„Dispersion (Chemie)“ – Versionsunterschied

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Zur Navigation springen Zur Suche springen
Versionsgeschichte interaktiv durchsuchen
[ungesichtete Version][gesichtete Version]
← Zum vorherigen Versionsunterschied
Inhalt gelöscht Inhalt hinzugefügt
VisuellWikitext
Saperaud (Diskussion | Beiträge)
15.544 Bearbeitungen
KKeine Bearbeitungszusammenfassung
Erol2k (Diskussion | Beiträge)
732 Bearbeitungen
KKeine Bearbeitungszusammenfassung
 
(172 dazwischenliegende Versionen von mehr als 100 Benutzern, die nicht angezeigt werden)
Zeile 1: Zeile 1:
{{Schema Einteilung Stoffe}}
Eine '''Dispersion''' ist in der [[Chemie]] ein Gemenge aus mindestens zwei Stoffen, die sich nicht oder kaum ineinander lösen oder chemisch miteinander verbinden.
Eine '''Dispersion''' zu [[Lateinische Sprache|lat.]] {{lang|la|dispergere|de=verteilen‘, ‚ausbreiten‘, ‚zerstreuen}} ist in der [[Kolloidchemie]] und in der [[Verfahrenstechnik]] ein [[Heterogenität (Naturwissenschaft)|heterogenes]] [[Gemisch]] aus mindestens zwei [[Chemischer Stoff|Stoffen]], die sich nicht oder kaum ineinander lösen oder chemisch miteinander reagieren. Dabei sind ein oder mehrere Stoffe als sogenannte '''disperse [[Phase (Materie)|Phase]]''' fein verteilt in einem anderen kontinuierlichen Stoff, dem sogenannten '''Dispersionsmedium'''.<ref name="Wilfried J. Bartz">{{Literatur | Autor = Wilfried J. Bartz | Titel = Expert Praxislexikon Tribologie Plus: 2010 Begriffe für Studium und Beruf | Verlag = expert verlag | ISBN = 381690691-5 | Jahr = 2000 | Online = {{Google Buch | BuchID = YbizkDYQk_kC | Seite = 36 }} | Seiten = 36 }}</ref>
* Synonyme für disperse Phase: dispergierte Phase, innere Phase, Nebenphase<ref name="Müfit Bahadir, Harun Parlar, Michael Spiteller">{{Literatur | Autor = Müfit Bahadir, Harun Parlar, [[Michael Spiteller]] | Titel = Springer Umweltlexikon | Verlag = Springer | ISBN = 364256998-6 | Jahr = 2000 | Online = {{Google Buch | BuchID = MbM211w450IC | Seite = 328 }} | Seiten = 328 }}</ref>
* Synonyme für Dispersionsmedium: Dispersionsmittel, Dispergens, kontinuierliche Phase, äußere Phase, Hauptphase


Die einzelnen Phasen können deutlich voneinander abgegrenzt und in der Regel durch physikalische Methoden wieder voneinander getrennt werden (z.&nbsp;B. [[Filtration (Trennverfahren)|Filtrieren]], [[Zentrifuge|Zentrifugieren]]), oder sie entmischen sich von selbst ([[Sedimentation|Sedimentieren]]).
Dabei wird ein Stoff (''dispergierte Phase'', ''disperse Phase'', "innere Phase" oder ''Nebenphase'') möglichst fein in einem anderen
Stoff (''Dispersionsmittel'', ''Dispergens'', ''kontinuierliche Phase', "äußere Phase" oder ''Hauptphase'') verteilt.
Die einzelnen [[Phase]]n können dabei deutlich von einander abgegrenzt werden und in der Regel durch physikalische Methoden wieder voneinander getrennt werden (z.B. filtern, zentrifugieren).
Je nach [[Aggregatzustand]] der beteiligten Stoffe unterscheidet man dabei:


Der Begriff der Dispersion wird darüber hinaus in der [[Oberflächenchemie]] vereinzelt im Sinne eines ‚Ausgebreitetseins‘ als [[dimensionslos]]e Zahl für das Verhältnis von Oberflächenatomen zu Gesamtatomen eines Festkörpers oder Nanoteilchens gebraucht.
== Dispersionsarten / disperse Systeme ==

