Sauberkeit und Hygiene dank Chemie

In jedem Haushalt gibt es eine Vielzahl an Reinigungsmitteln: zum Säubern von Oberflächen und Gegenständen, zum Waschen und Pflegen von Wäsche und zur Körperhygiene. Bei der Herstellung und Anwendung muss auf die Umweltverträglichkeit der Substanzen geachtet werden.

Arbeitsmittel

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Reinigungsmittel im Alltag

Täglich benutzen wir Reinigungsmittel für unsere Körperhygiene: Seife, Duschgel, Shampoo und Zahnpasta. Für die Reinigung von Kleidung, Geschirr und Wohnraum setzen wir eine Vielzahl an Substanzen ein: Waschmittel, Geschirrspülmittel, Scheuermittel, Allzweckreiniger, Glasreiniger, Badreiniger und Entkalker sind Beispiele dafür.

Abbildung von Kind dass mit einem Getränk beschüttet hat
Reinigungsmittel helfen uns nach einem Missgeschick.
Reinigungsmittel dienen der Körperhygiene und dem Reinigen von Gegenständen und Kleidung.
Reinigungsmittel dienen der Körperhygiene und dem Reinigen von Gegenständen und Kleidung.

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Seifen

Seifen sind Salze von Fettsäuren. Sie entstehen, wenn Fette mit Basen (wie Natronlauge) zur Reaktion gebracht werden (z. B. durch Kochen). Glycerol wird dabei von einem Triglycerid abgespalten. Die vorliegenden freien Fettsäuren verbinden sich mit den Metall-Kationen. Glycerol bleibt als Nebenprodukt übrig.

Bei der Verseifung reagiert ein Fett mit einer Base (hier: Natriumhydroxid). Dabei wird Glycerol abgespalten und die Fettsäuren verbinden sich mit den Metall-Kationen (hier: Na+).

Verwendet man als Base Natriumhydroxid (NaOH), entstehen feste Kernseifen. Sie werden häufig zur Entfernung von Flecken eingesetzt. Feinseifen dienen der Körperpflege und werden aus geruchsfreien Kernseifen hergestellt. Dabei verwendet man pflegende Zusatzstoffe, Duftstoffe und Farbstoffe. Wird Kalilauge (KOH) eingesetzt, stellt man weiche Schmierseifen her. Sie werden als Putzmittel im Haushalt eingesetzt.

Kernseife (Natriumseife)
Kernseife (Natriumseife)
Schmierseife (Kaliumseife)
Schmierseife (Kaliumseife)

Tenside

Seifen ermöglichen, dass zwei nicht mischbare Substanzen wie Wasser und Öl in einem fein verteilten Gemisch (einer Emulsion) vorliegen können. Die in Seifen vorliegenden Fettsäure-Anionen haben einen hydrophilen und einen hydrophoben (und damit lipophilen) Teil. Daher kann es sich an Wasser und an Fett anlagern.

Das Fettsäure-Anion hat ein hydrophobes und ein hydrophiles Ende.
Seifen emulgieren Wasser-Öl-Gemische.
Info für Lehrer*innen

Substanzen, wie die Fettsäure-Anionen in Seifen, die Wasser-Öl-Mischungen emulgieren und die Oberflächenspannung herabsetzen, bezeichnet man als Tenside (Detergentien). Sie ermöglichen, dass Textilien besser benetzt werden können und sich Schmutz löst. Durch ihren lipophilen Teil werden hydrophobe Verschmutzungen wie Öle entfernt.

Tenside setzen die Oberflächenspannung herab und erhöhen die Waschaktivität.
Info für Lehrer*innen

Aufgrund der breiten Produktpalette an Reinigungsmitteln (z. B. Flüssigseifen, Waschmittel, Duschgels, Haarshampoos, Geschirrspülmittel) und den damit verbundenen Anforderungen hat man weitere Tenside, neben Seifen, entwickelt.

Natriumlaurylsulfat ist ein Tensid, das früher häufig in Shampoos und Duschgels eingesetzt wurde. Heute wird es meist durch Natriumlaurylethersulfat ersetzt, da es die Haut weniger reizt.

Heute gibt es am Markt viele seifenfreie Reinigungsmittel, die dem Bedarf angepasst sind.

In Shampoos kommen Tenside wie Natriumlaurylsulfat (rot) und Natriumlaurylethersulfat (grün) vor. Letzteres hat auch schäumende Eigenschaften.
Duschgels
Duschgels sind seifenfrei.

