„Dispersion (Chemie)“ – Versionsunterschied
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Eine '''Dispersion''' ist in der [[ |
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> |
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* 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> |
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* Synonyme für Dispersionsmedium: Dispersionsmittel, Dispergens, kontinuierliche Phase, äußere Phase, Hauptphase |
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Die einzelnen Phasen können deutlich voneinander abgegrenzt und in der Regel durch physikalische Methoden wieder voneinander getrennt werden (z. B. [[Filtration (Trennverfahren)|Filtrieren]], [[Zentrifuge|Zentrifugieren]]), oder sie entmischen sich von selbst ([[Sedimentation|Sedimentieren]]). |
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Dabei wird ein Stoff (''dispergierte Phase'', ''disperse Phase'', ''innere Phase'' oder ''Nebenphase'') möglichst fein in einem anderen Stoff (''Dispersionsmittel'', ''Dispersionsmedium'', ''Dispergens'', ''kontinuierliche Phase'', ''äußere Phase'' oder ''Hauptphase'') verteilt. |
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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. |
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Die einzelnen [[Phase (Thermodynamik)|Phasen]] können dabei deutlich voneinander abgegrenzt werden und in der Regel durch physikalische Methoden wieder voneinander getrennt werden (z. B. [[Filtration|Filtrieren]], [[Zentrifuge|Zentrifugieren]]), oder entmischen sich von selbst ([[Sedimentation|Sedimentieren]]). |
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== Einteilung nach Teilchengröße == |
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== Dispersionsarten/disperse Systeme == |
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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> |
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Entsprechend dem [[Aggregatzustand]] der beteiligten Phasen werden Dispersionen folgendermaßen unterschieden: |
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! Bezeichnung |
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! Art !! Teilchengröße !! Merkmale !! Beispiel |
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! kontinuierliche Phase /<br/> Dispersionsmedium |
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! disperse Phase /<br/>[[Kolloid]] |
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! Beispiel |
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| molekulardisperses System || < 1 nm || Grenzen zwischen disperser Phase und Dispersionsmedium nicht sichtbar; |
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| Feststoff[[gemisch]]/ -gemenge || [[Festkörper]] || Feststoff || [[Granit]], [[Pigment]]e in Anstrichen, [[Kies]] im [[Beton]] |
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mechanische Trennung durch [[Nanofiltration]] möglich; Kaskaden von [[Gaszentrifuge]]n ermöglichen bei Gasgemischen ggf. eine An-, bzw. Abreicherung. |
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| echte [[Lösung (Chemie)|Lösung]] / fluide Phasen |
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| [[kolloid]]disperses System || 1 nm bis 1 µm || Grenzen zwischen disperser Phase und Dispersionsmedium unter [[Ultramikroskop]] sichtbar; [[Brownsche Bewegung]] erkennbar; |
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| poröser Körper, fester [[Schaum]] || Festkörper || [[Gas]] || ausgehärteter Isolierschaum |
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Bei Flüssigkeiten ist eine Trennung durch [[Ultrazentrifuge]]n, oder [[Ultrafiltration]] möglich. |
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| [[Protein]]lösungen |
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| grobdisperses System || > 1 µm || Grenzen zwischen disperser Phase und Dispersionsmedium oft ohne Mikroskop sichtbar; Brownsche Bewegung nicht merklich; |
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| [[Suspension (Chemie)|Suspension]] || [[Flüssigkeit]] || Festkörper || [[Sumpfkalk]], naturtrüber [[Apfelsaft]] |
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Bei Flüssigkeiten ist eine Trennung durch [[Zentrifuge]]n, oder [[Filtration (Trennverfahren)|Filtration]] möglich. |
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| Milchfettkügelchen |
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| [[Emulsion]] || Flüssigkeit || Flüssigkeit || [[Milch]] (O/W-Emulsion), [[Hautcreme]] |
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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. |
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== Einteilung nach Aggregatzuständen == |
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=== Übersicht === |
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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> |
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{| class="wikitable" |
