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Waschwirkung 11:46 min

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Transkript Waschwirkung

Guten Tag und Herzlich Willkommen, In diesem Video geht es um die Waschwirkung. Der Film gehört zur Reihe "Waschmittel". An Vorkenntnissen weißt du, was Tenside sind. Es wäre schön, wenn du die Zusammensetzung eines Waschmittels auch kennen würdest. Ziel des Videos ist es die Tensidwirkung beim Waschen zu erläutern. Nach dem Film wisst ihr: Was kann ein Tensid und was nicht. Der Film besteht aus 5 Abschnitten: 1. Tenside 2. Tensidwirkung 3. Was ein Tensid nicht kann 4. Textilwäsche und Kopfwäsche 5. Zusammenfassung   1. Tenside Sowohl bei der Textilwäsche als auch bei der Kopfwäsche (ihr könnt auch Haarwäsche sagen) werden notwendigerweise Tenside verwendet. Ein Tensidmolekül ist ziemlich langgestreckt. Es besitzt ein polares Ende und einen lange unpolaren Rest. Tensidmoleküle sind grenzflächenaktiv. Es gibt: -anionische -kationische -zwitterionische -nichtionische Tenside.   2. Tensidwirkung Wir sagten schon, dass Tenside grenzflächenaktiv sind. An der Grenzfläche Wasser-Luft bilden sie so eine Struktur aus. Die polaren Gruppen zeigen in Richtung Wasser, die unpolaren Reste zeigen in Richtung Luft. Die Wirkung an der Grenzfläche Wasser-Luft bezeichnet man als oberflächenaktiv. Tenside setzten die Oberflächenspannung des Wassers herab. Betrachten wir einmal so eine Faser. Auf dieser Faser befindet sich Wasser. Das Wasser bildet kleine Tröpfchen. Das geht, weil Wasser eine hohe Oberflächenspannung hat. Geben wir ein Tensid hinzu, so breitet sich das Wasser auf einer großen Oberfläche der Faser aus. Die Oberflächenspannung wird herabgesetzt, es kommt zur Benetzung. Die Namen "Tensid" und "Emulgator werden häufig synonym verwendet. Nehmen wir an, auf dem Wasser schwimmt Öl. Bei Zugabe eines Emulgators teilt sich das Öl in viele kleine Tröpfchen auf. Das ist möglich, weil die Öltröpfchen von Tensidteilchen umschlossen werden. Das Anordnungsmuster ist immer das gleiche. Polar zu polar, das heißt, polare Enden zum Wasser. Und Unpolar zu unpolar, das heißt, die langen unpolaren Gruppen zu den Öltröpfchen. Die vielen kleinen Öltröpfchen bilden mit dem Wasser eine Emulsion. Flüssig in flüssig. Man kann sagen, das Öl geht in Lösung. Betrachten wir nun einen verschmutzten Wollfaden. Wir legen ihn in ein Gefäß mit etwas Wasser. Dann geben wir etwas Tensid dazu und warten. Man kann sehen, wie sich die Schmutzpartikel vom Wollfaden ablösen. Vergrößert sieht das so aus: Die Tensidteilchen bilden um die Schmutzteilchen wieder die bekannte Igel-Struktur aus. Und wieder das Muster: Polar zu polar und unpolar zu unpolar. Wir bringen einen festen Stoff mit Hilfe des Tensids in eine Flüssigkeit ein. Wir erhalten eine Dispersion. Man sagt auch, das Tensid dispergiert den festen Schmutz. Jetzt wird es interessant. Wir betrachten die Schaumbildung. Vereinfacht stellen wir uns eine große Kugel vor, in der sich eine kleinere befindet. Außerhalb der großen Kugel und in der kleinen Kugel ist Luft. Das Gebilde kommt nur zustande, weil wir über viele Tensidmoleküle verfügen. Auf der Oberfläche der großen Kugel sind die Tensidmoleküle mit den unpolaren Enden in Richtung Luft gerichtet. Auf der Oberfläche der kleinen Kugel sind die Moleküle mit ihren unpolaren Enden in den Innenraum gerichtet, wo