Synthese und Prüfung von Seife im Labor einfach erklärt

Hast du dich schon einmal gefragt, wie die Synthese und Prüfung von Seife im Labor abläuft und wie die wohlriechenden, handgemachten Seifen auf dem Markt hergestellt werden? Die Seifenherstellung ist ein uraltes Handwerk, das du mit ein wenig Chemie ganz einfach selbst durchführen kannst!

In dieser Lektion schlüpfst du in die Rolle eines Seifensieders. Du lernst Schritt für Schritt, wie man aus einfachem Pflanzenöl echte Seife kocht, wie man natürliche Duftstoffe aus Zitronen gewinnt und wie man am Ende im Labor testet, ob die selbstgemachte Seife auch wirklich funktioniert.

Vorwissen

• Sicherheit im Labor: Der Umgang mit starken Basen und Hitze erfordert höchste Vorsicht.

  Beispiel: Natriumhydroxid ($\text{NaOH}$) ist stark ätzend und darf nur mit Schutzbrille gehandhabt werden.

• Löslichkeit: Stoffe können sich in bestimmten Flüssigkeiten lösen oder unlöslich sein.

  Beispiel: Salz löst sich hervorragend in Wasser, während Öl unlöslich ist und obenauf schwimmt.

Aufgabentyp 1: Die Seifenherstellung (Verseifung)

Die traditionelle Herstellung von Seife aus Fetten ist ein altes Handwerk, das als Seifensieden bezeichnet wird. Dabei werden Fette oder Öle mit einer starken Base erhitzt, um eine chemische Reaktion auszulösen. In unserem Laborversuch nutzen wir Pflanzenöl und Natriumhydroxid, um diesen Prozess im kleinen Maßstab nachzustellen.

Zweck: Herstellung von Seife aus Pflanzenöl.

Materialien: $20 \text{ ml}$ Pflanzenöl, $7{,}5 \text{ g}$ Natriumhydroxid, $30 \text{ ml}$ destilliertes Wasser, $10 \text{ ml}$ Ethanol, Becherglas, Heizplatte.

⚠️ Sicherheitshinweis: Natriumhydroxid ist stark ätzend. Unbedingt Schutzbrille tragen! Das Gemisch kann beim Kochen spritzen.

Schritt-für-Schritt-Anleitung

1. Pflanzenöl, Natriumhydroxid, destilliertes Wasser und Ethanol im Becherglas mischen.
2. Das Gemisch auf der Heizplatte für etwa $30 \text{ min}$ vorsichtig kochen.
3. Verdampfte Flüssigkeit regelmäßig durch Zugabe von destilliertem Wasser ausgleichen.

Beobachtung: Das Gemisch wird während des Kochens dickflüssiger und homogener.

Erklärung: Durch das Erhitzen reagiert das Pflanzenöl mit dem Natriumhydroxid zu Seife. Das Nachfüllen von Wasser verhindert, dass die Mischung austrocknet oder überschäumt.

Aufgabentyp 2: Duftstoffe gewinnen (Extraktion)

Um unserer Seife einen angenehmen Geruch zu verleihen, können wir natürliche Duftstoffe aus Pflanzenteilen isolieren. Dieser Vorgang wird als Fest-Flüssig-Extraktion bezeichnet. Dabei müssen die festen Pflanzenzellen zunächst zerstört werden, damit ein flüssiges Lösungsmittel die gewünschten Stoffe aufnehmen kann.

Zweck: Extraktion von ätherischen Ölen aus Zitrusschalen.

Materialien: Zitronen- oder Orangenschalen, Seesand, unvergällter Ethanol, Mörser mit Pistill, Filterpapier, Trichter, Erlenmeyerkolben.

Schritt-für-Schritt-Anleitung

1. Die Schalen zusammen mit etwas Seesand in den Mörser geben und kräftig zerreiben.
2. Unvergällten Ethanol hinzufügen, bis das Gemisch vollständig bedeckt ist, und weiter zerreiben.
3. Das Gemisch durch den Trichter mit Filterpapier in den Erlenmeyerkolben filtrieren.

