Dispersion

Eine Dispersion ist ein heterogenes Gemisch aus mindestens zwei Stoffen, die sich nicht oder kaum miteinander lösen oder chemisch verbinden. In diesem Gemisch sind ein oder mehrere Stoffe als disperse Phase gleichmäßig in einem anderen, kontinuierlichen Stoff, dem Dispersionsmedium, verteilt.

Bedeutung findet die Dispersion, oder auch Kolloid, in der Kolloidchemie und in der Verfahrenstechnik. Die Kolloidchemie untersucht als selbständiges Gebiet der physikalischen Chemie die Eigenschaften kolloiddisperser Systeme. Bezogen auf die Verfahrenstechnik zeichnen sich Kolloiddisperse Systeme durch eine immense Grenzfläche aufgrund der feinen Verteilung einer Phase in einer anderen aus, gemessen am Gesamtvolumen. Diese Eigenschaft wird in Anwendungen genutzt, bei denen Grenzflächeneffekte von Bedeutung sind, wie beispielsweise in der Trocknungstechnik oder bei der Reaktion von nicht mischbaren Flüssigkeiten. Darüber hinaus wird der Begriff „Dispersion“ gelegentlich in der Oberflächenchemie verwendet, um das Verhältnis von Oberflächenatomen zu Gesamtatomen in einem Festkörper oder Nanoteilchen als dimensionslose Zahl darzustellen.

Die verschiedenen Phasen in einer Dispersion sind normalerweise gut voneinander abgegrenzt und können in der Regel mithilfe physikalischer Methoden wie Filtrieren oder Zentrifugieren voneinander getrennt werden, oder sie trennen sich von selbst durch Sedimentieren.

Einteilung disperser Systeme

Disperse Systeme lassen sich entweder nach Teilchengröße oder nach Aggregatzuständen einteilen.

Nach Teilchengröße

Bei einem molekulardispersen System ist die Teilchengröße < 1 nm. Die Grenzen zwischen disperser Phase und Dispersionsmedium sind nicht sichtbar. Die mechanische Trennung durch Nanofiltration ist möglich. Kaskaden von Gaszentrifugen ermöglichen bei Gasgemischen gegebenenfalls eine An-, bzw. Abreicherung. Ein Beispiel für ein molekulardisperses System ist eine echte Lösung oder fluide Phasen.

Bei einer Teilchengröße von 1 nm bis 1 µm spricht man von einem kolloiddispersem System. Hier sind die Grenzen zwischen disperser Phase und Dispersionsmedium unter einem Ultramikroskop sichtbar. Zudem ist eine Brownsche Bewegung, sprich eine unregelmäßige und ruckartige Wärmebewegung kleiner Teilchen, erkennbar. Bei Flüssigkeiten ist eine Trennung durch Ultrazentrifugen oder Ultrafiltration möglich. Proteinlösungen können hier als Beispiel genannt werden.

Bei einer Teilchengröße von über 1 µm handelt es sich um ein grobdisperses System. Die Grenzen zwischen disperser Phase und Dispersionsmedium sind oft ohne Mikroskop sichtbar, eine Brownsche Bewegung ist nicht merklich. Bei Flüssigkeiten ist eine Trennung durch Zentrifugen, oder Filtration möglich. Milchfettkügelchen sind hier als Beispiel zu nennen.

Nach Aggregatzuständen

Aus den jeweils 3 möglichen Aggregatzuständen (fest, gasförmig, flüssig) des Dispersionsmediums und der dispersen Phase ergeben sich 8 Dispersionsarten. Achtung: Eine Gasmischung ist mikroskopisch betrachtet immer homogen und daher keine Dispersion.

	flüssig	gasförmig	fest
flüssig	Emulsion	Schaum	Suspension
gasförmig	flüssiges Aerosol (Nebel)	Gasgemisch (Achtung: keine Dispersion!)	festes Aerosol (Rauch)
fest	poröser Festkörper (feucht)	poröser Festkörper (trocken)	feste Mischung

Dispersion Beispiele

Aerosol (Disperse Phase flüssig, Dispersionsmedium gasförmig): Nebel, Wolken, Regen

Aerosol (Disperse Phase fest, Dispersionsmedium gasförmig): Rauch, Feinstaub in der Luft, Sandstrahlen, Sandsturm, Schneefall, pyroklastischer Strom, Pulver, Puder

Emulsion (Disperse Phase flüssig, Dispersionsmedium flüssig): Milch, Butter, Hautcreme, Lotion

Einschluss (Disperse Phase flüssig, Dispersionsmedium fest): nasser Badeschwamm, Trübung in Bernstein, feuchter poröser Backstein

„Dispersion“ (Disperse Phase fest und flüssig, Dispersionsmedium flüssig): Polymerdispersion, Milch (Milchfett ist emulgiert, Kasein ist suspergiert), Kakao (Getränk)

Feststoffgemisch (Disperse Phase fest, Dispersionsmedium fest): Granit, Konglomerat (Gestein), Kies im Beton, Pigmente in ausgehärteten Anstrichen

Suspension (Disperse Phase fest, Dispersionsmedium flüssig): Kalkmilch, Scheuermilch, naturtrüber Apfelsaft, Marmelade, Gletschermilch

poröser Körper, fester Schaum (Disperse Phase gasförmig, Dispersionsmedium fest): Schaumstoff, Porenbeton, Metallschaum, Luftblasen in Eis

Schaum (Disperse Phase gasförmig, Dispersionsmedium flüssig): Seifenschaum, ausperlender Sekt, Colaschaum, Löschschaum, Schlagobers

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