Stoffe - Stofftrennung | |
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2014/02/06
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Die Chemie befasst sich mit allen Stoffen. |
Gemenge |
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Reinstoffe: | |||||
Verbindungen |
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Elemente | |||||
anorganisch | organisch |
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Halbmetalle | Nichtmetalle |
Stofftrennung: |
Windsichten | Früher
warfen die Bauern das geerntete Getreide gegen den Wind, damit sich die
Spreu vom Weizen trennte.
Mithilfe eines Gebläses kann man Papier aus dem Altglas abtrennen. |
Zentrifugieren | Das Prinzip der Wäscheschleuder, der Gewinnung von Honig, Butter, Blutplasma, etc. |
Sieben | Ein Sieb hat gröbere Maschen als ein Filter. |
Extrahieren | Herauslösen z. B. bei der Zubereitung von Tee und Kaffee, bei der Gewinnung von Steinsalz und bei der Gewinnung pflanzlicher Öle (werden mit Benzin aus der Ölsaat gelöst). |
Filtrieren | |
Filtriert
wird beim Kaffeekochen und im Labor.
Im Labor werden spezielle Filterpapiere verwendet, die feinere Poren haben als ein Kaffeefilter. |
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Vakuumfiltration | |
Wenn das Filtrieren zu lange dauert legt man ein Vakuum an. |
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Destillieren | |
Destilliert
wird beim Schnapsbrennen, in der Erdölraffinerie, bei der Gewinnung
von Speisesalz, etc.
Zuerst verdampft die Substanz mit der niedrigsten Siedetemperatur, dann die nächste. Manche Stoffe lassen sich durch Destillation nicht (vollständig) trennen, da sie azeotrope Gemische (Dauersiedegemische) bilden (z.B. Ethanol/Wasser 96:4). |
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Chromatographie | |
Modellversuch:
1) In ein Filterpapier wird
ein Loch gemacht.
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Dünnschicht-Chromatographie | |
Das Stoffgemisch
wird auf einer beschichteten Folie aufgetragen und in ein geeignetes Lösungsmittel
("Laufmittel") gestellt. Das Laufmittel steigt die Folie hoch und nimmt
die verschiedenen Stoffe unterschiedlich weit mit.
Ein und derselbe Stoff legt im selben Laufmittel in derselben Zeit immer dieselbe Strecke zurück (RF-Wert). |
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Gas-Chromatographie | |
In einem speziell beschichteten Rohr werden die Stoffe vom Trägergas unterschiedlich schnell transportiert (von der Beschichtung unterschiedlich lang zurückgehalten). Ein Detektor meldet, wenn eine Substanz am Ende ankommt. An den Detektor kann ein Gerät zur Identifizierung der Substanzen angeschlossen sein. |
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Papier-
Chromatographie |
Auf speziellen Papieren kann man mit den richtigen Lösungsmitteln viele Stoffe trennen. |
Säulen-
Chromatographie |
In einem Glasrohr befindet sich eine Trägersubstanz, das gelöste Stoffgemisch fließt vertikal durch und die Stoffe kommen nacheinander unten heraus. |
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Fällungen |
Vor allem in der anorganischen Chemie werden zur Trennung der Stoffe zuerst Trennungsgänge durchgeführt und dann werden die einzelnen Stoffe nachgewiesen. |
Nachdem ein Stoffgemenge (eine "Probe") gelöst wurde ("Aufschluss"), werden dieser Lösung Reagenzien zugegeben, die jeweils mit einer bestimmten Gruppe von Stoffen reagieren, wobei sich Feststoffe bilden ("Fällung"). Der Feststoff wird abgetrennt und weiter getrennt. Mit dem nächsten Reagenz wird die nächste Gruppe gefällt. |
Enthält
eine Lösung vermutlich Natriumchlorid, so lässt sich das Natrium
nachweisen, indem man es auf einem Pt-Draht in die Flamme eines Brenners
bringt, die dann gelb leuchtet.
Das Chlorid bildet mit Silbernitrat einen weissen käsigen Feststoff ("Niederschlag"). |
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Stoffeigenschaften |
Um Stoffe zu beschreiben bzw. identifizieren zu können dienen neben Eigenschaften wie Farbe, Geruch, Geschmack, Kristallform, etc. messbare Stoffeigenschaften: |
Schmelztemperatur, Siedetemperatur, Dichte, RF-Wert, optische Aktivität (siehe "Kohlenhydrate" 8. Klasse ), Flammenfärbung (siehe unten) etc. |
Methoden der Identifizierung von Stoffen |
Spektroskopische Methoden: |
Emissionsspektrum | |
Bestimmte
Metalle färben die Flamme eines Bunsenbrenners.
In einem Spektrometer liegt eine gelbe Doppellinie von Natrium bei ca. 589 nm. |
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Absorptionsspektrum | |
Ultraviolettes
Licht, sichtbares Licht oder Infrarotstrahlen werden durch eine Substanz
geschickt und je nach Stoff wird bei bestimmten Wellenlängen die Strahlung
geschwächt.
Die Schwächung der Strahlung bei bestimmten Wellenlängen lässt Rückschlüsse auf die untersuchten Stoffe zu. |
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Weitere wichtige Verfahren, wie die NMR-Spektroskopie oder die Massenspektroskopie werden hier nicht vorgestellt. |
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