Exper-imerrtalvor-trag vom Ib. Juni 1994

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Bei dieser Datei handelt es sich um ein Protokoll, das einen Vortrag im Rahmen des Chemielehramtsstudiums an der Uni Marburg referiert. Zur besseren

Durchsuchbarkeit wurde zudem eine Texterkennung durchgeführt und hinter das eingescannte Bild gelegt, so dass Copy & Paste möglich ist – aber Vorsicht, die Texterkennung wurde nicht korrigiert und ist gerade bei schlecht leserlichen Dateien mit Fehlern behaftet.

Alle mehr als 700 Protokolle (Anfang 2007) können auf der Seite

http://www.chids.de/veranstaltungen/uebungen_experimentalvortrag.html eingesehen und heruntergeladen werden.

Zudem stehen auf der Seite www.chids.de weitere Versuche, Lernzirkel und Staatsexamensarbeiten bereit.

Dr. Ph. Reiß, im Juli 2007

•

Exper-imerrtalvor-trag vom Ib. Juni 1994

Thema:

HAU ·HAL S- R NIGER

Sandra Mertens Lindenweg 11

35260 Stadtallendorf

GLIEDERUNG:

I. Aflgememes

11. Scheuerm.ittel

111. Allzweckreiniger

IV. Spezialreiniger

1. Backofenreiniger 2. WC-Reiniger

3. Sanitärreiniger

v. Urnweltaspekte

4. Abflussreiniger 5. Silberreiniger

6. Elektroplatten-

• •

relnlger

I. ALL G E M EIN E S

Deutschlands Häuse~ bieten einen sauberen und ordentlichen Anblick. Bad und Küche leuchten, es glänzt der Fußboden~ es blitzen die Fensterscheiben.

Pro Kopf und Jahr wird ca. ein halber Zentner Chemie beim Waschen, Putzen und Reinigen eingesetzt. Da der

Reinigungsmittelmarkt ca. 1/4 des Gesamtmarktes ausmacht, bedeutet dass immerhin noch 6 kg Putz- und Reinigungsmittel pro Kopf.

Die Reinigungsmittelherstellende Industrie hat eine Fülle von Produkten auf den Markt gebracht.

Es gibt heute für jeden Werkstoff, wie zum Beispiel Holz, Glas, Emallie, Keramik, Metall, Lack, Kunststoff, ein spezielles Reinigungsmittel.

Daneben erfordern verschiedene Arten Schmutz Reinigungs- mittel, die den entsprechenden Reinigungsaufgaben angepaßt sind.

Als Schmutz kann man jede organische und anorganische

Substanz bezeichnen~ die Haltbarkeit, Aussehen, Geschmack und Geruch eines Fertigproduktes negativ beeinflußt.

Grundsäzlich kann man nach Niven (j~.) 1950 folgende Arten Schmutz unterscheiden:

1. wasserlösliche organische und anorganische Verbindungen:

Zucker, Sirup, Mehl, Stärke, Harnstoff organische Säuren, Fruchtsäuren

Eiweißstoffe

anorganische Salze

2. wasserunlösliche anorganische Verbindungen Zement, Pflasterstaub, Ruß

erdige Pigmente (Ton, Silikate)

3. wasserunlösliche unpolare organische Verbindungen Kohlenwasserstoffe, Benzin, Asphalt, Tee~

Farben und Lacke

pflanzliche und tie~ische Fette

b-l'~^{,Jc- I} c..-.{ ^« Ir .2.

4. wasserunlösliche polare organische Verbindungen

-.

hauptsächlich Fettsäuren, Schweiß Yi _

Neben dem primären Nutzen der Reinigung wird von einem Reinigungsmittel weiterhin verlangt, daß es sich bequem anwenden laßt, keine sichtbaren Rückstände hinterläßt, hautverträglich ist, sowie toxikologisch und ökologisch unbedenklich und außerdem noch lange haltbar sein soll.

Es ist verständlich, daß dies nicht durch ein einziges Reinigungsmittel gewährleistet werden kann.

Versucht man die Reinigungsmittel in Gruppen zu ordnen, so bietet sich eine Einteilung nach den Anwendungsgebieten an:

r>.

Reini un smittel Scheuermit.tel

- Scheuerpulver - flüssige Mittel

Allzweckreiniger - ohne organische

Lbsungsmittel

mit wasserlöslichen Lösungsmittel

- mit Desinfektions- wirkstoffen

mit Abrasiv- komponenten

Spezialreiniger Grillreiniger WC-Reiniger Sanitärreiniger - Fensterreiniger t'leta 11rein iger Rohrreiniger

- Geschir~spülmittel

Anwendun sbereich

mechanische Reinigung ha~tnäckige~

Verschmutzungen bei widerstands- fähigen Oberflächen

für alle abwaschbaren Flächen

Backofen, Grill WC-Becken

WC- und Waschbecken Fliesen, Böden

Glas, Spiegel Metalle

Abflüsse, Gullies

Geschirr (Glas, Besteck, Porzellan)

Nicht in meinen Vort~ag miteinbezogen, habe ich das große Gebiet der Geschir~~einigung, das Gebiet der Waschmittel und der Pflegeprodukte.

11. 5 eHE U E R MIT TEL

Scheuermittel verwendet man zur Reinigung mechanisch widerstandsfähiger Oberflächen von hartnäckigen

(eingebranten, gealterten) Verschmutzungen.

Die Reinigung erfolgt hauptsächlich durch die mechanische Wirkung von wasserunlöslichen Abrasivkompanenten.

Zur besseren Schmutz lösung dienen wie immer die Tenside, zusätzliche Wirkstoffe sind Komplexbildner, alkalische Salze und Amine.

