Sauberkeit ist eine wissenschaftliche Angelegenheit

Die Frage „Wie kriege ich das sauer?" beschäftigt viele von uns tagtäglich. Aber es ist gar nicht so einfach, Schmutz und Sauberkeit zu definieren…..

Was ist Schmutz?

Schmutz ist das Vorhandensein einer unerwünschten Komponente in einem Stoff, auf einem Gegenstand, in der natürlichen Umgebung oder ähnliches. Die Verunreinigung kann giftig sein oder andere Auswirkungen auf die Umwelt haben. So sind Verpackungsreste in Lebensmitteln zwar an sich nicht giftig, aber man sollte sie definitiv nicht essen. Biologische Verunreinigung wie Bakterien, Viren und Pilze, können bei Menschen und Tieren zu Krankheiten führen.

Sauberkeit bedeutet demnach die Beseitigung der Verunreinigung. Sie kann auf zwei Arten durchgeführt werden: entweder durch physikalische Beseitigung, indem man die Verunreinigung von dem Verschmutzten trennt, beispielsweise durch Reiben oder Wischen. Oder durch chemische Beseitigung, bei der man die Verunreinigung durch chemische Mittel und Ausspülen entfernt oder biologischer Schadstoffe durch Medikamente neutralisiert. Damit wir Schmutz optimal reinigen können, müssen wir ihn und seine Eigenschaften verstehen, damit das besten Mittel gefunden werden kann.

Seife

Wirksam gegen: fettigen Schmutz und Bakterien.

Der geheime Trick: elektrische Polarisation und chemische Struktur einer „Wasser liebenden“ Substanz auf der einen und einer „Wasser abweisenden“ auf der anderen Seite.

Genauer gesagt: Substanzen, die sich gut in Wasser lösen, nennt man hydrophile Stoffe (griechisch: Wasser liebend). Öle und Fette hingegen sind hydrophobe Stoffe, d. h. sie scheuen Wasser. Wenn du zum Beispiel versuchst, Vinaigrette aus Essig und Olivenöl zu machen, wirst du sehen, dass sich die beiden nicht mischen.

Aus dem gleichen Grund macht es wenig Sinn, fettigen Schmutz, der an Händen oder Geschirr haftet, nur mit Wasser abzuspülen oder ohne Seife zu duschen. Das Wasser wird einfach über das Fett fließen und es nicht mit wegspülen. Hier kommt die Seife ins Spiel.

Seife ist eine Verbindung aus einem wasserlöslichen und einem wasserunlöslichen Stoff. Die Enden der wasserunlöslichen Seifenmoleküle binden sich an das Fett im Schmutz, während die wasserlöslichen Enden sich an die Wassermoleküle binden, mit denen wir den Schmutz wegwaschen. Die Seife löst das Fett im Wasser auf und „bricht“ die Fettklumpen in winzige Tröpfchen - eine Art Kügelchen aus Seifenmolekülen (die die Fetttröpfchen enthalten) mit einer löslichen äußeren Hülle, die effektiv mit Wasser gewaschen werden kann.

Wenn wir fettigen Schmutz von Oberflächen entfernen möchten, ist die Seife unser bester Freund. Aus dem gleichen Grund hilft sie uns, biologische Schadstoffe wie Bakterien abzuspülen - alle Lebewesen haben Fette in Zellmembranen - und die Seife löst und zerstört sie oder ermöglicht es uns, die Verunreinigungen von Oberflächen und Haut abzuwaschen. So können wir auf unsere Hygiene achten und die Übertragung von Krankheiten reduzieren, ohne dass spezielle Zusätze wie „antibakterielle Seifen“ erforderlich sind.

Die Kombination löslicher und unlöslicher Stoffe ermöglicht es den Seifenmolekülen sowohl am Schmutz haften zu bleiben als auch vom Wasser weggespült zu werden | Foto: Shutterstock

Essig

Wirksam gegen: Kalk und gut zur Desinfektion.

Der geheime Trick: Säure.

Genauer gesagt: Die billige Flüssigkeit mit dem charakteristischen Geruch, eignet sich nicht nur zum Einlegen von Gemüse, sondern auch zum Saubermachen aller möglichen Dinge: zum Wischen des Fußbodens, Putzen von Fenstern und Spiegeln, zum Entfernen von Wasserflecken in der Dusche, Polieren von Wasserhähnen und Waschbecken sowie zum Entfernen von Kalkflecken, wie beispielsweise auf dem Wasserkocher.

