G Spülmittel - Experimente Biologie

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Wie wirken Spülmittel?      
(oder: Wie man die „Oberflächenspannung“ von Wasser vermindern kann!)        
                                                                                                                                                               
Fachliche Anmerkungen:
Spülmittel haben die Aufgabe, Fette leichter zu emulgieren und dadurch eine Ablösung der Fette von Tellern und Haushaltsgerät zu erleichtern. Spülmittel sind chemisch gesehen Stoffe, die zwei Eigenschaften in einem Molekül vereinen: auf der einen Seite ist das Molekül wasserlöslich, auf der anderen fettlöslich. Diese Stoffe heißen Detergenzien. (vgl. auch Sekundarstufe Wasser)
Beim Waschvorgang schieben sich die Moleküle der Detergenzien gleichsam zwischen Fett und Wasser und ermöglichen eine Tröpfchenbildung von kleinsten Fettteilchen in Wasser, je nach vorhandenen Mengen der Stoffe. Dieser Effekt wird wesentlich durch Reiben (Ablösung der haftenden Fettteilchen vom Geschirr) unterstützt (Wascheffekt von Detergenzien). Das Spülwasser ist letztlich eine Emulsion aus Fett mit anhaftenden Detergenzien und umgebendem Wasser. Das Licht wird durch die kleinen Tröpfchen in alle Richtungen gelenkt – deswegen ist das Spülwasser trübe. Diese Effekte sind jedem Schulkind bekannt.
Biologische Bedeutung: Die Oberflächenspannung des Wassers ist biologisch von größter Bedeutung. Ohne diesen Effekt der Oberflächenspannung wäre ein Leben unmöglich. Die Membranen der Zellen wirken auf Grund der Oberflächenspannung und der Wechselwirkung von Wasser mit Dipolen und Fetten. Jede funktionierende Zellmembran ist im Grundsatz auf diese Wechselwirkungen angewiesen.
Weil sie die Membranen zerstören, wirken Detergenzien (= Spülmittel) auf alle Lebewesen giftig und sind für viele Bakterien und auch Einzeller tödlich.
Zum Versuch:
Bezüglich der Oberflächenspannung gilt: die Spülmittel ordnen sich an der Oberfläche so an, dass sie mit ihrem wasserlöslichen Ende dem Wasser zugewandt sind, mit dem fettlöslichen Ende der Luft. Die Wasserteilchen können daher nicht ihre normalen Anziehungskräfte wirksam werden lassen: die „Oberflächenspannung“ sinkt und es scheint sich ein Häutchen zu bilden.
Man kann also die Wirkungsweise von Spülmitteln an dem Verschwinden der Oberflächenspannung nachweisen. Wasser wird gleichsam „flüssiger“.
Nadeln oder Büroklammern, die man auf der Oberfläche von Wasser schwimmen lassen kann, versinken sofort, wenn man einen Tropfen Spülmittel in das Wasser bringt.
Beim Spülen von Hand ist es wichtig, dass man mit einer Bürste säubert: Dadurch wird es dem Spülmittel erlaubt, rascher zwischen Fett und Geschirr einzudringen. Das ist auch der Grund, warum die Spülmaschine mit starkem Wasserstrahl ausgestattet ist.
Tipp:  Einige Vorversuche sind nötig, um vorsichtig die Büroklammer zum Schwimmen zu bringen. Der Versuch lässt sich mit dem Spülvorgang in Verbindung bringen. Man gibt wenige Tropfen Olivenöl auf Wasser und rührt kräftig um. Öl und Wasser verbinden sich nicht. Die gegenseitigen Abstoßungskräfte (= Oberflächenspannung) sind zu groß. - Dann gibt man etwas Spülmittel zu: Es entsteht nach Rühren eine trübe Suspension von kleinsten Öltröpfchen in Wasser.


Lösungen Arbeitsunterlage 1------------------------------------------------------------------------------------------
Wie wirken Spülmittel?

Was brauchst Du?
Einen großen Becher, Eine Stecknadel, etwas Spülmittel, Staub von einer Grillkohle.

Was kannst Du tun? 
1. Fülle den Becher randvoll mit Wasser
2. Bringe vorsichtig eine Büroklammer auf die Oberfläche. Sie sollte „schwimmen“.
3. Füge einen Tropfen Spülmittel zu. Vorsicht: ätzend.
4. Beschreibe, was dann passiert.

Man kann auch etwas Kohlestaub auftragen und dann Spülmittel zugeben. 



Was hast Du beobachtet? Berichte in Deinen eigenen Worten!
Erkläre, was beim Spülen passiert! Warum muss man reiben? Warum wird das Wasser trübe?
 
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