Waschmittel/Waschmittel/ZeolitheZeolitheVon David Averdung und Michael Von David Averdung und Michael

GaupelGaupel

Inhalt der PräsentationInhalt der Präsentation

1.Geschichte der Waschmittel1.Geschichte der Waschmittel2. Inhaltstoffe eines Waschmittels2. Inhaltstoffe eines Waschmittels3. Wirkungsweise eines Waschmittels3. Wirkungsweise eines Waschmittels4. Nachteile von 4. Nachteile von

Waschmitteln/UmweltbelastungWaschmitteln/Umweltbelastung5. Herstellung von Waschmitteln5. Herstellung von Waschmitteln6. Quellenangabe6. Quellenangabe

1. Geschichte der Waschmittel1. Geschichte der WaschmittelDas älteste uns bekannte Seifenrezept ist von 3000 vor Christus Das älteste uns bekannte Seifenrezept ist von 3000 vor Christus und steht und steht auf einer sumerisch Keilschrifttafelauf einer sumerisch KeilschrifttafelDen Ägyptern war damals schon Seife in ihrer heutigen ZusammenseDen Ägyptern war damals schon Seife in ihrer heutigen Zusammensetzung tzung bekanntbekanntPottasche wurden von den Römern und Griechen zur Reinigung der Pottasche wurden von den Römern und Griechen zur Reinigung der Wäsche benutztWäsche benutztSpäter beherrschten die Germanen die Kunst der Seifen HerstellunSpäter beherrschten die Germanen die Kunst der Seifen HerstellunggIm 19 Jahrhundert wurde Seife immer gefragterIm 19 Jahrhundert wurde Seife immer gefragter1878: wurde die Bleichsoda eingeführt (Soda+ Natriumsilicat)1878: wurde die Bleichsoda eingeführt (Soda+ Natriumsilicat)1907: erstes Vollwaschmittel aus (Soda+ Natriumsilicat+ 1907: erstes Vollwaschmittel aus (Soda+ Natriumsilicat+ NatriumperboratNatriumperborat+ + Seife) bekannt unter dem Namen Persil Seife) bekannt unter dem Namen Persil 1933: Feinwaschmittel 1933: Feinwaschmittel FewaFewa ((NatriummonoakylsulfatNatriummonoakylsulfat))Heute: UniversalwaschmittelHeute: Universalwaschmittel

Inhaltsstoffe eines Waschmittels Inhaltsstoffe eines Waschmittels

Waschmittel sind heutzutage immer Gemische Waschmittel sind heutzutage immer Gemische aus Waschaktiver Substanzen und einer Reihe aus Waschaktiver Substanzen und einer Reihe von Zusatzstoffen.von Zusatzstoffen.Das wichtigste bei den Waschmitteln sind die Das wichtigste bei den Waschmitteln sind die Waschaktiven Substanzen wie Waschaktiven Substanzen wie TensideTenside bzw. bzw. DetergentienDetergentienDie Zusatzstoffe in den Waschmitteln sind: Die Zusatzstoffe in den Waschmitteln sind: Waschenzyme, optische Aufheller, Bleichmittel, Waschenzyme, optische Aufheller, Bleichmittel, Schaumregulatoren und EnthärterSchaumregulatoren und Enthärter

TensideTensidelateinisch: tendere, Tensum >spannen<früher auch Detergentien genannt (lat. Detergere: reinigen)Bezeichnung für Verbindungen, welche die Grenzflächenspannung desWassers herabsetzen bzw. zerstören grenzflächenaktive Stoffesie stabilisieren Emulsionen und begünstigen die Bildung vonSuspensionenTenside lassen sich nach ihrem Aufbau in ionische und nichtionischeTenside einteilen. Zu den ionogenen Tensiden(sindgeladen) gehören Anionentenside, Kationentenside undamphotere Tenside (Zwitter- Ion)Anlagerung des hydrophoben Molekülteils anden Schmutzstoffenhydrophiler Molekülteil sorgt für wasserlöslichkeiterfüllt die funktionen eines Lösungsmittelsanionische Tenside zerfallen bilden negative Ionen ausnichtionische Tenside zerfallen nicht

VeranschaulichungVeranschaulichung

hydrophober Teil: linearer, verzweigteroder zyklischer Kohlenwasserstoffrest(wasserunlöslich)

hydrophiler Teil: ähnelt in seiner Struktureinem wasserlöslichem Salz, Carboxylatbzw.Sulfanatgruppen, die sich in Wasserlöst

Einteilung in Einteilung in TensidklassenTensidklassen

EnthärterEnthärterCa2+ und Mg2+- Ionen des Wassers behindern dieWaschwirkungNatriumphosphat als Enthärter