Essig ist eine Lösung von Essigsäure (CH₃COOH) in Wasser. Andere übliche Säuren unter den Putzmitteln sind Zitronensalz (Zitronensäure) sowie Toiletten- und Badreiniger und spezielle Entkalkungsmittel. 

Das Wasser, das aus unseren Leitungen kommt ist nicht destilliert. Es ist eine Lösung, die viele Mineralien enthält, u.a. Calciumcarbonat (CaCO₃), das bei der Auflösung von Kalkstein entsteht. Wenn Wasser verdunstet, zum Beispiel durch Erhitzen in einem Wasserkocher, kristallisiert das Calciumcarbonat und wird zu Kalk – einem wasserunlöslichen Sediment, das sich in Rohren, Wasserkochern, Spül- und Waschmaschinen sowie auf Oberflächen in Küche und Bad ansammelt.

Wenn wir Essig in Wasser geben, greift die Essigsäure den Kalk an und ermöglicht es uns, ihn in Wasser aufzulösen. Auf diese Weise können wir die Ablagerungen reinigen, die für die Geräte schädlich sein können und als Grundlage für Verunreinigungen wie Schimmel dienen. Essigsäure tötet auch Bakterien ab. Da sie in geringen Mengen nicht giftig ist, ist ihre Verwendung sicher und wird zur Reinigung von Kalkablagerungen empfohlen. Der Nachteil von Essig ist sein stechender Geruch, der jedoch recht schnell beim Lüften verdunstet. Manche Leute verwenden ihn auch als Weichspüler und sogar als Shampoo.

Er ist günstig, in der Küche verwendbar und dank seiner Säure auch ein effektives Putz- und Entkalkungsmittel. Essig | Foto: Shutterstock

Natron

Wirksam gegen: hartnäckige Fette und Speisereste, schlechte Gerüche.

Der geheime Trick: Basizität.

Genauer gesagt: Natron ist ein Salz namens Natriumhydrogencarbonat (NaHCO₃), das wie ein feines Pulver aussieht und in Wasser gelöst als Base (das chemische Gegenteil von Säure) wirkt.

Der Reinigungsprozess erfolgt in zwei Schritten. Zuerst löst man das Natron in Wasser auf, damit das Salz in zwei Komponenten zerfällt - Natrium und Bicarbonat. Das Bicarbonat reagiert dann mit dem Wasser zu einer Substanz namens Hydroxid. Wenn man etwas Wasser hinzufügt und die so entstandene Paste auf der verschmutzten Oberfläche verteilt, reagiert sie innerhalb weniger Stunden mit den restlichen Säurebestandteilen im Schmutz und beseitigt sie.

In der entstehenden basischen Umgebung findet ein Prozess namens Verseifung statt, bei dem die Fettsäuren zu einer Seife werden, die sich leicht mit Wasser abwaschen lässt. Die Reaktion ermöglicht es der Seife, sich auf natürliche Weise in der schmutzigen Schicht selbst zu bilden. Dies ist besonders wichtig an Stellen, an die man schlecht rankommt und keine Seife auftragen kann.

Natron ist auch ein wirksames Deodorant, das hilft, schlechte Gerüche loszuwerden. Schlechter Geruch ist in der Regel auf flüchtige Moleküle zurückzuführen, die bei chemischen Prozessen mit Bakterien in Lebensmitteln oder auf der Haut, beispielsweise im Schweiß, freigesetzt werden. Viele dieser Gerüche sind Säuren und Basen, und da Natron mit beiden reagieren kann, kann es viele dieser Gerüche neutralisieren.

Man sollte auch erwähnen, dass beim Mischen von Natron mit Essig oder einer anderen Säure ein Neutralisationsprozess stattfindet, bei dem das Gas Kohlendioxid freigesetzt wird. Es ist eine Reaktion, die wie eine lebhafte Gärung aussieht, die beginnt, sobald sich die beiden Substanzen vermischen. Viele Kinder verwenden sie in Projekten, um im naturwissenschaftlichen Unterricht einen Vulkanausbruch nachzuahmen. Ihre Vermischung bewirkt jedoch eine gegenseitige Neutralisation, an deren Ende eine Lösung steht, die hauptsächlich aus Wasser und etwas Salz besteht und nicht effektiv reinigt. Wenn man demnach ein Putzmittel sucht, sollte man nur eines der beiden wählen, abhängig von der Art des Schmutzes. Vermischt ergeben sie zwar einen schönen Schaum, aber reinigen tut er nicht wirklich.