Beobachtung: Im Kolben sammelt sich eine klare, intensiv duftende Flüssigkeit (das Filtrat).

Erklärung: Der harte Seesand bricht die pflanzlichen Zellwände mechanisch auf. Der Ethanol dient als organisches Lösungsmittel und löst die freigesetzten Duftstoffe aus den Zellen heraus.

Aufgabentyp 3: Die Seife abtrennen (Aussalzen)

Nach dem Kochen ist die neu entstandene Seife noch unsichtbar im Wasser gelöst. Um feste Seifenstücke zu erhalten, müssen wir die Seife aus der Lösung zwingen. Diesen Vorgang nennt man Aussalzen. Er nutzt die Tatsache, dass sich organische Salze (wie Seife) in Wasser mit extrem hohem Salzgehalt kaum noch lösen können.

Zweck: Isolierung der festen Seife aus dem wässrigen Reaktionsgemisch.

Materialien: Reaktionsgemisch (aus Teil 1), Duftstofffiltrat (aus Teil 2), gesättigte Natriumchloridlösung (Kochsalzlösung), großes Becherglas, Spatel, Papiertücher.

Schritt-für-Schritt-Anleitung

1. Das Duftstofffiltrat und das Reaktionsgemisch unter kräftigem Rühren schrittweise in das Becherglas mit der gesättigten Natriumchloridlösung geben.
2. Die entstehenden Feststoffe mit einem Spatel abschöpfen.
3. Die Feststoffe zum Trocknen auf Papiertücher legen.

Beobachtung: Sobald das Gemisch auf die Salzlösung trifft, bilden sich feste Flocken, die sich von der Flüssigkeit abtrennen und oben schwimmen.

Erklärung: Die extrem hohe Salzkonzentration in der Lösung verringert die Löslichkeit der Seife drastisch. Die Seife wird unlöslich und fällt als fester Stoff aus.

Aufgabentyp 4: Der Qualitätstest (Schaumprobe)

Um zu überprüfen, ob unsere Synthese wirklich erfolgreich war, testen wir die physikalischen Eigenschaften unseres Produkts. Echte Seife wirkt als sogenanntes Tensid: Sie setzt die Oberflächenspannung von Wasser herab und ermöglicht so die Bildung von Schaum und Emulsionen.

Zweck: Überprüfung der Tensideigenschaften der selbsthergestellten Seife.

Materialien: Getrocknete Seifenflocken, handelsübliche Festseife, destilliertes Wasser, zwei Reagenzgläser mit Stopfen.

Schritt-für-Schritt-Anleitung

1. Eine kleine Menge der selbsthergestellten Seifenflocken in das erste Reagenzglas geben.
2. Eine vergleichbare Menge der handelsüblichen Seife in das zweite Reagenzglas geben.
3. Beide Reagenzgläser zur Hälfte mit destilliertem Wasser füllen, mit dem Stopfen verschließen und kräftig schütteln.

Beobachtung: In beiden Reagenzgläsern bildet sich über der Flüssigkeit eine deutliche, stabile Schaumschicht.

Erklärung: Die intensive Schaumbildung beweist, dass unser Produkt erfolgreich synthetisiert wurde und die gleichen waschaktiven Eigenschaften besitzt wie eine gekaufte Seife.

Wichtige Erkenntnisse

• Seife wird durch das Erhitzen von Pflanzenöl und Natriumhydroxid (Seifensieden) hergestellt.
• Duftstoffe lassen sich durch mechanisches Zerreiben und ein Lösungsmittel (Ethanol) extrahieren.
• Durch die Zugabe einer gesättigten Salzlösung (Aussalzen) wird die gelöste Seife unlöslich und fällt als Feststoff aus.
• Ein erfolgreicher Schaumtest beweist die waschaktiven Tensideigenschaften der Seife.