Dispersion (Chemie)

Gemisch aus mindestens zwei Stoffen, die sich nicht oder kaum ineinander lösen oder nicht chemisch miteinander verbinden
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 verbinden. 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 TeilchengrößeBearbeiten

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 AggregatzuständenBearbeiten

ÜbersichtBearbeiten

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).

BeispieleBearbeiten

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

LiteraturBearbeiten

EinzelnachweiseBearbeiten

  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.