Während des Manhattan-Projekts in den 1940er Jahren (der Entwicklung von Atombomben) bestand eines der Probleme darin, dass Uran an der Kleidung der Wissenschaftler haften blieb. Die effektivste Lösung bestand darin, die Kleidung mit in Wasser gelöstem Natron (22 Gramm pro Liter) zu waschen - eine weitere nützliche Verwendung.

Gut, um schlechte Gerüche und hartnäckigen Schmutz zu beseitigen. Natron | Foto: Shutterstock

Bleichmittel

Wirksam gegen: Bakterien, Schimmel und Pilze. Effektives Bleichmittel.

Der geheime Trick: Oxidation und Redoxreaktion.

Genauer gesagt: Bleichmittel werden häufig als Putzmittel benutzt. Es kann Farbstoffe entfernen und dient auch als Desinfektionsmittel, das Bakterien, Schimmel und Pilze vernichtet.

Chemisch gesehen ist Bleichmittel eine Lösung von Natriumhypochlorit (NaOCl) in Wasser. Beim Auflösen in Wasser entsteht eine schwache Säure (Hypochlorige Säure). Diese Säure ist der Wirkstoff in Bleichmitteln und eine sehr instabile Verbindung.

Hypochlorige Säure neigt dazu, mit vielen Substanzen in der Umwelt zu reagieren. Sie kann mit verschiedenen Proteinen reagieren und so deren Wirkung beeinträchtigen, indem es die für den Aufbau von DNA und RNA benötigten Nukleinsäuren oxidiert und zerstört. In der basischen Umgebung, in der sie vorkommt, bewirkt sie auch den Abbau der Fette, aus denen die Zellmembran besteht. Daher ist sie ein gutes Desinfektionsmittel, das Bakterien sehr schnell und in relativ geringen Konzentrationen abtötet. Dies führte dazu, dass sie in Haushalten, im Gesundheitswesen und in der Industrie weit verbreitet ist. Ihre Reaktionsfähigkeit hat es auch zu einem starken Bleichmittel gemacht - es reagiert mit Farbstoffen, die ihre Fähigkeit verlieren, verschiedene Wellenlängen zu absorbieren.

Es ist jedoch wichtig, bei der Verwendung von Bleichmitteln Sicherheitsvorkehrungen zu treffen, da das Mischen mit anderen im Haushalt üblichen Putzmitteln gefährlich sein kann. Wenn man eine Säure (z.B. Essig, Entkalker oder Toilettenreiniger) mit Bleichmitteln mischt, wird das giftige Gas Chlor freigesetzt, das Haut, Augen und Atemwege reizt und sogar tödlich sein kann. Bei Hautkontakt reagiert es mit den Fetten und Proteinen unserer Haut, die Zellen werden zerstört und die Haut wird glitschig. Beim Mischen mit ammoniakhaltigen Mitteln können zusätzliche giftige Gase freigesetzt werden und beim Mischen mit Wasserstoffperoxid kann es sogar zu einer starken Reaktion kommen, bei der entzündlicher Sauerstoff freigesetzt wird.

Viele Haushaltsunfälle resultieren aus der unsachgemäßen Verwendung von Bleichmitteln. Daher ist es sehr wichtig, es niemals mit anderen Putzmitteln zu mischen, niedrige Dosierungen zu verwenden und es mit Wasser zu verdünnen. Bei richtiger Anwendung kann man es hervorragend als Desinfektionsmittel verwenden und Unfälle vermeiden. 

Manchmal werden Reinigungsmitteln ein Stoff namens Limonen zugefügt. Er stammt aus der Schale von Zitrusfrüchten, verleiht ihnen den charakteristischen Geruch und parfümierte ursprünglich auch Putzmittel. Interessanterweise hat Limonen selbst reinigende Eigenschaften und ist in der Lage, fettigen Schmutz zu lösen. Er findet  daher Anwendung bei der Reinigung von Maschinen von Fett und beim Lösen von Klebstoffen und Farben. Abgesehen von seiner relativ geringen Toxizität und Abbaubarkeit ist er relativ leicht aus Zitrusschalen zu extrahieren und hat einen angenehmen Geruch.

