WaschmittelWaschmittel

Katrin KalbfleischKatrin Kalbfleisch

GliederungGliederungI. allgemeine EinführungI. allgemeine Einführung

II. Inhaltsstoffe eines WaschmittelsII. Inhaltsstoffe eines Waschmittels

III. Wirkungsweise eines WaschmittelsIII. Wirkungsweise eines Waschmittels

IV. Nachteile von WaschmittelnIV. Nachteile von Waschmitteln

V. WaschpulverherstellungV. Waschpulverherstellung

VI. QuellenangabeVI. Quellenangabe

I. EinführungI. EinführungÄltestes überliefertes Seifenrezept auf einer sumerischen Ältestes überliefertes Seifenrezept auf einer sumerischen Keilschrifttafel aus dem 3. Jahrtausend vor ChristusKeilschrifttafel aus dem 3. Jahrtausend vor ChristusÄgyptern war Seife in ihrer heutigen Zusammensetzung bekanntÄgyptern war Seife in ihrer heutigen Zusammensetzung bekanntGriechen und Römer kochten ihre Wäsche mit PottascheGriechen und Römer kochten ihre Wäsche mit Pottasche167 n.Chr. beschrieb der berühmte römische Arzt 167 n.Chr. beschrieb der berühmte römische Arzt Galenus Galenus Seife Seife als Heilmittelals HeilmittelGermanen beherrschten die Kunst der SeifenherstellungGermanen beherrschten die Kunst der Seifenherstellungzu Beginn des 19. zu Beginn des 19. Jhd Jhd stieg die Nachfrage an Seifestieg die Nachfrage an Seife1878: Einführung von Bleichsoda (Soda + Natriumsilicat)1878: Einführung von Bleichsoda (Soda + Natriumsilicat)1907: erstes Vollwaschmittel (Persil) 1907: erstes Vollwaschmittel (Persil) (Seife, Soda, Natriumsilicat, (Seife, Soda, Natriumsilicat, NatriumperboratNatriumperborat) ) 1933: Feinwaschmittel 1933: Feinwaschmittel Fewa Fewa ((NatriummonoalkylsulfatNatriummonoalkylsulfat))Heute: Universalwaschmittel Heute: Universalwaschmittel

II. Inhaltsstoffe eines II. Inhaltsstoffe eines WaschmittelsWaschmittels

Moderne Waschmittel sind stets Gemische waschaktiver Moderne Waschmittel sind stets Gemische waschaktiver Substanzen und einer Reihe von ZusatzstoffenSubstanzen und einer Reihe von ZusatzstoffenEntscheidene Entscheidene Bestandteile der Waschmittel sind waschaktive Bestandteile der Waschmittel sind waschaktive Substanzen: Substanzen: TensideTenside bzw. bzw. DetergentienDetergentienZu den Zusatzstoffen gehören Enthärter, Bleichmittel, Zu den Zusatzstoffen gehören Enthärter, Bleichmittel, Waschenzyme, optische Aufheller, Stellmittel, Waschenzyme, optische Aufheller, Stellmittel, SchaumregulatorenSchaumregulatoren

TensideTensidelateinisch: lateinisch: tenderetendere, , TensumTensum >spannen< >spannen<

früher auch früher auch Detergentien Detergentien genannt (genannt (latlat. . DetergereDetergere: reinigen): reinigen)

Bezeichnung für Verbindungen, welche die Grenzflächenspannung deBezeichnung für Verbindungen, welche die Grenzflächenspannung des s Wassers herabsetzen bzw. zerstören Wassers herabsetzen bzw. zerstören ⇒⇒ grenzflgrenzfläächenaktive Stoffe chenaktive Stoffe

sie stabilisieren Emulsionen und begünstigen die Bildung von sie stabilisieren Emulsionen und begünstigen die Bildung von Suspensionen Suspensionen

TensideTenside lassen sich nach ihrem Aufbau in lassen sich nach ihrem Aufbau in ionische ionische und und nichtnicht--ionischeionische TensideTenside einteilen. Zu den einteilen. Zu den ionogenen Tensidenionogenen Tensiden(sind (sind geladen) gehören geladen) gehören AnionentensideAnionentenside, , KationentensideKationentenside und und amphotereamphotere TensideTenside (Zwitter(Zwitter-- Ion)Ion)

