5 trennverfahren

In der Natur kommen die meisten organischen und anorganischen Stoffe in Form von Stoffgemischen vor. Auch in der chemischen Industrie handelt es sich bei Ausgangsstoffen und Reaktionsprodukten der Stoffsynthese häufig um verunreinigte Stoffe.

Daher sind Stofftrennungsprozesse äußerst wichtig. Ähnliche Trennprozesse begegnen uns im Alltag überraschend häufig.
Die Trennung von Stoffgemischen basiert auf der Nutzung unterschiedlicher physikalischer und chemischer Eigenschaften reiner Stoffe.

Filtration

Grundprinzip: Stoffgemische von Stoffen mit unterschiedlichem Aggregatzustand durch unterschiedliche Partikelgrößen trennen

Wenn Sie eine Flüssigkeit von etwas wollen, was darin unlöslich ist Zur Abtrennung der Feststoffe wird die Filterung gewählt.

Eine aus sehr kleinen Partikeln bestehende Flüssigkeit fließt problemlos durch das Filterpapier oder Filtertuch (Foto 1). Achten Sie auf die Porengröße des verwendeten Filtermaterials. Der auf dem Filter verbleibende Rückstand besteht aus größeren Partikeln.
Die beschriebene einfache Filtration mit einem Papierfilter ist nachteilig, da sie sehr langsam ist und die Flüssigkeit immer an den Rückständen auf dem Filter haften bleibt.

Dies kann durch das Arbeiten mit Saugflaschen und Büchner-Trichtern verbessert werden.
Durch den Einsatz einer Vakuumpumpe und den daraus resultierenden Unterdruck erfolgt die Filtration deutlich schneller und die Rückstände auf dem Filter werden durch die angesaugte Luft getrocknet.

Die Filtration über bestimmteMembranen mit sehr kleinen Poren (Molekularfilter) bietet weitere Trennmöglichkeiten.

Beispielsweise werden Wassermoleküle oder andere kleine Partikel durch diese Filter geleitet, Schadstoffe (manchmal sogar lösliche Salze) werden jedoch zurückgehalten.
Einsatzgebiete dieses Verfahrens sind unter anderem die Entsalzung von Meerwasser zur Herstellung von Trinkwasser, aber auch die Reinigung des Blutes von Patienten mit geschädigten Nieren durch Dialyse.

Auch bei der Herstellung von alkoholfreiem Bier wird Alkohol mithilfe einer Membran abgetrennt.

Beispiele für Anwendungen der Flüssigkeitsfiltration:

• Filterung von aufgebrühtem Tee und Kaffee
• Trennung von Feststoffen und Flüssigkeiten im Labor oder in der Technik zur Gewinnung eines synthetischen Stoffes
• Reinigung von kaltgepresstem Olivenöl Filtration
• Meerwasserentsalzung
• Dialyse bei Nierenkranken

Beispiele zur Filterung von Feinstaub aus Gasen:

• Abscheidung von Rußpartikeln aus Dieselabgasen mittels Rußpartikelfilter
• Abscheidung von Pollen und anderen Feinstaubpartikeln aus der Luft mittels Pollenfilter in Klimaanlagen
• Abscheidung von Staub und Feinstaub mittels Antistaubfiltern in modernen Laboren zur Chipproduktion
• Abscheidung von Staub und Luft durch einen Filter in einem Staubsauger

Dekantieren

Grundprinzip: Trennung einer Flüssigkeit von dem darin enthaltenen unlöslichen Feststoff aufgrund unterschiedlicher Dichte.

Wenn sich der unlösliche Feststoff unter der Flüssigkeit abgesetzt hat und zwei Schichten gebildet hat, können Sie die darin enthaltene Flüssigkeit vorsichtig oben abgießen (Überstand) (Foto 2).

Allerdings ist eine vollständige Trennung des Gemisches durch Dekantieren nicht möglich, da immer ein Teil der Flüssigkeit an den Feststoff gebunden bleibt und in der abgegossenen Flüssigkeit häufig Feststoffpartikel nachweisbar sind.

