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Grenzflächenaktivität

Naturstoffchemie / Fette / Tenside
Eine Grenzfläche ist die Berührungsfläche zwischen zwei nicht mischbaren Stoffen, wie Beispielsweise Wasser und Öl oder Wasser und Benzin. Werden zwei solche Stoffe, also für gewöhnlich ein polarer (z.B. Wasser) und ein unpolarer (z.B. Öl, Benzin, Benzol…) gemischt, bildet sich kurzzeitig eine Emulsion,

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1. Öl und Wasser liegen in getrennten Phasen vor, 2. Nach dem Mischen bildet sich kurzzeitig eine Emulsion, 3. Diese beginnt jedoch nach kurzer Zeit sich zu entmischen, bis sie sich 4. wieder nahezu völlig in zwei Phasen aufgetrennt hat.

die sich jedoch schnell wieder trennt, was in den unterschiedlichen Grenzflächenspannungen beider Stoffe begründet liegt. Schauen wir uns ihre Entstehung einmal genauer an:

 

unterschiedlich starke Kohäsionskräfte bewirken eine Grenzflächenspannung, die Moleküle ?wollen weg? von der Grenzfläche, wie die resultierende Kraft verdeutlicht

unterschiedlich starke Kohäsionskräfte bewirken eine Grenzflächenspannung, die Moleküle „wollen weg“ von der Grenzfläche, wie die resultierende Kraft verdeutlicht

Jedes Teilchen einer Flüssigkeit ‚hängt‘ an seinen Artgenossen, das nennt man Kohäsionskraft (von lat.: cohaerere = zusammenhängen). Die überaus polaren Wassermoleküle besitzen nun wesentlich stärkere Kohäsionskräfte (Dipol – Dipol – Wechselwirkungen + Wasserstoffbrückenbindungen), als die vergleichsweise unpolaren Ölmoleküle. Treffen Beide nun, wie an dieser Grenzschicht, aufeinander, ist zur einen Seite auf einmal kein stark anziehender Artgenosse mehr greifbar und mit den Anderen will man irgendwie nicht so richtig – die Grenzflächenspannung ist geboren. Aber warum trennt sich nun die Emulsion wieder, nachdem sie einmal zustande gekommen ist? Ganz einfach, die beiden Stoffe versuchen die Grenzfläche so klein wie irgend möglich zu gestalten, was mit zwei Phasen nun mal, im Vergleich mit vielen kleinen Tröpfchen, definitiv der Fall ist.

Die Oberflächenspannung ist übrigens nichts weiter, als eine Grenzflächenspannung zwischen zwei unterschiedlichen Phasen, z.B. zwischen Wasser und einem Stoffgewebe oder gegenüber der Luft.

Nun kommen endlich die Tenside ins Spiel: Sie sind so etwas wie Vermittler, Moleküle, die sowohl gut mit denen einen, als auch mit den anderen können, wahre Diplomaten also:

Prinzipieller Aufbau eines Tensids

Prinzipieller Aufbau eines Tensids

 

Weil – wie gesagt – der Zusammenhalt der Wassermoleküle besonders groß ist, genügt für den Wasser mögenden Teil (den hydrophilen) nur ein kleiner Teil des Tensidmoleküls, während für den Öl & Fett mögenden Part ein größerer Abschnitt nötig ist – an die unpolaren Stoffe mit ihren Van – der – Waals – Kräfte ist nur schwer ranzukommen. Betrachten wir als nächstes das klassische Tensid: Die Seife.

 

 

Dieser Inhalt ist Bestandteil des Online-Kurses

Organische Chemie

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Diese Themen werden im Kurs behandelt:

