Waschmittel

1. Waschmittel Wie man eine weiße Weste bekommt

2. Gliederung • Geschichte der Wäschepflege Versuch 1 • Inhaltsstoffe moderner Waschmitteln 2.1 Tenside Demonstration 1, Versuch 2 2.2 Gerüststoffe Versuche 3, 4, 5 2.3 Bleichmittel Versuch 6 2.4 Optische Aufheller Demonstration 2 3. Waschmittel in der Schule

3. 1. Geschichte der Wäschepflege • Tontafel der Sumerer, um etwa 2500 v. Chr., Telo (Mesopotamien): • „Um mit Wasser rein zu waschen, um mit Pottasche zu säubern... vermischt er das reine Öl mit Pottasche“

4. ca. 600 v. Chr., Ägypten: Seife wird aus tierischen Fetten oder pflanzlichen Ölen mit Trona (vermutete Zusammensetzung: Na2CO3. NaHCO3. H2O) vermischt und gekocht

5. Plinius der Ältere (23 -79 n. Chr.) „Historia naturalis“: „Gallier und Germanen benutzen Seife aus Ziegentalg und weiß gebrannter Asche als Haarpomade.“

6. 8 Jhd.: Blütezeit der Seifen-herstellung in Italien, Spanien und Frankreich 18. Jhd.: Seifensiederhandwerk weicht einer gezielt industriellen Seifener-zeugung

7. 1878: „Henkels Bleichsoda“ mit Natriumcarbonat und Natriumsilicat als Einweich- und Enthärtungsmittel 1907: PERSIL, ein Gemisch aus Perborat, Seifenflocken, Soda und Natriumsilicat, als erstes Vollwaschmittel

8. 1834: Entdeckung des ersten „synthetischen“ Tensids, des „sulfooleinsauren Kalis“ 1932: Feinwaschmittel „Fewa“ als erste synthetische wasch-aktive Substanz

9. Versuch 1: Vergleich von Seife und synthetischen Tensiden 1. pH-Wert R-CH2-COO –(aq) + H2O R-CH2-COOH(aq) + OH-(aq) „Seifenanion“ R-CH2-OSO3-(aq) + H2O R-CH2-OSO3H(aq) + OH-(aq) Fettalkoholsulfation

10. 2. Reaktion bei Zugabe von Säure R-CH2-COO-(aq) + H3O+(aq) R-CH2-COOH(s) + H2O „Seifenanion“ Fettsäure R-CH2-OSO3-(aq) + H3O+(aq) R-CH2-OSO3H(aq) + H2O Fettalkoholsulfation Schwefelsäurehalbester

11. 3. Reaktion mit „hartem“ Wasser 2 R-CH2-COO-(aq) + Ca2+(aq) Ca(R-CH2-COO)2(s) „Seifenanion“ Kalkseife 2 R-CH2-OSO3-(aq) + Ca2+(aq) Ca(R-CH2-OSO3)2(aq) Fettalkoholsulfation

12. 2. Inhaltsstoffe moderner Waschmittel

13. 2.1 Tenside Tenside (lat. tensio = Spannung) sind Substanzen mit amphiphilem Molekülaufbau, die die Grenzflächenspannung an Phasengrenzen herabzusetzen vermögen. Wassertropfen Waschmitteltropfen

14. Das Tensidmolekül COO- hydrophob hydrophil

15. Tensidklassen (1) • kationische Tenside • anionische Tenside • R-CH2-OSO3- Na+ CH3 z. B. Dodecyltrimethyl-ammoniumchlorid (R = C12H25) + R N CH3 Cl- CH3 z.B. Fettalkoholsulfat (FAS) (R = C11 – C15)

16. Tensidklassen (2) • amphotere Tenside • nichtionische Tenside R-O-(CH2-CH2-O-)nH CH3 z.B. Alkylbetain + N R CH2 COO- CH3 z.B. Fettalkoholpolyglykol-ether(R = C9 – C19; n = 3 – 15)

17. Versuch 2: Identifizierung der Tensidart mittels DC • Anionisches Tensid: Vollwaschmittel • Kationisches Tensid: Weichspüler • Nichtionisches Tensid: Zuckertensid • Indikatoren: MethylorangeMethylenblau +

