EL-MO Elemente und Moleküle, Schulbuch

KM-8: Chemische Grundlagen des Lebens 249 249 Waschprozess – Tenside Waschmittel und Waschmittelinhaltsstoffe Aufgabe jedes Reinigungsprozesses ist es, Verschmutzungen unterschiedlich- ster Art – Staub, Schweiß, Fett, Nahrungsmittelrückstände – zu entfernen. Was- ser ist der wichtigste Partner beim Waschprozess. Wasser dient als Lösungs- mittel für wasserlösliche Verschmutzungen und für die Reinigungssubstanzen. Weiters ist Wasser das Transportmittel für gelösten oder dispergierten (= fein verteilt) Schmutz. Der Waschprozess Die Grenzflächenspannung, die zwischen Wasser und anderen Stoffen – Öl, Luft etc. – besteht ist für jegliche Form der Benetzung hinderlich (vergleiche Wasser auf einem fetten Teller). Für einen effektiven Waschvorgang muss diese Grenzflächenspannung reduziert werden. Dies bewirken Substanzen, die das Bestreben haben, sich an Grenzflächen (zB der Wasseroberfläche) zu vertei- len. Grenzflächenaktive Substanzen bestehen immer aus 2 Molekülbereichen, einem polaren Teil (= hydrophiler Teil ) und einem unpolaren Teil (= hydrophober Teil ). Solche Substanzen werden häufig durch das Symbol wie in Abb. 249–2 dar- gestellt. Das Stäbchen symbolisiert dabei den hydrophoben Molekülteil (Koh- lenwasserstoffkette), die blaue das hydrophile Molekülende. Tenside Grenzflächenaktive Substanzen nennt man auch Tenside (Lat.: tensio = Span- nung). Ein einfaches Tensid ist die Seife (Abb. 248–1). Die negativ geladene Car- boxylatgruppe ist hier der hydrophile, der Kohlenwasserstoffrest der hydropho- be Teil des Seifenmoleküls. Gibt man Tenside in Wasser, so verteilen sie sich auf der Wasseroberfläche. Der hydrophile Anteil ist im Wasser „gelöst“, der hydrophobe Bereich „ragt“ aus dem Wasser. Durch diesen Vorgang wird die Oberflächenspannung stark gesenkt, die Benetzbarkeit (für Haut oder die Fasern der Wäsche) steigt. Auch das Schäumen ist eine Folge der Verringerung der Oberflächenspannung. Der Schaum besteht aus dünnen Wasserschichten, die beidseitig mit Tensidmolekülen besetzt sind. Waschvorgang Bei diesen müssen vor allem wasserunlösliche Verschmutzungen wie Fett von der Haut, den Haaren oder der Wäsche entfernt werden. Der hydrophobe Teil des Tensidmoleküls löst sich im Fett, der hydrophile Teil bleibt im Wasser gelöst. Dadurch bekommt die fettige Anschmutzung eine hydrophile Oberfläche und lässt sich so durch Wasser ablösen. Es bilden sich im Wasser emulgierte fetti- ge Aggregate, die oberflächlich durch Tensidmoleküle besetzt sind. Durch me- chanische Beanspruchung werden diese Aggregate zerkleinert und es lagern sich erneut Tensidmoleküle an. So entsteht eine immer feinere Emulsion. Das erneute Zusammentreten der emulgierten Partikel ist auf Grund der gleichna- migen Ladung der Oberflächen erschwert. Die fein emulgierte Anschmutzung wird damit mit dem Wasser entfernt. Auch Pigmentverschmutzungen (farbige Feststoffe) werden so entfernt. Ihre Oberfläche bindet die hydrophoben Enden der Tensidmoleküle, zumWasser ragen wieder die hydrophilen, und die Pigmen- te werden dispergiert. Tensidmoleküle, die nicht an der Wasseroberfläche oder in solchen Aggregaten Platz finden, bilden im Wasser Micellen . Dabei lagern sich ihre hydrophoben Molekülteile zusammen, die Micelle hat an der wasserzugewandten Oberfläche wieder hydrophilen Charakter. Auch die fein emulgierten und dispergierten Ag- gregate der Anschmutzungen nach dem Waschvorgang nennt man Micellen. Abb. 249–1: Die Arten von Schmutz Schmutz wasserlöslich nicht wasserlöslich Pigmentschmutz Fettschmutz Eiweißschmutz Kohlenhydrat- schmutz waschbarer Schmutz nicht waschbarer Schmutz bleichbarer Schmutz nicht bleichbarer Schmutz anorgan. Salze, Schweiß, Zucker, Harnstoff Metalloxide, Staub, Erde Hautfett, Speiseöle, Schmalz, Mineralöle Blut, Ei, Milch Stärke, Breie Obst, Tee, Rotwein, Gemüse Teer, Lacke, Farben Abb. 249–2: Reinigung durch ein Tensid Wasser Luft Faser Ölige Anschmutzung Ausgangszustand Tensidadsorption Tröpfchenbildung Schmutzabstoßung Schmutzentfernung a) b) c) d) e) Exkurs Nur zu Prüfzwecken – Eigentum des Verlags öbv