Inhaltsstoffe Abr-asivstoffe Anion-Tenside

"liotens ide Gerüststoffe Basen/basisch reagierende Salze BLeichmittel

Duftstoffe Farbstoffe

Acrylsäure-Methacryl säur-e-Copolymere Wasser

5cheuerpulvE'r ad 100%

1- 5%

fZl- 2%

0- 2%

0~5- 2%

fll- 2%

+ +

flüssige ScheuermittE!l

20-60%

(2)- 5%

0-- 5%

fl)- 5%

CZJ- 2%

+ + 0-2%

ad 100%

Als Abrasivkomponenten benutzt man bei Scheuerpulvern hauptsächlich QUARZMEHL. Bei schlechten Email-Qualitäten, weichen Metallen, Kunststoffen und lackie~ten Oberflächen hinterlassen sie jedoch Kratzspuren.

Feinere Scheuermittel für Bad oder Küche enthalten meist GEMAHLENE SCHLÄMMKREIDE oder KIESELGEL und ganz feine

Scheuermittel für empfindliche Flächen bestehen aus MAGNESIA, KIESELKREIDE oder WIENER KALK.

Alle diese Materialien unterscheiden sich in ihrer Härte. Um die behandelten Flächen zu schonen. muß das Gesteinsmehl zum einen sehr fein sein, zum anderen aber auch so weich~ daß es die Fläche nicht zerkratzt~

Bei den ~lüssigen Scheuermitteln verwendet man das im Vergleich weichere MARMORMEHL.

Sie behandeln daher empfindliche Oberflächen schonender.

Gelegentlich werden dem Scheuerpulver noch alkalisches Soda und Borax hinzugegeben. Im Gegensatz zu vor fünf bis zehn

Jah~en i s t der gräste Teil phosphatf~ei. PENTANATRIUMPHOSPHAT als Gerüststoff wurde meist durch Phosphatersatzstoffe, wie NATRIUMCITRAT, NATRIUMGLUCONAT oder Zeolith A ersetzt.

Daneben gibt es noch bleichende Scheu~rpulver.

Die Bleichwirkung geht entweder von HYPOCHLORID-Bleichmitteln ader von PEROXID-Bleichmitteln aus, die gleichzeitig

desinfizieren. Die meisten Scheuermittel sind heute jedoch frei von Chlor abspaltenden Supstanzen, man zieht die Mittel mit PEROXID-Bleiche vor.

Flüssige Scheuermittel sind bequemer in der Handhabung, allerdings aufwendiger und teurer in der Herstellung. Die Suspensionen bestehen zu etwa 5~% aus Mineralmehlen, deren Dichte mehr als doppelt so hoch liegt wie die Dichte der tragenden Flüssigkeit. Durch geeignete Wahl von Verdickungs- und Stabilisierungssystemen (z.B. Copolymere von Acrylsäure und Methacrylsäure) gelingt es jedoch. diese metastabilen Suspensionen mit einer für die Praxis ausreichenden

Lagerstabilität auszustatten.

111. ALL Z W ECK R EIN I GER

A11 zwec k rein iger ersc hienen um' 1950 als Ergän zung der

Scheuerpulver auf dem Markt. Heute sind sie mit Abstand die am meist verkauften Haushaltsreinigungsmittel.

Sie sind für alle mit Wasser abwaschbaren Flächen geeignet.

Inhaltsstoffe Anion-Tenside

"liotenside Gerüßtstoffe

wasse~lösliche arg.

Lösemittel Basen/Säuren

Desinfektions bzw.

Bleichmittel

Hautschutzzusätze

Viskositätsregulatoren Puffer

Duft-/Farbstoffe Wasser

Gehalt 12)-10 % 1-1(2) % 1-10 %

1-20 % 0-10 % (2)-15 % fZI- 2 % 0- 5 %

(2)- 2 %

0- 1 %

ad lQJ(l)%

Die wesentlichen Bestandteile sind Tenside und Komplexbildner und eventuell noch Duft- oder Farbstoffe.

Anion-Tenside zusammen mit Niotensiden und meist Phophat- ersatzstoffe statt des früher üblichen Pentanatrium-

triphosphats enthärten das Wasser und verstärken die Reinigungswirkung.

Zu einigen der beliebtesten Allzweckreinigern gehören heute die Essigreiniger.

Aufgrund ih~er Inhaltsstoffe wie Essigsäure und anionische Tenside wirken sie auf umweltschonende Weise gegen

Seifen~este, Kalk- und Wasserflecken in Küche, Bad und WC.

Fettverschmutzungen werden ebenfalls wirksam beseitigt.

Die in den Reinigern enthaltende Tenside sind weitgehend biologisch abbaubar. Zusätzlich können die Reinige~ noch Farb- und Duftstoffe enthalten (meist jedoch unter 0~2%).

Versuch 1: Titrimetrische Bestimmung des Essigsäuregehalts von Essigreinigern

Geräte

.

Magnetrüh~er, Rührfisch, Tropfpipette

Chemikalien: Essigsäurehaltiges Reinigungsmittel" Natron- lauge (c(NaOH)= ~,lmol/l), Essigsäure

(c(CH3COOH)= 0,lmol/l),ethanolische Phenolphtalein-Lsg (w= 0,~01)

Durchführung: 5-10g Reiniger werden auf der Analysenwaage in einen 100ml-Meßkolben eingewogen und mit

entionisiertem Wasser bis zur Eichmarke auf- gefüllt. Anschließend mischt man gut durch.

Zur Essigsäurebestimmung entnimmt man mittels einer Volloipette eine 10ml P~obe, übe~füh~t

diese in einen Weithals-Erlenmeyer, verdünnt die Probe mit entionisiertem Wasser auf ein Volumen von ca. 100ml und t i t r i e r t nach Zugabe von 5 Tropfen Indikatorlsg. mit gegen

Essigsäure eingestellter Natronlauge (Titer!) bis zum Umschlag von farblos nach rotviolett.

