Arten von Gemischen
Wenn ein Stoff mit einer Flüssigkeit gemischt wird, hängt das Ergebnis von der Partikelgröße ab:
| Gemischtyp | Partikelgröße | Setzt sich ab? | Partikel sichtbar? | Beispiel |
|---|---|---|---|---|
| Lösung | Sehr klein (Moleküle/Ionen) | Nein | Nein | Salzwasser |
| Kolloid | Klein (1–1000 nm) | Sehr langsam/nein | Nein — streut aber Licht | Milch, Nebel, Gelee |
| Suspension | Groß (>1 µm) | Ja, über Zeit | Oft sichtbar oder trüb | Sand in Wasser |
Suspensionen
Eine Suspension ist ein Gemisch aus einer Flüssigkeit und unlöslichen Feststoffpartikeln, die groß genug sind, um sich durch die Schwerkraft abzusetzen. Wenn sie stehen gelassen werden, sinkt der Feststoff und die Flüssigkeit darüber wird klarer.
Beispiele:
- Trübes Flusswasser
- Orangensaft (ohne Schütteln)
- Kreide in Wasser
- Manche Medikamente (z. B. „vor Gebrauch schütteln")
Suspensionen können durch Filtration getrennt werden.
Flüsse tragen Sediment in Suspension. Wenn die Strömung langsamer wird (z. B. wo ein Fluss auf das Meer trifft), setzen sich die schwereren Partikel zuerst ab. So entstehen Deltas und Schlickgebiete.
Kolloide
Ein Kolloid hat Partikel, die größer als in einer Lösung sind, aber klein genug, dass sie sich nicht schnell absetzen. Die Partikel sind im Medium verteilt.
Häufige Typen:
| Disperse Phase | Medium | Typ | Beispiel |
|---|---|---|---|
| Flüssigkeit in Flüssigkeit | Flüssigkeit | Emulsion | Milch, Mayonnaise |
| Feststoff in Flüssigkeit | Flüssigkeit | Sol | Farbe, Blut |
| Gas in Flüssigkeit | Flüssigkeit | Schaum | Schlagsahne |
| Flüssigkeit in Gas | Gas | Aerosol | Nebel, Sprühdeodorant |
| Feststoff in Gas | Gas | Aerosol | Rauch |
Der Tyndall-Effekt
Ein Lichtstrahl durch ein Kolloid scheinen lässt das Licht streuen — man kann den Strahlenweg sehen. Das ist der Tyndall-Effekt. Er tritt in einer echten Lösung nicht auf (Partikel zu klein zum Streuen). Deshalb ist ein Leuchtturm-Strahl an einem nebeligen Tag sichtbar.
Emulgatoren
Emulsionen wie Milch und Mayonnaise mischen Öl und Wasser — zwei Flüssigkeiten, die sich normalerweise nicht mischen. Emulgatoren stabilisieren sie. Ein Emulgatormolekül hat ein Ende, das zu Wasser, und ein anderes, das zu Öl angezogen wird, was die Tröpfchen dispergiert hält.
Lecithin (aus Eigelb) ist ein natürlicher Emulgator in Schokolade, Mayonnaise und Eiscreme. Es verhindert, dass sich Öl- und Wasserkomponenten trennen.
Praxisbezug: Milch ist ein durch Protein stabilisiertes Kolloid
Milch ist eine Öl-in-Wasser-Emulsionskolloid — winzige Fettkügelchen (0,1–10 Mikrometer) sind in Wasser dispergiert. Normalerweise mischen sich Öl und Wasser nicht, aber die Fettkügelchen sind mit Kaseinproteinen beschichtet, die als natürliche Emulgatoren wirken und sie in der Schwebe halten. Homogenisierte Milch wurde mechanisch verarbeitet, um Fettkügelchen in noch kleinere, gleichmäßigere Größen zu zerkleinern, damit sie sich nicht trennen. Wenn du unhomogenisierte Milch stehen lässt, steigt das Fett auf und bildet eine Sahneschicht — das Kolloid trennt sich sichtbar.
Praxisbezug: Nebel und Wolken — Aerosol-Kolloide und Tyndall-Effekt
Nebel und Wolken sind Aerosolkolloide — winzige Wassertröpfchen (1–100 Mikrometer) in Luft dispergiert. Sie sind sichtbar, weil die Tröpfchen Licht streuen — der Tyndall-Effekt. Ein Leuchtturmstrahl ist nachts sichtbar, weil Nebel das Licht entlang seines Weges streut. Echte Lösungen von Wasserdampf in Luft sind unsichtbar (feuchte Luft sieht klar aus), aber sobald Wasser zu Tröpfchen kondensiert (ein Kolloid), macht der Tyndall-Effekt es als Dunst, Nebel oder Wolke sichtbar.
Praxisbezug: Medikamente mit 'vor Gebrauch schütteln' sind Suspensionen
Viele Medikamente — Kalmationslotion, manche Antibiotika, Antazida-Suspensionen — enthalten unlösliche Feststoffpartikel in Flüssigkeit. Der Wirkstoff setzt sich im Laufe der Zeit ab (es ist eine Suspension, keine Lösung). Der Hinweis „vor Gebrauch schütteln" stellt sicher, dass der Feststoff gleichmäßig verteilt wird, bevor eine Dosis abgemessen wird, damit jeder Löffel die richtige Menge enthält. Wenn nicht geschüttelt wird, sind frühe Dosen verdünnt und spätere Dosen gefährlich konzentriert. Das ist eine praktische Konsequenz des Unterschieds zwischen einer echten Lösung und einer Suspension.
Wo begegnet dir das im Alltag? Milch als Fett-in-Wasser-Kolloid (Sahne steigt auf, wenn unhomogenisiert), Nebel und Wolken streuen Licht (Tyndall-Effekt), Medikamente mit „vor Gebrauch schütteln" (Suspensionen setzen sich ab), Farbe als Feststoff-in-Flüssigkeit-Kolloid, Rauch als Feststoff-in-Gas-Aerosol — die meisten Lebensmittel und Medikamente sind Kolloide oder Suspensionen, keine echten Lösungen.
Übungsaufgaben
Ein Beobachter schüttelt ein Glas Orangensaft, wartet dann 30 Minuten und schaut wieder. Was würde er beobachten und warum?