Lösungen zu den Aufgaben im Buch

4408.3
a) Lecithin-Moleküle sind typische Tensid-Teilchen: Der
Phosphat-Rest und der Cholin-Rest sind stark polar, die
beiden Alkyl-Reste sind unpolar. Lecithin wirkt daher als
Emulgator und Dispersionsmittel.
b) ,,Light-Margarine" ist kalorienreduziert. Teile des energiereichen
Pflanzenfetts werden durch Wasser ersetzt. Da
Fett und Wasser schlecht miteinander mischbar sind, muss
man zusätzliche Tenside als Emulgatoren einsetzen.
Die Abbildung zeigt verschiedene Margarine-Sorten:
Sorte 1: Fast reines Pflanzenfett - weniger als 30 % Wasser
- kaum Tenside als Emulgator.
Sode 2: Mehr als halb soviel Wasser wie Fett - etwa 5 %
Tenside als Emulgatoren.
Sorte 3: Fast soviel Wasser wie Fett - deshalb mehr als
10 % Tenside als Emulgator.
4408.4
a) Wasser enthält neben Hydrogencarbonat-lonen Calciumlonen
und Magnesium-lonen. Diese führen beim Erhitzen
des Wassers zur Fällung von schwerlöslichem Calciumcarbonat
und Magnesiumcarbonat. Die Salze setzen sich als
Kesselstein auf Heizstäben ab und bilden auf der Wäsche
einen Grauschleier-
Ca(HCO3)r(aq)-----+ CaCO(s) + HrO(l) + COr(g)
b) Zeolithe sind lonenaustauscher. lm lnneren des Zeoliths
befinden sich Hohlräume, die Natrium-lonen enthalten. Bei
der Wasserenthärtung tauschen Zeolithe Natrium-lonen
gegen Calcium-lonen und Magnesium-lonen aus:
Zeolith ' 2 Na* + Ca'?(aq) ------; Zeolith . Ca2* + 2 Na. (aq)
c) Das Trianion der Citronensäure geht mit Calcium-lonen
Komplexbindungen ein. Dadurch kann kein Calciumcarbonat
ausfallen.
| ,.ö
H-9-C.
ö- ]_o' 'c-c-o-H
o I
-,u,
H_C_C
J, \o).
d) Der Waschvorgang wird durch die Härlebildner des
Wassers behindert. Beim Erhitzen des Wassers fällt Calciumcarbonat
und Magnesiumcarbonat aus und setzt sich
an den Heizstäben der Waschmaschine als Kesselstein
und auf der Wäsche als Grauschleier ab. Enthärter sorgen
dafür, dass die Calcium-lonen und die Magnesiumlonen
im Wasser gebunden werden. Normalerweise werden
Zeolithe als Enthärter verwendet. Zeolithe haben keine
Nachteile, sie sind ökologisch unbedenklich. Zeolithe sind
pulverförmige Feststoffe, sie werden mit der Waschlauge
weggeschwemmt.
4408.5
a) Bleichmittel: Auch mit enthärtetem Wasser wird Wäsche
durch häufiges Waschen allmählich grau. Gegen die Vergrauung
und zum Entfernen von Flecken enthalten Waschmittel
deshalb auch Bleichmittel. Diese Stoffe setzen beim
Waschen Wasserstoffperoxid frei. Flecken werden dadurch
oxidativ entfernt.
ln modernen Waschmitteln wird vor allem Natriumpercarbonat
(2 NarCO. . 3 H2O2) verwendet. Die Bleichwirkung
wird durch Bleichmittelaktivatoren verstärkt"
Optische Aufheller: Weiße Wäsche wird bei häufigem
Waschen durch Abbauprodukte farbiger Verbindungen
gelbstichig und unansehnlich. Optische Aufheller nehmen
UV-Licht aus dem Tageslicht auf und wandeln es durch
Fluoreszenz in sichtbares, blaues Licht um. Zusammen mit
dem Gelbstich erscheint die Wäsche dadurch weiß.
Farbübeftragungsinhibitoren: Bunte Textilien geben oft
Farbstoffe an die Waschlauge ab. Andere Wäschestücke
können dadurch verfärbt werden. Um dies zu verhindern,
enthalten Buntwaschmittel Polyvinylpyrrolidon. Polyvinylpyrrolidon
kann aufgrund seiner Polarität beim Waschvorgang
Farbstoffe anlagern und damit das Aufziehen des
Farbstoffes auf die Faser verhindern.
Enzyme: Flecken von Proteinen, Kohlenhydraten und Fetten,
die aus Nahrungsmitteln stammen, lassen sich oft nur
schwer auswaschen. Um diese Verbindungen zu hydrolysieren
setzt man den Waschmitteln Enzyme zu. Es bilden
sich lösliche Spaltprodukte.
b) Tenside erniedrigen die Ober.flächenspannung des Wassers.
Dadurch kann die Waschlauge das Gewebe benetzen
und leicht in die Fasern eindringen" Das Ablösen von
Schmutz beginnt mit der Anreicherung der Tensid-Teilchen
an der Grenzfläche zwischen Lösung und Faser. Die
hydrophoben Alkyl-Reste treten mit unpolarem Schmutz in
Wechselwirkung. Der Schmutz wird in kleinere Partikel zerlegt.
Sowohl die Faser als auch die Schmutzpartikel werden
durch Tensid-Anionen negativ aufgeladen und stoßen
sich daher ab. Mechanisches Bewegen des Waschgutes
bei erhöhter Temperatur begünstigt die Ablösung und Verteilung
des Schmutzes. Eingelagert in Micellen wird der
Schmutz dann mit der Waschlauge weggespült.
4408.6
Hinweis: lm Druck A3/2010 wurde in der Aufgabenstellung
die lnhaltsangabe geänded. Waschmittel 2 enthält anionische
Tenside (keine kationischen Tenside).
a) Anionische Tenside: Man überschichtet eine Lösung
von Methylenblau mit Essigsäureethylester und gibt die
Lösungen eines anionischen Tensids hinzu. Man erhält eine
Blaufärbung der organischen Phase, da die oxidierte Form
von Methylenblau blau gefärbt und positiv geladen ist. Mit
anionischen Tensiden bildet sich ein Komplex, der im organischen
Lösemittel löslich ist (siehe auch Schülerband Seite
405 V5).
Optische Aufheller: Weiße Textilien werden mit Waschmittellösung
getränkt. lm UV-Licht leuchten die Textilien auf.
(siehe auch Schülerband Seite 405 V4).
Enzyme: Proteasen können mit Eiklar-Lösung nachgewiesen
werden. Bei Zugabe von Eiklar-Lösung zu einer Waschmittellösung
werden Proteine hydrolysiert. Die gebildeten
Aminosäuren können mit Ninhydrin nachgewiesen werden.
Ninhydrin bildet mit Aminosäuren eine blauviolette Färbung.
Waschmittel - von der Pottasche zum Tensid 165