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Stoffgemische und Trennverfahren

🌱 Grundlagen einfuehrung-chemie
📑 Inhaltsverzeichnis

Arten von Stoffgemischen

Eigenschaft Heterogenes Gemisch Homogenes Gemisch
Phasen mehrere erkennbar eine Phase
Beispiel Sand + Wasser, Granit, Öl + Wasser Salzwasser, Luft, Legierungen
Trennung mechanisch möglich Trennverfahren nötig

Homogene Gemische nennt man auch Lösungen: Der gelöste Stoff (Solut) ist molekular oder ionar verteilt im Lösungsmittel (Solvens). Beispiel: $NaCl$ in Wasser — $Na^+$ und $Cl^-$ gleichmäßig verteilt.

Trennverfahren

Filtration

Trennt fest von flüssig durch ein Filter (Porengröße). Teilchen, die größer als die Poren sind, werden zurückgehalten.

  • Alltag: Kaffeefilter, Teebeutel, Staubsaugerfilter
  • Labor: Vacuumfiltration, Membranfiltration
  • Prinzip: Größenausschluss — Teilchen > Porengöße passieren nicht

Destillation

Nutzt unterschiedliche Siedepunkte zur Trennung von Flüssigkeitsgemischen. Die leichter siedende Komponente verdampft zuerst und wird kondensiert.

  • Einfache Destillation: Trennung von zwei Flüssigkeiten mit großem Siedepunktabstand ($>25\text{ K}$)
  • Fraktionierte Destillation: Trennung bei kleinem Siedepunktabstand über eine Kolonne mit Füllkörpern
  • Alltag: Alkoholgewinnung (Ethanol, $S_p = 78°C$ vs. Wasser, $S_p = 100°C$), Erdölraffinerie

Chromatographie

Trennt Stoffe durch unterschiedliche Wanderungsgeschwindigkeit in einer stationären Phase (Papier, Kieselgel) gegenüber einer mobilen Phase (Lösungsmittel).

  • Dünnschichtchromatographie (DC): Trennung auf einer beschichteten Glasplatte
  • Papierchromatographie: Trennung auf Filterpapier
  • Kenngröße: $R_f = \frac{\text{Strecke Substanz}}{\text{Strecke Lösungsmittelfront}}$ ($0 < R_f < 1$)

Zentrifugieren

Nutzt Dichteunterschiede und Fliehkraft zur Trennung. Dichtere Teilchen wandern nach außen.

  • Alltag: Wäscheschleuder, Trennung von Sahne aus Milch
  • Medizin: Blutzentrifuge (Trennung von Blutkörperchen und Plasma)

Extraktion

Ein Stoff wird aus einem Gemisch mit einem geeigneten Lösungsmittel herausgelöst. Voraussetzung: Der Stoff löst sich besser im Extraktionsmittel als im Ausgangsgemisch.

  • Alltag: Kaffee- oder Teeaufguss (Koffein aus Kaffeebohnen ins Wasser)
  • Labor: Flüssig-flüssig-Extraktion im Scheidetrichter

Magnetische Trennung

Trennt magnetische von nicht-magnetischen Feststoffen.

  • Beispiel: Eisenfeilspäne aus Sandgemisch, Recycling von Metallen

Welches Verfahren wählt man?

Die Wahl des Trennverfahrens hängt von den physikalischen Eigenschaften ab:

Unterscheidungsmerkmal Trennverfahren
Teilchengröße Filtration, Sieben
Siedepunkt Destillation
Löslichkeit Extraktion, Kristallisation
Dichte Zentrifugieren, Dekantieren
Magnetismus Magnetische Trennung
Wanderungsgeschwindigkeit Chromatographie
Aggregatzustand Sublimation (fest → gas)
Schlagworte: chemie stoffe trennverfahren gemische