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Tenside – Eigenschaften

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Chemie-Team
Tenside – Eigenschaften
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Grundlagen zum Thema Tenside – Eigenschaften

Inhalt

Tenside – Chemie

Tenside findet man in jedem Haushalt und in allen möglichen Alltagsprodukten. Ohne sie hätte auch unsere frisch gewaschene Wäsche noch Flecken und die Hautcreme ließe sich nicht auftragen. Im Folgenden lernst du, was ein Tensid ist, wie es aufgebaut ist, welche Arten von Tensiden es gibt und wo wir sie in unserem Alltag finden.

Was sind Tenside? – Definition

Ein Tensid ist ein sogenannter grenzflächenaktiver Stoff. Es sind Substanzen, welche die Oberflächenspannung einer Flüssigkeit oder die Grenzflächenspannung zwischen zwei Phasen herabsetzt und die Bildung von Dispersionen und Emulsionen ermöglichen und stabilisieren.

Tenside – Eigenschaften und Aufbau

Ein Tensidmolekül setzt sich aus einem polaren, hydrophilen Molekülteil und einem unpolaren, lipophilen Molekülteil zusammen. Der hydrophile Teil besteht meist aus einer polaren funktionellen Gruppe und der lipophile Teil besteht aus einem Rest unpolarer Kohlenwasserstoffe.

Gibt man Tenside ins Wasser, dann ordnen sie sich an der Oberfläche an. Die polaren Teile befinden sich im Wasser und die unpolaren Teile ragen aus dem Wasser heraus. Dies setzt die Grenzflächenspannung des Wasser herab. Außerdem ordnen sich die Tenside ab einer bestimmten Tensidkonzentration im Wasser auch kugelförmig an. Dabei richten sich die Tensidmoleküle so aus, dass sich die lipophilen, unpolaren Teile im Innern sammeln und sich die hydrophilen, polaren Teile in Richtung des Wassers orientieren. Die so entstandenen Kugeln nennt man Micellen oder auch Mizellen.

Tenside Aufbau und Mizellenbildung

Beispiele Tensidwirkung

Im Folgenden werden dir Beispiele für die Tensidwirkung gezeigt. Es wird zwischen einer Dispersion und einer Emulsion unterschieden.

Beispiel Tensidwirkung – Dispersion

Die Mizellenbildung macht man sich beispielsweise beim Waschen zu nutze. Die Waschwirkung der Tenside rührt daher, dass die Oberflächenspannung des Wassers herabgesetzt wird und dadurch zum Beispiel verschmutzte Textilien gut benetzt werden. Die Schmutzpartikel werden von den Textilien abgelöst und in den Mizellen eingeschlossen. Das Tensid dispergiert also den festen Schmutz. Es handelt sich hier um eine Dispersion.

Beispiel Tensidwirkung – Emulsion

Gibt man Öl in Wasser, vermischen sich die beiden Stoffe nicht. Gibt man nun ein Tensid dazu, teilt sich das Öl in viele kleine Tröpfchen auf. Das Tensid wirkt hier als Emulgator. Die Mizellen schließen Öltröpfchen ein und ermöglichen somit die Vermischung zwischen Öl und Wasser und damit die Bildung einer Emulsion.

Tenside – Arten

Man teilt die Tenside in vier verschiedene Gruppen ein. Je nach Tensidart kann der polare, hydrophile Teil unterschiedliche Bestandteile aufweisen. Es gibt dabei nichtionische, anionische, kationische, und amphotere Tenside.

Tensidklassen

Nichtionische Tenside

Nichtionische Tenside sind ungeladene Moleküle, die aber trotzdem einen polaren und einen unpolaren Teil innerhalb des Moleküls besitzen. Der polare Teil besteht meist aus Hydroxy– oder Ethergruppen.

Anionische Tenside

Anionische Tenside sind Salze, welche dissoziieren können und somit Anionen ausbilden. Typische Vertreter sind Alkylcarboxylate, zu welchen auch die Seife gehört, und Alkylbenzolsulfonate.

