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Wissenschaft im Alltag: Die Saubermacher

Seifen und Co. lösen Schmutz und Flecken – meistens


Kleider, Geschirr und Haare wären ganz leicht sauber zu halten, wenn sich Schmutz und Flecken in Wasser lösten – Waschen liefe dann auf schlichtes Spülen hinaus. Doch leider löst Wasser nur polare Stoffe, beispielsweise Salze, die leicht in elektrisch geladene Ionen zerfallen, oder Eiweiß- und Zuckermoleküle, die geladene Bereiche aufweisen. Der Grund: Seine Atome – Wasserstoff und Sauerstoff – sind schwach positiv beziehungsweise negativ geladen. Trifft es auf ein anderes polares Molekül, wird es elektrostatisch angezogen. So bildet sich eine Wasserhülle um den Fremdstoff – er ist gelöst und lässt sich wegschwemmen.

Für unpolare Stoffe wie Öle und Fette hat Wasser jedoch nichts übrig, es zieht die Gegenwart von seinesgleichen vor. Solche Verschmutzungen benötigen ebenfalls nichtpolare Lösungsmittel. Die bilden dann so genannte Van-der-Waals-Bindungen zum Fremdstoff aus. Das sind letztlich ebenfalls elektrische Kräfte, die auf unsymmetrischen Ladungsverteilungen beruhen, doch sind sie wesentlich schwächer als die elektrostatischen. Leider sind solche Lösungsmittel giftig und umweltschädigend – Perchlorethylen und Benzin gehören sicher nicht in die Haushaltswaschmaschine.

Eine Lösung des Lösungsmittelproblems bieten Seifen und Detergenzien. Ihr Trick: Die auch Tenside genannten Moleküle haben ein polares und ein unpolares Ende; das heißt, sie fühlen sich in beiden Welten gleichermaßen zu Hause. In Wasser bilden Tenside winzige kugel-, stäbchen- oder scheibchenförmige Gebilde, die Mizellen, wobei die polaren Enden nach außen weisen und die unpolaren nach innen. Deshalb können diese Mizellen in ihrem Innern ölartige Moleküle binden und somit lösen.


Wussten Sie schon ...




- Bereits in reinem Wasser laden sich Haare, Fasern und Schmutzteilchen negativ auf. Diese Aufladung wird durch anionische (negativ geladene) Tenside wesentlich erhöht, was die Ablösung des Schmutzes von der Faser verbessert.

- Nach dem eigentlichen Waschvorgang werden Weichspüler eingesetzt, die in der Regel aus kationischen (positiv geladenen) Tensiden bestehen. Sie lagern sich an die Fasern, geben ihnen Schutz und angenehmeren "Griff". Weichspüler sind außerdem parfümiert, daher der "frische" Duft von gewaschener Wäsche.

- Shampoo und Weichspüler in einem Gefäß zu vereinen ist schwierig, denn die negativ geladenen Shampoo-Ionen und die positiv geladenen Weichspüler-Ionen kämen sich wohl ins Gehege. Haarwaschmittel mit beiden Ingredienzien sperren die Weichspüler-Moleküle in Kristallkäfige oder Komplexe ein, die sich erst bei Wasser im Überschuss öffnen. So bleiben die Weichspüler-Moleküle beim Einseifen inaktiv und werden erst beim Spülen freigesetzt.

- Viele Gewebe besitzen polare chemische Gruppen, an die sich Wassermoleküle binden und so das Gewebe anschwellen lassen. Trocknen diese Fasern, so kehren sie wohl zur ursprünglichen Größe, aber nicht zur ursprünglichen Form zurück. Stattdessen kann man diese Gewebe mit unpolaren, jedoch toxischen Lösungsmitteln wie Perchlorethylen trockenreinigen. Diese enthalten dann Detergenzien, die inverse Mizellen bilden – die geladenen Bereiche liegen dort innen – und so polaren Schmutz entfernen.

Aus: Spektrum der Wissenschaft 3 / 2001, Seite 116
© Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH

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