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Tenside: amphiphile Eigenschaften und Grenzflächenaktivität, Vergleich von Seifen und Alkylbenzolsul

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Überlegungen zur Umsetzung des Lehrplans


Grundlagen in den Lehrplänen der Jgst. 8-11

  • CNTG 9.3 Molekülstruktur und Stoffeigenschaften: Einfluss zwischenmolekularer Kräfte auf Siedetemperatur und Löslichkeit, auch am Beispiel einfacher organischer Moleküle
  • CNTG 9.4 Protonenübergänge: Säure als Protonendonator, Base als Protonenakzeptor, Ampholyt
  • C 10.1 Molekülstruktur und Stoffeigenschaften: zwischenmolekulare Kräfte: Dipol-Kräfte, Wasserstoffbrücken, Van-der-Waals-Kräfte; Auswirkungen auf Löslichkeit und Aggregatzustand
  • C 10.2 Protonenübergänge: Säure als Protonendonator, Base als Protonenakzeptor, Ampholyt


Vorschläge zu Inhalten und Niveau

  • Grundbauplan von Tensiden: amphiphiler Molekülbau, Aufzeigen der vier Tensidtypen (anionisch, kationisch, zwitterionisch, nichtionisch) zur Verdeutlichung des Grundbauplans
  • experimenteller Beweis des amphiphilen Molekülbaus, Erklärung der Beobachtungen auf der Stoff- und Teilchenebene:
    • Tyndalleffekt (Lichtstreuung an „großen“ Teilchen): Micellenbildung der Tensidmoleküle
    • Benetzung einer Oberfläche durch tensidhaltiges Wasser: Herabsetzen der Oberflächenspannung durch Anordnung der Tensidmoleküle an der Wasseroberfläche
  • Anordnung von Tensidmolekülen an verschiedenen Grenzflächen:
    • Flüssigkeit/Luft, z. B. Seifenblasen
    • Flüssigkeit/Feststoff, z. B. Wasser/Ruß
    • Flüssigkeit/Flüssigkeit, z.B. Wasser/Öl
  • experimentelle Erarbeitung der Grenzflächenaktivität: Dispergiervermögen, Stabilisierung von Emulsionen
  • Verwendung von Tensiden: z. B. Wasch- und Reinigungsmittel, Emulgatoren in Lebensmitteln
  • Wirkungsweise waschaktiver Substanzen: Erläuterung des Waschvorgangs
  • Nachteile von Seifen (basische Reaktion, Säure- und Härteempfindlichkeit), z. B. als experimentelle Aufgabenstellung (s. u.)
  • Vergleich und Abgrenzung der beiden anionischen Tensidtypen: Seifen und Alkylbenzolsulfonate
  • Synthese der Herstellung von Alkylbenzolsulfonaten und Zusammensetzung von Waschmitteln ist nicht lehrplanrelevant


Basiskonzepte und Kompetenzorientierung

  • Die Schülerinnen und Schüler sollen Experimente planen und durchführen, mit denen die Nachteile von Seifen aufgezeigt werden können. (Erkenntnisgewinnung)
  • Vergleich der Eigenschaften von Seifen mit Alkylbenzolsulfonaten (Struktur-Eigenschafts-Konzept)


Vorschläge für Experimente

  • Tyndalleffekt mit Tensidlösung (z. B. Kernseifenlösung), geht auch mit Laserpointer
  • Netzwirkung von Tensiden (S)
  • Herabsetzung der Grenzflächenspannung (S)
  • Benetzung von Stearinsäurescheiben mit hydrophiler und hydrophober Seite (S)
  • Dispergiervermögen: Ruß/Wasser-Gemisch ohne und mit Tensidzusatz filtrieren (S)
  • Stabilisierung von Emulsionen: Öl/Wasser-Gemisch ohne und mit Tensidzusatz schütteln, Emulgiervermögen von Tensiden (S)
  • Experimente mit Kernseifenlösung zur basische Reaktion, zur Säure- und zur Härteempfindlichkeit (S)
  • Vergleich zwischen Seife und einem synthetischen Tensid (S)
  • Alkylbenzolsulfonat-Lösung mit Indikator (S)
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