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Superabsorber 05:15 min

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Transkript Superabsorber

Superabsorber

Hallo! Hast du dich eigentlich schon mal gefragt, warum eine Babywindel so viel Flüssigkeit aufnehmen kann? Verantwortlich dafür ist ein sogenannter Superabsorber im Inneren der Windel. Warum dieser Stoff so viel Wasser aufnehmen kann und woraus er eigentlich bestehen, wollen wir uns nun einmal genauer ansehen.

Zunächst ein Versuch dazu. Wenn du Wasser auf eine Babywindel gibst, wirst du merken, dass diese bis zu 400 Milliliter Flüssigkeit aufnehmen kann. Wenn du dann versuchst die Flüssigkeit herauszudrücken, wirst du feststellen, dass diese nicht mehr abgegeben wird.

Wenn du eine Windel öffnest, kannst du sehen, dass sie mit einem farblosen körnigen Pulver gefüllt ist. Dieses Pulver wird als Superabsorber bezeichnet. Aber was kann so ein Superabsorber?

Er ist in der Lage, ein Vielfaches seines Gewichts an polaren Flüssigkeiten aufzunehmen, ohne diese wieder abzugeben. Nässt das Baby also in die Windel, gibt diese die Flüssigkeit nicht wieder ab und so behält das Baby eine trockene Haut und die Windel muss nicht sofort gewechselt werden. Aus der Umgebungsluft zieht Superabsorber allerdings keine Feuchtigkeit, er ist also nicht hygroskopisch. So kann er offen gelagert werden.

Die Wasseraufnahme des Superabsorbers kannst du auch optisch beobachten. Der Superabsorber quillt bei der Flüssigkeitsaufnahme stark auf und bildet so ein Hydrogel. Sehen wir uns nun den Aufbau eines solchen Superabsorbers einmal genauer an. Bei einem Superabsorber handelt es sich um ein Co-polymer, welches viele polare Gruppen besitzt und somit in der Lage ist, polare Flüssigkeiten wie Wasser aufzunehmen.

Chemisch betrachtet handelt es sich bei dem Superabsorber um Natriumpolyacrylat. Er entsteht also aus den Monomeren der Acrylsäure. Diese bilden ein lineares Polymer. Durch Copolymerisation mit einem sogenannten Crosslinkern entstehen dann Vernetzungen zwischen den einzelnen Polymerketten. Diese Crosslinker sind Verbindungen mit zwei oder mehr Doppelbindungen. Durch diese Quervernetzung wird ein dreidimensionales Netzwerk gebildet und das Molekül wird wasserunlöslich.

Da Natriumpolyacrylat einen starken Salzcharakter besitzt, erfolgt die Flüssigkeitsabsorbtion durch osmotischen Druck. Das Wasser versucht also die höhere Salzkonzentration im Superabsorber auszugleichen und strömt ein. Natriumpolyacrylat hat die Eigenschaft mit den Wassermolekülen Wasserstoffbrückenbindungen zu bilden. So bildet sich ein Netzwerk, in dem die Wassermoleküle dauerhaft gebunden sind.

Der Urin des Babys besteht allerdings nicht aus reinem Wasser. In ihm sind gelöste Salze enthalten. Die Salzlösung des Urins ist etwa 0,9%ig. Schauen wir uns nun an, wie die Salzkonzentration der Flüssigkeit die Aufnahmekapazität des Superabsorbers beeinflusst.

Dazu verwenden wir je 100 ml von drei Lösungen mit unterschiedlichem Salzgehalt. Einmal destilliertes Wasser, dann eine 0,9%ige Kochsalzlösung und eine 5%ige Kochsalzlösung. Diese geben wir dann auf jeweils 1g Superabsorber. Du kannst nun beobachten, dass der Superabsorber das gesamte destillierte Wasser aufnehmen kann. Bei der 0,9%igen Kochsalzlösung ist das Absorbtionsvermögen geringer und bei der 5%igen Kochsalzlösung wird kaum noch Flüssigkeit aufgenommen.

Aber warum ist das so? Die Fähigkeit des Polyacrylsäuremoleküls so viel Flüssigkeit aufzunehmen, hängt mit der hohen Anzahl an polaren Carboxygruppen zusammen. Kommt diese Substanz nun mit Wasser in Berührung, lösen sich erst die Natriumkationen und es bilden sich Polyanionen. Diesen Schritt bezeichnet man auch als Überführung des Superabsorbers in seine aktive Form.

Da in der Kochsalzlösung aber schon Natriumkationen gelöst sind, wird die Aktivierung des Anions eingeschränkt und somit die Absorbtionsfähigkeit herabgesetzt. Je salzhaltiger also eine Lösung ist, desto geringer ist das Absorbtionsvermögen des Superabsorbers.

Du weißt nun, dass ein Superabsorber sehr viel Feuchtigkeit aufnehmen kann und damit Anwendung in Babywindeln findet. Du hast gelernt, dass die Wassermoleküle in den Superabsorber eingelagert werden können und dass sie über Wasserstoffbrücken mit ihm verbunden sind. Außerdem haben wir in einem Experiment gezeigt, dass die Anwesenheit von Salzen die Absorbtionsfähigkeit des Superabsorber herabsetzt. Tschüß und bis bald!

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