Ob Autowäsche, das Waschen von Kleidung oder unserer Haare: Waschen gehört zu unserem Alltag dazu. Und meistens spielen Seife, Duschgels oder Waschmittel eine wichtige Rolle dabei. Doch wie funktioniert ein Waschvorgang genau? Dazu muss man sich zunächst eine bestimmte Stoffgruppe etwas genauer anschauen, nämlich die „Tenside“.
Waschwirkung von Waschmitteln und Seifen
Seifen
Bereits vor 4.000 Jahren stellten die Sumerer, die Bewohner Mesopotamiens, Seife her. Diese war zwar nicht so farbenfroh und wohlriechend wie die Seifenstücken heutzutage, jedoch war ihre Wirkung die gleiche.
Seifen sind Natrium- oder Kalium-Salze von Fettsäuren. Sie werden vor allem für die Körperreinigung verwendet. Als Waschmittel für Textilien ist die Seife mittlerweile abgelöst worden, da sich durch Seife in hartem Wasser Kalk bildet.
Die Waschwirkung
Waschwirkung von Tensiden
Zunächst vorneweg: Wasser besitzt eine Oberflächenspannung. Diese Spannung an der Grenzfläche zwischen Wasser und Luft bewirkt, dass Wasser zum Beispiel Tropfen bildet oder manche Insekten über das Wasser laufen können.
Tenside sind Stoffe, die diese Oberflächenspannung von Wasser herabsetzen, sie sind „grenzflächenaktiv“. Das heißt, sie lösen sich im Wasser und setzen damit auch die Grenzflächenspannung zu anderen Stoffen im Wasser, zum Beispiel zu Textilfasern, herab. Dadurch ermöglichen sie, dass beispielsweise Fette, die an den Textilfasern haften, überhaupt erst gelöst werden können.
Und so funktioniert der Waschvorgang konkret:
- Fettmoleküle lassen sich mit Wasser nicht lösen,
da sie unpolar (fettliebend/wasserabweisend) sind. - Ein Tensidmolekül besitzt aber immer einen
unpolaren (fettliebenden/wasserabweisenden) und
einen polaren (wasserliebenden) Teil.
Tensidmolekühl
Wenn Tenside nun über Waschmittel in das Wasser gegeben werden, lagern sie sich mit dem fettliebenden Teil an das Fett (Umnetzen), lösen es von der Textilfaser ab (Ablösen), umgeben und verteilen es (Dispergieren). Der polare Teil ist dabei dem Wasser zugewandt. So kann das Fett „eingepackt“ von den Tensidmolekülen vom Wasser abtransportiert, also ausgewaschen, werden (Entfernen) und verhindert die Wiederanlagerung an die Textilfaser.
Seifen sind übrigens die ältesten vom Menschen hergestellten Tenside. Ihre Herstellung und Waschwirkung war schon den alten Ägyptern und Germanen bekannt.
Experiment: Waschwirkung eines Tensids
Diese Materialien benötigst du dazu:
- Textilfaser (z. B. Wollgarn)
- Becherglas
- Stäbchen (z. B. Glasstab)
- Kohlenstoff (Ruß)
- Wasser, Flüssigseife
1. Schritt:
Zunächst verschmutzt du die Textilfaser mit Ruß und gibst sie dann in ein Becherglas mit Wasser. Rühre das Wasser etwas um.
Beobachtung:
Im Wasser ohne Seife wird nur wenig Ruß von der Faser gelöst.
2. Schritt:
Gib nun etwas Flüssigseife dazu und rühre das Wasser wieder um.
Beobachtung:
Im Wasser mit Seife wird der Ruß fast vollständig von der Textilfaser gelöst.
Experiment für Experten: Dispergiervermögen von Seife
Diese Materialien benötigst du dafür:
- 4 Erlenmeyerkolben (200 ml) oder Bechergläser
- Rührstab aus Glas
- 2 Trichter
- Filterpapier
- Wasser, Seifenlösung, Ruß
Durchführung:
Zunächst gibst du jeweils 50 ml Wasser und ein wenig Ruß in zwei Erlenmeyerkolben. Alternativ kannst du auch zwei ganz normale Bechergläser verwenden. In eines der beiden Gefäße fügst du zusätzlich 10 ml Seifenlösung. Sobald du beide Gemische gründlich gerührt hast, kann das Experiment beginnen. Lass dazu beide Lösungen durch einen Filter laufen.
Beobachtung:
Das Filtrat ohne Seifenlösung ist farblos und der Ruß bleibt als Rückstand im Filterpapier. Das Gemisch mit der Seifenlösung enthält, auch nachdem du es gefiltert hast, noch Ruß und ist nicht farblos, sondern gräulich gefärbt. Woran liegt das?
Auswertung:
Dass Teile des Rußes einen Weg durch das Filterpapier gefunden haben, liegt am Dispergiervermögen von Tensiden. Die Tenside sind in der Seifenlösung enthalten. Der Ruß wird zunächst von den Tensiden umgeben (emulgiert), sodass die fettliebenden Teile der Tenside zum Ruß und die wasserliebenden Teile zum Wasser ausgerichtet sind. Gleichzeitig wird der Ruß von der Seife zerteilt (dispergiert), sodass er die Poren des Filterpapiers passieren kann. Mit Wasser allein kommt der Ruß nicht durch den Filter. Emulgier- und Dispergiervermögen von Tensiden sind die wichtigsten Voraussetzungen für das Waschen mit Seifen und Waschmitteln.
Umweltfreundlichkeit
Hast du schon mal darüber nachgedacht, welche Auswirkungen die Duschgels, Haarshampoos oder Waschmittel, die du fast täglich verwendest, auf die Umwelt haben? Das Abwasser der Waschmaschine, Spülmaschine oder Dusche kann zum Beispiel durch Tenside, aber auch durch andere Stoffe, die nicht biologisch abbaubar sind, stark belastet werden.
Eine Möglichkeit ist es daher, zum Beispiel „Bio-Waschmittel“ zu verwenden. Grundsätzlich aber sollten Wasch- und Spülmittel, Shampoo & Co möglichst sparsam verwendet werden.