Ergebnis : 1ml Natronlauge (c(NaOH)= 0,lmol/l) zeigt 6,0052 mg Essigsäure

(M(CH3 C O O H ) = 60~052 g/mol) an.

Anzugeben ist der Massenanteil w an Essigsäure im Reiniger in P~ozent. Beispiel:

Bei einer Enwaage von 8.044g Essigreiniger verbraucht eine 10ml Probe 8,6 ml Natronlauge.

Somit sind in 8,044g Reiniger:

8,6ml

*

*

m (Reinige~)

m (CH3COOH)

w(CH::zCOOH)=

= 6,113-Z

=

491,74 mg 8044 mg

Reaktionsgleichung:

C.H::r.COOH + Na-+- + OH- - - ) CH3 C O O - + Na-+- + H2 0

Oft genügt es, diese tEJuren Produkte mit all den

gutklingenden Namen durch einfache Seifenreiniger wie die Schmierseife zu ersetzen.

IV. S P E Z I A L R EIN I GER

1. BACKOFENREINIGER

Zusammensetzung: KOH bzw •~JaOH

anionische Tenside

Lösungsve~mittler wasse~lö$l. Lösemittel

Die im Innen~aum von Grillgeräten und Backöfen angebrannten~

teilweise ve~kohlten Speisereste haften besonders stark.

Sie zu entfernen gelingt leichter, wenn man sie quellen läßt.

Gut eignen sich dafür Kali- oder Natronlauge, vorzugsweise in Kombination mit Tensiden sowie Lösungsvermittlern

(z.B.Xylolsulfonat) und wasserlöslichen Lösemitteln.

Damit die Reiniger an senkrechten Flächen nicht ablaufen,

sonde~n eine ausreichende Einwirkzeit gewährleisten, werden sie mit Hilfe von Verdickungsmitteln hochviskos eingestellt oder als Sprays angeboten, die einen kleb~igen, gut haftenden Reinigungsschaum auf die Oberfläche sprQhen.

Zu Beachten ist, daß die konzentrierte Lauge den Glanz von Zierleisten oder Fußbodenbeläge sowie Aluminium angreifen kann. Auch Lack und Linoleum leiden durch fast alle G~ill­

und Backofenreiniger.

Nach der Behandlung des Gerätes sollte man es mit Essigwasser nachwaschen, um die überschüssige Lauge zu neutralisieren.

Die Wirkungsweise des Reinige~s beruht auf der Einwirkung von Natronlauge auf die vorhandenen Fette, die in Glycerin und die Salze der freien Fettsäuren gespalten werden.

Die so entstandene Seife wirkt emulgie~end auf die noch

vorhandenen Fette, die sich somit leichter entfernen lassen.

Da dies eine D~ganische Molekülreaktion i s t , die langsam abläuft, benötigt die Reinigung mehrere Stunden.

WIRKUNGSWEISE:

1-1 tJ'

I \\

H-c-o-c~~

, /0\

- /I

H -c-o-c

I -

--- \\

J-I--C -0- C

J -

H

+ 3A!! ⁺ 30 H

e

vtRSEirul\fG )

SciF"c

H

, +

H-c-OH-

~I----C -I 0 1-1

t-I-c -I

,

1-1

6 LYC

6.

IV

Versuch 2: Emulgiervermögen des Backofenreinigers

Geräte : 2 Reagenzgläser

Chemikalien: Backafenreiniger, Olivenöl

Durchführung: Im ersten Reagenzglas versetzt man eine Probe des Reinigers mit etwas Wasser und anschließend etwas öl. Im zweiten Reagenzglas gibt man das öl nur zu etwas Wasser. Seide Gläser we~den

geschüttelt.

r>.

Ergebnis : In dem Reagenzglas mit dem Reiniger hat sich eine Emulsion gebildet, während in dem anderen Glas eine deutliche Phasentrennung zu erkennen ist.

In meinem nächsten Versuch möchte das Einwirken des Reinigers auf Aluminium demonstrieren:

Versuch 3: Einwirkung des Reinigers auf Aluminium

Geräte : Spatel, 2 Demonstrationsreagenzgläser Chemikalien : Backofenreiniger, Alufolie, Alizarin S,

Ammoniak, verd.Essigsäure

Durch~ührung : Etwas des Backofenreinigers wird auf

Aluminiumfolie aufgetragen und man läßt ihn etwa 1 Stunde bis einen Tag einwirken.

Ergebnis : Die Natronlauge des Backofenreinigers reagiert mit den Aluminium zu wasserlöslichem

Natriumaluminat und Wasserstoff.

ReaktiDnsgleichung :

2Al + 2NaOH + 6H~O --) 2Na[Al(OH)4] + 3H~

Die auf diese Weise entstandenen Aluminationen kann man mit Hilfe von Alizarin S nachweisen:

Dazu gibt man den Aluminatschaum, der sich auf der Folie befindet in ein Reagenzglas, versetzt dies mit einigen ml dest Wasser und fügt ein paar Tropfen Aliza~inläsung hinzu.

Gleichzeitig versetzt man eine Blindprobe mit dem Reagenz.

Bei Zugabe von Ammoniak färbt sich~ die Blindprobe violett, im ande~en Reagenzglas i s t eine Rotfärbung zu sehen.

Werden jetzt beide Gläser mit Essigsäure versetzt, so

entfärbt sich die Blindprobe wieder. während die Rotfärbung bestehen bleibt.

Die Aluminiumionen bilden mit dem Alizarin 5 einen nicht stöchiometrisch zusammengesetzten Komplex, den man als roten Farblack bezeichnet.