sich Luft befindet. Die polaren Enden der Tensidmoleküle zeigen in den Kugelzwischenraum. Dort befindet sich eine wässrige Lösung. Warum kein reines Wasser? Im Kugelzwischenraum können noch Tensidteilchen sein, die bestimmte Gebilde untereinander errichten, Schmutz umschließen oder isoliert herumirren. Ein solches Schaumteilchen nennt man auch Seifenblase. Der Schaum zeigt an, dass noch waschaktives Tensid vorhanden ist. Kommen wir nun zur Schmutzablösung. Nehmen wir an, wir haben auf dem Kleidungsstück eine Ölschicht und behandeln sie mit Wasser und einem Tensid. Im ersten Schritt setzen sich die Tensidmoleküle auf der Ölschicht mit ihren unpolaren Enden fest. Wenn ausreichend viele Tensidmoleküle vorhanden sind, finden sie auf der Oberfläche nicht genügend Platz. Sie schaffen Erhebungen aus der Öloberfläche. Sie vergrößern die Oberfläche, um sich alle anlagern zu können. Das ist der Schritt 2. Im Schritt 3 wird die Oberfläche noch weiter vergrößert. Ganze Ölkügelchen werden aus der Öloberfläche herausgerissen und schweben dann, mit Tensidteilchen bestückt, wie kleine Igel durch das Wasser. Die Schmutzablösung ist vollzogen. Die Ablösung wird durch Bewegung des Stoffes beschleunigt. Somit können wir die Tensidwirkung nach der Benetzung in -Emulgierung -Dispergierung -Schaumbildung -Schmutzablösung unterteilen.   3. Was ein Tensid nicht kann Tenside können zum Beispiel Blutflecke nicht entfernen. Dafür muss man dem Waschmittel Enzyme zusetzen. Auch können Waschmittel nicht immer Vergilbungen beseitigen. Dafür verwendet man Bleichmittel.   4. Textilwäsche und Haarwäsche In einem Vollwaschmittel befinden sich vor allem Tenside mit starker Waschwirkung. Starke Waschwirkung weisen anionische Tenside auf. Im Haarshampoo befinden sich auch anionische Tenside, aber auch kationische Tenside sind dort enthalten. Außerdem enthalten Haarshampoos Co-Tenside (zwitterionische und nicht ionische Tenside). Zur Haarwäsche gibt es drei Dinge zu sagen: Die kräftigen anionische Tenside sind wohldosiert durchaus nützlich. Nur milde Tenside (nichtionische Tenside) haben zu geringe Waschwirkung. Kationische Tenside sind gut für das Haarstyling. Die Haare liegen gut und lassen sich gut frisieren. Ich versuche einmal, die Waschkraft der Tenside anzuordnen: Am kräftigsten wirken die anionischen, dann kommen die kationischen, dann die zwitterionischen und ganz am Ende die nichtionischen Tenside.   5. Zusammenfassung Für die Waschwirkung von Tensiden sind folgende Prozesse von Bedeutung: -Emulgierung flüssigen Schmutzes -Dispergierung von festem Schmutz -Schaumbildung -Schmutzablösung Man kann Tenside unterteilen in: -anionische -kationische -zwitterionische und nichtionische In einem Vollwaschmittel sind hauptsächlich die sehr stark wirkenden anionische Tenside enthalten. In einem Shampoo können alle Sorten von Tensiden enthalten sein. Aber Vorsicht: Allein milde Tenside helfen wenig. Das war's schon wieder für heute, ich wünsche euch alles Gute und viel Erfolg. Tschüss    

Waschwirkung Übung

Du möchtest dein gelerntes Wissen anwenden? Mit den Aufgaben zum Video Waschwirkung kannst du es wiederholen und üben.

  • 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.

  • 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.

  • 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.

  • 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.