Experiment 1 - Wunderwasser Hydrophobierung

Feuchtigkeit zerstört Fassaden, Dächer und Brücken. Kapillare und Poren lassen Wasser und darin gelöste Salzbestandteile (Ionen) eindringen. Dies beschleunigt die Schädigung von Mauerwerk und Beton. Eine hydrophobierende Imprägnierung schafft Abhilfe. Das Experiment zeigt die Wirkmechanismen der Hydrophobierung auf.

Etwa abgeflacht, aber prall liegt ein Wassertropfen auf einem porösen Gasbetonstein. Warum zieht er nicht ein?

Das Geheimnis liegt in einer hydrophobierenden Behandlung. Eine annähernde monomere Siliconschicht kleidet die Poren des Steins aus. Aufgrund zwischenmolekularer Wechselwirkungen werden die Wasser-Dipol-Moleküle abgestoßen.

Das Lerntool ist für Sekundarstufe 1 und 2 geeignet.

Zeitbedarf

20 Minuten / 15 Minuten Trocknen

Lehrplanbezug S1

  • Makromolekühle mit maßgeschneiderten Eigenschaften
  • Funktionalisierung/Ausrüstung von Textilien
  • Emulgatoren und (Micro-) Emulsionen
  • Polykondensation

Lehrplanbezug S2

  • Hydrophobie und Hydrophilie
  • Polare und unpolare Elektronenpaarbindungen
  • Zwischenmolekulare Wechselwirkungen

Anwendungen

  • Bautenschutz
  • Textilausrüstung
  • Skiausrüstung

Basiskonzepte

  • Stoff-Teilchen
  • Struktur-Eigenschaft
  • Technik
  • Nachhaltigkeit
Gesamtdauer: 09:07

Animation ohne Experiment

Hier können Sie die Transkription des Sprechertextes "Hydrophobierung" herunter laden.

Sprechertext Hydrophobierung (CHEM2DO-Experiment Wunderwasser) (PDF, 187 KB)

Inhaltsbezogene Kompetenzen

Die Schüler sollen:

  • die Begriffe hydrophil und hydrophob umschreiben und auf Alltagsmaterialien anwenden.
  • von der Beobachtung, wie Wasser versickert bzw. von Oberflächen abperlt, auf Hydrophilie bzw. Hydrophobie schließen.
  • polare und unpolare Teile in Molekülstrukturen identifizieren.
  • molekular aufgebauten Stoffen hydrophile oder hydrophobe Eigenschaften zuordnen.
  • die Orientierung und Ausrichtung von Silicon-Molekülen auf silikathaltigen Oberflächen mit zwischenmolekularen Wechselwirkungen erklären.
  • die Hydrophobierung des siliconimprägnierten Gasbetonsteins auf molekularer Ebene erläutern.
  • die Bedeutung hydrophiler und hydrophober Eigenschaften von Gegenständen im Alltag erklären.

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Zu den Fortbildungsterminen

Anwendungsbeispiele

Tiefenhydrophobierung von Brücken

Kurzbeschreibung:

Salzwasser ist einer der größten Feinde von Betonbrücken: Es dringt in die Poren des Betons ein und lässt das Stahlgerüst korrodieren. Nach und nach platzt der Beton ab, es entstehen Risse und Schadstellen. Eine Tiefenhydrophobierung wirkt dieser Form von Erosion entgegen.

Der Film zeigt, wie eine Hydrophobierung die Lebensdauer von Betonbrücken verlängert.

Trockenlegung von feuchtem Mauerwerk

Kurzbeschreibung:

Kapillar aufsteigende Feuchtigkeit in Mauern führt zu Schimmelbefall und abgeplatzem Putz. Eine Hydrophobierung in Form einer horizontalen Sperrschicht lässt das Mauerwerk austrocken.

Der Film zeigt, wie das Hydrophobierungsmittel angewendet werden muss und wie es wirkt.