\ - \ -

oH

10' ^oH

Nachweis:

~. WC-REINISER

Die häufigsten Verschmutzungen von Toiletten und Naßräumen im Sanitätbereich sind Kalk- und Urinsteinablagerungen.

Diese lassen sich durch WC-Reiniger entfernen.

Zusammenset.zung:

Pulverförmige saure Reiniger:

Inhaltsstoffe Gehalt

Anionische Tenside Niotenside

Säuren/sauer reagierende Salze (meist Natriumhydrogensulfat)

Natriumhydrogencarbonat/Natriumcarbonat Natriumperborat

Farbm~ttel

Duftstoffe

0- 2%

eJ- 2%

58-100%

({}- 40%

+ + +

Flüs5ige~ saure Reiniger:

Inhaltsstoffe

Anionische Tenside f\Jiotenside

Säuren/sauer reagierende Salze Duftstoffe

Gehalt

(2)- 5%

0- 2%

5- 25%

+

Bei den pulver"örmiq~nWC-Reiniqern handelt es sich meist um Produkte auf der Basis des sauer reagierenden

NATRIUMHYDROGENSULFATS, oder Produkte, die durch Säurezusatz (Salzsäure, Amidosulfonsäure) stark sauer reagieren. Als

sprudelnd wirkender Zusatz ist oft noch NATRIUMHYDROGENCARBONAT enthalten. Außerdem können nach desinfizierende Wirkstoffe

(PERBORAT) enhalten sein.

Ebenso im Handel sind flüssige WC-Reiniaer auf der Basis von AMEISENSÄURE oder SALZSAURE (wässrige Lösung von Chlor-

wasserstoffgas), gelegentlich auch noch mit PHOPHORSAURE.

Diese sauren Reiniger eignen sich nur für säurefeste Oberflächen. Bei längerem Einwirken auf Toilettendeckel,

Abflußrohre, Kleidungsstücke oder auf nicht säurefeste Emails können Schäden entstehen.

Zur besseren Benetzbarkeit sind nach geringe Mengen an Tenside be~gegeben.

Neuere Produkte enthalten statt Natriumhydrogensulfat

vermehrt die zwar langsam wirkende, doch weniger agressive, vollständig biologisch abbaubare CITRONENSAURE.

Die Wirkung des Reinigers beruht darauf, daß das

Hydrogensulfat mit Wasser in eine~ Säure-Base Reaktion Protonen bildet, welche mit den kalkablagerungen zu Kohlendioxid, Wasser und Calciumionen reagiert:

Versuch 4 : GOz- Nachweis

Geräte : Reagenzglas, Gärröhrchen,

Chemikalien : WC-Reiniger, Ba(OH)=-Lsg. gesättigt

Durchführung: Zu ca. 2g WC-Reiniger gibt man etwa 20m!

Wasser und verschließt das Glas mit einem

Stopfen-Gärröhrchen, welches vorher mit Baryt- wasser gefullt wurde.

Ergebnis : Bei Zugabe von Wasser wird aus dem Hydrogen- /

ca~bonat CO2 f~eigesetzt, welches mit dem

Barytwasse~ zu BaC0~ reagiert, das als weißer Niederschlag sichtbar wird.

Reaktionsgleichung:

HS04 - + H2 0 ~ H~O+ + 804 2 -

HCO~- + H~O+ ~ c02 f + 2H2 0

CO2 + Ba~+ + BaCO:-::.

w_.i..f3

Das in der wässrigen Lösung des WC-Reinigers Sulfationen vorhanden sind, möchte ich mit meinem folgenden Versuch belegen:

Versuch 5: Sulfat-Nachweis

Geräte

Chem:ikalien

: Reagenzglas, Erlenmeyerkolben 5~ml~ T~ichter

: WC-Reiniger, BaCl-Lsg., Hel (2n)

Durch~ührung : Eine Probe des Reinigers wird in Wasser gelöst und anschließend von den unlöslichen Bestandteilen abfiltriert. Das Filtrat säuert man mit Salzsäure an und versetzt das ganze mit etwas von der Bariumchloridlsg.

Ergebnis : Es fällt ein weißer Niederschlag von Bariumsulfat aus

Rpaktionsgleichung:

5fZJ4 2 - + Ba2+ ----l

~ BaS04~

we:LB

3. SANITÄRREINIBER bzw. BASISCHE WC-REINIGER

Zusammensetzung:

Inhaltsstoffe

Anionische Tenside Niotenside

Natriumhyd~oxid

Natriumhypochlorid Duftstoffe

Gehalt 0- 5%

0- 2%

0- 5%

1- 5%

+

Eine kleine Umfrage in dem Bekanntenkreis wird es bestätigen:

kaum jemand kennt den Unterschied zwischen WC- und Sanitärreinigern und die Brisanz ihrer Inhaltsstoffe.

Oft werden Sanitärreiniger auch basischen WC-Reiniger genannt. Hauptwirkstoffe der Sanitärreiniger sind nämlich NATRIUMHYPOCHLORID (NADeL), bzw. NATRIUMCARBONAT (NA~CO~),

und CALCIUMHYPOCHLORID oder WASSERSTOFFPEROXID.

Aufgrund ihrer Oxidationskraft wirken sie desinfizierend und bleichend, wodurch sie fetthaltige sowie eiweißhaltige

Verschmutzungen entfernen.

Kalk und Urinstein vermögen sie jedoch nicht zu lösen.

Bei ihrem Gebrauch i s t zu beachten, daß die vorgesehenen Oberflächen basenbeständig sein müssen. Diese Reiniger haben nur eine begrenzte Haltba~keit, da sich ihr Gehalt an den Wirkstoffen (Hypochlorid bzw. Peroxid) im Laufe der Zeit durch Zersetzung verringert.

