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Mint-Fächer
09.07.2017  Silke Ottow

Entspann‘ dich mal, sagt die Seife -Teil 4 des Kapitels zur Oberflächenspannung des Wassers

Wasser, entspann‘ dich doch mal! Bei uns geht es immer noch darum, wie spannend Wasser ist. Teddy hatte ja eine Sicherheitsnadel auf Wasser schwimmen lassen: So spannend ist Wasser und jetzt lernen wir einen Trick kennen, wie man die Oberflächenspannung herabsetzen kann.
Wir haben das Wasser-Spiel gespielt: Wir haben uns angeschaut, wie es Wasserteilchen im Wasser ergeht, wenn die Oberfläche spannt. Wenn du immer mitgelesen hast, weißt du jetzt also, warum Wasser sogar Dinge tragen kann, die eigentlich untergehen müssten. Das hängt mit der Oberflächenspannung von Wasser zusammen, und die ist bei Wasser besonders hoch. Doch das weißt du dann auch schon.

Nun gibt es aber einen Trick, mit dem man die Oberflächenspannung herabsetzen kann. Teddy hat dir den Trick auch schon gezeigt. Er hat nämlich einen Tropfen Spülmittel ins Wasser getropft. Weißt du noch, was dann passiert ist? Genau, die Sicherheitsnadel ging sofort unter. Woran das liegt? Spülmittel setzt die Oberflächenspannung herab. Aber warum ist das so?
Was ist überhaupt Spülmittel, Seife, Waschmittel, …?
Wie immer, wenn man etwas genau wissen möchte, muss man auch ganz genau hinschauen. Also begeben wir uns auf Forschungsreise. Zuerst schauen wir uns einmal an, was Spülmittel eigentlich ist. Dafür hat Teddy auf seiner Spülmittelflasche nachgelesen, was da eigentlich drin ist. Dabei hat er festgestellt, dass dort immer wieder das Wort „Tenside“ auftaucht.
Und was ist das nun, ein Tensid? Hier kannst du dir anschauen, wie ein Tensid-Teilchen aussieht. Wir sagen auch Tensid-Moleküle dazu:

So sieht ein Tensid-Molekül aus.

Es hat einen kleinen Kopf und einen ganz langen Schwanz. Das Besondere an diesem Molekül ist, dass der Schwanz und der Kopf völlig unterschiedliche Dinge wollen. Der Kopf mag ganz besonders gerne Wasser. Doch der Schwanz mag Wasser überhaupt nicht. Er mag eigentlich nur Öl, Fett und Schmutz-Teilchen.
Wenn dein Kopf etwas anderes möchte als deine Füße, ist das ein Problem. Also könnte man denken, auch für das Tensid-Molekül sei es ein Problem, dass der Kopf etwas anderes möchte als der ganze Rest des Moleküls. Das ist es aber nicht. Denn die Tensid-Moleküle haben eine Lösung gefunden, die beiden gefällt ‒ dem Kopf und dem Schwanz. Im Wasser bilden sie nämlich solche Formen:


So schöne Gebilde formen die Tenside.

Hübsch, oder? Das funktioniert so gut, weil die langen Schwänze nicht nur Öl, Fett und Schmutz mögen. Sie mögen sich auch sehr gerne selbst. Wenn sich die Schwänze also in der Mitte dieser Gebilde zuzsammentun, sind sie bei sich selbst und fühlen sich wohl. Die Köpfe dagegen schauen nach außen und sind von Wasser umgeben. Deshalb fühlen sich auch die Köpfe wohl. Schau, so sieht es aus, wenn viele Tensid-Moleküle in Wasser beisammen sind:

So sehen die hübschen Gebilde in Wasser aus.

In dem Wasserglas siehst du, dass die Köpfe ins Wasser ragen und die Schwänze bei sich selbst sind. Es gibt dann natürlich immer noch einzelne Tensid-Moleküle, die sich ihr Plätzchen noch suchen müssen, aber alle anderen sind zufrieden.

Außerdem gibt es noch andere Orte, an denen sich diese Moleküle gerne aufhalten. Nämlich an der Wasseroberfläche. Denn an der Wasseroberfläche können sich die Köpfe der Tensid-Moleküle im Wasser aufhalten während die Schwänze aus dem Wasser herausschauen können. Auch so fühlen sich Kopf und Schwanz wohl. Sozusagen „Köpfchen in das Wasser, Schwänzchen in die Höh'“. Das sieht dann so aus:

Die Tensid-Moleküle aus dem Spülmittel setzen sich auch an die Wasseroberfläche.

Und jetzt kommen wir der Lösung auch schon näher. Denn auf dem Bild kannst du schon sehen, warum Spülmittel die Oberflächenspannung von Wasser praktisch verschwinden lässt. Erkennst du es?
Hier noch einmal zur Erinnerung. So ergeht es Wasserteilchen, wenn sie ungestört sind. Sie ziehen sich gegenseitig an und halten sich fest. So entseht die Oberflächenspannung. Deshalb schwimmt die Sicherheitsnadel und deshalb gehen Wasserläufer nicht unter. Wenn du die Sache mit der Oberflächenspannung noch mal genau nachlesen möchtest, dann schau im Beitrag Wenn die Oberfläche spannt ‒ Teil 2 nach.

Anziehende Kräfte im Wasser und an der Wasseroberfläche.

Und hier noch einmal ein Bild mit Tensid-Molekülen:

Die Tensid-Moleküle aus dem Spülmittel setzen sich an die Wasseroberfläche.

Genau. Die Tensid-Moleküle setzen sich zwischen die Wassermoleküle und verhindern so, dass sie sich gegenseitig anziehen können. Sie können sich dann nicht mehr aneinander festhalten. So verschwindet auch die Oberflächenspannung.
Das Wasser-Spiel mit Tensid-Molekülen
Ihr könnt das Wasser-Spiel auch so spielen, als wenn Tensid-Moleküle im Wasser wären. Dafür nehmt ihr alle etwas in die Hand. Einen kleinen Ball oder ein Stöckchen. Das sieht dann so aus:

Kinder legen sich auf den Boden und haben alle etwas in der Hand.

Siehst du? Wenn jedes Kind etwas in der Hand hält, können sie sich auch nicht mehr richtig festhalten. Es reicht, wenn jedes Kind einen Ball hat. Mit nur einer freien Hand funktioniert das Spiel nicht mehr richtig. Auch zwischen den Kindern ist die Oberflächenspannung dann praktisch verschwunden.
Tenside sind übrigens in Spülmittel, Seife, Waschmittel, Schampoo … enthalten.
Im nächsten Beitrag findest du ein weiteres Experiment zur Oberflächenspannung. Es geht nämlich darum, wie viele Tropfen Wasser auf eine 1-Cent-Münze passen. Hast du eine Idee? Hier gibt es die Auflösung, und mitmachen kannst du natürlich auch: So viele Tropfen auf einer Münze.
 
 
Die Autorin
Dr. Silke Ottow ist Chemikerin und schreibt Bücher, in denen sie naturwissenschaftliche Phänomene kindgerecht erklärt. Weitere Informationen: www.miteinander-buecher.de

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