Rund ums Waschen bersicht 1 Geschichte des Waschens
Rund ums Waschen
Übersicht 1. Geschichte des Waschens 2. Moderne Waschmittel 2. 1 Tenside 2. 2 Bleichmittel 2. 3 Enzyme 2. 4 Ionenaustauscher 2. 5 Optische Aufheller 3. Der Waschvorgang 4. Schulrelevanz
1. Geschichte des Waschens
1. Geschichte des Waschens • Erstes Waschmittel: Wasser • Seifen: Alkalisalze der Fettsäuren • Entdeckung der Seife: Sumerer ca. 2500 v. Chr. Seifenrezept: 1 Liter Öl und die fünfeinhalbfache Portion Pottasche (K 2 CO 3) • Nutzung: Medizin, Kosmetik und Reinigung
1. Geschichte des Waschens • Ägypter: ca. 600 v. Chr. • Nutzung: Haarpomade, Medizin • Wäschereinigung: Kochen mit Pottasche & Soda (Na 2 CO 3)
1. Geschichte des Waschens • Römer: ca. 50 v. Chr. • Nutzung: Kosmetik, Haarpomade • Wäschereinigung: Urin & Kochen mit Aschelauge • 2. Jhd. : Wiederentdeckung der reinigenden Wirkung der Seife durch Arzt Galen
1. Geschichte des Waschens • Hochblüte der Seifensiederrei: durch Araber, Spanier, Italiener & Franzosen • 14. Jhd. : Seifensieder-Zünfte in Deutschland • 19. Jhd. : großtechnische Herstellung von Soda (Leblanc. Verfahren & Solvay-Verfahren)
1. Geschichte des Waschens • 1907: erstes Vollwaschmittel – Persil (Seifenpulver, Natriumperborat & Natriumsilicat) • 1928: Synthese anderer Tenside (lat. : tensio = Spannung; oberflächenaktive Verbindungen) – z. B. Alkylsulfate (FEWA)
1. Geschichte des Waschens Versuch 1: Herstellung von Seife Öl + Natriumhydroxid → Glycerin + Seife
1. Geschichte des Waschens Mechanismus der Verseifung
1. Geschichte des Waschens
2. Moderne Waschmittel
2. Moderne Waschmittel Waschaktive Substanzen Tenside Bleichmittel Enzyme Gerüststoffe Ionenaustauscher Cobuilder Alkalien Optische Aufheller Weitere Hilfsstoffe Schaum-, Vergrauungs-, Farbübertragungs-, Korossionsinhibitoren, Duftstoffe
2. 1 Tenside • Aufbau von Tensiden: – Hydrophoben Teil: meist langkettig verzweigter bzw. unverzweigter Kohlenwasserstoff – Hydrophiler Teil: polare Gruppierung
2. 1 Tenside Demonstration 1: Tenside in wässriger Lösung
2. 1 Tenside Demonstration 2: Erniedrigung der Grenzflächenspannung
2. 1 Tenside Tensidklassen
2. 1 Tenside Versuch 2: Herstellung von Dodecylsulfat Dodecanol → Dodecylsulfat + Wasser
2. 1 Tenside Mechanismus 1. Schritt: Bildung des Schwefelsäureesters
2. 1 Tenside 2. Schritt: Versetzen mit Natronlauge
2. 1 Tenside Versuch 3: Nachweis von anionischen und kationischen Tensiden
2. 1 Tenside Warum man Seife nicht zum Wäsche waschen nutzt • Seifenlösungen haben hohen p. H-Wert Verfilzen von Naturfasern • In hartem Wasser Bildung von Kalkseifen Ablagerung auf Gewebefaser • Mit Säuren Reaktion zu schwerlöslichen Fettsäuren Ablagerung auf Gewebefaser
2. 2 Bleichmittel • Funktion: – Oxidative Zerstörung des Schmutzes – Keimtötende Wirkung – Ersatz für Rasenbleiche • Einsatz von Natriumperborat – Bei 60°C optimal aktiv bei geringeren Temperaturen Zusatz von Tetraethylendiamin (Bleichaktivator)
2. 2 Bleichmittel Versuch 4: Nachweis der Bleichwirkung 1) Bei Temperaturen > 60°C
2. 2 Bleichmittel 2) Bei Temperaturen < 60°C
2. 2 Bleichmittel
2. 3 Enzyme • Enzyme: hochmolekulare Eiweißverbindungen • Proteasen: Spaltung von Eiweißmolekülen in lösliche Bruchstücke • Amylasen: Spaltung von Stärkemolekülen in Zweifachzucker Maltose • Cellulasen: Spaltung von Cellulose in Cellobiose • Lipasen: Entfernung von Fetten und Ölen bei Temperaturen um 20°C
2. 3 Enzyme Funktion in Waschmitteln • Enzymatisch katalysierte Zersetzung des Faserschmutzes
