Agitation und Mischen: Definitionen und chemische Bedeutung

Definition und Unterschiede: Agitation und Mischen

Agitation ist der Vorgang, bei dem heftige, unregelmäßige Bewegungen innerhalb eines flüssigen Materials erzeugt werden. Dabei werden Partikel oder Moleküle aus einem oder mehreren Abschnitten des Materials so bewegt, dass der gewünschte Zweck in kürzester Zeit und mit minimalem Energieaufwand erreicht wird.

Wenn nicht nur eine einzige Substanz bewegt wird, sondern zwei oder mehrere Stoffe – mischbar oder nicht – spricht man von Mischen. Ziel ist es, eine zufällige Verteilung dieser Stoffe oder Phasen zu erreichen.

Diese Technik soll insgesamt:

• 1. Eine gleichmäßige Verteilung der zu behandelnden Materialien erzeugen und aufrechterhalten oder die Geschwindigkeit dieses Prozesses erhöhen.
• 2. Eine gleichmäßige Wärmeverteilung erzeugen und aufrechterhalten.
• 3. Die aktive spezifische Oberfläche der verschiedenen Phasen, die an der Agitation beteiligt sind, erhöhen.

Ziele der Flüssigkeitsbewegung

Die Bewegung einer Flüssigkeit kann verschiedene Zwecke verfolgen, darunter:

• 1. Suspension von festen Teilchen.
• 2. Mischen von nicht mischbaren Flüssigkeiten.
• 3. Dispersion eines Gases in einer Flüssigkeit, z. B. als kleine Bläschen.
• 4. Dispersion einer zweiten, nicht mischbaren Flüssigkeit zur Bildung einer Emulsion oder Suspension von Tröpfchen.
• 5. Förderung des Wärmeübergangs zwischen der Flüssigkeit und einer Heiz- oder Kühlschlange.

Chemische Bedeutung der Agitation

Die mechanischen und physikalischen Eigenschaften eines Produkts hängen stark vom Grad der Homogenität des Produktgemisches ab. Dies beeinflusst die Zusammensetzung der Proben, die zur Analyse entnommen werden könnten.

Es ist wichtig, eine ausreichende Bewegung sicherzustellen, um ungleiche Konzentrationen der Ausgangsstoffe oder Temperaturschwankungen zu verhindern. Solche Ungleichmäßigkeiten können zur Bildung unerwünschter Isomere, Abfallprodukte usw. im Endprodukt führen, was wiederum Probleme bei der Trennung des Hauptprodukts und Ertragseinbußen in der Reaktion nach sich zieht.

Morton beschreibt ein Beispiel mit zwei Substanzen, A und B: Wenn der Reaktor mit einem Rührwerk bei hoher Drehzahl (U/min) betrieben wird, ist das Endprodukt das Ergebnis der Kondensation zweier A-Moleküle. Ist die Agitation jedoch weniger intensiv, führt die Kondensation der Reaktionspartner zu einem Produkt des Typs A₂B.

Drei Reaktionstypen in heterogenen Systemen

Typ I:

Durch die Erhöhung des Agitationsgrades (Drehzahl) erhöht sich die Reaktionsgeschwindigkeit mehr oder weniger linear. Die Temperatur kann hierbei als vernachlässigbar angesehen werden.

Typ II:

Die Bewegung hat einen progressiv positiven Einfluss, jedoch nur bis zu einem gewissen Agitationsgrad. Danach wird die Reaktion unempfindlich gegenüber weiterer Agitation und beginnt, temperaturempfindlich zu werden.

Typ III:

Die Reaktion wird weder durch Agitation noch durch Temperatur beeinflusst.