswertung Frage : Ziehe Schlussfolgerungen aus den Beobachtungen. Versuchsteil Versuchsteil 2 Versuchsteil 3 - -

12 Versuchsteil Das Öl dringt nicht aus der Flasche aus, da das Wasser, in dem es sich nicht löst, wie ein Stopfen wirkt. Nach Zugabe von Spülmitteln wird die Oberflächenspannung des Wassers herabgesetzt, das Öl steigt aufgrund seiner geringeren Dichte nach oben. Versuchsteil 2 Aus der Seife lösen sich Teilchen, die an der Oberfläche verbleiben und somit die Schwefelteilchen nach außen verdrängen. Versuchsteil 3 Die Stearinsäuremoleküle müssen einen polaren und einen unpolaren Teil enthalten, da die eine Seite der Platte von Wasser benetzbar ist, die andere jedoch nicht. Beim Eingießen in das Wasser dringt der polare Molekülteil in das Wasser ein, der unpolare ragt aus der Wasseroberfläche heraus. Frage 2: Erläutere anhand der Schlussfolgerungen den Aufbau und die Wirkungsweise einer waschaktiven Substanz und skizziere diesen Aufbau

13 Frage 3: Skizziere die Wirkung von Seifenmolekülen in Wasser gegenüber wasserunlöslichen Substanzen

14 In wasserunlösliche, unpolare Substanzen dringt der unpolare Molekülteil der Seifen ein, worauf der polare nach außen ragt und somit Wasserlöslichkeit hervorruft. Abb