{| cellspacing="2" cellpadding="3" bgcolor="#EEEEEE"
== Einteilung nach Teilchengröße ==
|----- bgcolor="#DDDDDD"
Nach ihrer Teilchengröße lassen sich disperse Systeme wie folgt einteilen:<ref name="Näser1991">{{Literatur|Autor=Karl-Heinz Näser, Dieter Lempe, Otfried Regen|Titel=''Physikalische Chemie für Techniker und Ingenieure''|Auflage=Stark überarbeitete Auflage|Verlag=VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie|Ort=Leipzig|Datum=1988|ISBN=3-342-00277-8|Seiten=91}}</ref>
! Name

! Dispersionsmittel
:{| class="wikitable"
! disperse Phase
|-class="hintergrundfarbe6"
! Beispiel
! Art !! Teilchengröße !! Merkmale !! Beispiel
|----- bgcolor="#DDDDDD"
|-
| Feststoff[[gemisch]]/Gemenge || Feststoff
| molekulardisperses System || < 1 nm || Grenzen zwischen disperser Phase und Dispersionsmedium nicht sichtbar;
| Feststoff || [[Granit]]

|----- bgcolor="#DDDDDD"
mechanische Trennung durch [[Nanofiltration]] möglich; Kaskaden von [[Gaszentrifuge]]n ermöglichen bei Gasgemischen ggf. eine An-, bzw. Abreicherung.
| feste [[Emulsion]] || Feststoff || Flüssigkeit

| [[Butter]] - W/O-Emulsion
| echte [[Lösung (Chemie)|Lösung]] / fluide Phasen
|----- bgcolor="#DDDDDD"
|-
| poröser Körper, fester Schaum || Feststoff
| [[kolloid]]disperses System || 1 nm bis 1 µm || Grenzen zwischen disperser Phase und Dispersionsmedium unter [[Ultramikroskop]] sichtbar; [[Brownsche Bewegung]] erkennbar;
| Gas || ausgehärteter Isolierschaum

|----- bgcolor="#DDDDDD"
Bei Flüssigkeiten ist eine Trennung durch [[Ultrazentrifuge]]n, oder [[Ultrafiltration]] möglich.
| [[Suspension (Chemie)|Suspension]] || Flüssigkeit || Feststoff

| [[Kalkmilch]] / naturtrüber Apfelsaft
| [[Protein]]lösungen
|----- bgcolor="#DDDDDD"

| [[Emulsion]] || Flüssigkeit || Flüssigkeit
|-
| [[Milch]] - O/W-Emulsion
| grobdisperses System || > 1 µm || Grenzen zwischen disperser Phase und Dispersionsmedium oft ohne Mikroskop sichtbar; Brownsche Bewegung nicht merklich;
|----- bgcolor="#DDDDDD"

| [[Schaum]] || Flüssigkeit || Gas || Seifenschaum
Bei Flüssigkeiten ist eine Trennung durch [[Zentrifuge]]n, oder [[Filtration (Trennverfahren)|Filtration]] möglich.
|----- bgcolor="#DDDDDD"

| [[Aerosol]] || Gas || Feststoff || [[Rauch]]
| Milchfettkügelchen
|----- bgcolor="#DDDDDD"

| [[Aerosol]] || Gas || Flüssigkeit || [[Nebel]]
|-
|}
|}
Ein Gemisch von Gasen ist immer [[homogen]] und daher keine Dispersion.


Sind in einer Dispersion alle Teilchen von etwa derselben Größe, spricht man von einem monodispersen, homodispersen oder isodispersen System, bei unterschiedlichen Teilchengrößen von heterodispersen<ref name="Müfit Bahadir, Harun Parlar, Michael Spiteller" /> oder polydispersen Systemen.
Die disperse Phase lässt sich nach ihrer Teilchengröße wie folgt einteilen:


== Einteilung nach Teilchengröße der dispersen Phase ==
== Einteilung nach Aggregatzuständen ==
=== Übersicht ===
{| cellspacing="2" cellpadding="3" bgcolor="#EEEEEE"

