Gemische und Trennverfahren: Chemie einfach erklärt

Grundlagen der Stoffgemische

Ein Gemisch ist eine Substanz, die durch die Kombination von zwei oder mehr Stoffen entsteht, ohne dass eine chemische Reaktion auftritt, welche die Komponenten chemisch verändern würde.

In einem homogenen Gemisch verliert jeder Stoff seine ursprünglichen Eigenschaften nicht und kann durch physikalische Verfahren wieder getrennt werden. Ein heterogenes Gemisch weist eine ungleichmäßige Zusammensetzung auf, in der die Komponenten mit bloßem Auge unterschieden werden können. Es besteht aus zwei oder mehr Stoffen, die physikalisch deutlich voneinander getrennt und ungleichmäßig verteilt sind.

Physikalische Trennverfahren

Destillation und Siedeverlauf

Destillation: Hierbei werden zwei Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Siedepunkten durch Erhitzen und anschließende Kondensation der Substanzen getrennt. Die Destillation besteht aus zwei Phasen: Erstens der Verdampfung der Flüssigkeit und zweitens der Kondensation des Dampfes zurück zur Flüssigkeit.

Verdampfung

Verdampfung: Dieses Verfahren dient dazu, die Komponenten eines Gemisches aus einem in einer Flüssigkeit gelösten Feststoff zu trennen. Die Verdunstung findet in flachen Behältern mit großer Oberfläche statt, wie zum Beispiel in Porzellanschalen oder Kristallisatoren.

Kristallisation

Kristallisation: Zur Reinigung eines Feststoffes wird dieser in einem heißen Lösungsmittel gelöst, in dem Verunreinigungen unlöslich sind. Die Lösung wird heiß filtriert, um Verunreinigungen zu entfernen, und kühlt dann langsam ab, bis die Flüssigkeit Kristalle bildet.

Chromatographie

Chromatographie: Dies ist eine Technik zur Trennung der Komponenten eines Gemisches basierend auf den unterschiedlichen Geschwindigkeiten, mit denen sie sich durch ein poröses Medium bewegen. Dies geschieht mithilfe eines Lösungsmittels (mobile Phase) und einer stationären Phase, wobei sich die gelösten Stoffe unterschiedlich verteilen.

Säulenchromatographie

Hierbei wird ein absorbierender Stoff in ein Glasrohr gefüllt. Am oberen Ende wird das zu trennende Gemisch hinzugefügt und anschließend ein geeignetes Lösungsmittel zugegeben, um die betreffenden Stoffe zu lösen.

Papierchromatographie

Sie wird verwendet, um die Bestandteile von Gemischen, wie zum Beispiel Pigmente aus Tomatensauce oder Pflanzenextrakten, zu trennen.

Mechanische Trennverfahren

Filtration

Filtration: Sie besteht aus der Trennung der Komponenten eines Gemisches aus zwei Phasen (fest und flüssig) mittels einer Membran als Filtermedium. Die flüssige Phase passiert die Membran, während die feste Phase darin zurückgehalten wird.

Sieben

Sieben: Dieses Verfahren trennt eine Mischung aus festen Materialien unterschiedlicher Größe, wie Bohnen und Sandkörner, mithilfe eines Siebes. Die Sandkörner passieren das Sieb, während größere Bestandteile wie Bohnen zurückgehalten werden.

Magnetisierung

Magnetisierung: Hierbei wird ein Magnet genutzt, um magnetische von nicht-magnetischen Komponenten eines Gemisches zu trennen. Beispielsweise können Eisenspäne aus Schwefelpulver entfernt werden, indem ein Magnet über die Mischung geführt wird, sodass das magnetische Material daran haften bleibt. Man kann die Schüssel neigen, um die restlichen Materialien zu trennen.

Zentrifugation

Zentrifugation: Dies ist die Trennung von Materialien unterschiedlicher Dichte in einem Gemisch. Die Mischung wird in einer Zentrifuge einer schnellen Rotation ausgesetzt, wodurch Teilchen mit höherer Dichte nach unten sinken, während leichtere Teilchen oben bleiben.

Dekantieren

Dekantieren: Es wird verwendet, um zwei Flüssigkeiten unterschiedlicher Dichte oder ein Gemisch aus einer Flüssigkeit und einem unlöslichen Feststoff zu trennen. Bei Fest-Flüssig-Gemischen lässt man den Feststoff zu Boden sinken. Bei zwei Flüssigkeiten nutzt man einen Scheidetrichter, in dem sich die dichtere Flüssigkeit unten absetzt.