Kationische Tenside

Kationische Tenside besitzen eine positive Ladung innerhalb des Moleküls. Die meisten kationischen Tenside besitzen eine quartäre Ammoniumgruppe.

Amphotere Tenside

Amphotere Tenside besitzen sowohl eine negative als auch eine positive Ladung innerhalb des Moleküls. Hier befinden sich oftmals quartäre Ammoniumgruppen mit einer positiven Ladung und negative Carboxylat- oder Sulfonatgruppen im Molekül.

Tenside im Alltag – Beispiele

Tenside werden in vielen verschiedenen Bereichen eingesetzt. Aufgrund ihrer Waschwirkung findet man sie in Wasch- und Spülmitteln, Shampoos und Duschgels. Auch in der Pharmazie werden Tenside gebraucht, um Arzneistoffe flüssig zu halten. In der Kosmetik braucht man sie zum Beispiel für die Herstellung von Hautcremes. Aber auch als Lebensmittelzusatzstoffe, in der Medizin, als Pflanzenschutzmittel oder in Druckertinte kann man Tenside finden.

Tenside – Zusammenfassung

Du hast heute gelernt, was Tenside sind und wo sie eingesetzt werden können. Du weißt nun, dass Tenside immer einen polaren und einen unpolaren Teil haben müssen und in anionisch, kationisch, nichtionisch und amphoter unterteilt werden. Dir ist bekannt, dass die Tenside die Grenzflächenspannung herabsetzen und dass ihr Aufbau ihre gute Waschwirkung verursacht. Wenn du dein Wissen testen willst, haben wir Übungen für dich vorbereitet. Außerdem gibt es auch ein Arbeitsblatt zu den Tensiden. Viel Spaß!

Transkript Tenside – Eigenschaften

Hallo! Heute wollen wir uns mit Tensiden beschäftigen. Wozu benötigt man eigentlich Tenside? Sie sind in Shampoos, Geschirrspülmitteln, Waschmitteln und allen möglichen anderen Reinigungsmitteln enthalten. Aber warum setzt man ausgerechnet Tenside ein? Welche besonderen Eigenschaften diese Moleküle besitzen, wollen wir uns nun einmal genauer ansehen. Um zu verstehen was Tenside so besonders macht, wollen wir uns erst einmal mit dem Begriff der Oberflächespannung beschäftigen. Jede Flüssigkeit besitzt eine so genannte Oberflächenspannung. Wenn die Flüssigkeit von Luft umgeben wird, spricht man von Grenzflächenspannung. Gäbe es diese nicht, würde zum Beispiel ein Wasserläufer einfach untergehen.

Tenside sind nun in der Lage diese Oberflächenspannung herabzusetzen. Im Fall von Wasser bewirken sie eine Herabsetzung der Grenzflächenspannung zwischen Luft und Wasser.

Wie das funktioniert, wollen wir uns gleich einmal genauer ansehen. Als erstes wollen wir uns dazu mit dem Aufbau von Tensiden beschäftigen. Ein Tensidmolekül besteht aus einem polaren hydrophilen Molekülteil und einem unpolaren lipophilen Molekülteil. Der hydrophile Teil besteht meist aus einer polaren funktionellen Gruppe und der lipophile Teil aus einem Rest welcher aus unpolaren Kohlenwasserstoffen besteht. Wenn Tenside nun im Wasser gelöst sind, dann ordnen sie sich so an, dass die polaren Teile im Wasser sind und die unpolaren Teile aus dem Wasser heraus ragen. Die Anordnung der Moleküle an der Wasseroberfläche setzt die Grenzflächenspannung herab.

Das kannst du sogar beobachten: Wenn du zum Beispiel eine Büroklammer vorsichtig auf eine Wasseroberfläche legst, wird diese nicht untergehen. Gibst du jedoch etwas Seife in das Wasser, geht die Büroklammer sofort unter. Aus diesen Eigenschaften resultiert auch die Waschwirkung der Tenside.

