Trennverfahren
Seit Aschenbrödel (Cinderella) ist uns bekannt, dass bei einigen Gemischen nur die Auslese per Hand funktioniert, wenn man keine kleinen Helfer zur Verfügung hat. Und die kann lange dauern.
Bestehen Stoffgemische aus Teilchen, die sich beispielsweise in Farbe oder Größe unterscheiden, so kann man diese Eigenschaften ausnutzen, um die Bestandteile zu trennen. Auch unterschiedliche Dichten oder die Siedetemperaturen von Stoffen in Gemischen können Voraussetzungen für das Funktionieren eines Trennverfahrens sein.
Hier einige Beispiele für wichtige Trennverfahren:
- Auslesen: von Hand Teile trennen
- Windsichten: Teilchen(Korn) werden einem Luftstrom ausgesetzt, der sie unterschiedlich weit transportiert
- Sieben: Partikel/Körner unterhalb der Siebdichte werden „durchgelassen“
- Absetzen lassen: (Sedimentation) unlösliche Bestandteile höhere Dichte sinken ab
- Dekantieren: schwimmende feste oder flüssige Anteile abgießen
- Filtrieren: unlösliche Bestandteile werden ja nach Filterklasse zurückgehalten
- Eindampfen: flüssige Bestandteile durch Hitze verdampfen lassen, feste Bestandteile bleiben zurück
- Destillieren: flüssige Bestandteile mit unterschiedlichen Siedetemperaturen werden verdampft und kondensiert
- Extrahieren: ein Stoff wird durch seine Löslichkeit in einem Medium aus dem Gemisch gelöst
- Zentrifugieren: Stoff größerer Dichte wird durch Vergrößerung der Gewichtskraft in einer Zentrifuge abgeschieden
- Adsorbieren: anlagern von Teilchen an eine geeignete Oberfläche (Beispiel: Aktivkohle)
- Papierchromatographie: durch die Kapillarwirkung werden gelöste Stoffe im Papier unterschiedlich weit transportiert
- Magnettrennung: anhand der magnetischen Eigenschaft trennen
- mehr…
Und hier noch mal wichtige Eigenschaften, die zur Trennung genutzt werden:
- Farbe(Auslesen/optisches Sortieren)
- Lichtbrechungsindex(optisches Sortieren)
- Form der Partikel(Formsieben/Auslesen)
- Größe der Partikel(Sieben/Filtern)
- Dichte(Dekantieren/Zentrifugieren)
- Magnetismus/Magnetisierbarkeit(Magnetascheiden)
- elektrische Leitfähigkeit (elektrostatische Separation)
- Siedetemperatur(Trocknen/Destillieren/Eindampfen)
- Schmelztemperatur(Ausfrieren)
- Sublimationspunkt(Gefriertrocknung)
- Oberflächenkräfte(van der Waals):(Adsorbieren)
- Lösungsverhalten/Löslichkeitsverhalten(Waschen/Auskristallisieren/Umkristallisieren)
- Kristallisationsverhalten(Auskristallisieren/Umkristallisieren)
- mehr…
Stoffgemische trennt man in die enthaltenen Reinstoffe und diese Reinstoffe bestehen wiederum aus den kleinsten und einfachsten Bausteinen der Natur, den Atomen, die Elemente genannt werden.
Einige Trennverfahren:
Weiß man, worin sich vermischte Stoffe unterscheiden, so kann man diesen Unterschied in den Eigenschaften ausnutzen und die Gemische in ihre Bestandteile zerlegen… trennen.
Das Windsichten:
Fotoquelle Windsichten : https://fotos.mtb-news.de/p/2181724
Das Windsichten ist eine uralte Verarbeitungsmethode für geerntetes Getreide. Damit werden die leichten Bestandteile vom Wind weggetragen und die schwereren Bestandteile fallen zu Boden und sammeln sich dort.
„Die Spreu vom Weizen trennen“
Das wird natürlich auch industriell genutzt. Im folgenden Video sieht man einen professionellen Windsichter. Er trennt Gemische von Feststoffen (Gemenge) mit unterschiedlichen Dichten. Dazu werden genau berechnete Luftströme genutzt.
Hier mal eine Anwendung aus der schweren Technik:
(Erkennst du hier den Teil mit dem Windsichter?)
Das Eindampfen:
Liegt ein Stoff in gelöster Form vor, so kann man ihn dadurch gewinnen , dass man das Lösungsmittel, im dem er fein verteilt ist, verdampft. Dieses geht dabei verloren, wenn man es nicht technisch rückgewinnt. Im Folgenden sieht man das blaue Salz Kupfersulfat gelöst in Wasser. Überlässt man der Sonne oder einer anderen schwachen Wärmequelle oder sogar der Umgebungswärme das „Beseitigen“ des Lösungsmittels , so spricht man vom „Eindunsten“.
Das Filtern – die Filtration:
Filterpapier gibt es in vielen Filterklassen zu kaufen. So sind unsere Staubsauger mit Papierfiltern ausgestattet, die den Staub und die anderen festen Partikel sammeln, aber die Luft durchlassen. Kaffee oder Tee werden durch Filtern zubereitet. Dabei stellen wir es so an, dass die Kaffeebohnenkrümel und die Teeblätter (Kräuter, Gewürzhülsen…) nicht in das Getränk gelangen, die Farbstoffe und Aromen jedoch schon.
Filtern trennt also unlösliche Bestandteile ab einer bestimmten Größe durch Zurückhalten aus der Mischung.
Die Destillation:
Um 2 vermischte Flüssigkeiten oder einen gelösten Feststoff vom Lösungsmittel zu trennen, kann man die Destillation nutzen, wenn die beteiligten Stoffe unterschiedliche Siedepunkte besitzen. Dann siedet der Stoff mit der niedrigeren Siedetemperatur eher und kann durch Kühlung als Reinstoff kondensieren. Die nächsthöher siedende Substanz folgt.
Beispiele:
In Gemischen von Alkohol und Wasser (Wein) siedet der Alkohol schon bei 78°C und verdampft so aus der Lösung. So kann je nach Apparatur bis zu 96% reiner Alkohol gewonnen werden.
Erdöl ist ein Gemisch aus vielen hundert organischen Substanzen (Kohlenwasserstoffe) , die in flüssiger Form vorliegen. Erhitzt man Erdöl vorsichtig, so verdampfen diese Flüssigkeiten und kann man sie siedebereichsweise gewinnen. Solche Stoffe eines bestimmten Siedebereiches nennt man Fraktion.
…und nun mit einem von Wasser durchflossenen Liebigkühler.
VIDEO (Aufbau einer Apparatur)
Weitere Trennverfahren:
Das Zentrifugieren:
Wenn Filtern zu lange dauern würde…
Dekantieren:
Die Chromatographie:
Stell Dir einfach vor die Farben deiner Stifte sind aus winzigen Brocken hergestellt, dabei werden diese je nach Größe von den benutzten Flüssigkeit unterschiedlich weit transportiert. So kann man feststellen, welche anteile von Farben in einem Stift verwendet wurden, um seine Farbe zu gestalten. Und da ist jeder Stift einzigartig. Und jeder Drucker und jede Schreibmaschine auch …
Das geht auch mit sich vollsaugender Kreide…
Das Magnetscheiden:
Von den über 80 Metallen sind nur 3 magnetisch. Aber die verwenden wir sehr häufig. Und deshalb finden wir sie auch, egal wo wir suchen…
Industriell kann man das Verfahren auch einsetzen:
Übe hier die wichtigsten Begriffe zur Stofftrennung:
liveworksheets.com
