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„Tenside – nicht nur zum Waschen“ Birgit Schubert

„Tenside – nicht nur zum Waschen“ Birgit Schubert. Gliederung. 1. Definition 2. Verwendung 3. Struktur und Einteilung 4. Eigenschaften 5. Geschichte 6. Tensidverbrauch 7. Lehrplansituation 8. Didaktische Aspekte. 1. Definition. 1. Definition. Tenside (lat. tensio = Spannung):

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Presentation Transcript

  1. „Tenside – nicht nur zum Waschen“Birgit Schubert

  2. Gliederung 1. Definition 2. Verwendung 3. Struktur und Einteilung 4. Eigenschaften 5. Geschichte 6. Tensidverbrauch 7. Lehrplansituation 8. Didaktische Aspekte

  3. 1. Definition 1. Definition Tenside (lat. tensio = Spannung): • Substanzen, die die Grenzflächenspannung zwischen zwei Phasen herabzusetzen vermögen • besitzen ein hydrophiles und ein hydrophobes Ende

  4. 1. Definition Demonstration 1:Lava-Lampe

  5. 2. Verwendung 2. Verwendung Nahrungsmittel Verschiedene Industriezweige Pflanzenschutz & Schädlingsbekämpfung Baugewerbe Waschen & Reinigen Textilien & Fasern Bergbau, Flotation & Ölförderung Cellulose & Papier Leder & Pelze Metallverarbeitung Farben, Lacke & Kunststoffe Kosmetik & Pharmazie

  6. 3. Struktur und Einteilung 3. Struktur und Einteilung • Streichholzmodell: hydrophil hydrophob Nichtionische Tenside Anionische Tenside Kationische Tenside Amphotere Tenside

  7. 3. Struktur und Einteilung Beispiele aus den verschiedenen Tensidklassen A) Kationische Tenside: Cl- Dimethyldioctadecylammoniumchlorid +

  8. 3. Struktur und Einteilung Versuch 1: Nachweis der Anlagerung kationischer Tenside an Textilien

  9. 3. Struktur und Einteilung Auswertung - 2 + Bromphenolblau

  10. 3. Struktur und Einteilung - 2 NaBr intensiv blau

  11. 3. Struktur und Einteilung B) Anionische Tenside: - R-CH2-OSO3 Na(R = C10-C14) R-CH2-COO Na(R = C10-C20) Fettalkoholsulfate Seife Gallensäureanionen R = CH2-COO  Glykolcholsäureanion R = CH2-CH2-SO3  Taurocholsäureanion

  12. 3. Struktur und Einteilung C) Nichtionische Tenside: Alkylpolyglucosid Fettsäuremonoglycerid R = C15-17

  13. 3. Struktur und Einteilung D) Amphotere Tenside: Dipalmitoyllecithin Alkylbetain R = C12-14H25-29

  14. 4. Eigenschaften 4. Eigenschaften • Herabsetzen der Grenzflächenspannung zweier Phasen • Herabsetzen der Oberflächenspannung • Dispergiermittel • Netzmittel • Schaumbildner

  15. 4. Eigenschaften Demonstration 2:Herabsetzen der Oberflächenspannung

  16. 4. Eigenschaften Erklärung der Oberflächenaktivität • Oberflächenspannung des Wassers: • Bei Zugabe eines Tensids: • - Bildung einer monomolekularen Tensidschicht • - Herabsetzen der Oberflächenspannung H2O

  17. 4. Eigenschaften Demonstration 3:Wirkung als Netzmittel

  18. 4. Eigenschaften Erklärung der Wirkung als Netzmittel • hydrophile Gruppen der Faser statistisch häufiger ins Innere der Faser  langsame Benetzung • Tensid mit hydrophoben Enden an hydrophobe Faser mit Tensid

  19. Trotz des spezifisch geringeren Gewichts des Öls kein Herausfließen erst bei Herabsetzen der Grenzflächenspannung durch Tensidzugabe 4. Eigenschaften Erklärung der Herabsetzung der Grenzflächenspannung (Lava-Lampe) H2O Öl

  20. 4. Eigenschaften Demonstration 4:Dispergierwirkung

  21. 4. Eigenschaften Erklärung der Dispergierwirkung Öl Luft Schmutz Emulgator Schaum Suspergiermittel

  22. 4. Eigenschaften Versuch 2:Schaumlöschgerät

  23. Auswertung 4. Eigenschaften 6 NaHCO3(aq) + Al2(SO4)3(aq)3 Na2SO4(aq) + 2 Al(OH)3(aq) + 6 CO2(g) + Saponin + anionisches Tensid Struktur des Saponins (Digitonin): Xyl-Glc-Gal Glc-Gal

