Fachdidaktik Chemie ETH Waschmittel S. 1 Waschmittel Weshalb lohnt es sich im Chemie-Unterricht über Waschmittel zu sprechen? Die Wirkung von Seite lässt sich auf die Struktur zurückführen Es lassen sich viele aussagekräftige Experimente zeigen Seifen bilden Micellen, die den biologischen Membranen gleichen Schüler stellen im Labor gerne Seife her. Es ist allerdings schwierig ein gutes Produkt zu bekommen. Textilwaschmittel sind raffinierte Mischungen. Es bietet sich an über Wasserhärte, Enthärter, Bleichmittel, Enzyme und optische Aufheller zu sprechen Bei Geschirrspülmitteln kann Phosphat und Ionentauscher thematisiert werden Mit dem Auszug von Zuhause werden sich die Schüler mit dem Waschen von Textilien auseinandersetzen müssen Waschen und putzen belastet die Umwelt. Mit einigen Kenntnissen kann man das passende Waschmittel wählen und die Umweltbelastung minimieren. Seife ist grenzflächenaktiv Warum platzen Seifenblasen nach kurzer Zeit? Diese Darstellung zeigt sehr schön, dass Wasser nach unten fliesst und Seifenblasen wegen elektrostatischer Abstossung zwischen den Seifenanionen platzen. Abbildung aus R. E. Dickerson & I. Geis, Chemie - eine lebendige und anschauliche Einführung, Verlag Chemie, Weinheim (1981)
Fachdidaktik Chemie ETH Waschmittel S. 2 Vorgehen im Unterricht Im Buch Elemente sind Waschmittel ausführlich dargestellt. (Markus Stieger, Elemente, Grundlagen der Chemie für Schweizer Maturitätsschulen, Klett und Balmer, Zug, S. 391f, 2007) 1. Seifen sind grenzflächenaktiv Aufgabe: Welche Eigenschaften besitzt die folgende Substanz? CH 3 (CH 2 ) 16 COONa Erklären Sie den Aggregatzustand und die Löslichkeit mit der Struktur. Wenn man erst nach der Aufgabe verrät, dass es sich um Seife handelt, wird die Lösung nicht vorweggenommen. Skizze Experimente: Eine Büroklammer wird sorgfältig auf das Wasser gelegt. Die Büroklammer sinkt, wenn wenig Seife oder Spülmittel ins Wasser kommt. Mit einer Mühle Pfeffer über das Wasser streuen. Am einen Ende eine Seife ins Wasser halten. Beobachtung: Pfeffer flieht vor der Seife. Erklärung: Die Seifenanionen verteilen sich und stossen die Pfefferpartikel weg.
Fachdidaktik Chemie ETH Waschmittel S. 3 Ein Gefäss mit enger Öffnung bis zur engen Stelle mit gefärbtem Sonnenblumenöl füllen und sorgfältig im Wasser versenken. Das Öl steigt erst auf, wenn ein Tropfen Spülmittel ins Wasser geben wird (vgl. Abb. 10 in Markus Stieger, Elemente, Grundlagen der Chemie für Schweizer Maturitätsschulen, Klett und Balmer, Zug, S. 396, 2007) Die Waschwirkung kann mit Plastilin als Fett und Nägeln als Seifenanionen auf dem Hellraumprojektor erläutert werden. Die Schülerinnen skizzieren selbständig und halten in ihren Notizen etwa das fest, was in Abbildung 14 auf S. 397 von Elemente dargestellt ist. Mir ist es bisher nicht gelungen, die Waschwirkung mit Spülmittel und einem ölverschmutzten Textil experimentell überzeugend zu demonstrieren. Wenn Sie es schaffen, wäre ich froh um eine Mitteilung. 2. Enthärter binden Calcium-Ionen Je härter das Wasser, desto grösser ist die Konzentration an Ca 2+ Experimente Die Wasserhärte mit einer einfachen Titration bestimmen. Klemens Koch, Fachdidaktiker für Chemie an der Universität Bern, beschreibt, wie die Wasserhärte mit einfachsten Mitteln bestimmt werden kann. Die Anleitung "Wasserhaerte bestimmen_k.koch.doc" ist auf http://fdchemie.pbworks.com zu finden.