DOMESTOS, einer der wohl bekanntesten Sanitärreiniger, enthielt bis vor wenigen Jahren noch Natriumhypochlorid als

Hauptwirkstoff. Mittlerweile ist dieser jedoch durch Wasserstoffperoxid ersetzt worden.

In meinem nächsten Versuch möchte ich nun den Wasserstoffperoxidgehalt titrimerisch bestimmen:

Versuch 6: Quantitative Best~mmung des Wassers~offperoxid­

gehaltes in Sanif~rreinigern (Domestos)

Geräte : Weithals-Erlenmeyerkolben (3~0ml), Meßzylinder (100ml), Vollpipette (10ml), Tropfpipette, Bürette (50mI), Magnetruhrer, Rührfisch

Chemikalien : Sanitärreiniger auf HZ02 - B a s i s , Schwefelsäure (1:4 verdünnt), KMn04-Maßlösung (c(1/5 KMn04)=

0,lmol/l)

Durchführung: In einen 300ml-Weithals-Erlenmeye~kolbenwiegt man 0,5g Sanitä~reiniger ab und verdünnt mit bidest. Wasser auf 100ml. Nach Zusatz von 10ml Schwefelsäure wird die Titration mit KMn04- Lösung bei Raumtemperatur durchgeführt.

Der Endpunkt der Titration i s t erreicht, wenn die Titratorflüssigkeit der Lösung eine

bleibende schwach rotviolette Färbung e r t e i l t . Ergebnis : 1ml KMn04-Lsg.(c(1/5 KMn04)=0,1 molli) ent-

spricht 1,701 mg H~02 (M(H202)=34,~1 g/mol).

Bsp.: ~,5g Sanitärreiniger verbrauchen 14,4ml KMn04 (c(1/5 KMn04)=0,lmol/l). Somit sind in 0,5g Sanitä~reiniger 14,4ml *

1,701 mg/ml = 24,49mg H2 0 : enthalten.

Als Massenanteil w (in Prozent) ergibt sich:

24,49mg m(Reiniger) 500mg

= 4,9 %

Angegebener Wert: Unter 5%

Reaktionsgleichung:

Viele tödliche Unfälle im Haushalt gehen auf den sorglosen Umgang mit Reinigungsmitteln zu~ück.

Wie eben schon erwähnt kennen die meisten Verbrauche~ die Zusammensetzung der Reiniger und die daraus resultierenden Gefahren nicht.

Gerade bei schwer entfe~nbaren Kalkstein oder Flecken i s t man schnell geneigt, an die Unwirksamkeit des Reinigers zu

glauben und einen anderen hinterher zu kippen.

Saure Reiniger dürfen nie zusammen mit basischen Reinigern auf der Basis von Hypochlorid angewandt werden, da sich bei deren Kontakt giftiges Chlorgas entwickelt. Dieser Effekt t r i t t bereits bei der Zugabe von Essigsäure oder anderen schwachen Säuren zu hypochloridhaltigen Reinige~n ein.

Desgleichen führt eine Erwärmung von hypochloridhaltigen Reinigungslösungen, etwa durch Hinzufügen von heißem Wasser, zum Entstehen von Chlorgas.

Je nach Umständen können beim Zusammenschütten dieser beiden Reiniger mehrere Liter Chlorgas entstehen und zu

Raumluftkonzentrationen bis zu 1000ppm fUhren. 500ppm

Chlorgas, die über 5 bis 10 Minuten eingeatmet werden, können bereits tätlich sein. Kinder sind noch viel empfindlicher:

Bei einem ppm kann es schon zu Schleimhauti~ritationen

kommen, bei 5-15 ppm zu Lungenentzündungen und -ödemen, bei 50 ppm letztlich zum Atemstillstand.

Diese Chlorgasentwicklung bei falscher Verwendung von Reinigungsmitteln möchte ich in meinem nächsten Versuch

demonst~ier-en:

Versuch 7: Chlorentwicklung bei falscher Verwendung von Reinigungsmitteln

Geräte : Plattenstativ, Klammern, Hebebühne, Stickstoff- kolben, Tropftrichter mit Druckausgleich, PVC- Schlauch, Erenmeyerkolben 300ml, Trichter,

Meßzylinde~, Waschflasche

Chemikalien: 6g 00-WC-Reiniger (fest), 10ml Dan Chlorix, Natriumcarbonatlsg.

Durch~ührung:Man legt in das N2 - Kälbchen 6g des sauren WC -Reinigers vor, und tropft langsam mit Hilfe eines Tropftrichters ca. 10 ml das Flüssigen Sanitärreinigers hinzu. Nach i-2ml unterbricht man die Zugabe für kurze Zeit, da eine

Schaumentwicklung einsetzt.

Ergebnis : Bei diesem Versuch reagiert das Hypochlorid aus dem Sanitärreiniger mit den P~otonen aus dem WC-Reiniger zu Hypochloriger Säure und Wasser.

Diese Säure reagiert dann weiter mit den Chlor-idionen in einer Symproportionierungs- reaktion, zu Chlorgas, welches man an der auftretenden Gelbfärbung identifizieren kann, und zu Hydroxidionen. Diese werden durch die überschüssigen Protonen Ilweggefangenll, so daß das Gleichgewicht auf der rechten Seite liegt.

Das Chlorgas wird über einen PVC-Schlauch in die Waschflasche geleitet , in der sich l~%ige

Na2 C 0 3 - L s g . befindet.