Das Aufbauprinzip der Das Aufbauprinzip der TensideTenside folgt streng dem der Seifen: folgt streng dem der Seifen: sie weisen einen sie weisen einen --hydrophoben hydrophoben (unpolaren, lipophilen, (unpolaren, lipophilen, wasserabstoßend) Rest und eine wasserabstoßend) Rest und eine -- hydrophile hydrophile (polare, (polare, lipophobelipophobe, , wasserliebende) Gruppe aufwasserliebende) Gruppe auf

hydrophober Teilhydrophober Teil: linearer, verzweigter : linearer, verzweigter oder zyklischer Kohlenwasserstoffrest oder zyklischer Kohlenwasserstoffrest (wasserunlöslich) (wasserunlöslich)

hydrophiler Teil: hydrophiler Teil: ähnelt in seiner Struktur ähnelt in seiner Struktur einemeinem wasserlöslichem Salz, wasserlöslichem Salz, CarboxylatCarboxylat--bzw. bzw. SulfanatgruppenSulfanatgruppen, die sich in Wasser , die sich in Wasser löstlöst

Tensidklasse Modell BeispielAnionische Tenside

Kationische Tenside

Amphotere Tenside

Nichtionische Tenside

Einteilung in Einteilung in TensidTensid-- KlassenKlassen

EnthärterEnthärterCaCa22++ und Mg2+und Mg2+-- Ionen des Wassers behindern die Ionen des Wassers behindern die WaschwirkungWaschwirkungNatriumphosphat als EnthärterNatriumphosphat als Enthärter

Wirkung: Bildung eines stabilen, wasserlöslichen CalciumWirkung: Bildung eines stabilen, wasserlöslichen Calcium--KomplexesKomplexes

Problem: Phosphatgehalt im WasserProblem: Phosphatgehalt im WasserPhosphatersatzstoff, spezielle Phosphatersatzstoff, spezielle NatriumalumosilicateNatriumalumosilicate: : ZeolitheZeolithe

Zeolithe Zeolithe A (A (SasilSasil) besonders als Enthärter geeignet) besonders als Enthärter geeignetAlumosilicate Alumosilicate wirken als wirken als IonentauscherIonentauscher: :

ZeolitheZeolithe

GriechGriech.: .: zeinzein= kochen = kochen lithos lithos = Stein= Stein1756 vom 1756 vom schwedschwed. Mineralogen . Mineralogen CronstedCronsted eingeführteingeführtGruppe von Mineralien, wasserhaltige AlkaliGruppe von Mineralien, wasserhaltige Alkali-- bzw. Erdalkalibzw. Erdalkali--AlumosilicateAlumosilicateAufbau: 2M/Aufbau: 2M/zO zO * Al2O3 * x SiO2 * y H2O* Al2O3 * x SiO2 * y H2OKristallgitter aus SauerstoffKristallgitter aus Sauerstoff-- Brücken verknüpften SiO4 und AlO4 Brücken verknüpften SiO4 und AlO4 TetraedernTetraedern

räumliche räumliche AnordunugAnordunug gleichgebauter Hohlräume, die über gleichgebauter Hohlräume, die über Fenster bzw. Kanäle zugänglich sindFenster bzw. Kanäle zugänglich sindEinteilung: FaserEinteilung: Faser--, Blätter, Blätter-- und Würfelund Würfel-- Zeolithe Zeolithe Vorkommen: Vulkangestein, TuffVorkommen: Vulkangestein, Tuff-- haltige haltige AblagerungenAblagerungenHerstellung: Reinigung von natürlichen Herstellung: Reinigung von natürlichen ZeolithenZeolithen

Rekristallisation des natürlichen Materials Rekristallisation des natürlichen Materials Synthese aus SiO2 und Al2O3 Synthese aus SiO2 und Al2O3 haltigen haltigen SubstanzenSubstanzen

CobuilderCobuilderunterstützen die Wirkung von unterstützen die Wirkung von ZeolitheZeolithegroße Bedeutung: große Bedeutung: Polycarboxylate Polycarboxylate ((NatriumpolycarboxylatNatriumpolycarboxylat))verhindern Fällung schwerlöslicher Erdalkalisalze, indem sie verhindern Fällung schwerlöslicher Erdalkalisalze, indem sie Kristallisationsprozess durch Absorption an Kristallkeimen störeKristallisationsprozess durch Absorption an Kristallkeimen störenn

→→Kristallwachstum während des Waschvorgangs wird Kristallwachstum während des Waschvorgangs wird verhindert verhindert →→Vermeidung von Niederschlag auf HeizstVermeidung von Niederschlag auf Heizstääbenben⇒⇒ThresholdThreshold-- Wirkung Wirkung

wirken gleichzeitig als Komplexbildner und als wirken gleichzeitig als Komplexbildner und als CarrierCarrier→→nehmen Canehmen Ca-- und Mgund Mg-- Ionen auf und geben sie an Ionen auf und geben sie an IonentauscherIonentauscher ZeolitheZeolithe weiterweiter

Alkali (Soda, Na2CO3)Alkali (Soda, Na2CO3)setzt setzt pHpH-- Wert auf 10Wert auf 10-- 11 für möglichst gute 11 für möglichst gute SchmutzentfernungSchmutzentfernung

