Protolyse-Gleichgewichte oder: Warum reagieren Seifenlösungen
alkalisch?
Experimente:
Versuch: Hydrolyse von Natriumacetat
Versuch: Seife in hartem und weichem Wasser
Unter Protolyse versteht man die Säure/Base-Reaktion einer Substanz mit Wasser,
wobei ein Protonentransfer stattfindet.
Löst man zum Beispiel Natriumacetat in Wasser auf, so beobachtet man eine
alkalische Reaktion (-> Versuch). Natriumacetat ist das
Produkt aus der Reaktion zwischen einer schwachen Säure (Essigsäure) und einer
starken Base (Natronlauge).
Beim Lösen in Wasser läuft folgende Reaktion ab. Zur Formulierung lassen wie das
Na+-Ion einfach weg, denn es ist am Reaktionsgeschehen nicht beteiligt. So erkennen
wir besser den Reaktionstyp, eine Säure/Base-Reaktion.
Das sich einstellende Gleichgewicht resultiert daraus, dass das Acetat-Ion nach Brönsted eine starke Base ist, die der schwachen Säure Wasser ein Proton entreißt. Zurück bleibt ein Hydroxid-Ion. Damit stellt sich aber auch ein pH-Wert ein, der im Alkalischen liegt. Er ist übrigens gleich dem pH-Wert am Äquivalenzpunkt der Essigsäure-Titration mit Natronlauge. Den pH-Wert einer Natriumacetat-Lösung kann man auch berechnen.
Seifen sind lösliche Alkalisalze von langkettigen Fettsäuren wie der Palminsäure oder Stearinsäure. Wie auch das analoge Natriumacetat unterliegen sie der Protolyse. Das sich dabei ausbildende alkalische Milieu ("Seifenlauge, Waschlauge") unterstützt den Waschvorgang. Es bewirkt die Hydrolyse von Fetten und fördert die Quellung des Gewebes zum besseren Waschen.
Bemerkenswert ist die Wirkung der Wasserhärte auf Seifenwirkung. Härtebildner sind die Erdalkali-Ionen. Mit denen bilden die Seifenanionen schwerlösliche, schmutzigfarbene Niederschläge, die Kalkseifen. (Sie sind der Grund für die schmutzigen Ränder in Waschbecken und Badewannen, in denen Seife genutzt wird.) Die Wasserhärtebildner hindern die Seifen-Anionen an ihrer waschspezifischen Wirkung (-> Versuch). Denn sie setzen als schwerlösliche Salze in Lösung kaum Anionen frei. Damit unterliegen diese nicht mehr der Protolyse und reagieren deshalb mit Wasser nicht mehr alkalisch. Damit verlieren sie ihre Grenzflächenaktivität und damit die Fettlösungskraft. Das äußert sich in fehlender Schaumbildung.
Anders ist es bei den Neutralseifen. Diese beruhen auf Sulfonsäuren und Sulfonaten; sie bilden als Salze starker Säuren keine Hydroxid-Ionen und bilden mit Wasserhärtern auch keine schwerlöslichen Niederschläge. Damit können sie ihre Eigenschaften als grenzflächenaktive Tenside voll ausspielen.
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