|----- bgcolor="#DDDDDD"
Bei zweiphasigen Dispersionen gibt es abhängig von den [[Aggregatzustand|Aggregatzuständen]] insgesamt acht Dispersionsarten:<ref>Vgl. [[Gerhard Lagaly]], Oliver Schulz, Ralf Zimehl: '' Dispersionen und [[Emulsion|Emulsionen]]. Eine Einführung in die Kolloidik feinverteilter Stoffe einschließlich der [[Tonmineral|Tonminerale]]''. Steinkopff, Darmstadt 1997, ISBN 3-7985-1087-3, S. 3.</ref>
{| class="wikitable"
! colspan="2" rowspan="2"| &nbsp;!! colspan="4"| disperse Phase
|-
! class="hintergrundfarbe6" |flüssig (in …)!! class="hintergrundfarbe6" |gasförmig (in …)!! class="hintergrundfarbe6" | fest (in …)
|-
! rowspan="4"| Dispersions-<br />medium &nbsp;
! class="hintergrundfarbe4"|flüssig
|[[Emulsion]]||[[Schaum]]||[[Suspension (Chemie)|Suspension]]
|-
!class="hintergrundfarbe4"|gasförmig
|[[Aerosol]], flüssig<br/>(Nebel)
|class="hintergrundfarbe5"|''Gasmischung,<br/>keine Dispersion!'' || Aerosol, fest<br/>([[Rauch]])
|-
!class="hintergrundfarbe4"|fest
| poröser Festkörper<br/>(fester Schaum),<br/>durchfeuchtet || poröser Festkörper<br/>(fester Schaum),<br/>trocken || feste Mischung,<br/>gefügedicht<br/>&nbsp;
|}

Dabei ist jedoch die Zuordnung der inneren Phase zu einem festen, oder flüssigen Aggregatzustand manchmal problematisch. So zeigen fein verteilte feste, wie flüssige Stoffe in einem gasförmigen Dispergens analoge Fließeigenschaften.<ref name="Näser1991" />
Eine Gasmischung ist mikroskopisch betrachtet immer [[Homogenität (Physik)|homogen]] und daher keine Dispersion (dies gilt auch, wenn makroskopisch betrachtet Konzentrationsgradienten vorliegen).

=== Beispiele ===

{| class="wikitable sortable"
|- class="hintergrundfarbe6"
! Bezeichnung
! Bezeichnung
! disperse Phase
! Teilchengröße
! Dispersionsmedium
! Beispiel
! class="unsortable" | Beispiele
|----- bgcolor="#DDDDDD"
|-
| molekular dispers gelöst || < 1 nm
| „Dispersion“ || Feststoff und<br />Flüssigkeit || Flüssigkeit || [[Polymerdispersion]], [[Milch]] ([[Milchfett]] ist emulgiert, [[Kasein]] ist suspergiert), [[Kakao (Getränk)]]
| echte [[Lösung (Chemie)|Lösung]] / fluide Phasen
|-
|----- bgcolor="#DDDDDD"
| Feststoff[[gemisch]]/<br />Feststoffgemenge || Feststoff || [[Festkörper]] || [[Granit]], [[Konglomerat (Gestein)]], [[Kies]]&nbsp;im&nbsp;[[Beton]], [[Pigment]]e&nbsp;in&nbsp;ausgehärteten&nbsp;Anstrichen
| [[Kolloid|kolloid]] dispers gelöst || 1 nm - 1 µm || [[Protein]]lösungen
|-
|----- bgcolor="#DDDDDD"
| Suspension || Festkörper || [[Flüssigkeit]] || [[Kalkmilch]], [[Scheuermilch]], naturtrüber&nbsp;[[Apfelsaft]], [[Konfitüre|Marmelade]], [[Gletschermilch]]
| grob dispers gelöst || > 1 µm
|-
| Milchfettkügelchen
| [[Aerosol]] || Festkörper || Gas || [[Rauch]], [[Feinstaub]] in der Luft, [[Sandstrahlen]], [[Sandsturm]], [[Schnee]]fall, [[pyroklastischer&nbsp;Strom]], [[Pulver (Pharmazie)|Pulver]], [[Puder]]
|-
| [[Inklusion (Mineralogie)|Einschluss]] || Flüssigkeit || Festkörper || nasser&nbsp;[[Badeschwamm]], Trübung&nbsp;in&nbsp;[[Bernstein]], feuchter&nbsp;poröser&nbsp;[[Backstein]]
|-
| Emulsion || Flüssigkeit || Flüssigkeit || [[Milch]], [[Butter]], [[Hautcreme]], [[Lotion]]
|-
| Aerosol || Flüssigkeit || Gas || [[Nebel]], [[Wolke]]n, [[Regen]]
|-
| poröser Körper,<br>fester [[Schaum]] || Gas || Feststoff || [[Schaumstoff]], [[Porenbeton]], [[Metallschaum]], Luftblasen&nbsp;in&nbsp;[[Eis]]
|-
| Schaum || Gas || Flüssigkeit || Seifenschaum, ausperlender&nbsp;[[Sekt]], [[Cola]]<nowiki>schaum</nowiki>, [[Löschschaum]], [[Schlagsahne]]
|}
|}