BleichmittelBleichmittelOxidativeOxidative Entfernung farbiger Verunreinigungen und Mittel Entfernung farbiger Verunreinigungen und Mittel gegen Faservergrauunggegen FaservergrauungNatriumperborat Natriumperborat NaBO2* H2O2NaBO2* H2O2beim bleichen werden die beim bleichen werden die konjungierten konjungierten pp-- Elektronensysteme Elektronensysteme chromopher chromopher Verbindungen Verbindungen oxidativ oxidativ zerstörtzerstört

WaschmittelenzymeWaschmittelenzymezur Entfernung bestimmter Schmutzarten (z.B. Blutflecken, zur Entfernung bestimmter Schmutzarten (z.B. Blutflecken, Kakao und anderer Eiweißstoffe)Kakao und anderer Eiweißstoffe)sind nur bis 60 °C wirksam (Einweichen, Vorwäsche)sind nur bis 60 °C wirksam (Einweichen, Vorwäsche)Makromoleküle werden gespalten durch: Makromoleküle werden gespalten durch:

ProteasenProteasen zerlegen Eiweißzerlegen EiweißAmylasenAmylasen katalysieren Hydrolyse von katalysieren Hydrolyse von

PolysaccharidenPolysacchariden (Stärkeabbau)(Stärkeabbau)LipasenLipasen spalten Fettspalten FettCellulasenCellulasen glätten Baumwollfasernglätten Baumwollfasern

Optische Aufheller/ Optische Aufheller/ WeißtönerWeißtönerorganorgan. Substanzen, die in Lösungen oder auf einem Substrat . Substanzen, die in Lösungen oder auf einem Substrat UVUV-- Licht absorbieren und den größten Teil der absorbierten Licht absorbieren und den größten Teil der absorbierten Energie als blaues Fluoreszenzlicht (400Energie als blaues Fluoreszenzlicht (400-- 500 nm) wieder 500 nm) wieder emittierenemittieren

„„gelbstichgelbstich““ der Wäsche durch Abbauprodukte farbiger der Wäsche durch Abbauprodukte farbiger Verunreinigungen, die blaues Licht absorbierenVerunreinigungen, die blaues Licht absorbieren

optische Aufheller kompensieren farblich den Gelbstich von optische Aufheller kompensieren farblich den Gelbstich von Textilien und bewirken durch Textilien und bewirken durch additive additive Wirkung „strahlendes Wirkung „strahlendes Weiß“Weiß“

StellmittelStellmittelNatriumsulfat Na2SO4Natriumsulfat Na2SO4begünstigen Rieselfähigkeit der Pulver und verhindern die begünstigen Rieselfähigkeit der Pulver und verhindern die Bildung von Klumpen und Staub Bildung von Klumpen und Staub

DuftstoffeDuftstoffesollen bei der Wäsche möglicherweise entstehenden sollen bei der Wäsche möglicherweise entstehenden Laugengeruch überdeckenLaugengeruch überdecken

Schaumregulatoren/ Schaumregulatoren/ SchaumhemmerSchaumhemmer

müssen vor allem bei Anwendung in Waschmaschinen im müssen vor allem bei Anwendung in Waschmaschinen im Waschmittel vorhanden seinWaschmittel vorhanden seinfrüher langkettige Seifen mit 20früher langkettige Seifen mit 20-- 22 C22 C-- Atomen im Rest Atomen im Rest ((BehenateBehenate, z.B. , z.B. Behensäure Behensäure mit 21 Cmit 21 C-- Atomen im Rest)Atomen im Rest)Heute werden geringe Anteile an nHeute werden geringe Anteile an n-- Paraffinen oder spezielle Paraffinen oder spezielle Silicone eingesetztSilicone eingesetzt

FarbübertragungsinhibitorenFarbübertragungsinhibitoren/ / FarbstoffFarbstoffverhindern das Übertragen von, beim Waschvorgang verhindern das Übertragen von, beim Waschvorgang abgelösten Farbstoffen auf andere Textilienabgelösten Farbstoffen auf andere TextilienFarbstoffe geben dem Waschmittel seine FarbeFarbstoffe geben dem Waschmittel seine Farbe

KorrosionsinhibitorenKorrosionsinhibitorenMagnesiumMagnesium-- und Natriumsilikateund NatriumsilikateVerhindern die Korrosion von Metallteilen der Waschmaschine Verhindern die Korrosion von Metallteilen der Waschmaschine

VergrauungsinhibitorenVergrauungsinhibitorenSchmutzträger: verhindern die Wiederanlagerung des gelösten Schmutzträger: verhindern die Wiederanlagerung des gelösten Schmutzes auf der WäscheSchmutzes auf der WäscheBeispiele: Polyamide für KunstfasernBeispiele: Polyamide für Kunstfasern