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! colspan="2" rowspan="2"| !! colspan="4"| disperse Phase |
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! class="hintergrundfarbe6" |flüssig (in …)!! class="hintergrundfarbe6" |gasförmig (in …)!! class="hintergrundfarbe6" | fest (in …) |
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| [[Schaum]] || Flüssigkeit || Gas || Seifenschaum, [[Sekt]], [[Cola]] |
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! rowspan="4"| Dispersions-<br />medium |
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| [[Aerosol]] || Gas || Feststoff || [[Rauch]], Staub in der Luft |
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|[[Emulsion]]||[[Schaum]]||[[Suspension (Chemie)|Suspension]] |
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| [[Aerosol]] || Gas || Flüssigkeit || [[Nebel]], [[Wolke]]n |
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|[[Aerosol]], flüssig<br/>(Nebel) |
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|class="hintergrundfarbe5"|''Gasmischung,<br/>keine Dispersion!'' || Aerosol, fest<br/>([[Rauch]]) |
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| [[Mizellen]] || Flüssigkeit || [[Aggregation (Chemie)|Aggregate]] || [[Seife]], [[Farbstoff]]e |
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| poröser Festkörper<br/>(fester Schaum),<br/>durchfeuchtet || poröser Festkörper<br/>(fester Schaum),<br/>trocken || feste Mischung,<br/>gefügedicht<br/> |
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| [[Gel]] || [[Lösungsmittel]] || Makromoleküle || [[Leim]], [[Gel]] |
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| Biofluid || Flüssigkeit || [[Erythrozyt]]en || [[Blut]] |
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| Biokolloid || [[Kollagen]] || [[Apatit]] || [[Knochen]] |
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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" /> |
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Ein Gemisch von Gasen ist immer [[Homogenität|homogen]] und daher keine Dispersion. |
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Eine Gasmischung ist mikroskopisch betrachtet immer [[Homogenität (Physik)|homogen]] und daher keine Dispersion (dies gilt auch, wenn makroskopisch betrachtet Konzentrationsgradienten vorliegen). |
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=== Beispiele === |
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Zweiphasige Dispersionen führen zu folgender Übersicht: |
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{| class="wikitable" |
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! !! !! colspan="3"| disperse Phase |
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! Bezeichnung |
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! disperse Phase |
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! Dispersionsmedium |
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! class="unsortable" | Beispiele |
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| „Dispersion“ || Feststoff und<br />Flüssigkeit || Flüssigkeit || [[Polymerdispersion]], [[Milch]] ([[Milchfett]] ist emulgiert, [[Kasein]] ist suspergiert), [[Kakao (Getränk)]] |
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! !! !! class="hintergrundfarbe6" |liquid !! class="hintergrundfarbe6" |gaseous !! class="hintergrundfarbe6"| solid |
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| Feststoff[[gemisch]]/<br />Feststoffgemenge || Feststoff || [[Festkörper]] || [[Granit]], [[Konglomerat (Gestein)]], [[Kies]] im [[Beton]], [[Pigment]]e in ausgehärteten Anstrichen |
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! rowspan="3" |D<br/>i<br/>s<br/>p<br/>e<br/>r<br/>s<br/>i<br/>o<br/>n<br/>s<br/>m<br/>e<br/>d<br/>i<br/>u<br/>m |
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!class="hintergrundfarbe4"|liquid |
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| l in l<br/>Emulsion<br/><br/> || g in l<br/>Schaum<br/><br/> || s in l<br/>Suspension<br/><br/> |
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| Suspension || Festkörper || [[Flüssigkeit]] || [[Kalkmilch]], [[Scheuermilch]], naturtrüber [[Apfelsaft]], [[Konfitüre|Marmelade]], [[Gletschermilch]] |
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!class="hintergrundfarbe4"|gaseous |
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| l in g<br/>Aerosol, flüssig<br/>(Nebel)<br/><br/> |
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|class="hintergrundfarbe5"|''g in g<br/>Gasmischung<br/>keine<br/>Dispersion'' || s in g<br/>Aerosol, fest<br/>Rauch<br/><br/> |
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| [[Aerosol]] || Festkörper || Gas || [[Rauch]], [[Feinstaub]] in der Luft, [[Sandstrahlen]], [[Sandsturm]], [[Schnee]]fall, [[pyroklastischer Strom]], [[Pulver (Pharmazie)|Pulver]], [[Puder]] |
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!class="hintergrundfarbe4"|solid |
