Demonstrationsexperiment auf Video Anionische Tenside im Waschmittel Lernziel: oberflächenaktive Substanzen Peter Keusch

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Supermarktprodukte: Waschmittel "rei F3"  Inhaltstoffe:  > 5 -15 % anionische Tenside, Polycarboxylate, Enzyme (Amylase, Cellulase), Citrat, Parfüm  (Firma: fit GmbH) Chemikalien: 0.1 %ige wässerige Methylenblau - Lösung Essigsäureethylester Natriumcarbonat Geräte und Glaswaren: 2 Reagierkelcher 2 Bechergläser 50 mL 2 Bechergläser 100 mL Erlenmeyerkolben 50 mL 2 Schnappdeckelgläser 20 mL 2 Glasstäbe Gefahren und Sicherheitsmaßnahmen: Essigsäureethylester ist leichtentzündlich. Gesundheitsschädlich beim Verschlucken. Schutzbrille und Schutzhandschuhe sind zu tragen. Gute Raumdurchlüftung erforderlich. Versuchsdurchführung: In zwei Reagierkelche werden je 150 mL Wasser vorgelegt. Dazu werden jeweils 30 mL einer gesättigten Natriumcarbonatlösung gegeben. Anschließend fügt man 70 Tropfen einer 0.1 % Methylenblau - Lösung und 90 ml Essigsäureethylester zu. Beide Gemische werden mit einem Glasstab gerührt. Nach erfolgter Phasentrennung wird in einer der beiden Lösungen unter Rühren ein Spatellöffel Waschpulver gelöst. Versuchsergebnis: Bei Anwesenheit von anionischen Tensiden färbt sich auch die obere organische Phase blau. Im Regierkelch ohne Waschmittel ist nur die untere wässrige Phase blau gefärbt. Videoclip (Download RealPlayer .rm Datei)

Deutung des Versuchsergebnisses und Hintergrund:

Im Regierkelch ohne Waschmittel ist enthält nur die untere wässrige Phase Methylenblau.

Anionische Tenside reagieren mit dem Methylenblau-Kation unter Bildung eines Ionenpaares. Der Komplex geht in das mit Wasser nicht mischbare organische Lösungsmittel (Essigsäureethylester). Das Tensid verteilt Methylenblau zwischen den beiden Phasen.

Auf diesem Vorgang beruht der Nachweis von anionischen Tensiden in Gewässern. Der Methylenblau-Komplex wird mit Chloroform aus der wässerigen Phase extrahiert und mit angesäuerter Methylenblau - Lösung gewaschen. Der in Chloroform verbleibende Anion-Methylenblau-Komplex wird bei 660 nm photometrisch vermessen. Tenside sind in fast allen Reinigungs- und Waschmitteln enthalten und stellen die eigentlichen waschaktiven Substanzen dar. Der Schlüssel für diese Eigenschaft liegt in der molekularen Struktur. Anionische Tenside bestehen aus zwei funktionellen Teilen: einer polaren, hydrophilen (wasserfreundlichen) Carboxylat-  (- COO ^- ) bzw. Sulfonatgruppe  (- SO₃^- )  und einem unpolaren, hydrophoben (wasserabweisenden) Alkylrest.



Tenside erfüllen folgende Aufgaben:

·   Tenside setzen die Oberflächenspannung des Wassers herab. Die Oberflächenspannung beruht auf dem Ungleichgewicht der intermolekularen Anziehungskräfte (Kohäsionskräfte). Die Kräfte, die auf ein im Innern einer Flüssigkeit befindliches Molekül von den es rings umgebenden Nachbarmolekülen ausgeübt werden, heben sich gegenseitig auf. Bei den Molekülen an der Flüssigkeitsroberfläche sind hingegen die Anziehungskräfte einseitig nach innen gerichtet sind. An dieser Grenzfläche Luft/Flüssigkeit ordnen sich die Tenside mit ihrem hydrophilen Teil in Richtung Wasser, mit ihrem hydrophoben Teil in Richtung Luft an. Dabei schieben sie sich zwischen die Wassermoleküle und setzen so die Oberflächen-spannung des Wassers herab.

·   Tenside lösen Schmutz von der Faser. Der hydrophobe Teil des Tensids lagert sich an die wasserunlöslichen Schmutzpartikel an. Dabei werden Aggregate (Micellen) gebildet mit dem Schmutz im Innern, umgeben von Tensidmolekülen. Die Wassermoleküle heften sich an die hydrophilen Abschnitte des Tensids. Auf diese Weise werden die Aggregate wasserlöslich, obwohl sie eine Menge Schmutz in sich bergen. Auf der anderen Seite verhindern die hydrophilen Teile der Tensidmoleküle eine Aggregation der Micellen.


Hinweise:
  Demonstrationsexperimente auf Video   Phasentransferkatalyse - Wirt-Gast-Chemie
"Rund ums Waschen" - Inhaltsstoffe von Waschmitteln


Liste der Experimente