{| class="wikitable"
Sind die in einer Lösung dispergierten Teilchen alle von derselben Größe,
|- class="hintergrundfarbe6"
! Bezeichnung
! disperse Phase
! Dispersionsmedium
! Beispiele
|-
| Biofluid || [[Erythrozyt]]en || Flüssigkeit || [[Blut]]
|-
| Biokolloid || [[Apatit]] || [[Kollagen]] || [[Knochen]]
|-
| [[Gel]] || Makromoleküle || [[Lösungsmittel]] || [[Leim]]e, [[Gel]]e
|-
| [[Mizellen]] || [[Aggregation (Chemie)|Aggregate]] || Flüssigkeit || [[Seife]], [[Farbstoff]]e
|}

== Literatur ==

* {{Holleman-Wiberg|Auflage=102.|Startseite=?}}
* G. Lagaly, O. Schulz, R. Zimehl: ''Dispersionen und [[Emulsion]]en'', Steinkopff, Darmstadt 1997. ISBN 3-7985-1087-3.


== Einzelnachweise ==
spricht man von einem '''monodispersen''' System.
<references />


[[Kategorie:Chemie]]
[[Kategorie:Dispersion (Chemie)| ]]
[[Kategorie:Mischen (Verfahrenstechnik)]]
[[it:Dispersione (chimica)]]
[[Kategorie:Nichtnewtonsches Fluid]]

Aktuelle Version vom 20. März 2024, 10:36 Uhr

Dispersionen in der schematischen Einteilung der Stoffe
disperse
Flüssigkeit
disperser
Feststoff

Eine Dispersion zu lat. dispergere ‚verteilen‘, ‚ausbreiten‘, ‚zerstreuen‘ ist in der Kolloidchemie und in der Verfahrenstechnik ein heterogenes Gemisch aus mindestens zwei Stoffen, die sich nicht oder kaum ineinander lösen oder chemisch miteinander reagieren. Dabei sind ein oder mehrere Stoffe als sogenannte disperse Phase fein verteilt in einem anderen kontinuierlichen Stoff, dem sogenannten Dispersionsmedium.[1]

  • Synonyme für disperse Phase: dispergierte Phase, innere Phase, Nebenphase[2]
  • Synonyme für Dispersionsmedium: Dispersionsmittel, Dispergens, kontinuierliche Phase, äußere Phase, Hauptphase

Die einzelnen Phasen können deutlich voneinander abgegrenzt und in der Regel durch physikalische Methoden wieder voneinander getrennt werden (z. B. Filtrieren, Zentrifugieren), oder sie entmischen sich von selbst (Sedimentieren).

Der Begriff der Dispersion wird darüber hinaus in der Oberflächenchemie vereinzelt im Sinne eines ‚Ausgebreitetseins‘ als dimensionslose Zahl für das Verhältnis von Oberflächenatomen zu Gesamtatomen eines Festkörpers oder Nanoteilchens gebraucht.

Einteilung nach Teilchengröße[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Nach ihrer Teilchengröße lassen sich disperse Systeme wie folgt einteilen:[3]

Art Teilchengröße Merkmale Beispiel
molekulardisperses System < 1 nm Grenzen zwischen disperser Phase und Dispersionsmedium nicht sichtbar;

mechanische Trennung durch Nanofiltration möglich; Kaskaden von Gaszentrifugen ermöglichen bei Gasgemischen ggf. eine An-, bzw. Abreicherung.

echte Lösung / fluide Phasen
kolloiddisperses System 1 nm bis 1 µm Grenzen zwischen disperser Phase und Dispersionsmedium unter Ultramikroskop sichtbar; Brownsche Bewegung erkennbar;

Bei Flüssigkeiten ist eine Trennung durch Ultrazentrifugen, oder Ultrafiltration möglich.

Proteinlösungen
grobdisperses System > 1 µm Grenzen zwischen disperser Phase und Dispersionsmedium oft ohne Mikroskop sichtbar; Brownsche Bewegung nicht merklich;

Bei Flüssigkeiten ist eine Trennung durch Zentrifugen, oder Filtration möglich.