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  • Grundlagen der Kohlenstoffchemie
    • Einleitung zu Grundlagen der Kohlenstoffchemie
    • Orbitalmodell
    • Überblick und Formen der Orbitale
    • Grundregeln der Orbitaltheorie
    • Verteilung der Elektronen auf die Atome im Grundzustand
    • Hybridisierung
    • Hybridorbitale
    • Übersicht über die Bindungstypen
  • Nomenklatur nach IUPAC
    • Einleitung zu Nomenklatur nach IUPAC
  • Labormethoden
    • Einleitung zu Labormethoden
    • Vorbeugendes Gefahrstoffrecht
  • Organische Verbindungen - Typen, Eigenschaften und Reaktionen
    • Einleitung zu Organische Verbindungen - Typen, Eigenschaften und Reaktionen
    • Alkane
    • Typen von Kohlenstoffatomen
    • Wichtige Reaktionstypen der Alkane: radikalische Substitution
    • Cycloalkane
    • Alkene
    • Sonderfall Doppelbindung
    • Isomerisierung zu Cycloalkanen
    • Typische Reaktionen: Elektrophile Addition
    • Halogenalkane
    • Eliminierungsreaktion E
    • Polyene
    • Alkine
    • Alkohole
      • Einleitung zu Alkohole
      • Mehrwertige Alkohole
      • Eigenschaften der Alkanole
      • Kohlenstoff-Partner-Konstellationen
      • Bildung von Alkanolen durch eine nucleophile Substitution
      • Oxidationszahlen
      • Partielle Oxidation von Alkoholen
      • Andere typische Reaktionen der Alkohole:SN1&SN2
    • Ether
      • Einleitung zu Ether
      • Synthese von Ethern
    • Carbonylverbindungen: Aldehyde und Ketone
      • Einleitung zu Carbonylverbindungen: Aldehyde und Ketone
      • Aldehyde
        • Einleitung zu Aldehyde
        • Nachweisreaktion der Aldehyde
        • Wichtige Aldehyde
      • Ketone
      • Reaktionen von Aldehyden und Ketonen
        • Einleitung zu Reaktionen von Aldehyden und Ketonen
        • Keto-Enol-Tautomerie
        • Hydratisierung
        • Halbacetalbildung
        • Acetalbildung
        • Aldolbildung
    • Carbonsäuren
      • Einleitung zu Carbonsäuren
      • Monoalkansäuren
      • Mehrwertige Carbonsäuren
      • Carbonsäurederivate
        • Einleitung zu Carbonsäurederivate
        • Hydroxycarbonsäuren
        • Aminosäuren
        • Halogenalkansäuren
    • Ester: Bildung und Spaltung
      • Einleitung zu Ester: Bildung und Spaltung
      • Verseifung
  • Aromaten – Aromatische Kohlenwasserstoffe
    • Einleitung zu Aromaten – Aromatische Kohlenwasserstoffe
    • Das aromatische System
    • Benzol: Eigenschaften und aromatische Struktur
      • Einleitung zu Benzol: Eigenschaften und aromatische Struktur
      • Derivate des Benzols
    • Mesomerie = mesomere Grenzstrukturen
    • Typische aromatische Reaktionen
      • Einleitung zu Typische aromatische Reaktionen
      • Elektrophile aromatische Substitution
      • Übersicht der Arten der elektrophilen aromatische Substitution
      • Zweitsubstitution
      • Dirigierender Effekt
    • Acidität: Anilin und Phenol im Vergleich mit Aliphaten
  • Reaktionstypen in der organischen Chemie
    • Einleitung zu Reaktionstypen in der organischen Chemie
    • Einfluss der Molekülstruktur auf das Reaktionsverhalten
  • Isomerie
    • Einleitung zu Isomerie
    • Stereochemie
    • Zentrale Begriffe der Isomerie
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    • Achirale Meso-Verbindungen
    • EPA-Modell
  • Farbstoffe und Farbigkeit
    • Einleitung zu Farbstoffe und Farbigkeit
    • Licht
    • Farbwahrnehmung
    • Farbmischung
    • Farbstoffe
      • Einleitung zu Farbstoffe
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      • Auxochrome
      • Cyanin-Farbstoffe
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        • Einleitung zu Azofarbstoffe
        • Generelle Synthese von Azofarbstoffen
        • Erzeugung von Anilingelb
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      • Triphenylmethanfarbstoffe
        • Einleitung zu Triphenylmethanfarbstoffe
        • Synthese der Triphenylmethanfarbstoffe am Beispiel des Phenolphthaleins
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      • Recycling von Kunststoffen
  • Naturstoffchemie
    • Einleitung zu Naturstoffchemie
    • Nachweisreaktionen
    • Elementaranalyse
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      • Einleitung zu Fette
      • Gewinnung
      • Unterteilung
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      • Bedeutung von Fetten im Organismus
      • Fetthärtung
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    • Kohlenhydrate
      • Einleitung zu Kohlenhydrate
      • Unterteilung der Kohlenhydrate und ihre Projektionen
      • Stichpunkte zur Stereochemie der Kohlenhydrate
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    • Eiweiße
      • Einleitung zu Eiweiße
      • Aminosäuren = Grundbaustein der Proteine
        • Einleitung zu Aminosäuren = Grundbaustein der Proteine
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        • Funktionen der Aminosäuren im Körper
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        • Strukturebenen der Proteinfaltung
    • Nukleinsäuren
      • Einleitung zu Nukleinsäuren
      • Nukleinsäuren: DNA
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