Anwendungsbeispiele:

• Auf Baustellen werden Wasser-Sand-Gemische meist durch Dekantieren (Abgießen) getrennt.

  um etwaigen Bodensatz zu entfernen (Weißwein).

• Gießen der Lösung auf einen schwerlöslichen Bodensatz, z.B. im Wein. B.Calciumcarbonat im Labor

Siebe

Grundprinzip:Trennung von Feststoffen anhand verschiedener Korngrößen

Die Trennung erfolgt, indem ein Stoffgemisch auf ein oder mehrere Siebe mit einer bestimmten Lochgröße gegeben wird (Abbildung 3).

Die Siebung wird in der Regel durch Schütteln der Siebe beschleunigt.

Anwendungsbeispiele:

• Brennstoff und Asche werden über einen Rost in einem Kamin oder Ofen getrennt.
• Bestimmung des Anteils von Feinsand und anderen Inhaltsstoffen in einer Bodenprobe durch Sieben der Probe mit einem Siebsatz.
• Trennung von Kies und Sand und Herstellung von geeignetem Baumaterial mit einer bestimmten Korngröße
• Siebung von Sedimenten bei archäologischen Ausgrabungen zur Bergung kleinerer Funde

Zentrifugation

Verfahrensprinzip: Trennung nicht mischbarer Stoffe (meist fest/flüssig) aufgrund ihrer unterschiedlichen Dichten und der daraus resultierenden Zentrifugalkräfte

Es ist ein unlöslicher Feststoff in einem.

Wenn die Flüssigkeit sehr fein verteilt ist, ist eine Trennung durch Filtration oft nicht sinnvoll. Der feinteilige Feststoff verstopft bei niedrigen Filtrationsgeschwindigkeiten die Poren des Filterpapiers. Verwenden Sie in diesem Fall eine Zentrifuge. Dieses Gerät erzeugt durch hohe Drehzahlen Zentrifugalkräfte, die Feststoffpartikel auf den Boden der Reagenzgläser drücken und sie so von der ebenfalls im Reagenzglas enthaltenen Flüssigkeit trennen (Abbildung 4).

Nach Entnahme der Reagenzgläser kann die Flüssigkeit einfach abgegossen werden.

Anwendungsbeispiele:

• Schleudern nasser Wäsche (Wassertrennung)
• Honig schleudern, um ihn von Wachskämmen zu trennen
• Herstellung von Rahm (Creme) durch Trennung von Fett und Magermilch in speziellen Vorrichtungen (Entrahmungsabscheider).

• Abtrennung zellulärer Blutbestandteile aus Blutplasma in der Medizin
• Schnelle Abtrennung eines Niederschlags, beispielsweise Silberchlorid, aus einer wässrigen Lösung

Abtrennung

Verfahrensprinzip: Abtrennung von Stoffen (häufig Flüssigkeiten), die sich aufgrund unterschiedlicher Dichten nicht ineinander lösen

Wenn zwei Flüssigkeiten unlöslich sind einander.

Bei der Entmischung bilden sich zwei Phasen. In der unteren Schicht befindet sich immer eine Flüssigkeit höherer Dichte und in der oberen Schicht eine Flüssigkeit niedrigerer Dichte. Solche Stoffgemische lassen sich im Labor einfach mit einem Separator trennen (Abbildung 5).

Anwendungsbeispiele:

• Trennung von Benzin-/Ölrückständen und Wasser mit einem geeigneten Separator in Autowaschanlagen
• Trennung von Fettresten und Wasser mit speziellen Fettabscheidern in Großküchen
• Trennung von wässrigen Soßen und Fett in Soßen mit einer speziellen Soße Boote

Extraktion

Grundprinzip: Trennung von Stoffgemischen aufgrund der unterschiedlichen Löslichkeit der im Lösungsmittel enthaltenen Reinstoffe

Bei der Extraktion wird die unterschiedliche Löslichkeit der im Gemisch enthaltenen Komponenten in einem geeigneten Lösungsmittel ausgenutzt (Abbildung 6).

