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  Home / Oberstufe  / Chemie LK / Waschmittel und Tenside 

 
 
Lernhilfe Waschmittel und Tenside
Inhalt: Verständliche Lernhilfe zur LPE Waschmittel und Tenside.
Lehrplan: Waschmittel und Tenside
Kursart: 5-stündig

 

Waschmittel und Tenside
 

Reaktion

Triglycerid + 3 NaOH -> Glycerin + 3Natriumsalze der Fettsuren

 

Seifen sind Alkalisalze langkettiger Fettsuren

Industrielle Fettverseifung : Hochdruckverfahren

                       Hitze,Druck,Kat.

Triglycerid + 3 Wasser -------------->  Glycerin + 3 Fettsuren

Reinigung der Fettsuren durch Destillation im Vakuum zur Qualittssteigerung: kurzkettige Fettsuren werden abgetrennt - auch minderwertige Fette knnen fr die Seifengewinnung herangezogen werden, nach Fetthydrierung auch minderwertige Fette

 

Grenzflchenaktivitt des Seifenanions - Waschwirkung

Bau des Seifenanions:

lipophiler (hydrophober)         hydrophiler Bereich

Alkylrest mit Affinitt zu  durch Ladung und Polaritt

unpolaren Gruppen           der Carboxylat-Gruppe

 

Versuche: Tyndall-Effekt einer Seifenlsung (kolloid-disperse Verteilung - Teilchengre zwischen 10 und 100 nm

Micellenbildung und Anordnung der Seifenanionen an Grenzflchen

Versuch: halb gefllte Glaswanne mit Kohlepulver bestreuen, anschlieend einen kleinen Tropfen Seifenlsung in die Mitte geben

Skizze: Micellenbildung und Anordnung der Seifenionen an Grenzflchen:

Die Waschwirkung der Seife beruht auf

  • Netzkraft (Herabsetzung der Oberflchenspannung)

  • Emulgier- und Suspendiervermgen

  • Schmutztragevermgen

Die Schaumkraft dagegen ist kein spezifisches Merkmal der Waschkraft.

Versuch: Herabsetzung der Oberflchenspannung (Projektion)

Deutung: H-Brcken des Wassers bewirken Oberflchenspannung - Abstoung der Seifenanionen und nur schwache Van-der-Waals-Krfte zwischen den Kohlenwasserstoff-Resten.

Netzkraft: Herabsetzung der Oberflchenspannung erleichtert Benetzung und Eindringen der Waschlauge als Voraussetzung fr den Waschvorgang.

Emulgier- und Suspendiervermgen: Die waschaktive Substanz umgibt in monomolekularer Schicht etwa ein ltrpfchen oder ein Pigmentkorn.

 

Schmutztragevermgen

Das Wiederaufziehen des bereits abgelsten Schmutzes wird verhindert.

 

Nachteile der Seife: Alkalische Wirkung, Sure- und Hrteempfindlichkeit

Vorteile der Seife: leichte biologische Abbaubarkeit

Nachteile:

Alkalische Reaktion:

Versuch: Prfung einer wssrigen Seifenlauge mit pH-Indikator und Phenolphthalein

Ergebnis: Carboxylationen wirken in wssriger Lsung stark basisch:

R-COO-  +  H2O  <=>  R-COOH  +  OH-

Folge: Brennen in den Augen, Quellung der Haut, Schdigung empfindlicher Textilien

Sureempfindlichkeit

Versuch: Seifenlauge mit verd. Salzsure versetzen.

Beobachtung: weier Niederschlag

Erklrung: Abscheidung der freien Fettsuren:

R-COO +  H3O+  ->  R-COOH  +  H2O

Folge: Verlust der Waschwirkung, Verschmutzung der Wsche durch die unlslichen Fettsureniederschlge.

Hrteempfindlichkeit

Versuch: Seifenlauge mit hartem Wasser (ersatzweise: Calciumchloridlsung)

Beobachtung: Niederschlag

Erklrung: unlsliche Kalkseife fllt aus:

2 R-COO-  +  Ca2+  ->  (R-COO-)2 Ca2+ 

Folge: Die Seife verliert in hartem Wasser einen Teil ihrer Waschwirkung, die ausfallende Kalkseife lagert sich strend auf der Wsche ab.

Mglichkeiten, die strenden Calciumionen zu beseitigen?

Soda (Versuch)

 

Alkylbenzolsulfonate

 

Ableiten der Tensidwirkung aus der Moleklstruktur; Hinweis auf kationaktive und nicht-ionogene Tenside

Wiederholung: Nachteile der Seife (Unbestndigkeit in hartem Wasser, Sure- und Alkaliempfindlichkeit)

Detergentien, die nicht die Nachteile der Seife aufweisen? Vernderung der Seifen-Carboxylgruppe:

Tensidklassen:

Anionische Tenside

(Aniontenside)

Kationische Tenside

(Kationtenside)

nichtionische Tenside

amphotere Tenside 

= zwitterionische Tenside

(Amphotenside)

Synthetische Tenside - Beispiel: Alkylbenzolsulfonate  

 

lineares Alkylbenzolsulfonat

stark verzweigtes Alkylbenzolsulfonat (=> biologisch schwer abbaubar)

Aniontensid: Aufbau analog zur Seife

berlegung: Welche nachteiligen Eigenschaften der Seife treten bei Alkylbenzolsulfonaten nicht auf? (Begrndung!)