Reaktionsgleichung:

C10- ⁺ 2H.-_.O+- q + Cl- ~t-- Cl² + 3H^{- - : 2}0

Bevor ich das Thema der Bad und Toilettenreinigung

abschließe, möchte ich noch kurz auf die WC-Beckensteine und Duftverbesserer eingehen:

Beckensteine werden direkt in die WC-Schüssel eingehängt, andere sog. "Duftverbesserer^ll sorgen im WC-Wasserkasten für

"trLaue Frische". Diese "woh 1 r i e c h e n d e Chemie" soll in die Badezimmer während Wochen einen fruchtig-frischen Geruch zaubern und die Toilette gleichzeitig hygenisch rein halten.

Sauberkeit, Hygiene, Desinfektion, frischer Duft soll hier wieder einmal mit Chemie erreicht werden, diesmal in Gestalt des PARADICHLORBENZOLS (peS).

Aus Umsatzzahlen läßt sich schließen, daß mehrere tausend Tonnen pes in Beckensteinen und Duftverbesserern eingesetzt werden.

Das als Nebenprodukt bei der Produktion der Grundchemikalie Monochlorbenzol (Lösemittel) entstehende pe8 mußte eigentlich als Sondermüll entsorgt werden, wenn es nicht zu anderen

Stoffen weiterverarbeitet werden würde.

Die Wirkung als Desinfektionsmittel ist jedoch umstritten, da in der kurzen Einwirkungsphase beim Toilettenspülen überhaupt keine Desinfektion zu erzielen ist, sondern sie belastet

unnötig Abwasser und Umwelt und letztlich den Menschen.

Schon bei der Lagerung der Beckensteine kann das

Paradichlorbenzol durch die Kunststoffpackung teilweise entweichen.

Jedoch macht es sich die Industrie wieder eimma1 zu einfach.

um Geld zu sparen, entsorgen sie den Sondermull über die Beckensteine und das Toilettenabwasser, was immer noch nicht verboten ist

4 • ABFLUSSRE I N I GER,

Zusammensetzung der pulverförmigen Abflußreiniger:

Inhaltsstoffe NaOH 1\1a ND::;:

NaCl Aluminium

Gehalt:

25-10eJ%

0- 351'.

e)- 30%

tZJ- 6J.

Verstopfungen in Abflußrohren entstehen 2.8 durch Haare, Fette, oIe, Textilfasern, Speisereste und unlösliche durch Calciumsalze. Um solche Verstopfungen in Abflußrohren

aufzulösen werden pulverförmige oder flüssige, alkalische Produkte angeboten. Bei den flüssigen Abflußreinigern handelt es sich um die hypochloridhaltigen Sanitärreiniger auf die ich schon eingegangen bin.

Abflußreiniger spalten Eiweißmoleküle (von Haaren,

Wol1fasern~ eiweißhaItigen Speiseresten usw.) zu löslichen Aminosäuren und anderen wasse~löslichen Stoffen. Fette und

Zur Auflösung von kalk- und rosthaltiger Verstopfungen sind die Rohrreiniger dagegen nicht geeignet.

Wirksamer Bestandteil sind stark basisch reagierende

Festsubstanzen, wie Natriumhydroxid. Die hohe Basizität in Verbindung mit der Hydratationswärme, die bei dessen

Auflösung frei wird, führt zum Schmelzen sowie zur Spaltung von Fettbestandteilen und zum Auflösen von Haaren oder

sonstigen Eiweißbestandteilen. Bei einer überdosis kann die Hitzeentwicklung sogar so groß sein, daß sich Kunststoffrohre verformen können und Kunstoffstutzen sogar schrumpfen können.

Zusätzlich können solche Produkte noch Aluminium- Körner enthalten, die in alkalischer Lösung unter Bildung von Wasserstoff reagieren und so eine Lockerung des

Schmutzverbandes auf mechanischen Weg ("Wirbeleffekt")

fördern. Wegen der Explosionsgefahr der so entstehenden Luft- Wasserstoff-Gemische werden den Reinigern zusätzlich noch Nitrate beigegeben, die mit dem Wasserstoff zu Ammoniak reagieren.

In meinem nächsten beiden Versuchen möchte ich nun mit Hilfe der Ringbildung Nitrat in den Abflußreinigern nachweisen, und anschleißend den Wirbeleffekt zeigen:

Versuch 8: ~itratDachweisdurch Ringbildung

Geräte

Chemikalien

Durchführung

Ergebnis

: Reagenzglas, Meßzylinder, Pipette

: Weiße Bestandteile des Reinigers, verdünnte HCl, FeS04-Lsg, konz. H=S04, desto Wasser : 19 der weißen Bestandteile des Reinigers

werden in etwa 5ml Wasser gelöst und mit etwas HCl angesäuert. Das ganze versetzt man nun mit i-2ml konz.H~S04, in dem man die Säure lagsam an der Reagenzglaswand

herunterlaufen läßt.

: An der Berührungsstelle beider Flüssigkeiten bildet sich ein brauner Ring.

Dies kommt dadurch zustande, daß sich freie Salpetersäure bildet, welche die Fe2 + - I o n e n

zu Fe~+ oxidiert, und selbst zu Stickstoff- monoxid reduziert wird. Die überschüssigen Fe=+-Ionen bilden dann mit dem NO einen

braunen Komplex, in dem schließlich Fe+-Ionen und ein Nitrosylkation vorliegt

[Fe(H=O)~(NO)+]2+.

ReaktiDnsgleichung:

[Fe(H20)~]2+ + NO ~ [Fe(H~O)e(NO)+]2+

b ...un.,.- A:Ln-g

Versuch 9: Wirbeleffekt

G~räte : U-förmiges Rohr, Stativmaterial

Chemikalien : Abflußreiniger, dest. Wasser, Indikatorpapier

Durch~ührung : Um den sog. Wirbeleffekt zu demonstrieren gibt man etwas Abflußreiniger in ein U-förmiges

Glas~Qhr, daß mit Haaren und anderen Sachen

"verstopft" i s t . Dazu gibt man nun einige ml Wasser. In eine öffnung des Glasrohrs hängt man feuchtes Indikatorpapier:

Ergebnis : Man erkennt deutlich eine Gasentwicklung, das Indikatorpapier färbt sich intensiv blau und nach einer Zeit kann man beobachten, daß sich die Verstopfung auflöst.

