Reinstoffe, Gemische und Trennverfahren

REINSTOFFE

Reinstoffe sind Stoffe, die nur aus „einer Sorte“ von Molekülen oder Atomen bestehen. Reinstoffe können daher Verbindungen aus mehreren Elementen sein, z.B. Wasser oder auch nur Atome oder Moleküle eines Elements beinhalten, z.B. Sauerstoff (O2) oder Gold (Au). Der „Reinstoff Wasser“ ist beispielsweise nur destilliertes Wasser und besteht nur aus H2O Molekülen. „Reines Wasser, also „sauberes Wasser, Quellwasser etc. ist ein Gemisch aus Wasser und darin gelösten Bestandteilen (Salze, Mineralien). Auch Leitungswasser und Mineralwasser sind Gemische.

GEMISCHE

Natürlich gibt es nicht nur Reinstoffe sondern auch Stoffgemische. Diese werden unterschieden in

  • Homogene Gemische: Mischungen die „homogen“ sind, also gleichartig aussehen und nicht sofort als Mischungen erkennbar sind)
    • Flüssigkeitsgemisch: Wein
    • Feststofflösung: Jodtinktur, Salzwasser
    • Gasgemisch: Luft
    • Legierungen/Metallgemisch: Bronze
    • Emulsion: Milch (flüssig/flüssig) -> Öl und Wasser

und

  • Heterogene Gemische: (Mischungen, die als solche leicht erkennbar sind
    • Nebel (flüssig/gasförmig)
    • Rauch (fest/gasförmig)
    • Suspension: Schlamm (fest/flüssig)

Um aus Gemischen die Reinstoffe zu erhalten benötigt man physikalische Trennmethoden.

TRENNMETHODEN

Um aus Gemischen die Reinstoffe zu erhalten benötigt man physikalische Trennmethoden:

Filtration: Abtrennung von Feststoffen aus Flüssigkeiten oder Gasen. (gehört zu den mechanischen Trennverfahren)

Man filtriert wenn man eine Flüssigkeit von einem in ihr unlöslichen Feststoff trennen will. Die Flüssigkeit fließt durch den Filter (Filterpapier oder Textilgewebe). Es werden nur Teilchen zurückgehalten die größer sind als die Porengröße des Filters. Die filtrierte Flüssigkeit wird Filtrat genannt.

Beispiele: -Beim Filtrieren von aufgebrühtem Kaffee oder Tee

-Abtrennung der Rußpartikel aus den Abgasen von Dieselmotoren

durch Rußpartikelfilter

Extraktion (lat. extrahere = herauslösen, herausziehen): Abtrennen von Stoffen aus einem Feststoff oder einer Flüssigkeit mit Hilfe eines Lösungsmittels.

Es werden einzelne Stoffe eines Gemischs mit Hilfe der Extraktion herausgezogen. Der extrahierte Stoff wird als „Extrakt“ bezeichnet.

Beispiele:

  • Herauslösen des Zuckers aus Zuckerrüben (Lösungsmittel-Wasser)
  • Im Haushalt: Bei der einfachen Kaffeemaschine werden die Aromastoffe des Kaffeepulvers extrahiert.
  • Auch eine Fest-Flüssig-Extraktion: die Tee Zubereitung
  • Gewinnung von Speiseöl
  • Flüssig-Flüssig-Extraktion: Kupfersulfat und Iod-Lösung mithilfe von Wasser und Toluen (Lösungsmittel)

Dekantieren: (auch Abgießen genannt)

Trennung von einer Flüssigkeit und eines darin unlöslichen Feststoffes.

Beim Dekantieren werden die Feststoffe unten abgesetzt und anschließend wird die flüssige Schicht (oben) vorsichtig abgegossen. Das Gemisch wird nicht vollständig getrennt. Es wird nur ein Teil des Stoffes abgeschüttet, weswegen man am Ende noch immer keine reine Mischung erhält.

Beispiel: -Wasser-Sand-Gemische werden auf Baustellen durch Dekantieren getrennt

Abscheiden: (mechanisches Trennverfahren): Das Abscheiden ist die Trennung von Stoffen, die nicht ineinander löslich sind. Es bilden sich zwei Phasen:

Die untere Schicht (Flüssigkeit mit der größeren Dichte)

Die obere Schicht (Flüssigkeit mit geringeren Dichte)

Solche Stoffgemische kann man durch einen Scheidetrichter trennen.

Beispiele:

  • Schlauchfilter
  • Ölabscheider bei der Entwässerung von Tankstellen

Zentrifugieren: („Ausschleudern“): Die Zentrifuge ist ein technisches Gerät und kann ein Flüssigkeitsgemisch durch schnelle Kreisbewegungen trennen.