Das Lösungsmittel (Wasser, Alkohol oder andere organische Lösungsmittel) sollte einen Inhaltsstoff so weit wie möglich und den anderen so wenig wie möglich lösen. Der gewonnene Extrakt kann direkt verwendet oder einer weiteren Verarbeitung unterzogen werden, z.B. durch Rückgewinnung des Lösungsmittels und Isolierung der im Extrakt enthaltenen Reinsubstanz.

Dies hat den Vorteil, dass das (oft teure) Lösungsmittel wiederverwendet werden kann.
So können beispielsweise lösliche Feststoffe aus anderen Feststoffen oder Flüssigkeiten extrahiert werden.

Anwendungsbeispiele der Fest-Flüssig-Extraktion:

• Aufbrühen von Tee oder Kaffee (Wasser mit Lösungsmittel)
• Auflösen von Zucker aus Zuckerrüben (Wasser mit Lösungsmittel)
• Gewinnung von Heilpflanzenextrakten aus Kräutern zur Herstellung von Arzneimitteln (oftmals Alkohol)
• Gewinnung von Aromastoffen aus Pflanzenteilen (z.

  B. Rosenblättern) mittels geruchlosem Fett (sog. Enfleurage)

• Behandlung von Pressrückständen, die bei der Herstellung von kaltgepresstem Olivenöl anfallen, mit Lösungsmitteln - dadurch kann auch das restliche Öl gewonnen werden
• Entkoffeinierung von Kaffee mittels verflüssigter Kohlensäure Druck

Am Boden mit andererseits Andererseits kann die Extraktion auch zur Trennung eines Gemisches flüssiger Stoffe eingesetzt werden.

Dieser Vorgang wird im Labor meist als „Schütteln“ bezeichnet. Dazu wird der Mischung ein Lösungsmittel (Extraktionsmittel) zugesetzt, in dem sich der Inhaltsstoff gut löst. Durch kräftiges Schütteln wird der gewünschte Inhaltsstoff aus der ursprünglichen Mischung abgetrennt, indem er im Lösungsmittel gelöst wird. Sobald sich die beiden Phasen gebildet haben, können die Phasen in einem Separator getrennt werden.

Beispiele für Anwendungen der Flüssig-Flüssig-Extraktion:

• Abtrennung von Fett aus milchartigen Emulsionen mit organischen Lösungsmitteln (z.
  

  B. Testbenzin)

• Trennung von flüssigen Stoffgemischen, die sehr temperaturempfindlich sind, z. B. Benzin. Bin der Biotechnologie
• Trennung von Benzol, Toluol und in der Mischung wird bestimmt. Reinstoffe, die zur Trennung verwendet werden. Bei diesen Gemischen handelt es sich um Lösungen (meist Gemische aus flüssigen Stoffen oder Gemische aus festen und flüssigen Stoffen).

  Beim Erhitzen in der Destillationsapparatur (Abb. 7) verdampft zunächst der Stoff mit niedrigerem Siedepunkt, kondensiert am Kühler und kann in der Vorlage gesammelt werden. Die Siedepunkte der Stoffe im Gemisch sollten relativ weit voneinander entfernt sein, damit das Verfahren angewendet werden kann.

  Anwendung:

  • Abtrennung ätherischer Öle (Duftstoffe) aus Pflanzenteilen durch Wasserdampfdestillation
  • Abtrennung von Alkohol und Wasser zur Herstellung hochprozentiger Getränke wie Whisky und Brandy
  • Entsalzung von Meerwasser in entsprechenden Anlagen und Gewinnung von Trinkwasser
  • Reinigung organischer Syntheseprodukte im Labor
  • Recycling verunreinigter Lösungsmittel in der Industrie

  Eine besondere Variante ist die fraktionierte Destillation.