CarboxymethylcelluloseCarboxymethylcellulose für Baumwollefür Baumwolle

StabilisatorenStabilisatorenSchützen Bleichmittel vor Zerfall, denn diese werden bei Schützen Bleichmittel vor Zerfall, denn diese werden bei Schwermetallspuren einer unkontrollierten und zu schnellen Schwermetallspuren einer unkontrollierten und zu schnellen Sauerstoffabgabe unterworfen. Stabilisatoren drängen Sauerstoffabgabe unterworfen. Stabilisatoren drängen Zersetzung zurückZersetzung zurückMagnesimsilikatMagnesimsilikat, Phosphate, Cellulose, Phosphate, Cellulose

WeichspülerWeichspülerziehen auf die Fasern aufziehen auf die Fasern auf

Wäsche wird flauschigWäsche wird flauschig

WasserWasserals Hilfsstoff für flüssige Waschmittelals Hilfsstoff für flüssige Waschmittel

III. Wirkungsweise eines III. Wirkungsweise eines WaschmittelsWaschmittels

III. Wirkungsweise eines III. Wirkungsweise eines WaschmittelsWaschmittels

IV. Nachteile von IV. Nachteile von WaschmittelnWaschmitteln

Tenside Tenside in den Waschmitteln belasten die Abwässerin den Waschmitteln belasten die Abwässersynthetische synthetische TensideTenside: : TetrapropylbenzolsulfatTetrapropylbenzolsulfat

schwer abbaubar für schwer abbaubar für Mikroorganismen Mikroorganismen Schaumberge Schaumberge auf Seen und Flüssen auf Seen und Flüssen

Detergentiengesetz Detergentiengesetz (1961) (1961) mindestens 80% der mindestens 80% der Tenside Tenside eines Waschmittels müssen eines Waschmittels müssen biologisch abbaubar sein biologisch abbaubar sein Probleme bei Abwasserreinigung durch Phosphate Probleme bei Abwasserreinigung durch Phosphate

Eutrophierung Eutrophierung von Gewässernvon Gewässern

Phosphathöchstmengenverordnung (1980) Phosphathöchstmengenverordnung (1980) Phosphatmenge bis 1984 um 50% senkenPhosphatmenge bis 1984 um 50% senkenseit 1990 fast 100% aller Waschmittel völlig phosphatfrei seit 1990 fast 100% aller Waschmittel völlig phosphatfrei

V. WaschpulverherstellungV. Waschpulverherstellung

V. WaschpulverherstellungV. Waschpulverherstellung

VI. QuellenangabeVI. QuellenangabeChemie für Gymnasien,Chemie für Gymnasien, Themenheft 1 Organische Chemie: Fette, Seifen und Themenheft 1 Organische Chemie: Fette, Seifen und Waschmittel, Kunststoffe, Cornelsen Verlag, Berlin 1994Waschmittel, Kunststoffe, Cornelsen Verlag, Berlin 1994Chemie heute, Sekundarbereich II, Chemie heute, Sekundarbereich II, SchroedelSchroedel Verlag, Hannover 1998Verlag, Hannover 1998H. H. StacheStache, H. Großmann, Waschmittel, Aufgaben in Hygiene und Umwelt, , H. Großmann, Waschmittel, Aufgaben in Hygiene und Umwelt, Springer Verlag, Berlin Heidelberg 1992²Springer Verlag, Berlin Heidelberg 1992²R. Grießhammer, Chemie im Haushalt, Herausgegeben von ÖkoR. Grießhammer, Chemie im Haushalt, Herausgegeben von Öko-- Institut Institut Freiburg, Katalyse Umweltgruppe, Verein für UmweltFreiburg, Katalyse Umweltgruppe, Verein für Umwelt-- und Arbeitsschutz, Bund und Arbeitsschutz, Bund für Umwelt und Naturschutz Deutschland e.V. (BUND)), Rowohlt Verfür Umwelt und Naturschutz Deutschland e.V. (BUND)), Rowohlt Verlag, 1984 lag, 1984 HamburgHamburgMicrosoft Encarta Enzyklopädie 2004Microsoft Encarta Enzyklopädie 2004Internet: Internet:

Dr. T. Kummer, UniversitätDr. T. Kummer, Universität-- EssenEssen-- ChemiedidaktikChemiedidaktikhttp://http://wwwwww.uni.uni--

essen.de/essen.de/chemiedidaktikchemiedidaktik/S+WM/Wachmittel/Waschmittel2.htm/S+WM/Wachmittel/Waschmittel2.htmhttp://http://rubyruby..chemiechemie.uni.uni--

freiburgfreiburg.de/Vorlesung/.de/Vorlesung/silicatesilicate_8_9._8_9.htmlhtmlRömppRömpp-- OnlineOnline