Trennverfahren Chemie

Unter Dekantieren versteht man das Abgiessen einer Flüssigkeit, welche sich über einem unlöslichen Feststoff oder einer unlöslichen Flüssigkeit befindet.
Beispiele:
- Das Fett einer Soße kann man mit etwas Geschick größtenteils abgießen (dekantieren).
- Kaffee kann vom Kaffeesatz abgegossen (dekantiert) werden.

- Wasser kann man größtenteils von Sand abtrennen.
Aus diesen Beispielen kann man schon erkennen, dass die Dekantation keine sehr genaue Trennmethode ist.

a. Normale Filtration.
Durch eine Filtration kann man eine Flüssigkeit von einem in ihr unlöslichen Feststoff trennen.

Um ein Gemisch zu filtrieren, gießt man das Gemisch durch ein Sieb oder ein Filterpapier.
Falten des Filterpapiers:

Die Flüssigkeit, welche aus sehr kleinen Teilchen besteht, fließt problemlos durch die Poren des Filterpapiers. Man bezeichnet die austretende Flüssigkeit als Filtrat. Der unlösliche Feststoff besteht aus Teilchen, die größer sind als die Poren des Filterpapiers. Der Feststoff bleibt im Filterpapier zurück, man bezeichnet diesen Feststoff als Niederschlag.

b. Filtration unter vermindertem Druck.
Obwohl die normale Filtration die Trennung eines heterogenen Gemisches aus einer Flüssigkeit und einem darin unlöslichen Feststoff erlaubt, besitzt sie zwei große Nachteile:
- die Filtration verläuft relativ langsam
- eine vollständige Trennung ist fast unmöglich, es bleibt immer noch etwas Flüssigkeit am Niederschlag haften.
Unter vermindertem Druck verläuft eine solche Filtration wesentlich schneller, auch wird durch den Unterdruck Luft durch den Niederschlag gesogen und dadurch getrocknet.
Beispiel:
Filtration eines Wasser-Sand-Gemisches.

In einem solchen Fall kann eine Zentrifugation weiterhelfen. Dazu braucht man einen speziellen Apparat, eine Zentrifuge. Eine Zentrifuge besteht hauptsächlich aus einer Achse, an der man - an zwei beweglichen Seitenarmen - dickwandige Reagenzgläser anbringen kann.
Beispiel:
Zentrifugation eines Wasser-Gartenerde-Gemisches.

Schließt man den Apparat an, so dreht sich die Achse sehr schnell, bis zu 6000 Umdrehungen pro Minute. Durch die Fliehkraft werden die Reagenzgläser an den beweglichen Seitenarmen in die Waagerechte gebracht. Auch durch die Fliehkraft bedingt, verläuft die Flüssigkeit nicht. Die Fliehkraft drückt die Feststoffteilchen fest an den Boden des Reagenzglases. Da dies bei hohem Druck geschieht, bleiben die Feststoffteilchen auch noch nach der Zentrifugation am Boden haften.Nach dem Lösen der Reagenzgläser aus der Halterung, kann man die Flüssigkeit dekantieren, ohne Feststoffteilchen mitzureißen, da die Feststoffteilchen sehr fest am Boden des Reagenzglases haften.

Durch Abdampfen eines homogenen Gemisches (löslicher Feststoff in einer Flüssigkeit) kann man den löslichen Feststoff von der Flüssigkeit trennen. Die Flüssigkeit geht aber bei diesem Vorgehen durch Verdampfen verloren.Ein homogenes Salz-Wasser-Gemenge.
Beispiel:

 Extrahieren

Unter Extrahieren versteht man das Herauslösen von Stoffen mithilfe eines Lösungsmittels.
Man kann sowohl
- eine bestimmte Flüssigkeit aus einer anderen Flüssigkeit herauslösen, als auch
- lösliche Feststoffe aus Flüssigkeiten oder aus anderen Feststoffen herauslösen.
Dieses Verfahren beruht auf der unterschiedlichen Löslichkeit der einzelnen Stoffe. Eine Extraktion kann man in einem Scheidetrichter durchführen.
Beispiele:
Aufbereiten von Kaffee oder Tee. Dabei werden wasserlösliche Stoffe aus dem Kaffeepulver beziehungsweise aus dem Tee herausgelöst.
Eine Wasser-Ether Extraktion, um einen in Wasser schwer löslichen Stoff in die Etherphase zu überführen, in welchem der Stoff sehr löslich ist.

Destillieren

a) einfache Destillation
Mit einer einfachen Destillation kann man sehr leicht lösliche Feststoffe von einem Lösungsmittel trennen. Für Flüssigkeiten mit sehr großen Siedetemperaturunterschieden ist auch eine Trennung möglich.
In einem ersten Schritt wird das Stoffgemenge langsam erhitzt. Die Flüssigkeit mit der kleinsten Siedetemperatur steigt als Erste als Dampf in dem Destillationsapparat nach oben. Der Dampf kondensiert im Liebig-Kühler und kann dann in einem Erlenmeyerkolben aufgefangen werden.
Beispiel:
Trennung einer Salzlösung.

b) Fraktionierte Destillation
Mittels einer fraktionierten Destillation kann man mehrere ineinander lösliche Flüssigkeiten trennen. Hierzu braucht man einen besonderen Glasapparat, ein Destillationsgerät mit einer Vigreux-Kolonne.
In einem ersten Schritt wird das Stoffgemenge langsam erhitzt. Die Flüssigkeit mit der kleinsten Siedetemperatur steigt als Erste als Dampf in dem Destillationsapparat nach oben. Die Vigreux-Kolonne erlaubt dabei ein langsames aber stetes Ansteigen der Temperatur. Durch diese feinen Temperaturunterschiede wird auch die Trennung von Flüssigkeiten mit relativ kleinen Siedepunktunterschieden möglich. Der Dampf kondensiert im Liebig-Kühler und kann dann in einem Erlenmeyerkolben aufgefangen werden.
Beispiel:

Chromatografieren

Durch Chromatografie kann man sehr komplizierte Gemische in ihre Bestandteile auftrennen. Beispiel:
Auftrennung eines Farbstoffgemisches.
a. mithilfe eines Kapillars bringt man eine geringe Menge Gemisch auf Chromatografiepapier und lässt trocknen.
b. Dann gibt man das Chromatografiepapier in einen schließbaren Glasbehälter, welcher ein Fließmittel (Gemisch von Lösungsmitteln) enthält. Beim Aufsteigen des Fließmittels werden die verschiedenen Farbstoffe unterschiedlich weit mitgerissen. Je weniger ein Stoff von dem Chromatografiepapier zurückgehalten wird, je weiter wird er vom Fließmittel mitgenommen.
c. Wenn das Fließmittel die obere Markierung erreicht hat, wird die Chromatografie durch Herausnahme aus dem Glasbehälter und anschließendem Trocknen beendet.