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Tenside

Ein Leben ohne Seife wäre für den modernen Menschen wahrscheinlich gar nicht mehr möglich. Wie soll er auch ohne Waschpulver am Wochenende seine schmutzige Wäsche waschen oder sich ohne Handwaschseife regelmäßig seine Hände waschen, um den heutzutage erwarteten Hygienestandard zu bewahren? 

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Ein Leben ohne Seife wäre für den modernen Menschen wahrscheinlich gar nicht mehr möglich. Wie soll er auch ohne Waschpulver am Wochenende seine schmutzige Wäsche waschen oder sich ohne Handwaschseife regelmäßig seine Hände waschen, um den heutzutage erwarteten Hygienestandard zu bewahren?

Waschpulver und Handwaschseife sind zwei Beispiele für Haushaltsprodukte, die sogenannte Tenside enthalten. In dieser Erklärung lernst Du alles zur Definition, Wirkung und Herstellung von Tensiden. Außerdem fragst Du Dich sicherlich, ob Tenside schädlich sind und ob sie vielleicht sogar die Umwelt gefährden. Auch darauf findest Du hier Antworten.

Tenside Definition

Tenside sind spezielle Substanzen, die die Grenzflächenspannung zwischen zwei verschiedenen Flüssigkeiten oder die Oberflächenspannung einer Flüssigkeit verringert.

Wenn Flüssigkeiten chemisch zu unterschiedlich sind, lassen sie sich nicht mischen. Das wohl bekannteste Beispiel für ein solches Verhalten, kennst Du auch von zu Hause: Öl und Wasser vermischen sind nicht, wenn Du sie in denselben Behälter gießt. Auch wenn Du ordentlich schüttelst, setzt sich das Öl nach einer Weile immer wieder oben auf dem Wasser ab.

Wenn sich zwei Flüssigkeiten im gleichen Behältnis befinden und sich nicht vermischen, liegen zwei Phasen vor. Diesen Fall kannst Du auch als heterogene Flüssigkeit bezeichnen. Reine Flüssigkeiten und Mischungen ohne Phasentrennung werden auch als homogen bezeichnet. Die Grenze zwischen zwei Phasen kannst Du außerdem als Grenzfläche bezeichnen.

Weil sich Öl und Wasser so stark unterscheiden, versuchen die Teilchen der jeweiligen Flüssigkeit möglichst in das "Innere" der eigenen Phase zu flüchten. Dadurch entsteht die sogenannte Grenzflächenspannung.

Auch zwischen Gasen und Gasgemischen wie der Luft und Flüssigkeiten entsteht eine Spannung, wie Du sie auch schon von Wasser kennst: Wenn Du Dein Glas zu voll machst, ist die Oberflächenspannung in Form einer Wölbung sichtbar.

Tenside Aufbau

Tenside kannst Du Dir als "Brücke" zwischen zwei chemisch unterschiedlichen Substanzen vorstellen. Öl besteht aus Fettsäuren, also langen, unpolaren Kohlenwasserstoffen. Wasser hingegen ist ein kleines, polares Molekül. Wenn Du die beiden zusammenbringen willst, brauchst Du ein Tensid, das an einem Ende wasserähnliche und am anderen fettähnliche Eigenschaften hat.

Die Polarität eines Moleküls hängt mit seiner Zusammensetzung zusammen. Wasser besteht aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom. Wasserstoff hat mit 2.2 eine deutlich geringere Elektronegativität als Sauerstoff mit 3.44, wie Du anhand des Periodensystems sehen kannst. Außerdem ist Wasser ein gewinkeltes Molekül. Dadurch verschiebt sich die negative Ladung der Elektronen in Richtung des Sauerstoffs.

In diesem Zusammenhang werden auch oft die Begriffe hydrophil (griechisch für "wasserliebend") und lipophil (griechisch für "fettliebend") genutzt. In der Regel kannst Du Stoffe in eine dieser beiden Kategorien einteilen. Hydrophile Substanzen und Flüssigkeiten lassen sich mit Wasser vermischen. Das Gleiche gilt für lipophile Stoffe und Öl.

Zusätzlich kannst Du mit hydrophob und lipophob jeweils das Gegenteil ausdrücken. Wenn eine Flüssigkeit also lipophil ist, ist sie häufig hydrophob und umgekehrt.

Tenside Wirkung

Damit Tenside ihre Aufgabe erfüllen können, werden sie in das Wasser-Öl-Gemisch hinzugefügt. Dort fangen sie an, sich in einer bestimmten Konstellation anzuordnen. Häufig bilden sie kleine, kugelförmige Aggregate, die Du auch Mizellen, genauer Kugelmizellen, nennen kannst. Allerdings können Tenside auch großflächige Ordnungsstrukturen ausbilden, die dann Stabmizellen genannt werden. So ordnen sie sich an der Oberfläche von Wasser mit dem unpolaren Ende nach oben gerichtet aus.

