Detergenzien [BAD_ DOC]

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1 Detergenzien [BAD_ DOC] Die Funktion der Tenside lässt sich durch ihren molekularen Aufbau erklären. Tenside bestehen allgemein aus einem hydrophoben ( wasserabweisenden ) Kohlenwasserstoffrest und einem hydrophilen ( wasserliebenden ) Molekülteil; man sagt, sie sind amphiphil ( beides liebend ). In den folgenden Abbildungen sind die wasserliebenden Molekülteile durch ein Minuszeichen oder einen roten Punkt gekennzeichnet. Gibt man Tenside in Wasser, ordnen sich ab einer kritischen Konzentration die einzelnen Tensidmoleküle und bilden innerhalb des Wassers meist kleine Tröpfchen, die Mizellen genannt werden. Dabei richten sich die Tensidmoleküle so aus, dass die hydrophoben Enden sich im Inneren der Tröpfchen sammeln und die hydrophilen Enden sich in Richtung des Wassers anordnen. Bei hoher Konzentration an Tensid können sich auch wurmartige (engl. worm-like) Mizellen oder auch Tensiddoppelschichten bilden, die Wasser einkapseln. An der Wasseroberfläche bilden die Tenside eine dünne Schicht und senken damit die Oberflächenspannung des Wassers. Auch hier ordnen sich die Tensidmoleküle an. Die hydrophilen Enden zeigen in Richtung des Wassers, die hydrophoben Enden ragen in Richtung der Luft. Der Einfluss von Tensiden auf die Oberflächenspannung kann einfach demonstriert werden: Man bringt auf eine Wasseroberfläche (ohne darin enthaltende Tenside) einen leichten Gegenstand (zum Beispiel eine Stecknadel) auf. Dieser wird im Normalfall nicht untergehen, sondern infolge der hohen Oberflächenspannung vom Wasser getragen. Gibt man sodann kleine Mengen eines Tensids (zum Beispiel Spülmittel) hinzu, verringert sich die Oberflächenspannung so stark, dass sie der Gewichtskraft nicht mehr entgegenwirken kann, die durch die höhere Dichte des aufgebrachten Gegenstandes auf die Wasseroberfläche wirkt: Der Gegenstand geht unter. Tenside bewirken als Emulgatoren, dass zwei nicht miteinander mischbare Flüssigkeiten (zum Beispiel Öl in Wasser) sich zu einer Emulsion vermengen können. Aufgrund des amphiphilen Charakters des Tensids dringen sie mit ihrem fettlöslichen Teil in das Öl ein. Durch den hydrophilen Teil kann das nun durch Rühren entstandene Öltröpfchen in der wässrigen Umgebung in Lösung gehalten werden. Von Netzmitteln spricht man, wenn das Ziel des Einsatzes der Tenside nicht die Vermischung zweier Phasen ist, sondern die Herabsetzung der Grenzflächenspannung zwischen einer festen Oberfläche und einer Flüssigkeit. Wasser fließt, statt Tropfen zu Seite 1 von 6