  Es dient der Trennung von Stoffen aus einem Gemisch, deren Siedepunkte nahe beieinander liegen (ca. 5-10°C). Hierbei besteht der Dampf nicht nur aus Stoffen mit niedrigerem Siedepunkt, je nach Siedepunktunterschied enthält der Dampf auch mehr oder weniger große Anteile an Stoffen mit höherem Siedepunkt.
  Zur Trennung dient eine auf einem Destillationskolben aufgesetzte Kolonne.

  Dabei kühlt der Dampf langsam ab und kondensiert kontinuierlich teilweise.
  Der aufsteigende Dampf nimmt nun bevorzugt den Stoff mit niedrigerem Siedepunkt aus dem fallenden Kondensat auf und umgekehrt wäscht das Kondensat aus dem Dampf bevorzugt den Stoff mit höherem Siedepunkt weg. Dadurch reichert sich der Stoff mit niedrigerem Siedepunkt in der Kolonne weiter an und kann vollständig abdestilliert werden.
  
  Durch Temperaturerhöhung im Destillationskolben können mehrere Stoffe (Fraktionen) nacheinander in aufsteigender Siedepunktreihe destilliert werden.

  Anwendungsbeispiele:

  • Destillation von Rohöl und Extraktion verschiedener Rohölfraktionen zur Weiterverarbeitung
  • fraktionierte Destillation von flüssiger Luft um neben Stickstoff und Sauerstoff auch Edelgase zu gewinnen

Verdampfung/Verdampfung/Kristallisation

Grundprinzip:Trennung eines Feststoffs aus einer Lösung unter Ausnutzung der höheren Flüchtigkeit des Lösungsmittels

Bei der Verdampfung muss - im Gegensatz zur Destillation - ein weniger flüchtiger Feststoff aus der Lösung abgetrennt werden.

Zu diesem Zweck wird die Lösung auf eine Temperatur erhitzt, die deutlich über dem Siedepunkt des Lösungsmittels liegt. Nachdem das Lösungsmittel und etwaige Verunreinigungen verdunstet sind, bleibt ein gelöster Feststoff zurück.
Hierfür muss der Feststoff jedoch thermisch stabil sein und darf sich nicht zersetzen. Andernfalls lassen Sie das Lösungsmittel bei Temperaturen unterhalb des Siedepunkts verdampfen.

Der Feststoff wird zurückgehalten und es wird wenig Energie verbraucht, die Trennung dauert jedoch viel länger. In beiden Fällen geht bei der Trennung Lösungsmittel verloren.

Wenn mehrere Stoffe in der Lösung (z. B. Meerwasser) gelöst sind, kann durch teilweises Verdampfen der Lösung sichergestellt werden, dass nur der Stoff mit geringerer Löslichkeit kristallisiert, während häufig unerwünschte Stoffe mit höherer Löslichkeit in der filtrierten oder dekantierten Lösung verbleiben.

Anwendungsbeispiele:

• Konzentrieren der Lösung zur Analyse, um die Konzentration zu reduzieren, um die Anzahl zu erhöhen In der Lösung nachgewiesene Stoffe
• Herstellung von Salz aus Sole
• Herstellung von Natriumchlorid aus Meerwasser
• Trocknen von Wäsche auf der Leine oder mit einem automatischen Trockner
• Papierherstellung

Adsorption
Adsorptionist die Ansammlung eines Stoffes, der z.

B. in Wasser oder in der Luft vorliegt, auf der Oberfläche eines Feststoffs, der Adsorptionsmittel. Um eine hohe Wirksamkeit zu erreichen, verfügen sie über eine große spezifische Oberfläche pro Masseneinheit. Wichtige Adsorbentien sind z. B. Aktivkohle, Kieselgel oder Zeolithe (Alumosilikate). Die adsorbierten Stoffe können dann bei höherer Temperatur wieder desorbiert und so zurückgewonnen werden, was in verschiedenen technischen Anwendungen wichtig ist.

