Trennverfahren

Was sind Trennverfahren – und welche Stoffeigenschaft nutzen sie?

Ein Stoffgemisch enthält verschiedene Stoffe. Beim physikalischen Trennen nutzt man Unterschiede ihrer Eigenschaften, ohne die Stoffe gezielt in neue chemische Stoffe umzuwandeln. Das Trennen von Sand und Wasser ist deshalb etwas anderes als die chemische Zerlegung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff.

Drei Fragen helfen dir: Welche Bestandteile sind vorhanden? Welche Eigenschaft unterscheidet sie? Welchen Bestandteil möchte ich erhalten? Bei einer Salzlösung macht es zum Beispiel einen Unterschied, ob du das Salz zurückgewinnen oder das Wasser auffangen möchtest.

Die Begriffe Reinstoff, homogen und heterogen helfen bei der Entscheidung. Eine Lösung enthält gelöste Teilchen, keine sichtbaren Körnchen. Ein Papierfilter kann daher eine Lösung nicht so trennen wie eine Suspension.

Trennverfahren auswählen: Eigenschaft, Beispiel und Grenze

Sand-Salz-Gemisch trennen: jeden Schritt begründen

1. In Wasser lösen: Salz und Sand lassen sich nicht zuverlässig mit einem gewöhnlichen Sieb trennen, wenn ihre Körner ähnlich groß sind. Salz ist jedoch in Wasser löslich, Sand unter diesen Bedingungen praktisch nicht. Mit ausreichend Wasser erhält man Salzlösung und ungelösten Sand.

2. Filtrieren: Das Filterpapier hält die Sandteilchen zurück. Man nennt das zurückgehaltene Material Rückstand. Die hindurchgelaufene Flüssigkeit heißt Filtrat. Hier ist das Filtrat eine Salzlösung – nicht reines Wasser. Zum Reinigen des Sands kann anhaftende Salzlösung mit wenig Wasser ausgewaschen werden; danach ist der Sand noch zu trocknen.

3. Das Ziel entscheidet: Soll nur Salz zurückgewonnen werden, entfernt man Wasser durch schonendes Eindampfen oder lässt eine konzentrierte Lösung kristallisieren. Soll auch Wasser gewonnen werden, braucht man zusätzlich das Auffangen und Abkühlen des Dampfes: Destillation.

In echten Versuchen gibt es Verluste: Material haftet am Glas, ein Rückstand bleibt feucht oder eine Trennung ist unvollständig. Die Aussage „Die Stoffe bleiben erhalten“ bedeutet nicht, dass man automatisch jedes Gramm vollständig und rein zurückgewinnt.

Salz oder Wasser gewinnen: Eindampfen, Kristallisieren oder Destillieren?

Beim Eindampfen wird Lösungsmittel entfernt. Der gelöste, nichtflüchtige Stoff bleibt zurück, sofern er sich unter den Bedingungen nicht zersetzt. Das Lösungsmittel wird dabei normalerweise nicht als Produkt aufgefangen. Starkes Erhitzen eignet sich deshalb nicht für jeden Stoff.

Beim Kristallisieren scheidet sich ein gelöster Stoff als Kristall ab, wenn die Lösung nicht mehr alles gelöst halten kann. Das kann durch Entfernen von Lösungsmittel oder durch Abkühlen geschehen, falls die Löslichkeit dabei ausreichend sinkt. Nicht jedes Salz kristallisiert beim Abkühlen gleich gut.

Die Destillation verbindet Verdampfen und Kondensieren. Bei einer wässrigen Kochsalzlösung geht überwiegend Wasser in die Gasphase; das Salz ist unter diesen Bedingungen nichtflüchtig. Bei Gemischen mehrerer flüchtiger Flüssigkeiten ist der Dampf häufig selbst ein Gemisch. Eine einfache Destillation liefert daher nicht automatisch vollkommen reine Bestandteile.

Papierchromatografie: Farbstoffe mit einem Laufmittel trennen

Eine scheinbar einfarbige Tinte kann mehrere Farbstoffe enthalten. Die mobile Phase ist das wandernde Laufmittel. Die stationäre Phase bleibt am Ort; bei der Papierchromatografie ist das das Papier mit daran gebundener Feuchtigkeit.

Bei der Papierchromatografie bewegt sich ein geeignetes Laufmittel durch das Papier. Farbstoffe werden unterschiedlich stark mitgenommen und unterschiedlich stark zurückgehalten. Entscheidend ist das Zusammenspiel von mobiler Phase und stationärer Phase – nicht einfach die Größe oder das Gewicht der Farbstoffteilchen.

Der Startfleck liegt oberhalb des anfänglichen Laufmittelspiegels. Sonst kann die Probe direkt in das Flüssigkeitsreservoir gelangen. Ob mehrere Flecken entstehen, hängt auch vom Laufmittel ab. Ein einzelner sichtbarer Fleck beweist deshalb nicht sicher, dass die Probe ein Reinstoff ist.