In Abbildung 2 siehst Du, wie sich die Tensidmoleküle mit der polaren Stelle nach außen gerichtet um das Öltröpfen anordnen. Auf diese Weise ist das Öl vom Wasser abgeschirmt und die Grenzflächenspannung verringert sich drastisch. Öl und Wasser sind nun zu einer homogenen Flüssigkeit mischbar.

Tenside Mizelle StudySmarterAbb. 2: Darstellung einer Mizelle mit den Tensidmolekülen in Stäbchenform.

Auch wenn Du in reines Wasser Seife gibst, verringert sich dadurch die Oberflächenspannung. Mach Deine Küche zum Labor und befüll ein Glas mit Wasser. Schnapp Dir einen leichten Gegenstand mit großer Oberfläche wie beispielsweise eine Stecknadel und leg sie oben drauf. Wichtig ist, dass der Gegenstand auf der Wasseroberfläche verbleibt und nicht sinkt.

Wenn Du die Nadel nun wieder rausnimmst, Seife in das Wasser mischst und sie anschließend wieder auflegst, wirst Du feststellen, dass sie durch die geringere Oberflächenspannung untergeht.

Arten von Tensiden

Es gibt verschiedene Arten von Tensiden, die sich in ihren chemischen Eigenschaften unterscheiden. In Tabelle 1 siehst Du eine grobe Einteilung.

TensidartBeschreibung
Nichtionische TensideNichtionische Tenside sind ungeladene Stoffe, die einen polaren und unpolaren Abschnitt haben. Beim polaren Abschnitt handelt es sich meist um Hydroxy- \((-OH)\) sowie Ethergruppen \((-O-)\) oder eine Kombination aus beiden in Form von Ethoxylaten \((\!-O\!-\!CH_2\!-\!CH_2\!-\!OH)\!\).
Anionische TensideAnionische Tenside können in Wasser zerfallen (dissoziieren) und damit zu Anionen werden. Ein typisches Beispiel sind Carboxylate \((-\!COO^-)\), zu denen auch die klassische Seife gehört. Zudem gehören Sulfonate \((-SO_3^-)\) und Sulfate \((-OSO_3^-)\) zu dieser Gruppe.
Kationische TensideKationische Tenside sind positiv geladen und beinhalten meistens eine quartäre Ammoniumgruppe \((R_4N^+)\).
Amphotere TensideAmphotere Tenside tragen gleichzeitig eine positive und eine negative Ladung. Diese Moleküle werden auch als zwitterionische Tenside bezeichnet. Die positive Ladung kommt in der Regel von quartären Ammoniumgruppen \((R_4N^+)\) und die negative von Carboxylat- \((-COO^-)\) oder Sulfonatgruppen \((-SO_3^-)\).

Tabelle 1: Die verschiedenen Tensidarten im Überblick.

Tenside Herstellung

Es gibt sowohl natürliche als auch synthetische Tenside. Natürlich bedeutet, dass sie aus natürlichen, also nachwachsenden Rohstoffen gewonnen werden. Ein klassisches Beispiel dafür sind Seifen. Diese können aus pflanzlichen, aber auch aus tierischen Fetten erzeugt werden. Auf dieser Grundlage werden Fettalkohole produziert, die später zur Herstellung von Tensiden genutzt werden. Die Seife, wie Du sie kennst, besteht meist aus den Natrium- oder Kaliumsalzen von Fettsäuren. Synthetische Tenside werden überwiegend aus Erdöl hergestellt. Mögliche Verfahren zur Herstellung von Seife sind die basische und die saure Verseifung.

Wenn Du mehr zur Verseifung wissen willst, schau Dir doch gern das StudySmarter Original zu diesem Thema an!

Tenside Umwelt

Egal, ob natürlich oder synthetisch, eines haben alle Tenside gemein: sie müssen zu mindestens 90 % abbaubar sein. Dafür gibt es tatsächlich eine Regelung im Gesetz. Wenn ein Tensid diese Anforderung nicht erfüllt, darf es nicht hergestellt und verkauft werden.

Generell kannst Du aber davon ausgehen, dass Tenside die Umwelt stark belasten, da sie giftig für Gewässerorganismen und andere Lebewesen sind. Vor allem Tenside, die aus synthetischen hergestellt wurden und auf Erdöl basieren, sind denkbar problematisch. Daher solltest Du Produkte dieser Art sparsam benutzen und möglichst auf umwelttechnisch mildere Alternativen setzen. So kannst Du beispielsweise Essigessenz oder Natriumcarbonat zur Reinigung von Oberflächen verwenden.