Wirkung: Bildung eines stabilen, wasserlöslichen Calcium-

Komplexes Problem: Phosphatgehalt im WasserHerabsetzen der Wasserhärte auf Prinzip der IonenaustauscherEffekt: Schutz der Textilien vor Calcium- und Magnesiumsalzen beim trocknenPhosphatersatzstoff, spezielle Natriumalumosilicate: Zeolithe

Zeolithe A (Sasil) ist der Standard und besonders als Enthärter geeignetAlumosilicate wirken als Ionentauscher:

ZeolitheZeolitheGriech.: zein = kochen lithos = Stein1756 vom schwed. Mineralogen Cronsted eingeführtGruppe von Mineralien, wasserhaltige Alkali- bzw. Erdalkali-AlumosilicateAufbau: 2M/zO * Al2O3 * x SiO2 * y H2OKristallgitter aus Sauerstoff-Brücken verknüpften SiO4 und AlO4Tetraedern räumliche Anordunug gleichgebauter Hohlräume, die über Fenster bzw. Kanäle zugänglich sind.Einteilung: Faser-, Blätter- und Würfel- ZeolitheVorkommen: Vulkangestein, Tuff- haltige AblagerungenHerstellung: Reinigung von natürlichen Zeolithen

Rekristallisation des natürlichen MaterialsSynthese aus SiO2 und Al2O3 haltigen Substanzen

Verwendung/HerstellungVerwendung/HerstellungIonenaustauscher in WaschmittelnIonenaustauscher in WaschmittelnFüllstoffFüllstoffFilterFilterAls Katalysator in RaffinerieprozessenAls Katalysator in RaffinerieprozessenZur Isolierung und TrocknungZur Isolierung und Trocknung

Reinigen von natürlichen Reinigen von natürlichen ZeolithenZeolithen(überwiegend Vulkangestein)(überwiegend Vulkangestein)Rekristallisation des natürlichen Materials (aus Rekristallisation des natürlichen Materials (aus primär Gesteinsbindenden Mineralien)primär Gesteinsbindenden Mineralien)Synthetische HerstellungSynthetische Herstellung

CobuilderCobuilderunterstützen die Wirkung von Zeolithegroße Bedeutung: Polycarboxylate (Natriumpolycarboxylat)verhindern Fällung schwerlöslicher Erdalkalisalze, indem sieKristallisationsprozess durch Absorption an Kristallkeimen stören→Kristallwachstum während des Waschvorgangs wirdverhindert →Vermeidung von Niederschlag auf HeizstäbenThreshold- Wirkungwirken gleichzeitig als Komplexbildner und als Carrier

→nehmen Ca- und Mg- Ionen auf und geben sie anIonentauscher Zeolithe weiter

Alkali (Soda, Na2CO3)setzt pH- Wert auf 10- 11 für möglichst guteSchmutzentfernung

BleichmittelBleichmittelAls Bleichmittel werden Natriumperborat und NatriumpercarbonatverwendetOxidative Entfernung farbiger Verunreinigungen und Mittel gegen FaservergrauungNatriumperborat NaBO2* H2O2beim bleichen werden die konjungierten p- Elektronensysteme chromopher Verbindungen oxidativ zerstört

Im alkalischen Milieu der Waschflotte reagiert das Wasserstoffperoxidzu Perhydroxyl-Ionen. Die Perhydroxyl-Ionen und der aus ihrem Zerfall entstehende atomare (nascierende) Sauerstoff sind die eigentlichen Oxidationsmittel.

Durch die Oxidation der Farbstoffmoleküle werden die Farbstoffflecken aus den Textilien entfernt. Neuerdings wird Natriumperborat auch eingesetzt, um ein Verfärben der Wäsche zu verhindern

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

Proteasen zerlegen EiweißAmylasen katalysieren Hydrolyse vonPolysacchariden (Stärkeabbau)Lipasen spalten FettCellulasen glätten Baumwollfasern

Optische AufhellerOptische Aufhellerorgan. Substanzen, die in Lösungen oder auf einem Substrat UV- Licht absorbieren und den größten Teil der absorbierten Energie als blaues Fluoreszenzlicht (400 - 500 nm) wieder emittierenoptische Aufheller kompensieren farblich den Gelbstich von Textilien und bewirken durch Additive Wirkung „strahlendes Weiß“„Gelbstich“ der Wäsche durch Abbauprodukte farbiger Verunreinigungen, die blaues Licht absorbieren

StellmittelStellmittel

Natriumsulfat Na2SO4begünstigen Rieselfähigkeit der Pulver und verhindern die Bildung von Klumpen und Staub

Duftstoffesollen bei der Wäsche möglicherweise entstehenden Laugengeruch überdecke

Schaumregulatoren/Schaumregulatoren/SchaumhemmerSchaumhemmer

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

Farbübertragungsinhibitoren/ Farbstoffeverhindern das Übertragen von, beim Waschvorgang abgelösten Farbstoffen auf andere TextilienFarbstoffe geben dem Waschmittel seine Farbe