18. Auswertung: • kationisches Tensid/ Methylorange gelber Fleck • anionisches Tensid/ Methylenblau blauer Fleck • nichtionisches Tensid grünlicher Fleck WS VW ZT

19. 2.2 Gerüststoffe Versuch 3: Wirkungsweise von Gerüststoffen [Fe(H2O)6]3+(aq) + 4 SCN-(aq)[Fe(H2O)2(SCN)4]-(aq) + 2 H2O [Fe (SCN)4 (H2O)2]-(aq) Waschmittellösung Entfärbung

20. Pentanatriumtriphosphat - der älteste Gerüststoff Versuch 4: Phosphatnachweis - - - - - Fe3+ 2 Na+ 5 Na+ 12 (NH4)6Mo7O24(aq) + 7 H3PO4(aq) + 51 HNO3(aq) 7(NH4)3[P(Mo12O40)](s) + 51 NH4NO3 + 36 H2O

21. Das Phosphat-Problem • von 1960 – 1984 war PNT wichtigster Gerüststoff • Vorteile: - komplexe Bindung mehrwertiger Metallionen - Wirkungssteigerung der Tenside - alkalische Abpufferung der Waschlauge - toxikologisch unbedenklich • aber: Eutrophierung der Gewässer!

22. Das Phosphat-Substitut: SASIL(sodium-aluminium-silicate) - - Formale Zusammensetzung: x Na2O . y Al2O3. 2 SiO2 α - Käfig

23. Wirkungsweise von SASIL - - + Ca2+ Na+ Ca2+ Na+ - Na+ Na+ - -

24. Versuch 5: Titrimetrische Gehalts- bestimmung von SASIL 1. Säureaufschluss Na12[Al12Si12O48] + 48 H3O+ 12 Na+ + 12 Al3+ + 12 SiO2 + 72 H2O 2. Komplexierung von Al3+ Al3+ + [H2X]2- + 2 H2O [Al- - -X]- + 2 H3O+

25. 3. Rücktitration mit Zn2+ Zn2+ + [H2X]2- + 2 H2O [Zn- - -X]2- + 2 H3O+ 4. Endpunktbestimmung Zn2+ + 2 H2Dz + 2 H2O [Zn(HDz)2] + 2 H3O+ braunrotviolett 5. Abfangen der Protonen H3O+ + CH3COO- H2O + CH3COOH

26. Dithizon (H2Dz) Zink-EDTA-Komplex ([Zn- - -X]2-) Zn2+ Zink-Dithizon-Komplex ([Zn(HDz)2]) - -

27. 2.3 Bleichmittel – „wäscht selbst Buntwäsche blütenweiß“ Versuch 6: Nachweis der Bleichwirkung 2- Δ + 2 H2O 2 H2BO3- + 2 H2O2 H2O2+ OH- HOO- + H2O HOO-O + OH-

28. Der Rote-Beete-Farbstoff: Betanin

29. 2.4 Optische Aufheller UV-Strahlung des Tageslichts weiß Faser mit optischem Aufheller

30. 3. Waschmittel in der Schule „Ein übergeordnetes Erziehungsziel des Unterrichts ist es, die Schülerinnen und Schüler zur Bewältigung zukünftiger Lebenssituationen und zur Teilnahme an demokratischen Entscheidungsprozessen zu befähigen und damit zu mündigen Staatsbürgern zu erziehen. .................................. .....Dem Chemieunterricht fällt dabei die besondere Aufgabe zu, die materiale Umwelt zu erschließen sowie Verständnis und Kompetenz im Umgang mit alltäglichen Stoffen zu vermitteln.“

31. Justus von Liebig (1803 – 1873): „Die Seife ist ein Maßstab für den Wohlstand und die Kultur der Staaten. Es ist gewiss, dass man bei der Vergleichung zweier Staaten bei gleicher Einwohnerzahl denjenigen für den reicheren, wohlhabenderen und kultivierteren erklären kann, welcher am meisten Seife verbraucht.“