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Tenside

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Tenside

Tenside sind spezielle Flüssigkeiten/Substanzen. Sie haben die Eigenschaft die Grenzflächenspannung zwischen zwei verschiedenen Flüssigkeiten, oder die Oberflächenspannung einer Flüssigkeit zu verringern.

Dabei geht es um zwei Flüssigkeiten, die sich nicht miteinander verbinden, wenn man sie zusammenschüttet. Ein Beispiel für zwei Flüssigkeiten, die sich nicht vermischen, ist ein Öl-Wasser-Gemisch. Wenn du die zwei Substanzen nämlich zusammentust, dann setzt sich das Öl oben auf dem Wasser ab. Dass die Ölteilchen zusammenbleiben und mit möglichst wenig Kontakt zu dem Wasser stehen, nennt man Grenzflächenspannung. Tenside machen es möglich, dass sich die beiden Flüssigkeiten trotzdem untereinander vermischen können.

Wie sind Tenside aufgebaut?

Tenside haben zwei wichtige Eigenschaften, die es ihnen erlaubt, ein Wasser-Öl-Gemisch zu vermengen. Es besitzt einen hydrophoben Teil bestehend aus Kohlenwasserstoffresten und einen hydrophilen Teil, als Molekül.

Jetzt kannst du mit den beiden Begriffen wahrscheinlich nicht gerade viel anfangen. Kein Problem, wir erklären dir, was es damit auf sich hat.

Begriffserklärungen der Tenside

Dafür zerlegen wir die Wörter einmal in ihre Einzelteile. Hydrophil besteht aus dem Wort Hydro und Phil. Beides stammt aus dem Griechischen. Übersetzt heißt Hydro "Wasser". Phil bedeutet "liebend". Zusammengenommen bedeutet das Wort demnach wasserliebend. Wahrscheinlich wisst ihr schon was hydrophob bedeutet. Auch hier setzt sich das Wort wieder aus zwei Einzelteilen zusammen. Abermals das Wort Hydro, von dem wir bereits wissen, dass es Wasser heißt. Aber auch das Wort Phob. Ihr kennt das Wort aber eher als Phobie. Das ist auch aus dem Griechischen und bedeutet "Angst". Wörtlich übersetzt heißt es dementsprechend Wasserangst.

Funktionalität der Tenside

Damit Tenside ihre Aufgabe erfüllen können, werden sie in das Wasser-Öl-Gemisch hinzugefügt. Dort fangen sie an, sich in einer bestimmten Konstellation anzuordnen. In der Regel bilden sie sich zu kleinen kugelförmigen Aggregaten (Zustand). Diese nennt man Mizellen.

Abbildung 1: Tenside als StäbchenQuelle: chemie-schule.de

Anhand des Bildes, könnt ihr euch die einzelnen Tenside als Stäbchen vorstellen. Der wasserliebende Teil, ist dabei zum Wasser hingerichtet. Der wasserängstliche Teil hingegen, dringt in die Ölschicht ein. So wird verhindert, dass sich die Öltröpfchen wieder zusammen verbinden können. Stattdessen bleiben sie mit dem Wasser vermischt. Auch wenn du ein Tensid nur in Wasser hinzufügst, kannst du ihre Wirkung erkennen.

Einfaches Experiment mit Tensiden

Dafür haben wir ein kleines Experiment für dich: Fülle ein Glas mit Wasser und lege auf die Wasseroberfläche etwas, von dem du weißt, dass es auf Wasser schwimmt. Wie zum Beispiel eine Stecknadel. Wenn du anschließend Tenside (z.B. Seife) in das Wasser tust, werden sie sich so anordnen, dass die Stecknadel untergeht. Wie wir bereits wissen, haben Tenside die Eigenschaft eine Grenzflächenspannung zu zerstören. Das gilt auch für die Oberflächenspannung des Wassers. Durch ihre Anordnung, wird die Oberflächenspannung geschwächt und das Wasser kann die Nadel nicht mehr tragen.

Tenside auf trockener Oberfläche

Tenside werden sehr gerne für die Entfernung von Flecken benutzt. Wenn man seine Kleidung mal wieder dreckig gemacht hat, kriegt ihr von eurer Mutter zu hören: „Schnell zieh das aus, damit ich es einweichen kann“. Tenside sind in Waschmittel enthalten. Wenn diese auf den Fleck gegeben werden, ordnen sich die Tenside um den Schmutzfleck herum an und verhindern dadurch, dass der Fleck weiter zusammenklumpt. Außerdem können sie durch ihre Anordnung, das Lösen von Fettstoffteilen begünstigen. Eine Nebeneigenschaft der Tenside, kann dabei zu Schaum führen. Damit davon jedoch nicht zu viel entsteht, muss ein Entschäumer hinzugefügt werden.