KorresionsinhibatorenKorresionsinhibatorenMagnesium- und NatriumsilikateVerhindern die Korrosion von Metallteilen der Waschmaschine

Vergrauungsinhibitoren

Schmutzträger: verhindern die Wiederanlagerung des gelösten Schmutzes auf der WäscheBeispiele: Polyamide für Kunstfasern Carboxymethylcellulose für Baumwolle

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

Weichspülerziehen auf die Fasern auf Wäsche wird flauschig

WasserAls Hilfsstoff für flüssige Waschmittel

Wirkungsweise eines WaschmittelsWirkungsweise eines Waschmittels

Waschwirkung der Waschwirkung der TensideTensideErniedrigung der Grenz- und Oberflächenspannung des Wassers und damit Erhöhung des Benetzungsvermögens der FlüssigkeitDie Schmutzpartikel werden durch Zuwenden der unpolaren Alkylreste an den hydrophoben Schmutz von den TensidmolekülenumhülltAn der Grenze zwischen Schmutzteilchen und Fasern bildet sich eine gleichsinnig geladene hydrophile Schicht aus, die zu einer elektrostatischen Abstoßung zwischen Schmutz und Faser führt. Fasern mit polaren Gruppen neigen dazu OH- Ionen über Wasserstoffbrücken zu binden; folglich werden Fasermoleküle –geladen, was die Schmutzablösung begünstigt.Thermische Bewegung der Waschflüssigkeit begünstigt Ablösung und Zerkleinerung des Schmutzes, es entsteht eine haltbare Emulsion oder Suspension.

Nachteile von Nachteile von Waschmitteln/UmweltbelastungWaschmitteln/Umweltbelastung

Problem durch verzweigtes Tensid: TetrapropylenbenzolsulfonatJährlicher Verbrauch an Waschmitteln (Weichspülern, Reinigungsmitteln): 1 Million Tonnenfrüher hauptsächlicher Einsatz von dem Tensid: Tetrapropylenbenzolsulfonat (verzweigte Molekülstruktur) → bedrohlicher Anstieg der Tensidkonzentration schwere Abbaubarkeit von MO durch verzweigte Molekülstruktur dieser Tenside und daher Schaumberge auf Flüssen und Seen1964 Detergentiengesetz, wobei Auflage wurde, dass 80% der Tensidkonzentration biologisch abgebaut werden konnteLösung: synthetische unverzweigte Tenside, z.B. Alkylbenzolsulfonate

Problem durch Phosphate70er Jahren brachten die Phosphate erneut die Waschmittel in dieSchlagzeilen, und der Begriff der Eutrophierung war in aller Munde1980 → Phosphathöchstmengen-VO, Auflage bis 1984 um 50% zu senkenStand heute: phosphatfreie Waschmittel

Umweltprobleme durch Umweltprobleme durch WaschmittelWaschmittel

Nahezu alle Wasch-und Reinigungsmittel gelangen, nachdem sie ihre Aufgabe erfüllt haben, ins Abwasser. Sie besitzen dann nochimmer die Funktion, die sie im Waschmittel besaßen.Tenside sind noch grenzflächenaktiv, Builder binden die verschiedenen Metallionen und Proteasen hydrolysieren Proteine. In toxikologischer Hinsicht sind anionische und nichtionische Tensidein Wasch- und Reinigungsmitteln für den Menschen im Alltag kein Problem. Sie wirken aber- insbesondere die kationischen Tenside-auf Wasserorganismen z. T. giftig. Vor allem Fische sind sehr empfindlich, wobei in erster Linie die Kiemen geschädigt werden.Um die Umwelt zu schützen, sollten unnötige Inhaltsstoffe und solche, die eine direkte gesundheitliche Gefährdung bewirken möglichst vermieden werden. Dazu gehören kationische Tenside, Weißtöner, Duft- und Farbstoffe. Stellmittel und Enzyme sollten auf ein Minimum beschränkt bleiben, aber auch sparsamer Umgang mit Wasch- und Reinigungsmitteln bringt eine spürbare Entlastung der Umwelt.

WaschmittelherstellungWaschmittelherstellung

WaschmittelherstellungWaschmittelherstellung

QuellenangabeQuellenangabeR. Grießhammer, Chemie im Haushalt, Herausgegeben von Öko- Institut Freiburg, Katalyse Umweltgruppe, Verein für Umwelt- und Arbeitsschutz, Bund für Umwelt und Naturschutz Deutschland e.V. (BUND)), Rowohlt Verlag, 1984 HamburgMicrosoft Encarta Enzyklopädie 2002http://www.wikipedia.orghttp://www.chemieunterricht.de/dc2/haus/tenside.htmlMortimer, Müller, Chemie, Teubner-VerlagA.F. Hollemann, N. Wiberg, Lehrbuch der Anorganischen Chemie, Walter de Gruyter, 102. Auflage, 2007

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