2 bilden, leichter von einer Oberfläche ab. Im Fotolabor werden etwa Tenside als Netzmittel eingesetzt, um Trockenflecken auf Fotomaterialien nach der Schlusswässerung zu verhindern. Tenside unterstützen das Ablösen kleiner Feststoffteilchen von festen Oberflächen, also etwa die Entfernung der Schmutzpartikel an Kleidungsstücken. Die Feststoffteilchen werden im Wasser in der Schwebe gehalten. Ihr Einsatz unterstützt die Bildung und den Erhalt einer sogenannten Suspension. Die Tenside lagern sich emulsionsähnlich um die Feststoffteilchen an und hemmen das Zusammenklumpen, Absinken (= Sedimentieren) und erneute Anhaften an anderen festen Oberflächen, die selbst mit einer Tensidschicht belegt sind. Die mit dem Tensid ummantelten Feststoffteilchen bilden mit dem Wasser ein sogenanntes Kolloid. Als Dispergiermittel werden Tenside bezeichnet, die die festen Pigmente in einem (noch) flüssigen Lack in der Schwebe halten. Die Bildung von Schaum ist auf die Eigenschaften von Tensiden zurückzuführen. Die Tensidmoleküle bilden einen aus zwei Schichten bestehenden Film, bei dem die hydrophoben Enden der Tenside die beiden Oberflächen bilden. Die hydrophilen Enden weisen in den Film hinein. Eine starke Schaumentwicklung kann beim Einsatz oder bei Anwesenheit von Tensiden störend sein, weshalb Entschäumer Einsatz finden. Anionische Tenside bilden mit Kationen der Erdalkalimetalle unlösliche Niederschläge, die im allgemeinen als Kalkseifen bezeichnet werden. Kalkseifen haben nicht mehr die oben dargestellten Eigenschaften der löslichen Tenside. Die Bildung der Kalkseifen ist auf die Seite 2 von 6

3 Wasserhärte zurückzuführen. Werden Tenside als Detergentien verwendet, ist im Waschmittel ein Enthärter beigesetzt. 25ml Seife 25ml Handwaschmittel 25ml Waschmittel 60ml pflanzliches Öl 60ml Kalziumchlorid-Lösung 60 Messbecher, 30ml 60 Plastikröhrchen 60 Kapillarröhrchen 60 Pipetten, 1 ml 50 ph-teststreifen destilliertes Wasser 25ml Zylinder Ständer für Röhrchen Lineale Handschuhe, Laborkittel, Schutzbrillen Im folgenden Versuch vergleichen Sie den ph-wert, die Schäumungsfähigkeit, die Oberflächeneigenschaften und die Effizienz von Seifen und Detergenzien. Dazu benötigt jede Gruppe zunächst: 4 Messbecher 4 Plastikröhrchen Seite 3 von 6

4 4 Pipetten 4 Kapillarröhrchen 4 ph-teststreifen 1 Lineal Zunächst beschriften Sie ihr Messbecher wie folgt: Seife Handwaschmittel Wasser Waschmittel Füllen Sie in jeden Messbecher 19ml destilliertes Wasser und bereiten Sie damit eine 5%ige Seifenlösung zu, indem Sie 1ml Seife zugeben. In diese Lösung tauchen Sie das Ende des ph-teststreifens und vergleichen die ph-werte der unterschiedlichen Lösungen. Bitte notieren Sie die Ergebnisse. Markieren Sie die 4 Röhrchen entsprechend der Proben und geben Sie 1ml der entsprechenden Lösungen in die Röhrchen und lassen Sie die Lösungen für 2-3 Minuten setzen. Anschließend verschließen Sie jedes Röhrchen nacheinander mit dem Daumen und schütteln es kurz, aber kräftig auf und messen die Schaumbildung in mm in jedem Röhrchen. Spülen Sie anschließend die Röhrchen und markieren Sie sie erneut. Seite 4 von 6

5 Tauchen Sie ein Kapillarröhrchen in jede Lösung und messen Sie die Steighöhe der entsprechenden Lösung, sie ist ein Indiz für die Oberflächeneigenschaft der entsprechenden Seifenlösung. Geben Sie 1ml der Kalziumchlorid-Lösung in jedes der gespülten Röhrchen und geben Sie 1ml der zu testenden Seifenlösung zu. Anschließend schütteln Sie die Lösungen kurz, aber heftig und stellen Sie zurück in den Ständer. Spülen Sie nun alle drei Röhrchen und notieren Sie das Verhalten der Seifenlösungen in Gegenwart von Kalziumchlorid (hartes Wasser). Seite 5 von 6

6 Geben Sie 1ml der entsprechenden Seifenlösung in jeweils 1 Röhrchen und geben Sie dann einige Tropfen pflanzliches Öl mittels Pipette zu. Schütteln Sie die Lösungen und vermerken Sie die Reaktion. Seite 6 von 6