Waschmittel

Waschmittel sind flüssige, gelartige oder pulverförmige Reinigungsmittel zum Waschen von Textilien. Dabei soll die Wäsche nicht nur sauber werden, sondern auch ihre Farbe behalten, sich nach dem Waschen angenehm anfühlen und gut riechen. Weiters soll die Funktionsfähigkeit der Waschmaschine erhalten bleiben. Um diese Aufgaben zu erfüllen, beinhalten Vollwaschmittel neben Tensiden unter anderem auch Bleichmittel, optische Aufheller, Wasserenthärter, Enzyme, Schauminhibitoren und Duftstoffe.

1932 wurde das erste vollsynthetische (seifenfreie) Waschmittel hergestellt.
1932 wurde das erste voll­synthetische (seifenfreie) Waschmittel hergestellt.
Pulverwaschmittel
Pulverwaschmittel

Um unsere Textilien optimal zu pflegen und ihre Funktion zu erhalten, ist es wichtig, dass wir das richtige Waschmittel wählen und die Pflegeanleitung beachten.

Popup: Das Wasch-Chaos

Das Wasch-Chaos

Was bedeuten folgende Pflegesymbole, die man auf Etiketten von Kleidung oder anderen Textilien wie Decken findet?

Die Rolle des Wassers

Die meisten Reinigungsmittel werden in Verbindung mit Wasser eingesetzt. Es verteilt das Mittel, reinigt die Wäsche (z. B. indem es Verschmutzungen aufweicht und löst) und trägt den Schmutz weg. Die Wasserhärte hat Einfluss auf die Reinigungswirkung (Waschkraft) von Seifen und Waschmitteln.

Info für Lehrer*innen

Die Wasserhärte kommt durch im Wasser gelöste Salze (z. B. Ca(HCO3)2, Mg(HCO3)2) zustande. Diese sind wichtig für unsere Mineralstoffversorgung. Bei der Benutzung von Reinigungsmitteln und Haushaltsgeräten hat die Wasserhärte aber Nachteile. Da sich Ca2+- und Mg2+-Ionen an Seifen-Anionen binden, kommt es zur Bildung schwer löslicher Kalkseifen, die sich an Oberflächen und in Abwasserrohren ablagern. Da dadurch auch die wirksame Tensid-Menge verringert wird, hat die Seife (bzw. das Waschmittel) eine geringere Waschkraft.

Verkalkter Wasserhahn
Calcium- und Magnesium-Ionen bilden mit Seifen-Anionen schwer lösliche Kalkseifen.

Beim Erhitzen des Wassers reagiert ein Teil der Ionen zu unlöslichem Kalk (Calciumcarbonat, CaCO3), der sich auf dem Gerät (z. B. den Heizstäben der Waschmaschine) absetzt (Kesselsteinbildung).

Ca(HCO3)2(aq) CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g)
Kesselsteinbildung
Kesselstein an den Heizstäben einer Waschmaschine
Kesselstein an den Heizstäben einer Waschmaschine

Um Kalkseifen und Kesselsteinbildung zu verhindern, sind in Vollwaschmitteln Wasserenthärter enthalten. In Gegenden mit hartem Wasser sollte man einen zusätzlichen Wasserenthärter einsetzen. Sie entfernen Ca2+- und Mg2+-Ionen aus dem Wasser. Dafür werden heute beispielsweise Aluminiumsilikate (wie Zeolith A) und Zitrate verwendet.

Info für Lehrer*innen

Härtebereiche nach den deutschen Härtegraden (°dH):

Härtebereich °dH
weich unter 10
mittel 10 bis 16
hart über 16
Karte auf der in 3 verschiedenen Böautönen die Härtegrade der oberflächennahen Grundwässer in Österreich eingezeichnet ist.
Wasserhärte in Österreich (°dH = deutsche Härtegrade)
Info für Lehrer*innen

Umgang mit Reinigungsmitteln

Bei der Herstellung und Verwendung von Reinigungsmitteln dürfen die menschliche Gesundheit, Abwasseranlagen, Trinkwasser und Gewässer nicht beeinträchtigt werden. Beim Einsatz von Tensiden in Reinigungsmitteln muss darauf geachtet werden, dass diese biologisch abbaubar sind. Daher sollte man im Gebrauch sparsam mit Reinigungsmitteln umgehen und die Verwendungshinweise beachten.

Tenside müssen biologisch abbaubar sein.

Reinigungs- und Desinfektionsmittel, die Hypochlorite (OCl-) oder Chloride (Cl-) enthalten, dürfen nicht mit sauren Reinigern (wie Essigreiniger) verwendet werden, da dabei giftiges Chlorgas freigesetzt werden würde.

Oxonium-Ionen Hypochlorit-Anion Chlorid-Anion Wasser Chlorgas
2 H3O+ + OCl- + Cl- 3 H2O + Cl2 Ein Totenschädel als Gefahrensymbol für Gift

Sammelt gemeinsam Tipps zur Auswahl und Verwendung von Reinigungsmitteln!

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