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Tenside - Eigenschaften 07:31 min

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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.

  • 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.

  • 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.

  • 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.

  • 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.