Aufgaben: Trennverfahren für Gemische

Beim Kaffeekochen mit einer Filterkaffeemaschine läuft das heiße Wasser durch das Kaffeepulver und das Papier hält den Kaffeesatz zurück, wie die Abbildung zeigt.

Welches Trennverfahren findet in der Kaffeemaschine statt?

In einer Werkstatt wurden Eisenspäne mit Sand vermischt. Wenn man einen Magneten nähert, haften die Späne an ihm, der Sand nicht, wie die Abbildung zeigt.

Welches Trennverfahren wird hier angewendet? Warum funktioniert es?

Im Labor möchtest du das in einem Glas Salzwasser gelöste Salz zurückgewinnen. Du erhitzt die Lösung: Das Wasser verdampft nach und nach und das Salz bleibt am Boden zurück, wie die Abbildung zeigt.

Wie heißt dieses Verfahren?

Nach dem Frittieren bleiben in einem Topf Wasser und Öl in zwei Schichten zurück: oben das Öl, unten das Wasser. Wenn du den Topf stehen lässt und die obere Schicht vorsichtig abnimmst, welches Trennverfahren wendest du an?

Bei Oma sind Kichererbsen und Linsen in derselben Schublade durcheinandergeraten. Da die Kichererbsen größer sind, nimmt sie ein Sieb: Die Linsen fallen durch die Löcher und die Kichererbsen bleiben darin, wie die Abbildung zeigt.

Wie heißt dieses Verfahren?

Wasser und Alkohol mischen sich vollständig, aber Alkohol siedet bei niedrigerer Temperatur als Wasser. Um sie zu trennen, wird das Gemisch erhitzt: Der Alkohol verdampft zuerst, dann wird dieser Dampf abgekühlt und in einem anderen Gefäß bereits flüssig aufgefangen, wie die Abbildung zeigt.

Um welches Verfahren handelt es sich?

Ergänze den Satz mit dem Namen des passenden Verfahrens: „Um einen ungelösten Feststoff von einer Flüssigkeit zu trennen, verwenden wir das $\dots$; um zwei Flüssigkeiten zu trennen, die sich nicht mischen, das $\dots$; und um einen gelösten Feststoff zurückzugewinnen, indem man die Flüssigkeit verdampfen lässt, das $\dots$.“

Der Filter eines Aquariums leitet das Wasser durch einen Schwamm, der die Schmutzteilchen zurückhält, und das Wasser fließt sauber zurück ins Becken. Welches Trennverfahren nutzt dieser Filter?

Sand und Salz wurden in einem Gefäß vermischt. Bringe die Schritte in die richtige Reihenfolge, um beide zu trennen und zurückzugewinnen:

1. a) Erhitze das Wasser, bis es verdampft und das Salz zurückbleibt.
2. b) Gib Wasser hinzu und rühre um, damit sich das Salz löst (der Sand nicht).
3. c) Gieße das Gemisch auf ein Filterpapier, um den Sand zurückzuhalten.

Nico versucht, das Salz mit einem Kaffeefilter vom Salzwasser zu trennen, aber der Filter hält nichts zurück. Erkläre, warum die Filtration beim Sand funktioniert, beim gelösten Salz aber nicht, und nenne die Technik, die Nico verwenden sollte, um das Salz zurückzugewinnen.

Nach dem Kochen einer Brühe schwimmt das Fett als gelbliche Schicht an der Oberfläche. Die Köche lassen den Topf ruhen und schöpfen die Schicht dann mit einer Kelle ab. Welches Trennverfahren verwenden sie? Welche Eigenschaft des Fetts macht das möglich?

In der Bäckerei um die Ecke wird das Mehl vor dem Kneten gesiebt: Das feine Mehl fällt durch das Netz des Siebs, die Klumpen bleiben oben. Welches Verfahren ist das? Auf welcher Eigenschaft der Teilchen beruht es?

In einer Recyclinganlage transportiert ein Band Eisenreste, die mit Kunststoff und Aluminium vermischt sind, und am Ende des Bandes hängt ein riesiger Magnet. Welchen Stoff trennt der Magnet vom Rest? Warum bleibt Aluminium nicht am Magneten haften?

Verdampfen und Destillieren beginnen gleich: Man erhitzt das Gemisch, damit die Flüssigkeit zu Dampf wird. Worin unterscheiden sie sich danach? Überlege, was jeweils gewonnen wird: der gelöste Feststoff oder die Flüssigkeit?