Fachdidaktik Chemie ETH Waschmittel S. 4 Kalkseife. Eine Seifenlösung herstellen: 10 g flüssige Schmierseife in 160 g 90 % Ethanol und 100 ml Wasser lösen. 2 ml Seifenlösung in jeden Zylinder geben, verschliessen und gut schütteln 100 ml deionisiertes Wasser viel Schaum ist ein Hinweis auf freie Seifen-Ionen Seife wäscht gut. 100 ml Hahnenwasser 100 ml Hahnenwasser & einen Polylöffel NTA (Nitrilotriacetat) kein Schaum; Wasser ist trübe Calcium- und Seifen-Ionen bilden schwer lösliche Kalkseife. Es bleibt keine Seife, die Schaum bilden und waschen kann. viel Schaum ist ein Hinweis auf freie Seifen-Ionen Der Enthärter NTA bindet die Calcium-Ionen. Seife wäscht gut. Bemerkung: Waschmittel enthalten einerseits Enthärter und anderseits Tenside, die mit Ca 2+ -Ionen leichter lösliche Salze bilden als Seife. 3. Bleichmittel zerstören hartnäckige Flecken Experiment: Wasser mit blauer Tinte färben, die sich mit einem Tintenkiller entfernen lässt. Auf zwei grosse Reagenzgläser verteilen. Ein Reagenzglas erhält Waschmittel mit, das andere Reagenzglas Waschmittel ohne Bleichmittel. In einem Wasserbad erwärmen. Erkenntnis: Statt Flecken zu entfernen, werden sie entfärbt. 4. Enzyme entfernen Rückstände von Blut, Stärke und Fett 5. Optische Aufheller: Weisser als weiss Experiment:
Fachdidaktik Chemie ETH Waschmittel S. 5 Es ist gar nicht einfach weisse Textilien ohne optischen Aufheller zu finden. Scheuertücher, die zum Aufnehmen des Fussbodens gebraucht werden, sind nicht ganz weiss und eignen sich gut für diesen Versuch. Etwas Waschmittel mit optischem Aufheller wird mit warmem Wasser gemischt und ein Stück Putztuch zur Hälfte eingetaucht. Als Kontrolle dient ein Waschmittel ohne optischen Aufheller. Unter einer Lampe mit langwelligem UV-Licht ist der optische Aufheller gut zu sehen. Erkenntnis: Optische Aufheller haften auf den Textilien und wandeln ultraviolettes in blaues Licht um. Weisse Textilien sind bereits mit einem optischen Aufheller ausgerüstet. Das Blau, das durch die Fluoreszenz entsteht macht das Weiss wirklich weiss. Ein optischer Aufheller im Waschmittel ist nach meiner Erfahrung nicht nötig. 6. Welches Waschmittel darf es sein? Schüler bringen Waschmittel von zu Hause mit oder schreiben Name, Beschreibung und Zusammensetzung ab. In der Stunde werden verschiedene Produkte verglichen. In einer kleinen Gruppenarbeit teilen die Schülerinnen die Waschmittel in Vollwaschmittel, Feinwaschmittel, Wollwaschmittel u. ä. ein: Vollwaschmittel enthalten alle Inhaltsstoffe. Sie entfernen jede Art Schmutz, strapazieren aber die Textilien und belasten die Umwelt stärker als andere Waschmittel. Color- und Feinwaschmittel verzichten auf Bleichmittel und optische Aufheller und gehen schonender mit farbigen Geweben um. Wollwaschmittel enthalten keine Proteasen, keine Bleichmittel und keine optischen Aufheller. Ziel: Die Schüler finden die Zusammensetzung auf den Waschmittelverpackungen und können die wichtigsten Angaben interpretieren. Beispiele