Reaktionsgleichung:

Al + 2NaOH + 6H2 0 ~ 2Na[Al(OH)4] + 3H21'

In dem Bereich der Rohrreinigung sollte man jedoch lieber auf Chemie verzichten, da die mechanische Reinigung der

chemischen Keule weit überlegen ist. Verstopfungen lassen sich durch eine saugglocke, diurch eine Spirale oder nach Aufschrauben des Abflusses meist problemlos beheben.

5. SILBERPUTZMITTEL

Silber i s t ein weiches und dehnbares Edelmetall und wird, um seine Härte und den Verschlußwiderstand zu verbessern, meist mit einem anderen Metall legiert (für Schmuck, Bestecke und

Ge~äte ist dies 5 bis 20% Kupfer).

An der Luft überzieht Silber sich mit einer dünnen,

durchsichtigen Oxidschicht, die das Metall vor einem weiteren Angriff wirksam schutzt.

Enthält die Luft aber bestimmte yerunreinigungen~ wie Schwefelwasserstoff, Rauch usw., läuft das Silber unter Bildung von Silbersulfid, schwarz an:

Schwefelwasserstoff wird z.8. auch bei Fäulnisprozessen oder beim Kochen von eiweißhaltigen Substanzen freigestetzt. So kann man es oft nicht verhindern, daß Schmuck, den man auf der Haut trägt, oder Silberbesteck schwarz anläuft.

Ebenso bewirkt ein hoher Chlor-Anteil im Wasser oder im

Spülmittel das Anlaufen. Chlor oder Hypochlorid reagieren mit Silber zu Silberchlorid, das sich unter Einfluß von Licht

photochemisch zu Chlor und feinverteiltem braunschwarzem Silber zersetzt.

Die Reinigung von Silberoberflächen kann mechanisch und chemisch bzw. auch elektrochemisch erfolgen. Oft sind mechanische Mittel mit mit chemischen kombiniert, um die Reinigungswirkung zu e~höhen.

nechanisch reinigende Silberputzmittel benötigen, wegen der im Ve~gleich zu ande~en Metallen weichen Oberfläche besonders feine und weiche Poliersubstanzen (Calciumcarbonat, Talkum).

Als Hausmittel empfiehlt sich Zigarrenasche, die Calciumcarbonat und Kaliumcarbonat enthält.

Chemisch reinigende Silberputzm~ttel besitzen Wirkstoffe, die die Anlaufschichten (Silbersulfide und Silberchloride) durch Bildung wasserloslicher Silber-Komplexsalze lösen, oder sie reduzieren die Anlaufschichten zu metallischem Silber.

Zur Silberreinigung werden angeboten:

Pu~ztücher: saugfähige, weiche Baumwollgewebe, die mit einem Gemisch aus Seife (zur Schmutzzerteilung), Olein (ungereinigte ölsäure mit geringen Mengen anderer Fettsäuren), Celluloseether (Bindemittel) und einem feinem Poliermittel-pulver imprägniert sind.

Pulver Als Wirkstoffe dienen Reduktionsmittel (meist Natriumdithionit, welches die störenden

Silbersalze zu feinem metallischen Silber -Partikeln reduziert, wodurch diese sich dann leicht auswaschen lassen) und Komplexbildner (Natriumthiosulfat oder Thioharnstoff).

THIOHARNSTOFF ist als "mindergiftig" eingestuft und hat sich bei Tieren als krebserzeugend erwiesen, wird aber trotzdem noch

in Silber-Putzmittel eingearbeitet.

Thioharnstoff ist in der Lage die Silberionen zu

komplexieren, wobei zwei Moleküle Thioharnstoff ein Ag+

binden.

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I

Vermutete Struktur:

Tauchbäder: Bei diesen rasch wirkensen Flüssigkeiten handelt es sich meist um saure Thioharnstofflösungen, die außerdem Niotenside zur besseren Benetzung sowie Anlaufschutzmittel enthalten. Durch den Zusatz von starken Säuren genugt meist schon eine kurzen Eintauchen, da das Bad sonst auch mit dem Silber selbst reagiert.

Eine schonende Methode, die ohne Silberverlust arbeitet, möchte ich in meinem nächsten Versuch zeigen:

Versuch 1~: Elektrochemische Silberreinigung

Geräte : Becherglas, Dreifuß, Bunsenbrenner, Silbergegenstand

Chemikalien : Aluminiumfolie, NaCl, dest. Wasser

Durchführung: Man wickelt den angelaufenen Silbergegenstand in etwas Alufolie ein, un legt das Ganze für etwa 30 Minuten in heißes Wasser, das mit Kochsalz versetzt wurde.

Ergebnis : Das Silber i s t gereinigt. Der Reinigungseffekt besteht in einer elektrochemischen Reaktion zwischen dem Aluminium und den Silbersalzen.

Das Silbersalz wird durch Elektronenaufnahme wieder zu Silber reduziert und das Aluminium durch Elektronenabgabe zu Aluminiumsalz

oxidiert.