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| l in s<br/>poröser Festkörper<br/>(fester Schaum,<br/>durchfeuchtet) || g in s<br/>poröser Festkörper<br/>(fester Schaum),<br/>trocken || s in s<br/>feste Mischung<br/>gefügedicht<br/><br/><br/> |
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| [[Inklusion (Mineralogie)|Einschluss]] || Flüssigkeit || Festkörper || nasser [[Badeschwamm]], Trübung in [[Bernstein]], feuchter poröser [[Backstein]] |
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| Emulsion || Flüssigkeit || Flüssigkeit || [[Milch]], [[Butter]], [[Hautcreme]], [[Lotion]] |
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| Aerosol || Flüssigkeit || Gas || [[Nebel]], [[Wolke]]n, [[Regen]] |
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| poröser Körper,<br>fester [[Schaum]] || Gas || Feststoff || [[Schaumstoff]], [[Porenbeton]], [[Metallschaum]], Luftblasen in [[Eis]] |
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| Schaum || Gas || Flüssigkeit || Seifenschaum, ausperlender [[Sekt]], [[Cola]]<nowiki>schaum</nowiki>, [[Löschschaum]], [[Schlagsahne]] |
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{| class="wikitable" |
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== Einteilung nach Teilchengröße der dispersen Phase == |
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|- class="hintergrundfarbe6" |
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Die disperse Phase lässt sich nach ihrer Teilchengröße wie folgt einteilen: |
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:{| class="prettytable" |
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|-class="hintergrundfarbe6" |
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! Bezeichnung |
! Bezeichnung |
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! disperse Phase |
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! Teilchengröße |
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! Dispersionsmedium |
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! Beispiel |
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! Beispiele |
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| Biofluid || [[Erythrozyt]]en || Flüssigkeit || [[Blut]] |
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| molekular dispers gelöst || < 1 nm |
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| echte [[Lösung (Chemie)|Lösung]] / fluide Phasen |
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| [[ |
| Biokolloid || [[Apatit]] || [[Kollagen]] || [[Knochen]] |
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| [[Gel]] || Makromoleküle || [[Lösungsmittel]] || [[Leim]]e, [[Gel]]e |
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| grob dispers gelöst || > 1 µm |
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| Milchfettkügelchen |
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| [[Mizellen]] || [[Aggregation (Chemie)|Aggregate]] || Flüssigkeit || [[Seife]], [[Farbstoff]]e |
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== Literatur == |
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Sind in einer Dispersion alle Teilchen von derselben Größe, spricht man von einem '''monodispersen''' System. |
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* {{Holleman-Wiberg|Auflage=102.|Startseite=?}} |
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[[Kategorie:Dispersion (Chemie)| ]] |
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* G. Lagaly, O. Schulz, R. Zimehl: ''Dispersionen und [[Emulsion]]en'', Steinkopff, Darmstadt 1997. ISBN 3-7985-1087-3. |
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== Einzelnachweise == |
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[[bg:Дисперсна система]] |
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<references /> |
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[[en:Dispersion (chemistry)]] |
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[[hi:माध्यम और कोलाइडल् विज्ञान]] |
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[[ |
[[Kategorie:Dispersion (Chemie)| ]] |
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[[Kategorie:Mischen (Verfahrenstechnik)]] |
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[[ru:Дисперсная система]] |
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[[Kategorie:Nichtnewtonsches Fluid]] |
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[[uk:Дисперсна система]] |
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Aktuelle Version vom 20. März 2024, 10:36 Uhr
| Dispersionen in der schematischen Einteilung der Stoffe |
|---|
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]
- A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1.
- G. Lagaly, O. Schulz, R. Zimehl: Dispersionen und Emulsionen, Steinkopff, Darmstadt 1997. ISBN 3-7985-1087-3.
Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]
- ↑ 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).
- ↑ 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).
- ↑ 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.
- ↑ 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.