  • Beispiele: Bei Untersuchungen in der Raumfahrtmedizin
  • Schleudern nasser Wäsche

Destillation: (thermisches Verfahren): Durch die Destillation kann man verdampfbare Flüssigkeiten gewinnen oder Lösungsmittel von Stoffen trennen. Trennung aufgrund verschiedener Siedepunkte

Beispiele:

  • Brennen von Alkohol
  •  Herstellung von destilliertem Wasser
  •  Schnaps
  • Erdölverarbeitung in der Raffinerie

Sieben: Feststoffe werden aufgrund unterschiedlicher Korngröße getrennt. Das zu trennende Stoffgemisch wird über einem Sieb gegeben, das geschüttelt wird.

Beispiel: -Bei der Verwertung von Holz- oder Kunststoffspänen

Adsorption: Stoffe werden an der Oberfläche eines porenreichen Feststoffes verschieden gut festgehalten (adsorbiert).

  • Aktivkohle:
  • Dunstabzüge: Gerüche adsorbieren
  • Gasmaskenfilter: Giftstoffe adsorbieren
  • Schuhsolen: Gerüche adsorbieren
  • Kohletabletten: leicht e Verdauungsstörungen

Sedimentieren: Feststoffe werden aufgrund unterschiedlicher Korngröße getrennt. Das zu trennende Stoffgemisch wird über einem Sieb gegeben, das geschüttelt wird.

Beispiel: -Bei der Verwertung von Holz- oder Kunststoffspänen

Magnettrennung(mechanisches Trennverfahren): Mischungen aus magnetischen und nichtmagnetischen Stoffen werden durch ihre Magnetisierbarkeit getrennt. In der Technik nutzt man oft einen Elektromagneten (-die magnetischen Teilchen lösen sich nach Abschalten des Stroms wieder von dem Gerät).

Beispiel: -Altautoverwertung auf Schrottplätzen

Chromatographie: Bei der chromatografischen Trennung wird eine unbewegliche stationäre Phase durch eine bewegliche mobile Phase durchströmt. (physikalisches-chemisches Trennverfahren)

Die Chromatografie dient zur Trennung flüssiger und gasförmiger Stoffgemische. Es gibt verschiedene chromatografische Verfahren. Bei der Chromatografie gibt es die stationäre (feststehende) und die mobile (bewegliche) Phase.

  • Beispiele: Trennung von Farbstoffen (Chlorophyll, Tinte..)
  • Bei der Alkoholanalyse
  • Papierchromatografie: Je stärker ein Stoff von der stationären Phase festgehalten wird, desto weniger weit wandert die Farbe.
  • Dünnschichtchromatographie: z.B.: Kieselgel auf Aluminiumfolie

Rf -Wert (Retensionsfaktor (lat. retinere = zurückhalten)) -> Identifikation

Rf=  Entfernung Startlinie- Substanzfleck / Entfernung Startlinie- Laufmittelfront

  • Gaschromatograpfie: Trägergas

Beispiel: Bei der Gewinnung von Salz werden drei verschiedene Trennmethoden angewendet.

  • Lösen von Salzen im Wasser:  Fest-Flüssig Extraktion
  • Trennen vom mitgeschwemmten Gestein: Filtration
  • Verdampfen des Wassers:  Destillation

 
Überblick über Reinstoffe und Gemische:

Reinstoffe Gemische
Elementenur eine Art von Atomen Verbindungenaus verschiedenen Atomen ABER nur eine Art von Molekülen Homogene Gemischesehen gleichartig aus Heterogene Gemischeman erkennt einzelne Teile
•Sauerstoff,O2
•Aluminium, Al
•Eisen, Fe
•Schwefel, S
•Magnesium, Mg
•…
•Wasser,H2O
•Eisenoxid, FeO
•Zucker,C6H12O6
•Kochsalz, NaCl
•Kohlensäure, H2CO3
•…
•Rotwein
•Kaffee
•Milch
•Messing
•Rauch
•Leitungswasser
•…
•Vollkornbrot
•Obstsalat
•Granit
•Müsli
•…

Text: Marisa Stürzer, Cassandra Argao, Bilder: Marisa Stürzer, 1HMB, 2014

Reinstoffe, Gemische, Trennverfahren

Wenn Du den Text über Reinstoffe, Gemische und Trennverfahrenaufmerksam gelesen hast, wirst Du die fragen bestimmt korrekt beantworten können:

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