Was ist ein Tensid?

Ein Tensid, auch Tensid oder Tensid genannt, ist eine chemische Substanz, die in der Lage ist, die Oberflächenspannung einer Flüssigkeit zu verringern, wodurch ihre Fähigkeit verbessert wird, sich über eine größere Oberfläche auszubreiten . Sie tun dies, indem sie eine Schicht von Molekülen auf der Oberfläche der Flüssigkeit oder an der Grenzfläche zwischen zwei Flüssigkeiten erzeugen.

Aufgrund ihrer Fähigkeit, die Oberflächenspannung zu verringern, erleichtern Tenside die Dispersion einer flüssigen Phase in einer anderen, mit der sie nicht mischbar ist. Dadurch ermöglichen sie die Bildung und Stabilisierung von Emulsionen zwischen zwei Flüssigkeiten, weshalb sie auch als Emulgatoren bezeichnet werden.

Struktur von Tensiden

Tenside zeichnen sich dadurch aus, dass sie amphiphile Moleküle sind, was bedeutet, dass ein Teil des Moleküls hydrophil (mit Affinität zu Wasser) und der andere hydrophob oder lipophil (mit Affinität zu Fetten) ist.

Polarkopf

Der hydrophile Teil des Moleküls enthält immer eine oder mehrere polare funktionelle Gruppen, die in einem relativ kleinen Teil des Moleküls konzentriert sind, der oft als polarer Kopf bezeichnet wird.

Der polare Kopf ist immer in der Lage, eine oder mehrere Wasserstoffbrückenbindungen mit Wasser und mit anderen ähnlichen polaren protischen Lösungsmitteln zu bilden.

In einigen Fällen hat der polare Kopf neutrale polare funktionelle Gruppen wie Hydroxylgruppen, Carbonsäureester, Ether oder eine Kombination davon. In anderen hat es ionisierbare Gruppen wie Carboxylate und sogar Ester anorganischer Säuren wie Schwefelsäure (Sulfate) und Phosphorsäure (Phosphate), die ionisiert sind. Einige Polköpfe besitzen auch Gruppen mit quartären Aminen (Ammoniumkationen).

der hydrophobe Schwanz

Der hydrophobe oder lipophile Teil des Moleküls besteht im Allgemeinen aus einer langen Kohlenwasserstoffkette, die Ungesättigtheiten enthalten kann oder nicht, da sie aromatische Gruppen und andere unpolare organische funktionelle Gruppen enthalten kann oder nicht.

Da es sich um lange unpolare Kohlenstoffketten handelt, wird dieser Teil des Moleküls oft als unpolarer Schwanz bezeichnet.

Wie Tenside wirken

Wie oben erwähnt, wirken Tenside durch Verteilung an der Grenzfläche zwischen einer Flüssigkeit (üblicherweise Wasser) und einer anderen Phase, die eine unpolare Flüssigkeit wie Öl oder ein Gas wie Luft sein kann. Dadurch wird die Oberflächenspannung an der Grenzfläche verringert, was das Mischen beider Phasen und die Bildung einer Emulsion erleichtert. Für den Fall, dass die Phasen Wasser und Öl sind, kann die Emulsionsbildung auf zwei verschiedene Arten erfolgen:

• Die ölige Phase ist in Form von Tröpfchen innerhalb einer wässrigen Matrix dispergiert, wobei eine Öl-in-Wasser-Emulsion vorliegt (wie sie beispielsweise in Mayonnaise vorkommt).
• Die wässrige Phase ist in einer Ölmatrix dispergiert, in diesem Fall haben Sie eine Wasser-in-Öl-Emulsion (wie im Fall von Butter).

Die Art und Weise, in der Tenside die Bildung einer dieser beiden Emulsionsarten erleichtern, ist grundsätzlich gleich. An der Grenzfläche zwischen Wasser und Öl verteilen sich die Emulgatormoleküle so, dass der hydrophile polare Kopf in der wässrigen Phase gelöst wird, während der lipophile Schwanz im Öl gelöst wird.

Wenn Wasser in einem größeren Anteil als Öl vorhanden ist, bilden sich kleine, mit Tensiden beschichtete Öltröpfchen mit nach außen gerichteten Polköpfen.

Ist dagegen ein höherer Ölanteil vorhanden, passiert das Gegenteil: Es bilden sich kleine, mit Tensidmolekülen umhüllte Wassertröpfchen, deren apolare Enden nach außen zeigen.

Arten von Tensiden

Tenside werden basierend auf den Eigenschaften des Polarkopfes in vier Gruppen eingeteilt: nichtionische, anionische, kationische und switerionische oder amphotere Tenside.

Nichtionische Tenside

Das sind solche, deren polarer Kopf keine ionisierbaren polaren Gruppen enthält, wie Hydroxylgruppen in Alkoholen, Estergruppen und Ethern.

anionische Tenside

Diese enthalten Säuregruppen oder ihre alkalischen Salze, die beim Auflösen in Wasser dissoziieren und ein negativ geladenes Ion oder Anion erzeugen. Diese geladenen Gruppen sind stark hydrophil (und daher stark lipophob), da sie mehrere Wasserstoffbindungen von Wasser annehmen können und auch über Ionen-Dipol-Kräfte mit Wasser und jedem anderen polaren Lösungsmittel wechselwirken.

Beispiele für diese Tenside sind durch Verseifung von Fetten hergestellte Seifen.

Kationische Tenside

Sie sind das Gegenteil von anionischen Tensiden. In diesem Fall hat der Polkopf eine positive Ladung (dh es ist ein Kation). In den meisten Fällen sind diese Tenside quaternäre Derivate von Ammoniak und liegen in Form von Salzen mit einem Halogenid als Gegenion vor.

Ein Beispiel für diese Art von kationischem Tensid ist DSDMAC oder Disteryldimethylammoniumchlorid.

Switterionische oder amphotere Tenside

Ein Switterion, auch inneres Salz genannt, ist eine chemische Spezies, die in ihrer Struktur eine gleiche Anzahl formaler positiver und negativer Ladungen und daher keine Nettoladung aufweist. Switterionische Tenside liefern eine viel größere Polarität als nichtionische Tenside; sie bieten auch viele der Vorteile von kationischen und anionischen Tensiden, jedoch ohne die Zugabe eines freien Gegenions, das in der wässrigen Phase gelöst bleibt.

Typische Beispiele für switterionische Tenside sind N-Alkylaminosäuren und Sultaine.

Beispiele für Tenside

• Natriumstearat ist ein anionisches Tensid.
• Taurin ist ein Beispiel für ein switterionisches oder amphoteres Tensid.
• 4-(5-Dodecyl)benzolsulfonat ist ebenfalls ein anionisches Tensid.
• Polysorbate wie Tween 20 und Tween 80 sind Beispiele für nichtionische Tenside oder Emulgatoren, die in der Lebensmittel- und Körperpflegeindustrie verwendet werden.
• Docusat (Dioctylnatriumsulfosuccinat).
• Alkyletherphosphate.
• Benzalkaoniumchlorid (BAC).
• Perfluoroctan (PFOS).

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