2. 3 Enzyme Versuch 5: Nachweis der Proteasewirkung mittels Gelatine • Subtilisin – – – Stabilitätsoptimum bei 60°C p. H-Optimum zwischen p. H 10 -11 Stabilisierung durch Ca 2+ Ionen Geringe Selektivität Aktives Zentrum
2. 3 Enzyme Mechanismus der enzymatischen Katalyse
2. 3 Enzyme
2. 3 Enzyme
2. 3 Enzyme Demonstration 3: Wirkungsweise von Cellulase in Waschmitteln
2. 4 Ionenaustauscher • Funktion: Entfernung der Härte – Früher: Natriumcarbonat, Pentanatriumtriphosphat • Nachteil: Kalkablagerungen, Eutrophierung – Heute: Zeolithe und Cobuilder (halten härtebildende Ionen in Lösung)
2. 5 Optische Aufheller • Fasern absorbieren bevorzugt blaues Licht Gelbstich in weißen Textilfasern – Früher: Zugabe von blauen Farbstoffen – Heute: Zugabe von Fluoreszenzfarbstoffen
2. 5 Optische Aufheller Demonstration 4: Optische Aufheller
3. Der Waschvorgang
3. Der Waschvorgang Versuch 6: Schmutzablösende Wirkung von Tensiden Schmutzart Beispiel Pigmente Staub, Asche, Ruß Fette/Öle/Mineralöle Hautfett, Kosmetika Wasserlösliche Stoffe Salze, Urin, Schweiß Eiweißhaltige Stoffe Blut, Kakao, Milch Farbstoffhaltige Stoffe Obst, Rotwein, Tee, Kaffee
3. Der Waschvorgang 1) Benetzung 2) Verminderung der Schmutzanhaftung 3) Ablösen des Schmutzes von der Faser 4) Halten des Schmutzes in der Lösung
4. Schulrelevanz • Anwendungsbezug Chemie hat etwas mit dem eigenen Leben zu tun • Waschmittel im Lehrplan – Wahlthema angewandte Chemie • Grenzflächenaktive Substanzen – Wahlthema Komplexchemie • Bedeutung & Verwendung von Komplexverbindungen
Ende
ZUSATZMATERIAL
Asparaginsäure Serin Histidin
2. 1 Tenside Schaumbildung Zusatzmaterial
2. 1 Tenside Zusatzmaterial Versuch 4: Warum man Seife nicht zum Wäsche waschen nutzt 1) Der p. H-Wert
2. 1 Tenside 2) Bildung schwerlöslicher Fettsäuren 3) Bildung von Kalkseifen Zusatzmaterial
2. 1 Tenside Warum man Seife nicht zum Wäsche waschen nutzt 1) Der p. H-Wert 2) Bildung schwerlöslicher Fettsäuren 3) Bildung von Kalkseifen
3. Der Waschvorgang
1. Geschichte des Waschens Industrielle Herstellung von Seife
2. 4 Ionenaustauscher Versuch 7: Wirkungsweise von Zeolith A
2. 3 Enzyme Proteasen • Funktion: Spaltung von Eiweißmolekülen in lösliche Bruchstücke Bessere Loslösung von Textilfaser mit Tensiden
2. 3 Enzyme Amylasen • Funktion: Spaltung von Stärkemolekülen in Zweifachzucker Maltose • Verbesserte Waschergebnisse gegenüber kohlenhydrathaltigen Anschmutzungen – Nudeln, Reis, Bratensauce, Pudding • Synergien zwischen Amylasen und Proteasen – Amylase baut Stärke an Oberfläche des Flecks ab, Protease kommt besser an Eiweiß heran
2. 3 Enzyme Cellulasen • Funktion: Spaltung von Cellulose in Cellobiose • Abbau von Mikrofibrillen Glatte Oberfläche, frische Farbe, weiches Gewebe • Freisetzung feiner Schmutzpartikel Tenside können Anschmutzungen entfernen • Einsatz in Colorwaschmitteln
2. 3 Enzyme Demonstration 3: Wirkungsweise von Cellulase in Waschmitteln
2. 3 Enzyme Lipasen • Funktion: Entfernung von Fetten und Ölen bei Temperaturen um 20°C • Oberhalb dieser Temperaturen Tenside ausreichend • Kombination von Tensiden mit Lipasen erhöht Waschwirkung • Spaltung der Fettmoleküle zwischen Glycerinmolekülrest und Fettsäuremolekülresten
3. Der Waschvorgang 1) Benetzung - Erniedrigung der Grenzflächenspannung 2) Verminderung der Schmutzanhaftung - Elektrostatische Abstoßung zwischen Schmutz und Faser - Umnetzung
3. Der Waschvorgang 3) Ablösen des Schmutzes von der Faser - vollst. Umnetzung durch mechanische Bewegung 4) Halten des Schmutzes in der Lösung
3. Der Waschvorgang Waschkreis
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