Wird die Grenzflächenspannung herab gesetzt, ist die Kontaktfläche zwischen Kleidung und Wasser viel größer und somit auch die Waschwirkung. Außerdem ordnen sich im Wasser die Tenside kugelförmig an. Dabei zeigen die hydrophilen polaren Teile nach außen in das Wasser und die lipophilen unpolaren Teile zeigen nach innen. Diese meist kugelförmigen Gebilde nennt man auch Micellen. So kannst du dir auch die Waschwirkung der Tenside vorstellen. Während sich die unpolaren Enden der Tenside mit den Schmutzteilchen in der Wäsche binden und die polaren Enden in das Wasser ragen, werden durch die Bewegungen während des Waschens die Schmutzteilchen gelöst und fein im Waschwasser verteilt.

Tenside wirken also wie Emulgatoren. Gibt man ein Tensid in eine Mischung aus Öl und Wasser und schüttelt diese Mischung, so entsteht eine Emulsion. Ohne Tensid würden sich sofort wieder zwei Phasen bilden. Das bedeutet, dass sich das Öl in die lipophile Phase der Micelle einlagert und so durch die hydrophilen Reste im Wasser verteilt werden kann.

Tenside besitzen aber auch ein sehr gutes Dispergiervermögen. Das bedeutet, dass sich unlösliche Feststoffe im Wasser sehr fein verteilen. Du kannst Tenside in vier verschiedene Gruppen einteilen.

Es gibt nichtionische Tenside, anionische Tenside, kationische Tenside und amphotere Tenside.

Die nichtionischen Tenside sind ungeladene Moleküle. Sie besitzen aber trotzdem einen polaren und einen unpolaren Teil innerhalb des Moleküls. Der polare Teil besteht hier meist aus Hydroxy- oder Ethergruppen.

Anionische Tenside sind Salze, welche dissoziieren können und somit Anionen ausbilden. Typische Vertreter sind Alkylcarboxylate, zu welchen auch die Seife gehört und Alkylbenzolsulfonate. Kationische Tenside besitzen eine positive Ladung innerhalb des Moleküls. Die meisten kationischen Tenside besitzen eine quartäre Ammoniumgruppe.

Amphotere Tenside besitzen sowohl eine negative, als auch eine positive Ladung innerhalb des Moleküls. Hier befinden sich oftmals quartäre Ammoniumgruppen mit einer positiven Ladung und negative Carboxylat- oder Sulfonat-Gruppen im Molekül.

Nun sind allerdings nicht alle Tenside gleich gut für bestimmte Verwendungen geeignet. Seife hat in Waschmitteln eine Reihe von ungünstigen Eigenschaften. Seifenlauge besitzt einen stark basischen pH-Wert und stört somit den natürlichen Säureschutzmantel der Haut. Außerdem verringert sich die Waschwirkung der Seifen in hartem Wasser. Sie reagieren hier mit den Calciumionen des harten Wassers zu schwer löslichen Kalkseifen. Diese setzen sich außerdem beim Waschen im Gewebe ab wodurch es unansehnlich wird.

Oft werden deshalb Monoalkylsulfate in Waschmitteln verwendet. Die Waschlösungen sind neutral und auch hartes Wasser ist nicht so problematisch wie bei Seifen, da die Calciumsalze der Monoalkylsulfate leichter löslich sind, als die Kalkseifen. Du hast heute gelernt was Tenside sind und wo sie eingesetzt werden können. Du weißt nun, dass Tesnide immer einen polaren und einen unpolaren Teil haben müssen und dass sie in anionisch, kationisch, nicht-ionisch und amphoter unterteilt werden. Außerdem weißt du nun, dass Tenside die Grenzflächenspannung herabsetzen und dass ihr Aufbau ihre gute Waschwirkung verursacht. Tschüß und bis bald!

Tenside – Eigenschaften Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Tenside – Eigenschaften kannst du es wiederholen und üben.
  • Finde die Dinge, in denen Tenside enthalten sind.

    Tipps

    Tenside sind für Schaumbildung verantwortlich.

