230 Naturstoffe – Neue Materialien 1. Öffnen der Disulfid-Brücken NH4 + CH2 Cys S S Cys + 2 HS COO % Cys SH HS Cys+ 2. Schließen der Disulfid-Brücken H2O Cys S S Cys + 2 Cys SH HS Cys+ H2O2+ +H4N CH2 S %OOC S CH2 COO % NH4 + + Ammoniumthioglycolat Anzahl 90 000–150 000 Haardichte ca. 200/cm2 Durchmesser 0,04–0,1 mm Monatliches Wachstum 1 cm Gesamte tägliche Produktion 30 m Belastbarkeit bis zu 100 g/Haar Dehnbarkeit bis zu 50% Täglich ausfallende Haare 50–100 Versuche V1 Befestigen Sie eine abgeschnittene Haarlocke auf einem Lockenwickler in der gewünschten Form und tauchen Sie sie in ein Bad aus 10 mL Thioglycolsäure*, 50 mL dest. Wasser und 25 mL Ammoniak*-Lösung, w = 10%. Lassen Sie die Lösung ca. 15 min einwirken und waschen Sie sie anschließend mit Wasser. Fixieren Sie dann durch Eintauchen in eine Wasserstoffperoxid*-Lösung, w = 2%, die mit Citronensäure* auf pH = 2,5 bis pH = 3 eingestellt wurde. Waschen Sie nach dem Fixieren erneut mit Wasser, entfernen Sie den Lockenwickler und trocknen Sie mit dem Föhn. Testen Sie die Beständigkeit der Dauerwelle gegen Wind und Feuchtigkeit. V2 Verfahren Sie mit zwei Haarproben wie in V1, jedoch a) ohne Zusatz von Ammoniak-Lösung im ersten Arbeitsschritt und b), indem Sie den zweiten Arbeitsschritt (das Fixieren) ganz weglassen. Vergleichen Sie die so erhaltenen Ergebnisse mit dem Ergebnis aus V1. Auswertung a) Erläutern Sie, welche der in B6 angegebenen Wechselwirkungen (Bindungen) bei der Föhnfrisur getrennt und gebildet werden. Benennen Sie die Prozesse, die dabei zwischen den Molekülen ablaufen (Hinweis: INFO). b) Auch eine Föhnfrisur kann gegen „Wind und Regen“ stabilisiert werden. Dafür geeignete Sprays und Gele enthalten neben Lösemitteln und Riechstoffen u.a. auch Polymere. Erklären Sie, wie die Haltbarkeit der Frisur nach Sprayoder Gelbehandlung zu erklären ist. c) Bei der Dauerwelle werden 20% bis 40% der im Haar vorhandenen DisulfidBrücken getrennt und an anderer Stelle wieder gebildet (B3). Erläutern Sie, was „an anderer Stelle“ genau heißt. Haar-Styling B1 Eigenschaften von Kopf haaren B2 Aufbau eines Kopfhaares. A: Erklären Sie mithilfe von B4, was die a-Helices in der Superhelix zusammenhält. B3 Chemie der Dauerwelle. A: Das „Öffnen“ und „Schließen“ der Disulfid-Brücken sind Redoxreaktionen. Erklären Sie dies anhand von Oxidationszahlen. INFO Eine Föhnfrisur ist ruiniert, wenn man mit ihr durch den Regen läuft. Dagegen hält eine Dauerwelle mehrere Monate, auch bei täglichem Waschen und Föhnen der Haare. Die Erklärung ist einfach: Bei feuchten Haaren liegen die Ammonium-, Carboxylatund Hydroxy-Gruppen der Aminosäure-Reste in den Protein-Molekülen hydratisiert vor. Die Wechselwirkungen zwischen den Makromolekülen sind schwach und das Haar nimmt seine genetisch vorgegebene Form ein. Wird eine Zugkraft angesetzt, so verrutschen die ProteinMoleküle gegeneinander. Beim Föhnen werden die Wasser-Moleküle ausgetrieben und es kommt zu Ion-Ion-Anziehungskräften und Wasserstoffbrücken zwischen den Makromolekülen, und zwar in der neuen Position. Das Haar erhält zeitweise die gewünschte Form, die allerdings beim Anfeuchten wieder verschwindet. Auch bei der Erzeugung einer Dauerwelle werden die Protein-Moleküle aus dem Haar aus ihrer natürlich gewachsenen Lage durch Auftrennen und Neuknüpfen von Wechselwirkungen in eine neue, künstliche Position gebracht. Im Gegensatz zur Föhnfrisur werden hier Elektronenpaarbindungen (kovalente Bindungen) getrennt und neu ge knüpft. Es handelt sich dabei um Disulfid-Brücken –S-S–, die durch Reduk tion geöffnet und durch Oxidation wieder geschlossen werden (B3). 3377_01_01_2012_Kap4_212_273 23.09.14 06:31 Seite 230 Nu r z u Pr üf zw ec ke n Ei ge nt um d es .C . B uc h er V rla gs