Prof. Blumes Tipp des Monats August 2010 (Tipp-Nr. 158)


Beim Experimentieren den Allgemeinen Warnhinweis unbedingt beachten.


Unterrichtseinheit Öle

Der Begriff „Öl“ ist nicht eindeutig. Denn es gibt viele Arten von Ölen:

1 Mineralöle

2 Fette Öle

3 Ätherische Öle

4 Silikonöle

Der Begriff „Öl“ bezeichnet keine chemische Stoffklasse, sondern eine physikalische Stoffeigenschaft: Öle sind visköse Flüssigkeiten.

Ist dann nicht auch Glycerin wegen seiner hochviskösen Konsistenz ein Öl? Nein. Unter Ölen versteht man im Allgemeinen nur solche viskösen Flüssigkeiten, die sich mit Wasser kaum mischen. Glycerin dagegen löst sich ausgezeichnet in Wasser.

Die Thematik dieses Tipps des Monats eignet sich, da ein deutlich erkennbarer Bezug zur Umwelt der Kinder herstellbar ist, gut für die Grundschule oder für den Anfangsunterricht in Naturwissenschaften und insbesondere in Chemie. Vorteilhaft ist auch, dass viele Experimente von den Kindern durchgeführt werden können.


Wie kann man die diversen Öl-Arten unterscheiden?
Zuvor geben wir aber einige Sachinformationen für den Lehrer und auch für interessierte Schüler.

Chemischer Aufbau der Öl-Arten
Mineralöle sind reine Kohlenwasserstoffe.
Fette Öle sind Ester zwischen Glycerin und vorwiegend ungesättigten Fettsäuren (Triglyceride).
Ätherische Öle sind Terpene, also cyclische Kohlenwasserstoffe mit bis zu 15 C-Atomen und einigen Doppelbindungen.
Silikonöle sind halb organischer, halb anorganischer Natur. Sie bestehen aus Siliciumverbindungen.

Typische Strukturen der Öl-Arten


Herkunft der Öl-Arten
Mineralöle stammen letztlich aus Erdöl.
Fette Öle entnimmt man vor allem aus Pflanzen, aber auch aus einigen Tieren.
Ätherische Öle gewinnt man aus Pflanzen.
Silikonöle werden durch technische Synthese hergestellt.


Alltäglich genutzte Substanzen, die sich zum Vorzeigen und zum Experimentieren eignen
Mineralöle (F, T): Paraffinöl (aber kein Dieselöl, Heizöl und auch keine Motorenöle, da diese wegen verschiedener Zusätze giftig sind!).
Fette Öle: Pflanzenöl aus der Küche.
Ätherische Öle (F, T): Duftöl für Lampen, Etikettenlöser, echtes Terpentin.
Silikonöle: Die gibt es in jedem Baumarkt.


Nicht alle Öle machen einen „Fettfleck“
Alle Öle machen Fettflecken - bis auf die ätherischen. Die verdunsten rasch, ohne im Papier hängenzubleiben.
Wie Fettflecke auf dem (besser: im) Papier entstehen, beschreiben wir hier. Lies dort die Frage 923.


Brennbarkeit der Öle
Wenn Öle brennen, brennt nicht die Flüssigkeit, sondern der Dampf. Brennbarkeit und Siede- oder Zersetzungspunkt hängen also zusammen. (Klick hier.) Das Verdampfen der Öle wird durch den Einsatz eines Dochts erleichtert.
Mineralöle brennen gut, aber man muss sie vorher erwärmen.
Fette Öle sind nur schwer zum Brennen zu bringen; wenn sie aber Feuer gefangen haben, brennen sie gut.
Die üblichen ätherischen Öle brennen sehr leicht und sehr gut.
Silikonöle sind nur schwer entflammbar.

Brennendes ätherisches Öl
(Foto: Daggi)


Löslichkeit der Öle
Die meisten Öle sind schlecht in Wasser, dafür aber gut in Benzin löslich. Man nennt diese Eigenschaft lipophil bzw. hydrophob.


Öle bilden Emulsionen
Wenn man Öl und Wasser verrührt, bildet sich scheinbar eine Lösung, die sich aber rasch wieder entmischt. Meistens schwimmt das Öl oben auf dem Wasser.
Gibt man aber einen grenzflächenaktiven Stoff (Tensid, Geschirrspülmittel, Seife) hinzu und schüttelt gut, dann vermischen sich Öl und Wasser. Die trübe Mischung ist stabil; man spricht von einer Emulsion. Das Tensid hat die Grenzflächen zwischen Wasser und Ölen aufgelöst.