  24. 4. Eigenschaften Erklärung der Schaumbildung • Einschließen von Luftteilchen durch Tenside • Schaumblasen durch Tensiddoppelschichten vom Wasser getrennt

  25. 5. Geschichte 5. Geschichte • 2500 v. Chr.: Sumerer  Herstellung von Seife aus Holzasche und Öl • Ägypter, Gallier, Germanen  Herstellung von Seife • 14. Jh.: Deutschland  Seifensiederzunft

  26. 5. Geschichte • 1791: Leblanc  technische Herstellung von Soda (Solvay-Verfahren)  Seifenfabrikation • 1823: Chevreul  Verseifungsprozess aufgeklärt • 1834: Runge  1. Synthetische Tensid: Türkischrotöl

  27. 5. Geschichte Versuch 3: Nachteile von Seife

  28. Auswertung 5. Geschichte Reaktion bei Zugabe von Calciumchlorid: Ca2+(aq) + 2 CH3-(CH2)16-COO-(aq) Ca2+(CH3-(CH2)16-COO-)2(s) Ca2+(aq) + 2 CH3-(CH2)16-OSO3-(aq) Seifenanion Kalkseife Fettalkoholsulfation Reaktion bei Zugabe von Säure: H3O+(aq) + CH3-(CH2)16-COO-(aq) CH3-(CH2)16-COOH + H2O H3O+(aq) + CH3-(CH2)16-OSO3-(aq) CH3-(CH2)16-OSO3H + H2O Seifenanion Fettsäure Fettalkoholsulfation Schwefelsäurehalbester

  29. 5. Geschichte • 1928: Bertsch, Böhme Fettchemie/Chemnitz  1. synthetische Tensid für Waschmittel • 1931: Schöller, Witwer IG Farben 1. Nichtionische Tenside • 1932: Böhme Fettchemie/Chemnitz  1.Feinwaschmittel  FAS

  30. 5. Geschichte Versuch 4:Synthese eines anionischen Tensids

  31. 5. Geschichte Auswertung Übersicht: 1.) H3C-(CH2)14-CH2-OH(s) + H2SO4(aq) H3C-(CH2)14-CH2-OSO3H(s) + H2O 2.) H3C-(CH2)14-CH2-OSO3H(s) H3C-(CH2)14-CH2-OSO3- Na+ (s) + NaOH - H2O

  32. 5. Geschichte 1.) Veresterung Schwefelsäurehexadecylester

  33. 5. Geschichte 2.) Säure-Base-Reaktion Natriumhexadecylsulfat ≡ FAS

  34. 5. Geschichte Versuch 5: Nachweis des anionischen Tensids

  35. Auswertung 5. Geschichte Methylenblau

  36. 5. Geschichte

  37. 5. Geschichte • 1928: Bertsch, Böhme Fettchemie/Chemnitz  1. synthetische Tensid für Waschmittel • 1931: Schöller, Witwer IG Farben • 1. Nichtionische Tenside • 1932: Böhme Fettchemie/Chemnitz  • 1.Feinwaschmittel  FAS • 1955: Tetrapropylenbenzolsulfonat  65% Gesamtbedarf • 1964: Detergentien-Gesetz  80% biologisch abbaubar

  38. 6. Tensidverbrauch 6. Tensidverbrauch in der BRD1985 33% Nichtionische Tenside Anionische Tenside 59% 7% Kationische Tenside 1% Amphotere Tenside

  39. 6. Tensidverbrauch 6. Tensidverbauch in der BRD1989 44,2% 46,8% Anionische Tenside Nichtionische Tenside Kationische Tenside 1,5% 7,5% Amphotere Tenside

  40. 6. Tensidverbrauch Versuch 6:Nachweis der Komponenten eines APG`s

  41. Auswertung 6. Tensidverbrauch

  42. 6. Tensidverbrauch

  43. 6. Tensidverbrauch - H+

  44. 6. Tensidverbrauch Fehlingsche Probe: +2 +1 +1 +3 rostrot

  45. 7. Lehrplansituation 7. Lehrplansituation • GK/LK 13.2: Wahlthema Angewandte Chemie Grenzflächenaktive Substanzen: • Waschmittel: Herstellung, Struktur und Eigenschaften von Seifen/synthetischen Tensiden; Erklärung der Waschwirkung; Belastung der Gewässer durch waschaktive Stoffe und ihre Hilfsmittel • Grenzflächenaktive Substanzen in Technik, Kosmetik, Textilindustrie etc.

  46. 8. Didaktische Aspekte 8. Didaktische Aspekte • Alltagsbezug • Anwendungsbezogen • Fächerübergreifend • Komplexes Denken • Umwelterziehung/-bezug

  47. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

  48. Ditartratotetraaquadikupfer(II)-Komplex

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