„Tenside – nicht nur zum Waschen“ Birgit Schubert

Gliederung 1. Definition 2. Verwendung 3. Struktur und Einteilung 4. Eigenschaften 5. Geschichte 6. Tensidverbrauch 7. Lehrplansituation 8. Didaktische Aspekte

1. Definition Tenside (lat. tensio = Spannung): Substanzen, die die Grenzflächenspannung zwischen zwei Phasen herabzusetzen vermögen besitzen ein hydrophiles und ein hydrophobes Ende

Demonstration 1: Lava-Lampe 1. Definition Demonstration 1: Lava-Lampe

2. Verwendung Nahrungsmittel Verschiedene Industriezweige Pflanzenschutz & Schädlingsbekämpfung Baugewerbe Waschen & Reinigen Textilien & Fasern Bergbau, Flotation & Ölförderung Cellulose & Papier Leder & Pelze Metallverarbeitung Farben, Lacke & Kunststoffe Kosmetik & Pharmazie

3. Struktur und Einteilung Streichholzmodell: hydrophil hydrophob Nichtionische Tenside Anionische Tenside Kationische Tenside Amphotere Tenside

Beispiele aus den verschiedenen Tensidklassen 3. Struktur und Einteilung Beispiele aus den verschiedenen Tensidklassen A) Kationische Tenside: Cl- Dimethyldioctadecylammoniumchlorid +

Nachweis der Anlagerung kationischer Tenside an Textilien 3. Struktur und Einteilung Versuch 1: Nachweis der Anlagerung kationischer Tenside an Textilien

3. Struktur und Einteilung Auswertung - 2 + Bromphenolblau

3. Struktur und Einteilung - 2 NaBr intensiv blau

- B) Anionische Tenside: R-CH2-OSO3 Na (R = C10-C14) 3. Struktur und Einteilung B) Anionische Tenside: - R-CH2-OSO3 Na (R = C10-C14) R-CH2-COO Na (R = C10-C20) Fettalkoholsulfate Seife Gallensäureanionen R = CH2-COO  Glykolcholsäureanion R = CH2-CH2-SO3  Taurocholsäureanion

C) Nichtionische Tenside: 3. Struktur und Einteilung C) Nichtionische Tenside: Alkylpolyglucosid Fettsäuremonoglycerid R = C15-17

D) Amphotere Tenside: Dipalmitoyllecithin Alkylbetain R = C12-14H25-29 3. Struktur und Einteilung D) Amphotere Tenside: Dipalmitoyllecithin Alkylbetain R = C12-14H25-29

4. Eigenschaften Herabsetzen der Grenzflächenspannung zweier Phasen Herabsetzen der Oberflächenspannung Dispergiermittel Netzmittel Schaumbildner

Demonstration 2: Herabsetzen der Oberflächenspannung 4. Eigenschaften Demonstration 2: Herabsetzen der Oberflächenspannung

Erklärung der Oberflächenaktivität 4. Eigenschaften Erklärung der Oberflächenaktivität Oberflächenspannung des Wassers: Bei Zugabe eines Tensids: - Bildung einer monomolekularen Tensidschicht - Herabsetzen der Oberflächenspannung H2O

Demonstration 3: Wirkung als Netzmittel 4. Eigenschaften Demonstration 3: Wirkung als Netzmittel

Erklärung der Wirkung als Netzmittel 4. Eigenschaften Erklärung der Wirkung als Netzmittel hydrophile Gruppen der Faser statistisch häufiger ins Innere der Faser  langsame Benetzung Tensid mit hydrophoben Enden an hydrophobe Faser mit Tensid

Erklärung der Herabsetzung der Grenzflächenspannung (Lava-Lampe) 4. Eigenschaften Erklärung der Herabsetzung der Grenzflächenspannung (Lava-Lampe) Trotz des spezifisch geringeren Gewichts des Öls kein Herausfließen erst bei Herabsetzen der Grenzflächenspannung durch Tensidzugabe H2O Öl

Demonstration 4: Dispergierwirkung 4. Eigenschaften Demonstration 4: Dispergierwirkung

Erklärung der Dispergierwirkung 4. Eigenschaften Erklärung der Dispergierwirkung Öl Luft Schmutz Emulgator Schaum Suspergiermittel

Versuch 2: Schaumlöschgerät 4. Eigenschaften Versuch 2: Schaumlöschgerät

Auswertung 6 NaHCO3(aq) + Al2(SO4)3(aq) 3 Na2SO4(aq) + 4. Eigenschaften 6 NaHCO3(aq) + Al2(SO4)3(aq) 3 Na2SO4(aq) + 2 Al(OH)3(aq) + 6 CO2(g) + Saponin + anionisches Tensid Struktur des Saponins (Digitonin): Xyl-Glc-Gal Glc-Gal