Toxizität der Öle
Nur fette Öle sind Lebensmittel.
Mineralöle sind in größeren Mengen toxisch. In erster Linie können sie narkotisierend wirken. Sie greifen außerdem die Schleimhäute des Verdauungstrakts an. In vielen Mineralölen sind auch giftige Zusätze enthalten.
Das gleiche gilt für ätherische Öle: Besonders groß ist die Gefahr für Kleinkinder ausgehend von “Aromaölen” für Leuchter. Ätherische Öle besitzen außerdem auch ein hohes Potential zur Auslösung von Allergien.
Silikonöle sind ungiftig - wenn man sie nicht gerade trinkt…


Experimente zum Vergleich der Öl-Arten

Versuch 1: Brennbarkeit der Öle (Demonstrationsversuch)
Eine kleine Probe (wenige Milliliter) von jeweils einer Öl-Art wird in Porzellan- oder Metallschalen gegeben. Die Schalen werden erhitzt. Man versucht, die Flüssigkeiten zu entzünden. Schließlich brennen die Dämpfe.

Achtung: Die Brände nicht mit Wasser löschen, sondern durch Abdecken mit einem feuchten, aber nicht tropfnassen Tuch. Sonst gibt es Unfälle wie beim Friteusenbrand. Deshalb auch nicht zuviel Substanz nehmen.

Ergebnis: Alle Öle sind mehr oder weniger gut brennbar. Ihre Dämpfe lassen sich entzünden, meistens aber erst nach Einsetzen des Siedens der Flüssigkeiten. Sie brennen mit stark rußender Flamme. Es entstehen neben Ruß (Kohlenstoff) Kohlenstoffdioxid und Wasserdampf.
Beim Silikonöl, das man während des Verbrennens laufend erhitzen muss, bleibt ein fester, mineralischer Rückstand von Siliciumoxid zurück, der bei starkem Erhitzen bzw. Durchglühen sogar weiß sein kann.

Versuch 2: Fettfleckprobe
Auf sauberes, weißes und glattes Papier malen die Schüler vier Kreise und beschriften diese. Dann geben sie in jedes Feld jeweils einen Tropfen der drei Öle.

Ergebnis: Schwerere Mineralöle, fette Öle und Siliconöl hinterlassen auf Papier bleibende Fettflecke, ätherische Öle nicht.

Versuch 3: Löslichkeit der Öle
Jede der vier Öl-Arten wird jeweils in Wasser, Alkohol (Brennspiritus) und Waschbenzin (Heptan) gegeben.

Ergebnis: Alle Öle lösen sich nicht in Wasser, wohl aber in Benzin und Alkohol. Außerdem schwimmen sie alle auf der Wasseroberfläche. Sie sind also leichter als Wasser (genau gesagt: Sie haben eine geringere Dichte).

Versuch 4: Bildung von Emulsionen
Jeweils ein Tropfen der vier Öl-Arten wird im Reagenzglas zu 5 ml Wasser gegeben. Die Flüssigkeiten werden zum Vermischen geschüttelt. Etwas stehen lassen.
Dann gibt man zu den vier Gläschen jeweils einen Tropfen Geschirrspülmittel (z. B. Pril ®) und schüttelt die Gläschen erneut.

Ergebnis: Zuerst entmischen sich die Lösungen rasch wieder. Nach der Zugabe des Geschirrspülmittels bleibt die Mischung („Emulsion“) längere Zeit stabil.

Versuch 5: Zersetzung durch Laugen
Jeweils eine Probe eines der Öle wird in einem Erlenmeyerkolben oder Becherglas mit überschüssiger konzentrierter, aber klarer wässriger Lösung von Soda vermischt. Siedesteinchen zugeben! Die Mischung wird gekocht (Schutzbrille!). Keine Reagenzgläser nehmen, denn es besteht die Gefahr von Siedeverzügen.

Ergebnis: Nur bei fetten Ölen bildet sich eine trübe Lösung. Beim Schütteln entsteht Schaum: Es ist Seife entstanden.
Die anderen Öl-Wasser-Mischungen trennen sich nach dem Abkühlen wieder auf.


Rüdiger Blume


Weitere Tipps des Monats


Literatur:
R. Blume, W. Kunze, H. Obst, E. Rossa, H. Schönemann; R. Meloefski: Chemie für Gymnasien, Auswahlthemen Organische Chemie 1: Fette, Seifen und Waschmittel/Kunststoffe. Cornelsen. Berlin 1994.


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Letzte Überarbeitung: 11. Juli 2011, Dagmar Wiechoczek