    Lösung

    Tenside sind Teilchen, die sowohl einen hydrophilen als auch einen hydrophoben (wasserabweisenden) Teil besitzen. Sie setzen die Oberflächenspannung von Wasser herab und helfen beim Waschvorgang, den Schmutz von der Kleidung in das Waschwasser zu verteilen. Durch diese gute Waschwirkung werden Tenside besonders in Spülmittel, Waschpulver, Shampoos und Reinigungsmitteln verwendet.

  • Beschreibe die Anordnung von Tensidmolekülen in Wasser.

    Tipps

    Wasser ist ein polares Lösungsmittel.

    Gleiches löst sich gut in Gleichem.

    Lösung

    Die Tensidmoleküle bestehen aus einem unpolaren Schwanzteil und einem polaren Kopfteil. Da sich Gleiches gut in Gleichem löst, ordnen sich die polaren Köpfe immer zum polaren Wasser an. An der Grenzfläche ragen also die Köpfe ins Wasser und die hydrophoben Teile aus dem Wasser heraus. Diese Anordnung setzt die Grenzflächenspannung herab. Im Wasser bilden sich kugelförmige Micellen, wobei die polaren Teile nach außen ins Wasser zeigen und die unpolaren Teile ins Kugelinnere.

  • Beschrifte folgende Tensidmoleküle.

    Tipps

    Sieh dir die Ladungen am Tensid an.

    Lösung

    Tenside besitzen alle einen hydrophilen, also wasserliebenden, Teil und einen hydrophoben, also einen wasserabweisenden Teil. Die hydrophilen Teile sind polar. Polare Teile können geladen sein. Wenn sie positiv geladen sind, sind es kationische Tenside, wenn sie negativ geladen sind, sind es anionische Tenside und wenn sie beide Ladungen enthalten, nennt man sie amphoter. Aber auch ungeladene Teile können polar sein, wie zum Beispiel Ethergruppen. Da diese Tenside keine Ladung enthalten, werden sie nichtionisch genannt.

  • Erkläre, welche Reaktion Seifenwasser und Indikator eingehen.

    Tipps

    Bei Waschwasser wird manchmal auch der Begriff Waschlauge verwendet.

    Lösung

    Seife reagiert in wässriger Lösung alkalisch. Das Carboxylat-Anion reagiert mit dem Wasser zur Säure und zu Hydroxidionen. Beim Waschwasser wird daher oft auch von einer Waschlauge gesprochen. Wenn du einen Indikator in der Lösung hast, kannst du die Hydroxidionen auch optisch erkennen. In neutraler Lösung ist dieser grün und in alkalischer Lösung blau.

  • Nenne ungünstige Eigenschaften von Seifen.

    Tipps

    Seifen werden in Waschpulvern nicht mehr verwendet, da sie in hartem Wasser graue Ablagerungen auf den Stoffen hinterlassen.

    Lösung

    Seifen werden heute nicht mehr in Waschpulvern verwendet, da sie einige ungünstige Eigenschaften haben. Sie reagieren zum Beispiel mit den Calcium-Ionen des harten Wassers zu schwerlöslichen Kalkseifen, die sich auf der Wäsche ablagern. Außerdem sind Seifenwasser alkalisch, weshalb sie die Haut angreifen. In Waschmitteln werden deshalb Monoalkylsulfate verwendet. Diese haben eine neutrale Waschlösung und die Calciumsalze sind nicht so schwer löslich.

  • Erkläre, wie Seifen hergestellt werden können.

    Tipps

    Seifen sind z.B. Natriumsalze von langkettigen Carbonsäuren.

    Welcher Naturstoff enthält langkettige Carbonsäuren und muss somit für die Herstellung als Ausgangsstoff dienen?

    Fettsäuren sind langkettige, unverzweigte Monocarbonsäuren.

    Lösung

    Seifen entstehen durch Spaltung der Esterbindung in Fetten (Fettmolekül auf der Seite abgebildet). Fette entstehen durch Veresterung des dreiwertigen Alkohols Glycerin mit Fettsäuren. Wird das Fett nun mit Natronlauge umgesetzt, entstehen wieder der freie Alkohol und Natriumsalze der Fettsäuren – die Seifen.

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