Starke und gefährliche Säure, aber bei sorgfältiger und richtiger Anwendung sehr wirksam. Bleichmittel |  Foto: Shutterstock

Aluminiumfolie

Wirksam gegen: Angelaufene Metalle.

Der geheime Trick: die beschädigte Schicht entfernen oder die chemische Reaktion umkehren.

Genauer gesagt: Es ist sehr frustrierend, wenn Schmuck und Besteck ihren Glanz verlieren und sich ein mattschwarzer Belag auf ihnen festsetzt. Diese Schwärzung (das Anlaufen) ist auf eine chemische Reaktion zurückzuführen, bei der Schwefelwasserstoff in der Luft, der bei industriellen Prozessen und Zerfallsprozessen von Pflanzen und Tieren entsteht, das Silber oxidiert und eine dünne, schwärzliche Schicht aus Silbersulfid (Ag₂S) bildet.

Die schwarze Schicht aus Silbersulfid ist nicht wasserlöslich, kann aber durch Polieren entfernt werden, allerdings mit einem Verlust an Silber. Eine andere Möglichkeit ist, durch einen chemischen Prozess, der die Oxidation umkehrt und den Glanz wieder herstellt, das Silber in seinen ursprünglichen Zustand zurückzubringen.

Poliermittel funktionieren in der Regel nach der ersten Methode - das Mittel erleichtert das Reiben und ermöglicht das Entfernen der schwarzen Schicht ohne das Besteck zu zerkratzen. Es gibt jedoch noch ein gängiges und einfaches Hausmittel, das die Oxidation mit Salz oder Natron und Aluminiumfolie umkehrt. Dabei gibt man in ein Gefäß Aluminiumfolie, gießt kochendes Wasser hinein und löst darin Natron oder Salz auf. Das angelaufene Besteck sollte so hineingelegt werden, dass es mit der Aluminiumfolie in Kontakt kommt. Das Video zeigt, dass hier eine chemische Reaktion stattfindet, an deren Ende das Besteck wieder glänzt. Man muss es nur noch abtrocknen und es kann in seinem alten Glanz wieder verwendet werden.

Wenn die Aluminiumfolie mit dem Silber in Kontakt kommt, wandern Elektronen vom Aluminium zum Silber und es kehrt in seinen ursprünglichen Zustand zurück. Die Sulfate reagieren mit dem Wasser zu Schwefelwasserstoff (ein Gas, das nach faulen Eiern riecht). Die Reaktion findet in Wasser statt und geht schneller bei hohen Temperaturen. Es muss ein Kontakt zwischen dem Aluminium und dem Silberzeug bestehen, da zwischen ihnen während der Reaktion elektrische Ströme erzeugt werden. Solche elektrochemischen Reaktionen werden auch verwendet, um Batterien herzustellen.

Welche Rolle spielt Salz oder Natron? In sauberem Wasser gibt es keine Reaktion, da das Gefäß eine dünne Schicht eines Stoffes namens Aluminiumhydroxid Al(OH)₃ bildet, die die Reaktion verhindert. Das Salz oder Natron kann das Aluminiumhydroxid lösen und metallisches Aluminium freilegen, das oxidieren kann. Das gelöste Salz oder Natron erhöht ebenfalls die elektrische Ladung in Lösung und beschleunigt daher die Geschwindigkeit der elektrochemischen Reaktion.

Man kann auch versuchen, das Anlaufen von Silber ​​zu verlangsamen. Die Oxidierung wird unter säurehaltigen Bedingungen beschleunigt, so dass man aufpassen sollte mit welchen Materialien und Stoffen das Silber in Kontakt kommt. Es ist ratsam, es in Schränken oder luftdichten Kisten aufzubewahren. Beachte jedoch, dass Holzschränke oder bestimmten Stoff- und Kunststoffarten Substanzen freisetzen können, die selbst eine Schwärzung verursachen. Es gibt Produkte, die mit dem Schwefelwasserstoff in der Luft reagieren und ihn so daran hindern, mit dem Silberzeug im Schrank zu reagieren. Abschließend sollte man versuchen, das Silber nach dem Polieren nicht mit bloßen Händen zu berühren, da die Hände selbst säurehaltig sind und eine Schwärzung verursachen können.