Zentrifugieren, Extrahieren und Angemessenheit
Auf dem Frühstückstisch steht Kaffee, im Küchenschrank liegt Tee, und in der Milchtüte schwimmt scheinbar nichts. Doch in all diesen Alltagsstoffen wurden Stoffe getrennt: Beim Kaffeekochen sogar gleich zweimal. Welche Verfahren stecken dahinter und wie wählst du für ein Gemisch das passende aus? Am Ende der Seite kannst du es begründen.
Zentrifugieren
Lässt du ein Glas mit Sand und Wasser stehen, sinkt der Sand nach unten (Sedimentieren). Bei sehr feinen Teilchen dauert das aber Stunden oder Tage. Beim Zentrifugieren beschleunigt man das Absetzen: Das Gemisch wird in Röhrchen schnell im Kreis gedreht. Die schwereren Bestandteile werden nach außen gedrückt, also zum Boden der Röhrchen, und setzen sich dort ab.
Genutzt wird der Dichteunterschied: Stoffe mit höherer Dichte sammeln sich außen. Das gilt auch für zwei Flüssigkeiten, die sich nicht mischen. Bei Milch (eine Emulsion aus Fetttröpfchen in Wasser) wandern beim Zentrifugieren die leichteren Fetttröpfchen zur Drehachse hin (nach innen). Nach dem Stoppen liegt der Rahm oben. Die schwerere Magermilch wird nach außen gedrückt, also nach unten. Danach kann man die Flüssigkeit vorsichtig abgießen (Dekantieren).
Wie funktioniert das Zentrifugieren? Welche Eigenschaft der Stoffe nutzt man?
Wie funktioniert das Zentrifugieren? Welche Eigenschaft der Stoffe nutzt man?
Milch wird zentrifugiert und Rahm trennt sich von Magermilch. Erkläre, warum das funktioniert.
Milch wird zentrifugiert und Rahm trennt sich von Magermilch. Erkläre, warum das funktioniert.
Extrahieren
Beim Teekochen gibst du heißes Wasser auf Teeblätter. Das Wasser löst die Aromastoffe und Farbstoffe heraus, die Blätter bleiben fest. Dieses Trennverfahren heißt Extrahieren (Herauslösen).
Weitere Beispiele: Kaffee aus gemahlenen Bohnen, Kräuterauszug, Fettlösung aus Pflanzenteilen mit Waschbenzin. Das Lösungsmittel muss zum Stoff passen: Aromastoffe aus Tee lösen sich in Wasser, Fett nicht.
Beim Teekochen löst heißes Wasser Aromastoffe aus den Teeblättern. Wie nennt man dieses Trennverfahren?
Beim Teekochen löst heißes Wasser Aromastoffe aus den Teeblättern. Wie nennt man dieses Trennverfahren?
Beim Kaffeekochen im Filter werden zwei Trennverfahren kombiniert. Nenne sie und erkläre, was jeweils passiert.
Beim Kaffeekochen im Filter werden zwei Trennverfahren kombiniert. Nenne sie und erkläre, was jeweils passiert.
Das passende Verfahren wählen
Jedes Trennverfahren nutzt eine Stoffeigenschaft. Wenn du die Eigenschaften der Bestandteile kennst, wählst du das Verfahren.
| Verfahren | genutzte Eigenschaft | Beispiel |
|---|---|---|
| Sieben | Korngröße | Nudeln und Wasser |
| Sedimentieren, Dekantieren | Dichte | Sand und Wasser |
| Zentrifugieren | Dichte (beschleunigt) | Milch (Rahm) |
| Filtrieren | Korngröße (Poren des Filters) | Kaffeefilter |
| Magnetscheidung | Magnetisierbarkeit | Eisen im Recyclinghof |
| Extrahieren | Löslichkeit | Tee |
| Eindampfen | Siedetemperatur (Wasser verdampft, Salz bleibt) | Salz aus Salzwasser |
| Destillation | unterschiedliche Siedetemperaturen | Wasser aus Salzwasser |
Bei einem Gemisch mit mehreren Bestandteilen planst du eine Reihenfolge: Zuerst das, was sich am einfachsten und ohne Verlust abtrennen lässt.
Welches Trennverfahren wählst du für ein Gemisch aus Sand und Wasser?
Welches Trennverfahren wählst du für ein Gemisch aus Sand und Wasser?
Für Salz-Wasser-Gemisch und Sand-Wasser-Gemisch benötigst du unterschiedliche Verfahren. Begründe, welche und warum.
Für Salz-Wasser-Gemisch und Sand-Wasser-Gemisch benötigst du unterschiedliche Verfahren. Begründe, welche und warum.
Ein Gemisch aus Sand, Salz und Eisenspänen soll getrennt werden. Plane die Schritte in sinnvoller Reihenfolge und begründe sie.
Ein Gemisch aus Sand, Salz und Eisenspänen soll getrennt werden. Plane die Schritte in sinnvoller Reihenfolge und begründe sie.
Verfahren beurteilen
Mehrere Verfahren können zum Ziel führen. Dann beurteilst du, welches angemessen ist. Du achtest auf:
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Ergebnis: Wie rein wird der gewünschte Stoff? Bleibt er erhalten?
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Aufwand: Zeit, Geräte, Menge.
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Energiebedarf: Muss lange erhitzt werden?
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Sicherheit und Umwelt: Gefahrstoffe, Abfall.
Eine Beurteilung endet immer mit einer begründeten Entscheidung („Ich entscheide mich für … , weil …“).
Beurteile, ob Destillation zur Gewinnung von Trinkwasser aus Meerwasser angemessen ist. Beziehe Aufwand, Energiebedarf und Ergebnis ein.
Beurteile, ob Destillation zur Gewinnung von Trinkwasser aus Meerwasser angemessen ist. Beziehe Aufwand, Energiebedarf und Ergebnis ein.
Aromastoffe sollen aus Orangenschalen gewonnen werden. Vergleiche Extrahieren und Destillieren hinsichtlich Eignung und Aufwand, und entscheide dich begründet.
Aromastoffe sollen aus Orangenschalen gewonnen werden. Vergleiche Extrahieren und Destillieren hinsichtlich Eignung und Aufwand, und entscheide dich begründet.
Zurück zum Anfang: Im Kaffee wird erst extrahiert (Wasser löst die Aromastoffe) und dann filtriert (Papier hält das Pulver zurück). In der Milch sammelt das Zentrifugieren den leichteren Rahm.
Auf einen Blick
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Zentrifugieren beschleunigt das Absetzen durch schnelles Drehen. Es nutzt Dichteunterschiede, zum Beispiel bei Milch.
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Extrahieren löst mit einem Lösungsmittel einen Stoff heraus. Es nutzt die Löslichkeit, zum Beispiel beim Tee.
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Jedes Trennverfahren nutzt eine Stoffeigenschaft: Korngröße, Dichte, Löslichkeit, Magnetisierbarkeit oder Siedetemperatur.
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Bei mehreren Bestandteilen planst du eine sinnvolle Reihenfolge, zum Beispiel: Magnet, Lösen, Filtrieren, Eindampfen.
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Beim Beurteilen vergleichst du Ergebnis, Aufwand, Energiebedarf und Sicherheit und entscheidest dich begründet.