Milchfettkügelchen

Sind in einer Dispersion alle Teilchen von etwa derselben Größe, spricht man von einem monodispersen, homodispersen oder isodispersen System, bei unterschiedlichen Teilchengrößen von heterodispersen[2] oder polydispersen Systemen.

Einteilung nach Aggregatzuständen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Übersicht[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bei zweiphasigen Dispersionen gibt es abhängig von den Aggregatzuständen insgesamt acht Dispersionsarten:[4]

  disperse Phase
flüssig (in …) gasförmig (in …) fest (in …)
Dispersions-
medium   		flüssig Emulsion Schaum Suspension
gasförmig Aerosol, flüssig
(Nebel) 		Gasmischung,
keine Dispersion!		 Aerosol, fest
(Rauch)
fest poröser Festkörper
(fester Schaum),
durchfeuchtet		 poröser Festkörper
(fester Schaum),
trocken		 feste Mischung,
gefügedicht
 

Dabei ist jedoch die Zuordnung der inneren Phase zu einem festen, oder flüssigen Aggregatzustand manchmal problematisch. So zeigen fein verteilte feste, wie flüssige Stoffe in einem gasförmigen Dispergens analoge Fließeigenschaften.[3] Eine Gasmischung ist mikroskopisch betrachtet immer homogen und daher keine Dispersion (dies gilt auch, wenn makroskopisch betrachtet Konzentrationsgradienten vorliegen).

Beispiele[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Bezeichnung disperse Phase Dispersionsmedium Beispiele
„Dispersion“ Feststoff und
Flüssigkeit		 Flüssigkeit Polymerdispersion, Milch (Milchfett ist emulgiert, Kasein ist suspergiert), Kakao (Getränk)
Feststoffgemisch/
Feststoffgemenge		 Feststoff Festkörper Granit, Konglomerat (Gestein), Kies im Beton, Pigmente in ausgehärteten Anstrichen
Suspension Festkörper Flüssigkeit Kalkmilch, Scheuermilch, naturtrüber Apfelsaft, Marmelade, Gletschermilch
Aerosol Festkörper Gas Rauch, Feinstaub in der Luft, Sandstrahlen, Sandsturm, Schneefall, pyroklastischer Strom, Pulver, Puder
Einschluss Flüssigkeit Festkörper nasser Badeschwamm, Trübung in Bernstein, feuchter poröser Backstein
Emulsion Flüssigkeit Flüssigkeit Milch, Butter, Hautcreme, Lotion
Aerosol Flüssigkeit Gas Nebel, Wolken, Regen
poröser Körper,
fester Schaum		 Gas Feststoff Schaumstoff, Porenbeton, Metallschaum, Luftblasen in Eis
Schaum Gas Flüssigkeit Seifenschaum, ausperlender Sekt, Colaschaum, Löschschaum, Schlagsahne
Bezeichnung disperse Phase Dispersionsmedium Beispiele
Biofluid Erythrozyten Flüssigkeit Blut
Biokolloid Apatit Kollagen Knochen
Gel Makromoleküle Lösungsmittel Leime, Gele
Mizellen Aggregate Flüssigkeit Seife, Farbstoffe

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. ↑ Wilfried J. Bartz: Expert Praxislexikon Tribologie Plus: 2010 Begriffe für Studium und Beruf. expert verlag, 2000, ISBN 3-8169-0691-5, S. 36 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  2. ↑ a b Müfit Bahadir, Harun Parlar, Michael Spiteller: Springer Umweltlexikon. Springer, 2000, ISBN 3-642-56998-6, S. 328 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
  3. ↑ a b Karl-Heinz Näser, Dieter Lempe, Otfried Regen: Physikalische Chemie für Techniker und Ingenieure. Stark überarbeitete Auflage. VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1988, ISBN 3-342-00277-8, S. 91.
  4. ↑ Vgl. Gerhard Lagaly, Oliver Schulz, Ralf Zimehl: Dispersionen und Emulsionen. Eine Einführung in die Kolloidik feinverteilter Stoffe einschließlich der Tonminerale. Steinkopff, Darmstadt 1997, ISBN 3-7985-1087-3, S. 3.
Abgerufen von „https://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Dispersion_(Chemie)&oldid=243280715“