In Salzgärten lässt man das Meerwasser wochenlang in flachen Becken in Sonne und Wind stehen, bis sich am Boden eine Salzschicht bildet, wie in der Abbildung gezeigt.

Welches Trennverfahren läuft in Salzgärten ab? Was wird gewonnen und was ist mit dem Wasser passiert?

Du hast Regenwasser in einer Tonne gesammelt und willst es mit einem selbstgebauten Filter aus mehreren Schichten reinigen: grober Kies, feiner Sand und Watte, wie in der Abbildung gezeigt.

1. a) Welches Trennverfahren ahmt diese Erfindung nach?
2. b) Begründe, wozu der gröbere Kies in der oberen Schicht und der feine Sand darunter liegt.

Im Labor hast du ein Gemisch aus Sand, Eisenspänen und Salz und musst alle drei Bestandteile getrennt zurückgewinnen. Entwirf das vollständige Verfahren: Gib jeden Schritt an, das verwendete Verfahren und die Stoffeigenschaft, auf der es beruht.

Eine Flasche enthält ein homogenes Gemisch aus Wasser und Alkohol.

1. a) Erkläre, warum weder Filtration noch Dekantieren zur Trennung geeignet sind.
2. b) Auf welcher unterschiedlichen Eigenschaft von Wasser und Alkohol beruht die Destillation, mit der man sie trennt?

Dir ist Salz in die Reisdose gefallen. Du überlegst zwei Möglichkeiten: sie trocken mit einem feinen Sieb zu trennen oder alles in Wasser zu geben, um das Salz zu lösen.

1. a) Beschreibe beide Vorgehensweisen und nenne das jeweils verwendete Verfahren bzw. die verwendeten Verfahren.
2. b) Welches würdest du wählen? Begründe deine Wahl und überlege, was bei jeder Methode mit dem Reis passieren würde.

Eine Wandergruppe möchte Wasser aus einem trüben Fluss trinken.

1. a) Bringe in die richtige Reihenfolge, was sie tun sollten: das Wasser mit einem Tuch filtern, es eine ganze Weile ruhen lassen, es abkochen.
2. b) Erkläre, was jeder Schritt entfernt.
3. c) Warum muss man das Wasser abkochen, obwohl es nach dem Filtern schon sauber aussieht?

Du mischst in einem Glas Wasser, Öl und Sand, schüttelst kräftig und lässt alles stehen.

1. a) Sage voraus, was du nach einer Weile siehst: Wie viele Schichten bilden sich und was befindet sich in jeder?
2. b) Entwirf, wie du die drei Bestandteile trennst, indem du zuerst dekantierst und dann filtrierst.

Stell dir vor, wir destillieren Meerwasser im Labor.

1. a) Welcher Stoff wird am Ende nach dem Abkühlen des Dampfes aufgefangen? Was bleibt im erhitzten Gefäß zurück?
2. b) Mit dieser Methode könnte man aus dem Meer Trinkwasser gewinnen. Warum wird das deiner Meinung nach nicht überall im großen Maßstab so gemacht? Denke an die benötigte Energie.

Drei Mitschüler haben das falsche Verfahren gewählt. Finde jeweils den Fehler und korrigiere ihn:

1. a) Anna will Wasser und Öl trennen, indem sie einen Magneten annähert.
2. b) Leon filtriert Salzwasser, um das Salz im Filter zu behalten.
3. c) Sophie versucht, Sand und Zucker durch Sieben zu trennen, obwohl beide Körner gleich groß sind.

Auf einer einsamen Insel hast du nur Meerwasser, ein breites Gefäß, eine durchsichtige Plastikfolie, ein kleines Gefäß und reichlich Sonne. Du baust die Anordnung aus der Abbildung auf: Du stellst das Gefäß mit Meerwasser in die Sonne, setzt das kleine Gefäß in die Mitte (ohne dass Meerwasser hineingelangt) und deckst alles mit der Folie ab, mit einem kleinen Gewicht genau über dem kleinen Gefäß. Nach einigen Stunden enthält das kleine Gefäß sauberes Wasser.

1. a) Welche zwei Vorgänge (Aggregatzustandsänderungen) laufen in dieser Erfindung ab? Welches Laborverfahren ahmt sie insgesamt nach?
2. b) Warum gelangt das Salz nie in das kleine Gefäß?
3. c) Welches Naturphänomen bewirkt mit dem Meerwasser etwas sehr Ähnliches?