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Waschwirkung

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Die Autor*innen
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André Otto
Waschwirkung
lernst du in der Oberstufe 6. Klasse - 7. Klasse

Waschwirkung Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Waschwirkung kannst du es wiederholen und üben.
  • Beschreibe die Eigenschaften von Tensiden.

    Tipps

    Tenside haben einen polaren und einen unpolaren Teil.

    Lösung

    Tenside werden aufgrund ihrer Waschwirkung oftmals in Waschmitteln und Pflegeprodukten benutzt. Sie bestehen aus einem langen, unpolaren Teil, welcher hydrophop ist, und einem kleinen Rest, welcher hydrophil ist. Dieser Aufbau sorgt dafür, dass der polare Teil in Richtung des Wassers zeigt und die Oberflächenspannung oder auch Grenzflächenspannung stört. Das bedeutet, dass einzelne Tropfen zu einer Oberfläche „aufgebrochen“ werden. In Wasser sonst unlösliche Dinge, wie etwa Öl, können durch die Tenside mit Wasser vermischt werden. Es bildet sich eine Emulsion. Feste Partikel, wie etwa Schmutz, ergeben eine sogenannte Dispersion.

  • Bestimme die Verschmutzungen, die zu lösen Tenside helfen.

    Tipps

    Tenside können bestimmte Stoffe nicht ohne weiteres, wie etwa Enzyme, lösen.

    Lösung

    Tensidmoleküle setzen sich auf der zu behandelnden, unpolaren Oberfläche, wie etwa einem Ölfilm, fest. Sind nun viele Tensidmoleküle in der Lösung, finden sie schließlich keinen Platz mehr auf dem Schmutz und vergrößern dessen Oberfläche. Schließlich werden kleine, von Tensidmolekülen umringte Teilchen des Schmutzes von der Oberfläche abgelöst. Die vier Phasen in der Reihenfolge der Schmutzlösung sind also:

    1. Emulgierung
    2. Dispergierung
    3. Schaumbildung
    4. Schmutzablösung
    Tenside kommen besonders bei Blut und Vergilbungen an ihre Grenzen. Hierzu benötigt man zusätzliche Stoffe.

  • Bestimme die Tenside mit folgenden hydrophilen Gruppen.

    Tipps

    Überlege, welche Gruppen positiv/negativ oder sowohl positiv als auch negativ geladen sein können.

    Sulfat-Ionen sind die korrespondierenden Anionen zur Schwefelsäure.

    Lösung

    Die funktionellen Gruppen der Tenside bestimmen stark die Waschwirkung. Hierbei ist es entscheidend, ob sie positiv, neutral, negativ oder zwitter-ionisch geladen sind. Sulfate sind die Salze der Schwefelsäure, Sulfationen sind also negativ geladen. Eine quartäre Ammoniumgruppe ($R_4N^+$) ist dagegen positiv geladen ist. Der zwitter-ionisch geladene Rest besteht sowohl aus der positiv geladenen Ammoniumgruppe als auch aus einer negativ geladenen Carboxygruppe ($COO^−$). Die Carboxylatgruppe ist stets negativ, sie sind die Salze von Carbonsäuren ($R-COOH$). Die Ethoxygruppe ($R-O-R'$) ist ungeladen.

  • Beschreibe die Wirkung von Tensiden.

    Tipps

    Mizellen sind Kugeln aus Tensiden. Mit den unpolaren Resten ragen sie in den Schmutz.

    Lösung

    Bei der Bildung von Mizellen muss die gesamte zu spaltende Oberfläche bedeckt sein und die Mizellenkerne müssen durch die nach innen ragenden Alkylketten ausgefüllt sein. Es gibt eine sogenannte „kritische“ Mizellenbildung, wenn zu viele Mizellen vorhanden sind. Weiterhin ist die Löslichkeit und damit die Waschkraft von Tensiden von der Endgruppe bestimmt. Die Waschkraft von anionischen Tensiden ist am größten.

  • Gib an, in welchen Produkten die Waschkraft von Tensiden von Bedeutung ist.

    Tipps

    Tenside kommen häufig in Pflegeprodukten vor.

    Lösung

    Tenside sind Moleküle, die eine Waschwirkung entfalten, da sie aus einem polaren Kopf und einem lange unpolaren Teil bestehen. Ihre Waschwirkung, die sogar Öl oder Schmutzflecken aus Kleidung entfernt, wird häufig in Shampoos, Waschmitteln und diversen Haarstyling-Produkten genutzt. Zusammen mit der mechanischen Bewegung, die etwa beim Waschen entsteht, kann die Wirkung von Tensiden noch erhöht werden.

  • Erkläre das Phänomen im folgenden Versuch mit Seife.

    Tipps

    Tenside lagern sich an der Wasseroberfläche an. Die polaren Köpfe zeigen ins Wasser und die unpolaren Reste in die Luft.

    Lösung

    Tenside besitzen einen polaren Teil, welcher stets hydrophil ist, und einen unpolaren Teil, meist eine lange Kohlenstoffkette, welche hydrophop reagiert. Diese Zusammenstellung sorgt für die Anordnung an einer Wasseroberfläche. Die hydrophilen Teile zeigen ins Wasser hinein, während die hydrophoben Reste in Richtung Luft zeigen. Das senkt die Oberflächenspannung, weil die Anziehungskräfte der Wassermoleküle geschwächt werden.

    Im Experiment sorgt die Senkung der Oberflächenspannung dafür, dass die Büroklammer nicht mehr schwimmen kann. Die Büroklammer sinkt.

    Übrigens: Auch Wasserläufer nutzen die Oberflächenspannung des Wassers aus, um sich darauf fortzubewegen. Auch sie würden sinken, wenn Tenside im Wasser wären.

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