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Selbstorganisation von Tensiden zu Monoschichten

Anhand dieses Experiments lässt sich im Unterricht bei Kenntnis über den amphiphilen Charakter von Tensiden die Selbstorganisation zu einer Tensid-Monoschicht auf der Wasseroberfläche ableiten.

 

Geräte und Chemikalien:
Kristallisierschale, Becherglas, Glasrührstab, Wasser, Spülmittel, Speiseöl (angefärbt mit Paprikapulver).

Versuchsdurchführung:
Eine Kristallisierschale wird einige Zentimeter hoch mit Wasser gefüllt und etwas angefärbtes Öl hinzugegeben. Anschließend werden einige Tropfen Spülmittel in die Mitte des Ölfilms getropft.

Beobachtung:
Bei Zugabe des angefärbten Öls zum Wasser bilden sich Öltropfen, die nach kurzer Zeit einen zusammenhängenden Ölfilm auf der Oberfläche des Wassers bilden. Werden einige Tropfen Spülmittel hinzugegeben bewegt sich das Öl schlagartig an den Rand der Kristallisierschale.

Deutung:
Die Bildung eines zusammenhängenden Ölfilms sorgt für eine möglichst kleine Phasengrenze und ist somit energetisch begünstigt. Bei Zugabe von Spülmittel in die Mitte des Ölfilms ordnen sich die Tensidteilchen mit der hydrophilen Seite zum Wasser und der hydrophoben Seite zur Luft zeigend an der Wasseroberfläche an. Dabei verdrängen sie den Ölfilm an den Rand der Kristallisierschale und setzen zudem die Oberflächenspannung herab (siehe Abbildung).

 

Schematische Darstellung einer Ölschicht auf der Wasseroberfläche auf makroskopischer und submikrosko-pischer Ebene vor (A) und nach der Zugabe eines Tensids (B).

Abbildung: Schematische Darstellung einer Ölschicht auf der Wasseroberfläche auf makroskopischer und submikroskopischer Ebene vor (A) und nach der Zugabe eines Tensids (B).

 

Anmerkungen zur Deutung:
Bitte beachten Sie die Anmerkungen zur Deutung der Experimente im separten Beitrag.

 

Literatur:

  • von Hoff, E. (2020). Entwicklung und Evaluation von Konzepten und Formaten zum Wissenstransfer von der Forschung in die Schule und Öffentlichkeit - Am Beispiel des SFB 803 (Dissertation). Georg-August-Universität Göttingen, Göttingen. Abrufbar unter http://hdl.handle.net/21.11130/00-1735-0000-0005-14C7-4.