Das so entstandene Aluminiumsulfid reagiert mit Wasser vollständig zu Aluminiumhydroxid und Schwefelwasserstoff, da das Hydroxid ein äußerst kleines Löslichkeitsprodukt hat und daher nach der Reaktion:

entstandenen Hydroxidionen durch die in Lösung gegangenen A13+ in einem solchem Maße weg- gefangen werden, daß auch die zweite

Protolvsestufe noch eintritt:

Reaktionsgle~chung:

OXIDATION: 2Al ---) 2A13+(aq.) + 6e- REDUKTION: 6Ag .... (aq.) + 6e- - - ) 6Ag

1.) 3Ag:;;:S + 2Al

35:2- + _3H~O ^~

~

3HS-' + 3H-;;zO ^~

~

Al:zS:'3 + 6Ag

2. )

6. HERD UND ELEKTROPLATTENREINIGER

Zusammensetzung:

r:

Inhaltsstoffe Niotenside:

Benzinkohlenwasserstoff Glasmehl

Säu~e (H3P04/H~S04)

Poliermittel Duftstoffe

Gehalt 2 - 10%

10 50%

(Z) - 50%

CZJ,5- 2%

+ .+

In meinem letzten Versuch möchte ich nun das Phosphat in Elektroplattenreinigern nachweisen:

Versuch 11: Nachweis von Phosphat mittels Ammoniummolybdat

Geräte

Chemikal.ien

Durchführung

Ergebn.is

: Demonstratians~eagenzglas

: Elektroplattenreiniger, HNO~(konz.),

Ammoniummolybdatlsg.(gesättigt)

: Etwas Elektroplattenreiniger wird mit Wasser verdünnt und mit HNO~ angesäuert.

Danach versetzt man das ganze mit Ammoniummolybdatlösung und erwärmt.

: Ammoniummolybdat reagiert in salpetersaurer Lösung mit dem vorhandenen Phosphat zum Ammoniummolybdataphosphat, welches als zitronengelber Nieders~hlag ausfällt.

Reaktionsgleichung:

7(NH4)3[P(MoL2040)]

, . . _ l b

I~

v. U M W E L T ASP E K T E

Heute sind viele Produkte bereits Phosphat frei und durch Citrat ersetzt.

Warum versucht man die Phosphate zu ersetzen?

Phosphate sind lebenswichtige Nährstoffe für Pflanzen und Lebewesen. Eine zu hohe Konzentration führt allerdings,

insbesondere in stehenden Gewässern, zu einer überernäh~ung

und damit zu einem starken Wachstum der Wasserpflanzen und Algen (Eutrophierung). Kritisch wird dieses übermäßige Pflanzenwachstum wenn diese am Ende der Vegetationsperiode absterben und unter Verbrauch von Sauerstoff zersetzt werden.

Es kann dann zu einem Sauerstoffmangel kommen und das Gewässer "kippt um".

Einige Länder schränkten deshalb die Phophatzugabe in Wasch- und Reinigungsmitteln gesetzlich ein (BRD, österreich) oder verboten sie ganz (Schweiz).

Phosphathaltige Reinigungsmittel enthalten bzw. enthielten meist die kettenförmigen Polyphosphate (meist

Pentanatriumtriphosphat). Diese haben die Eigenschaft

Metallionen komplex zu binden, wodurch sie in der Lage sind:

-Metallionen aus dem an die Faser gebundenen Schmutzbestand- teilen zu entfernen und so den Schmutz aufbrechen

-Härtebildner (Calciumionen .•• ) kamplexieren und so aus dem Wasser entfernen

-die Waschkraft der Tenside zu unterstützen

STRUKTUR:

5- /0... /0' /0^<,

e _ Il _ " _ l\ _ e

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101 (01 tOI

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14an suchte nach PhQsphatersatzstoffen, welche die Vorteile des Pentanat~iumphosphatin sich vereinigten, jedoch keine Gewässereutrophierung bewirken~ doch erreichte keiner die am Triphosphat geschätzte Qualität.

CITRATE/CITRONENSÄURE

Die Citrate komplexieren die Ca² + oder Mg2+-Ionen, wobei das Verhältnis von Zentralion und Ligeand 1:2 ist.

Struktur:

ZEOLITH 4 A (SASIL)

Stellen derzeit die beste Alternative zu Pentanatriumphosphat dar. Die Waschwirkung des Triphosphats besitzt jedoch selbst der Zeolith nicht und bedarf daher die Ergänzung mit

Natriumcarbonat.

Es handelt sich hierbei um syntetisch hergestellte Natrium- Aluminiumsilikate, die ein kubisch ausgebildetes

Kristallgitter haben.

In bestimmten Positionen ist das Zeolithgitter mit Na+

besetzt, die reversibel gegen ein- oder zweiwertige Ionen ausgetauscht werden können. Hier basiert der Mechanismus des Entharters auf dem Prinzip des Ionenaustauschers.

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Als Schlußwort möchte ich sagen, daß es das absolut umweltfreundliche Reinigungsmittel nicht gibt, da

Sctlmutzablösung und Beseitigung du~ch Chemikalien nun einmal ihre Aufgaben sind.

Doch VIEL hilft nicht immer VIEL, daher reicht oft etwas Essig oder Schmierseife aus~ den Schmutz zu entfernen.

~ 1 T E RAT U R VER Z E I e H N I S

G. Vollmer, M. Franz

H. Rzehak

H. R. Christen

Dr. E. Gerstner

w. Janicke

A. Löhr

K. Loasen

B. Lutz, E. Schulze

P. Be".-th u.a.

lfChemie in Haus und Gartenll~ und

"Chemische Produkte im Alltag",

Georg Thieme Verlag, Stuttgart 1994

"Chemische Produkte im Alltag", PdN -Chemie 7, 1980

11Grund 1 agen der a 11 gemeinen und anorganischen ChemielI, Otto Salle Verlag, Frankfurt am Main 1988

"Umwe 1tchernie^{1 1 ,} Sk ri pt zum

Anorganisch- Chemischen Praktikum

IIKritische Gedank.en über Wasch- und Reinigungsmitte1 unter ökologischen Gesichtspunk ten^11,

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