„Tenside – nicht nur zum Waschen“ Birgit Schubert

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1 „Tenside – nicht nur zum Waschen“ Birgit Schubert

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

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

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

5 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

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

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

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

9 3. Struktur und Einteilung
Auswertung - 2 + Bromphenolblau

10 3. Struktur und Einteilung
- 2 NaBr intensiv blau

11 - 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

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

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

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

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

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

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

18 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

19 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

20 Demonstration 4: Dispergierwirkung
4. Eigenschaften Demonstration 4: Dispergierwirkung

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

22 Versuch 2: Schaumlöschgerät
4. Eigenschaften Versuch 2: Schaumlöschgerät

23 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

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

25 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

26 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

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

28 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

29 1931: Schöller, Witwer IG Farben 1. Nichtionische Tenside
5. Geschichte 1928: Bertsch, Böhme Fettchemie/Chemnitz  synthetische Tensid für Waschmittel 1931: Schöller, Witwer IG Farben 1. Nichtionische Tenside 1932: Böhme Fettchemie/Chemnitz  1. Feinwaschmittel  FAS

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

31 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

32 1.) Veresterung 5. Geschichte Schwefelsäurehexadecylester

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

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

35 Auswertung 5. Geschichte Methylenblau

36 5. Geschichte

37 1931: Schöller, Witwer IG Farben 1. Nichtionische Tenside
5. Geschichte 1928: Bertsch, Böhme Fettchemie/Chemnitz  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

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

39 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

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

41 Auswertung 6. Tensidverbrauch

42 6. Tensidverbrauch

43 6. Tensidverbrauch - H+

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

45 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.

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

47 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

48 Ditartratotetraaquadikupfer(II)-Komplex