Synthese eines Alkylbenzolsulfonats:

 

 

Weitere Tenside (Beispiele):

Versuch: Fettalkoholsulfat

1 ml Dodecanol + 1 ml konz. Schwefelsure ca. 5 min erwrmen, mit ca. 250 ml Wasser verdnnen, nach Zugabe von wenig Indikator Neutralisation mit verd. NaOH.

- Schttelschaum

- Emulgiervermgen prfen durch Schtteln mit l (angefrbt mit Sudanrot), Vergleichslsung l-Wasser

------C12-C14-------OH  +  HO-SO3H    ->    -----C12-C14--------O-SO3-Na+  + H2O

 

Nichtionische Tenside

Polyglycolether

Die l- und Wasserlslichkeit hngt vom Grenverhltnis des hydrophoben Teils zum hydrophilen Teil ab - technische Tenside uneinheitlich - ausgezeichnete Eigenschaften, wenig Schaum - aus Ethylenoxid

Fettsure-monoglyceride und Ester von Fettsuren mit Zucker als Emulgatoren in der Lebensmittel- und Kosmetikindustrie

 

Kationtenside

Invertseifen Tetraalkylammoniumsalze (quartre Ammoniumverbindungen):

Vorteile:

  • hrteunempfindlich

  • auch in saurer Lsung wirksam

  • zieht auf der Faser auf (Verwendung in Weichsplern)

 

Ampholyte

enthalten anionische und kationische Gruppe (vergl. Zwitterionenstruktur der Aminosuren)

Vorteil: hrteunempfindlich

fr Haarshampoos und Schaumbder

 

 /* Waschmittel und Umweltschutz 6h


Zusammensetzung eines modernen Waschmittels

Tenside

- auch Seife! (wirkt schaumregulierend)

- biologische Abbaubarkeit der verzweigtkettigen Alkylbenzolsulfonate zu langsam - Detergentiengesetz 1961

Komplexbildner

- frher: Soda und Pottasche

- Polyphosphate:

Wegen Eutrophierung Substitution durch

- Nitriloacetat NTA

- Natriumaluminiumsilicat (Zeolit) "SASIL

 

Bleichmittel

z.B. gegen Obst- und Rotweinflecken

frher: Rasenbleiche, oxidative Zerstrung von Farbstoffen

- Perborat

spaltet Wasserstoffperoxid ab:

NaBO2.H2O2.3H2O  ---------->  NaBO2  +  H2O2  +  3 H2O

Versuch: Sauerstoffabspaltung durch Wasserstoffperoxid, Bleichwirkung

 

Stabilisatoren

Verhindern die unkontrollierte Zersetzung des Perborats durch Komplexierung der Schwermetallionen "Prinzip der stabilisierten Sauerstoffentbindung"

- Ethylendiamintetraacetat

 

Vergrauungsinhibitoren

verhindern das erneute Festsetzen des abgelsten und dispergierten Schmutzes auf der Faser

- Carboxymethylcellulose CMC, wirksam bei Naturfasern

Fr Synthetikfasern muten eigene Vergrauungsinhibitoren entwickelt werden "Kampf gegen den Grauschleier"

 

Korrosionsinhibitoren

zum Schutz der Waschmaschinenteile gegen die Waschlauge (z.B. Wasserglas

 

Schaumregulatoren

frher: "gut geschumt ist halb gewaschen" aber: Nachteil in der Waschmaschine

- Behensure

 

Optische Aufheller

Versuch!

frher: Wscheblauung - Nachteil?

- "Blaustrahler": Umwandlung von UV in sichtbares Licht "weier als wei"

 

Enzyme

- Proteasen bis 65C wirksam (Eiwei!)

 

Fragen:

 1.1 Entscheide, welche von den angegebenen Verbindungen Waschwirkung zeigen

(in Spalte a eintragen; Waschwirkung: +; keine Waschwirkung: -).

1.2 Entscheide nur fr die Flle, in denen Waschwirkung  vorhanden ist, ob die Verbindung

b) Sureempfindlichkeit

c) alkalische Reaktion in wssriger Lsung

d) Hrteempfindlichkeit

aufweist 

1.3 Fr die Verbindungen, die keine Waschwirkung zeigen, sind die Grnde dafr anzugeben .

1.4 Wre es sinnvoll, die in der Tabelle enthaltenen waschaktiven Substanzen zu einem Waschpulver zusammen zu mischen? (mit Begrndung!) 

          

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