Erklärung der Schaumbildung 4. Eigenschaften Erklärung der Schaumbildung Einschließen von Luftteilchen durch Tenside Schaumblasen durch Tensiddoppelschichten vom Wasser getrennt

5. Geschichte 5. Geschichte 2500 v. Chr.: Sumerer  Herstellung von Seife aus Holzasche und Öl Ägypter, Gallier, Germanen  Herstellung von Seife 14. Jh.: Deutschland  Seifensiederzunft

1791: Leblanc  technische Herstellung von Soda 5. Geschichte 1791: Leblanc  technische Herstellung von Soda (Solvay-Verfahren)  Seifenfabrikation 1823: Chevreul  Verseifungsprozess aufgeklärt 1834: Runge  1. Synthetische Tensid: Türkischrotöl

Versuch 3: Nachteile von Seife 5. Geschichte Versuch 3: Nachteile von Seife

Auswertung Reaktion bei Zugabe von Calciumchlorid: 5. Geschichte Reaktion bei Zugabe von Calciumchlorid: Ca2+(aq) + 2 CH3-(CH2)16-COO-(aq) Ca2+(CH3-(CH2)16-COO-)2(s) Ca2+(aq) + 2 CH3-(CH2)16-OSO3-(aq) Seifenanion Kalkseife Fettalkoholsulfation Reaktion bei Zugabe von Säure: H3O+(aq) + CH3-(CH2)16-COO-(aq) CH3-(CH2)16-COOH + H2O H3O+(aq) + CH3-(CH2)16-OSO3-(aq) CH3-(CH2)16-OSO3H + H2O Seifenanion Fettsäure Fettalkoholsulfation Schwefelsäurehalbester

1931: Schöller, Witwer IG Farben 1. Nichtionische Tenside 5. Geschichte 1928: Bertsch, Böhme Fettchemie/Chemnitz  1. synthetische Tensid für Waschmittel 1931: Schöller, Witwer IG Farben 1. Nichtionische Tenside 1932: Böhme Fettchemie/Chemnitz  1. Feinwaschmittel  FAS

Versuch 4: Synthese eines anionischen Tensids 5. Geschichte Versuch 4: Synthese eines anionischen Tensids

Auswertung Übersicht: 5. Geschichte Auswertung Übersicht: 1.) H3C-(CH2)14-CH2-OH(s) + H2SO4(aq) H3C-(CH2)14-CH2-OSO3H(s) + H2O 2.) H3C-(CH2)14-CH2-OSO3H(s) H3C-(CH2)14-CH2-OSO3- Na+ (s) + NaOH - H2O

1.) Veresterung 5. Geschichte Schwefelsäurehexadecylester

2.) Säure-Base-Reaktion 5. Geschichte Natriumhexadecylsulfat ≡ FAS

Nachweis des anionischen Tensids 5. Geschichte Versuch 5: Nachweis des anionischen Tensids

Auswertung 5. Geschichte Methylenblau

5. Geschichte

1931: Schöller, Witwer IG Farben 1. Nichtionische Tenside 5. Geschichte 1928: Bertsch, Böhme Fettchemie/Chemnitz  1. synthetische Tensid für Waschmittel 1931: Schöller, Witwer IG Farben 1. Nichtionische Tenside 1932: Böhme Fettchemie/Chemnitz  1. Feinwaschmittel  FAS 1955: Tetrapropylenbenzolsulfonat  65% Gesamtbedarf 1964: Detergentien-Gesetz  80% biologisch abbaubar

6. Tensidverbrauch in der BRD 1985 33% Nichtionische Tenside Anionische Tenside 59% 7% Kationische Tenside 1% Amphotere Tenside

6. Tensidverbauch in der BRD 1989 6. Tensidverbrauch 6. Tensidverbauch in der BRD 1989 44,2% 46,8% Anionische Tenside Nichtionische Tenside Kationische Tenside 1,5% 7,5% Amphotere Tenside

Versuch 6: Nachweis der Komponenten eines APG`s 6. Tensidverbrauch Versuch 6: Nachweis der Komponenten eines APG`s

Auswertung 6. Tensidverbrauch

6. Tensidverbrauch

6. Tensidverbrauch - H+

6. Tensidverbrauch Fehlingsche Probe: +2 +1 +1 +3 rostrot

7. Lehrplansituation GK/LK 13.2: Wahlthema Angewandte Chemie Grenzflächenaktive Substanzen: Waschmittel: Herstellung, Struktur und Eigenschaften von Seifen/synthetischen Tensiden; Erklärung der Waschwirkung; Belastung der Gewässer durch waschaktive Stoffe und ihre Hilfsmittel Grenzflächenaktive Substanzen in Technik, Kosmetik, Textilindustrie etc.

8. Didaktische Aspekte Alltagsbezug Anwendungsbezogen Fächerübergreifend Komplexes Denken Umwelterziehung/-bezug

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Ditartratotetraaquadikupfer(II)-Komplex