Arten von Tensiden

Tenside bestehen aus einem polaren und einem unpolaren Teil. Der unpolare Teil ist der hydrophobe Abschnitt von dem Tensid. Der polare Teil ist der hydrophile Abschnitt. Je nach Art der Tenside, kann die hydrophile Gruppe unterschiedliche Bestandteile aufweisen.

Nichtionische Tenside

So bestehen die nichtionischen Tenside zum Beispiel aus mehrfachen Alkoholen, Ether oder verschiedenen Kombinationen wie Ethoxylate.

Anionische Tenside

Dahingegen können sich die anionischen Tenside aus Carboxylaten, Sulfonaten und Sulfaten zusammensetzen.

Kationische Tenside

Bei den kationischen Tensiden hingegen gibt es nur die Möglichkeit der quartären Ammonium-Gruppen.

Amphotere Tenside

Zu guter Letzt fehlen noch die amphoteren Tenside. Diese können auch als zwitterionische Tenside bezeichnet werden. Sie können aus Carboxylaten und quartären Amonium-Gruppen bestehen.

Vorkommen von Tensiden

Es gibt sowohl natürliche als auch synthetische Tenside. Natürlich bedeutet, dass sie aus natürlichen Rohstoffen, also Rohstoffe die nachwachsen, gewonnewerden. Ein klassisches Beispiel wären Seifen. Diese können aus pflanzlichen, aber auch aus tierischen Fetten erzeugt werden. Durch die sogenannte Verseifung, ein bestimmter Prozess, wird der Rohstoff in die Seife umgewandelt. Synthetische Tenside hingegen entstehen durch Erdöl-Rohstoffe. Dieser Rohstoff wird synthetisiert und das daraus gewonnene Produkt kann in ein Tensid umgewandelt werden wie zum Beispiel Fettalkohol. Die Zwischenprodukte können unter anderem Alkane, Fettalkohole oder Benzol sein.

Eines haben Tenside jedoch alle gemein: egal ob natürlich oder synthetisch. Sie müssen zu mindestens 90% abbaubar sein. Dafür gibt es extra eine Regelung im Gesetz. Wenn ein Tensid diese Anforderung nicht erfüllt, darf es nicht hergestellt und verkauft werden. Sie werden jedoch nicht nur zur Herstellung von Seifen oder ähnliches verwendet. Tenside können ebenfalls in der Lebensmittelindustrie eingesetzt werden. Zum Beispiel in Trinkkakao wird es hinzugegeben, damit sich das Pulver schneller mit der Milch vermischt. Wenn du einmal versucht hast Backkakao in deine Milch zugeben, wirst du sehen können, dass sich der Kakao sehr schlecht mit der Milch verbinden lässt. Das liegt daran, dass zu diesem Kakao keine Tenside hinzugefügt wurden.

Das Wichtigste über Tenside auf einem Blick

  • Tenside werden eingesetzt, um zwei Flüssigkeiten die sich nicht miteinander vermengen wollen, leichter zu vereinen.
  • Sie besitzen einen hydrophilen und einen hydrophoben Teil.
  • Durch ihre kugelförmige Anordnung um einen Teil der Flüssigkeit, können sie durch ihre beiden Teile, das Wasser mit dem Öl vereinen, ohne dass diese sich abstoßen.
  • Sie verringern außerdem sowohl die Grenzflächenspannung als auch die Oberflächenspannung.
  • Insgesamt unterscheidet man zwischen vier Arten von Tensiden.
  • Eingesetzt werden sie in der Kosmetikindustrie zum Beispiel als Seifen oder Waschmittel, aber auch in weiteren Industrien wie unter anderem bei der Herstellung von Lebensmitteln.

Finales Tenside Quiz

Frage

Was sind Mizellen?

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Antwort

Mizellen sind Strukturen, die entstehen, wenn ein Tensid auf Wasser trifft. Es handelt sich um Aggregate aus amphiphilen Molekülen, die sich spontan zusammenlagern.

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Frage

Wie nennt man den Vorgang der Mizellenbildung noch?

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Antwort

Selbstaggregation

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Frage

Wann entstehen Mizellen?

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Antwort

Mizellen können sich ab einer bestimmten Stoffkonzentration aus Tensidmolekülen, aufgrund der Neigung der Tenside zur Phasentrenn, bilden

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Frage

Wie groß sind Mizellen?

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Antwort

Mizellen sind üblicherweise wenige Nanometer groß. Sie haben in der Regel einen Durchmesser von 20 bis 50 Nanometern.

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Frage

Was sind inverse Mizellen und wo kommen sie vor?

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Antwort

Inverse Mizellen sind Mizellen mit umgekehrter Orientierung. Diese Mizellen kommen in unpolaren organischen Lösungsmitteln vor. Die hydrophoben Schwänze zeigen nach außen und die hydrophilen Köpfe nach innen.

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Frage

In welchen Produkten wird die Mizellen-Technologie häufig verwendet?

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Antwort

Die Mizellen-Technologie wird in vielen Kosmetikprodukten verwendet.