Wenn Du umweltschonend unterwegs sein willst, achte darauf Produkte zu kaufen, in denen Tenside aus natürlichen Rohstoffen enthalten sind.

Tenside Verwendung

Tenside werden nicht nur für Seifen und Waschmittel genutzt, sondern spielen auch in vielen weiteren Bereichen eine überaus große Grolle. Du findest sie überall dort, wo die Verbindung von Wasser und Fett eine Rolle spielt.

So werden Tenside unter anderem in der Lebensmittelindustrie eingesetzt. Vielen Trinkkakaos werden sie etwa hinzugegeben, damit sich das Pulver schneller mit der Milch vermischt. Wenn Du einmal versucht hast Backkakao in Deine Milch zugeben, dann weißt Du, dass sich Kakao nur schlecht mit der Milch vermengen lässt. Der Grund dafür ist, dass Kakao eine hydrophobe Substanz ist und infolgedessen verklumpt. Häufig findest Du Tenside in der Zutatenliste unter dem Begriff Emulgator.

Zwei weitere wichtige Anwendungsgebiete sind die Kosmetik- und Pharmabranchen. Mithilfe von Emulgatoren können Wasser-in-Öl-Emulsionen hergestellt werden, die für die Produktion von Hautcremes unerlässlich sind. Vielleicht kennst Du zudem den Begriff Mizelle aus diesem Bereich, da Mizellenwasser zur Reinigung des Gesichts immer beliebter wird.

Außerdem spielen Tenside zur Herstellung einer Vielzahl von Arzneimitteln eine Rolle, um Suspensionen mit fein verteilten Partikeln (Festkörpern) herzustellen.

Emulsionen sind Gemische aus zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten. Eine der beiden Flüssigkeiten liegt in Form kleiner Tröpfchen innerhalb der anderen vor. Eine Suspension besteht aus einem fein verteilten Feststoff innerhalb einer Flüssigkeit. Mithilfe von Tensiden lassen sich diese Zustände stabilisieren.

Tenside schädlich

Die übermäßige Anwendung von tensidhaltigen Reinigungsmitteln und Kosmetika kann sich schädlich auf Deine Haut auswirken. Das liegt vor allem daran, dass Tenside die fetthaltigen Moleküle auf Deiner Haut abwaschen, sodass Dein Körper unter Umständen nicht schnell genug die Nachproduktion dieser Stoffe aufrechterhalten kann. Achte daher darauf, Tenside sparsam zu verwenden und möglichst natürliche Alternativen zu benutzen, ohne dass die Hygiene darunter leidet.

Tenside – Das Wichtigste

  • Tenside Definition: Tenside werden eingesetzt, um zwei Flüssigkeiten, die sich nicht miteinander vermischen wollen, leichter zu vereinen.

  • Tenside Aufbau: Tenside besitzen einen hydrophilen und einen hydrophoben Teil.

  • Tenside Wirkung: Tenside verringern die Grenzflächenspannung beziehungsweise die Oberflächenspannung.

  • Tenside Herstellung: Tenside werden aus natürlichen und synthetischen Materialien zum Beispiel über das Verseifungsverfahren hergestellt.

  • Tenside Umwelt: Viele Tenside sind schädlich für die Umwelt, achte daher darauf, dass Du besonders Reinigungsmittel sparsam verwendest und vielleicht öfter mal eine harmlose Alternative wie Essig zur Reinigung benutzt.


Nachweise

  1. R. Beck. (2004) Physikalische Eigenschaften anionischer Tensidsysteme mit zweiwertigen Gegenionen und ihre Mischungen mit zwitter-ionischen Tensiden und Cotensiden.
  2. B. Fabry. (1991). Tenside, Eigenschaften, Rohstoffe, Produktion, Anwendungen. Chemie in unserer Zeit.
  3. Abb 1: Wirkung von Tensiden (https://wordpress.org/openverse/image/824bc5f1-558a-4a68-89d5-03f96eec40f9) von Roland.chem unter der Lizenz CC0 1.0.

Häufig gestellte Fragen zum Thema Tenside

Tenside verringern die Grenzflächenspannung zwischen zwei Flüssigkeiten und die Oberflächenspannung im Allgemeinen. Dadurch lassen sich zwei Flüssigkeiten/Substanzen besser mischen.

Ein übermäßiger Gebrauch tensidhaltiger Kosmetika und Reinigungsmittel kann sich austrocknend auf deine Haut auswirken.

Seifen bestehen meist aus den Natrium- oder Kaliumsalzen von Fettsäuren.

Natürliche Tenside sind beispielsweise Saponine oder Phospholipide wie Lecithin.

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