Anwendungsbeispiele

1. Abtrennung von Lösungsmitteldämpfen mit Aktivkohle aus der Abluft, beispielsweise aus Lackierereien, und deren Rückgewinnung
2. Abtrennung von unverzweigten und verzweigten Kohlenwasserstoffen in der Erdölverarbeitung mittels Alumosilikaten
3. Entfernung von Schadstoffen bei der Trinkwasseraufbereitung mit Aktivkohle bei Bedarf (z.

   B. Insektizidrückstände bei Verwendung von Uferfiltrat als Rohfiltrat). Wasser)

4. Analytische Trennung von Stoffgemischen (z. B. Aminosäuren) an Kieselgel in der Dünnschichtchromatographie

Chromatographie

Grundprinzip: Unter Chromatographie versteht man verschiedene physikalische Trennverfahren, bei denen die Stofftrennung auf der unterschiedlichen Verteilung der Reinstoffe zwischen einer stationären und einer mobilen Phase beruht.

Die stationäre (feststehende) und die mobile (bewegte) Phase können nicht miteinander vermischt werden.

Es gibt verschiedene chromatographische Verfahren, deren Grundprinzipien in einem anderen Artikel erläutert werden. Die Trennung beruht meist auf physikalischen Prozessen (Extraktion, Adsorption), die sich teilweise überschneiden.

Die Chromatographie eignet sich besonders für die Analyse sehr kleiner Stoffmengen oder komplexer Gemische aus vielen Komponenten. Ein Beispiel ist die Trennung von Farbstoffmischungen, die in einem Lösungsmittel absorbiert sind, das als mobile Phase fungiert. Es wird auf einen festen Stoff (z. B. Chromatographiepapier als stationäre Phase) aufgetragen und transportiert die gelösten Stoffe durch den festen Stoff.

Die stationäre Phase hält die Substanzen im Analysegemisch in unterschiedlichem Maße zurück. Dadurch wandern sie unterschiedlich schnell mit der mobilen Phase und werden so getrennt (Abbildung 9).

Anwendungsbeispiele:

• Abtrennung von Farbstoffen (Tinte, Chlorophyll etc.)
• Nachweis von Wirkstoffen in Heilpflanzen
• Präzise Bestimmung des Blutalkoholgehalts (Alkoholanalyse)
• Untersuchung von Lebensmitteln und Medikamenten auf mögliche Verunreinigungen bzw nicht deklarierte Inhaltsstoffe
• Erkennung von Schadstoffen, wie z.

  B. Insektiziden, in der Umweltanalytik

• Erkennung von verbotenen Substanzen, z. B. in Dopingproben

Magnetabscheider

Grundprinzip: Trennung basierend auf unterschiedlichen magnetischen Eigenschaften der Reinstoffe im Gemisch

Die Magnetabscheidung eignet sich zur Trennung sowohl von Feststoffgemischen als auch von magnetischen Feststoffe aus Flüssigkeiten.

Zu diesem Zweck wird häufig ein Elektromagnet verwendet. Dies hat den Vorteil, dass sich die magnetischen Substanzen beim Ausschalten des Geräts vom Gerät lösen. Wenn Sie einen Permanentmagneten im Labor verwenden, um beispielsweise Sand und Eisenspäne zu trennen, sollten Sie den Magneten nicht in direkten Kontakt mit den Spänen kommen lassen, sondern ihn mit einem Stück Papier schützen.

Anwendungsbeispiele:

• Abfallverarbeitung - Trennung von Eisen- und Stahlschrott
• Altautorecycling auf Schrottplätzen
• Aufbereitung von Erzen für den Hochofenprozess, indem die Gangart (Gestein) abgetrennt wird aus ferromagnetischen Eisenerzen (Abbildung 10)

URL: http://www.lernhelfer.de/schuelerlexikon/chemie-abitur/artikel/ueberblick-ueber-reifenverfahren-und-ihre-application-der-chemie (Zugriff: 9. Januar 2026, 06:49 UTC)

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