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Frage

Aufgrund welcher Eigenschaft können Mizellen in Kosmetikprodukten verwendet werden?

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Antwort

Sie können für Kosmetikprodukte verwendet werden, weil sie amphiphil sind. Das heißt sie können sowohl wasserlösliche als auch fettlösliche Rückstände von Make-up oder Schmutz entfernen.

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Frage

Was ist der Vorteil von Mizellenwasser?

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Antwort

Der Vorteil ist, dass Mizellenwasser ohne viel Aufwand bei der Gesichtsreinigung bis in die tiefen Hautschichten reinigt. Daher ist es oftmals effektiver als normale Seife. 

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Frage

Was ist der Nachteil von Mizellenwasser?


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Antwort

Der Nachteil ist, dass einige Produkte bedenkliche Stoffe enthalten. Einige Produkte enthalten aggressive Tenside wie zum Beispiel Polyethylenglykolderivate (PEGs), Poloxamere oder Polysorbate.

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Frage

Welche Folgen können aus aggressiven Tensiden in Mizellenwasser resultieren?

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Antwort

Diese Substanzen können die Hautbarriere schwächen und die Haut somit anfälliger für UV-Strahlen machen. Besonders bei empfindlicher Haut können Rötungen entstehen. 

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Frage

Was ist bei der Mizellenbildung die treibende Kraft?

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Antwort

Die treibende Kraft bei der Mizellenbildung ist die Freisetzung von Wassermolekülen, die vorher mit den Tensidmolekülen verbunden waren. 

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Frage

Was ist Polyminopropylbiguanid (PHMB) und wie wird es eingestuft?

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Antwort

Das ist ein bedenklicher Konservierer der im Rahmen der europäischen Chemikaliengesetzgebung als "vermutlich krebserregend" eingestuft wird. 

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Frage

Was ist Butylhydroxytoluol (BHT) und welche Wirkung erfüllt es in Mizellenwasser?

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Antwort

Butylhydroxytoluol (BHT) ist ein Konservierungsstoff, der als Antioxidans verhindern soll, dass sich das Mizellenwasser durch den Kontakt mit Sauerstoff verändert. Es gibt jedoch den Verdacht, dass BHT wie ein Hormon wirkt, denn in einem Tierversuch beeinträchtigt es die Schilddrüsenfunktion. 

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Frage

Wie erfolgt die Bildung von Mizellen?

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Antwort

Die Bildung von Mizellen erfolgt durch ein thermodynamisches Gleichgewicht. 

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Frage

Was zeichnet lipophile Flüssigkeiten aus?

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Antwort

Lipophile Flüssigkeiten sind wörtlich übersetzt "Öl-liebend". Sie sind leicht mischbar mit Öl oder ähnlichen Flüssigkeiten

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Frage

Was zeichnet hydrophile Flüssigkeiten aus?

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Antwort

Hydrophile Flüssigkeiten sind wörtlich übersetzt "Wasser-liebend". Sie sind daher gut mischbar mit Wasser. 

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Frage

Wie wird die fein verteilte Phase einer Emulsion genannt?

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Antwort

Innere/disperse Phase

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Frage

Wie wird die zusammenhängende Phase einer Emulsion genannt?

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Antwort

Äußere/kontinuierliche Phase

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Frage

Was sind Emulgatoren?

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Antwort

Emulgatoren sind Hilfsstoffe mit einem hydrophilen und einem lipophilen Ende. 

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Frage

Was bewirken Emulgatoren?

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Antwort

Emulgatoren können sowohl zur inneren, als auch zur äußeren Phase einer Emulsion Wechselwirkungen aufbauen. In der Folge wird die Grenzflächenspannung herabgesenkt und die Emulsion stabilisiert. 

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Frage

Beurteile: Butter ist eine ...

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Antwort

Wasser-in-Öl-Emulsion

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Frage

Beurteile: Eine Feuchtigkeitscreme ist eine ...

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Antwort

Öl-in-Wasser-Emulsion

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Frage

Beurteile: Milch ist eine ...

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Antwort

Öl-in-Wasser-Emulsion

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Frage

Was ist eine Grenzfläche bei Emulsionen?

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Antwort

In der Grenzfläche kommen die innere und äußere Phase in Kontakt. Hier entstehen Wechselwirkungen zwischen den Phasen nur sehr schleppend.

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Frage

Was beschreibt die Koaleszenz?

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Antwort

Die Koaleszenz beschreibt die Rückbildung der ursprünglichen Phasen durch Zusammenfließen der inneren Phase. 

Frage anzeigen

Frage

Was ist eine W/O-Emulsion?

Antwort anzeigen

Antwort

In einer W/O-Emulsion bildet Wasser die innere Phase, welche von Öl als äußere Phase umgeben wird. 

Frage anzeigen

Frage

Was ist eine O/W-Emulsion?

Antwort anzeigen

Antwort

In einer O/W-Emulsion bildet Öl die innere Phase, welche von Wasser als äußere Phase umgeben wird. 

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