Separationstechnik

Trennung von Stoffgemischen gehört zu den häufigsten Aufgaben im Labor. Partikelgröße, Dichte, Löslichkeit oder chemische Affinität ermöglichen die Isolierung einzelner Komponenten. Die Wahl der richtigen Methode entscheidet über Reinheit, Ausbeute und Zeitaufwand.

Zentrifugation nach Dichte und Masse

Rotation erzeugt Zentrifugalkräfte, die Partikel nach außen beschleunigen. Dichtere oder schwerere Bestandteile sedimentieren schneller als leichtere. Zentrifugation trennt Zellen von Überständen, fällt Proteine aus oder konzentriert Suspensionen.

Tischzentrifugen arbeiten mit 3000 bis 6000 Umdrehungen pro Minute für Routinetrennungen. Kühlzentrifugen halten temperatursensible Proben zwischen 4 und minus 20 Grad Celsius. Ultrazentrifugen erreichen 100000 Umdrehungen pro Minute für subzelluläre Fraktionierung.

Rotoren mit Schwenkbechern halten Röhrchen während der Rotation horizontal. Festwinkelrotoren beschleunigen Sedimentation durch schräge Anordnung. Gradientenzentrifugation trennt nach Dichte in Saccharose- oder Cäsiumchlorid-Schichten.

Filtration für Partikelabscheidung

Poröse Membranen oder Gewebe halten Feststoffe zurück und lassen Flüssigkeiten passieren. Filtration entfernt Mikroorganismen, klärt Lösungen oder sammelt Niederschläge. Porengröße zwischen 0,1 und 100 Mikrometer bestimmt Trenngrenze.

Vakuumfiltration beschleunigt den Durchfluss durch Unterdruck. Nutschenfilter mit Fritte nehmen Filterpapier oder Membranfilter auf. Büchner-Trichter sammeln Filtrat in Saugflaschen.

Membranfilter aus Cellulose, Nylon oder PTFE bieten chemische Beständigkeit gegen Säuren, Basen oder organische Lösungsmittel. Sterile Einwegfilter mit 0,22 Mikrometer Porengröße entfernen Bakterien ohne Hitze. Spritzenvorsatzfilter klären kleine Probenvolumen direkt vor der Analyse.

Sieben für Korngrößentrennung

Maschenweiten zwischen 20 Mikrometer und 20 Millimeter klassieren Pulver, Granulate oder Aggregate. Sieben liefert Korngrößenverteilungen für Qualitätskontrolle. Normsiebe entsprechen ISO- oder ASTM-Standards.

Siebsätze stapeln mehrere Siebe mit abnehmender Maschenweite übereinander. Rüttelmaschinen bewegen das Material durch alle Fraktionen. Wurfbewegung verhindert Verstopfung der Maschen.

Analysensiebe aus Edelstahl oder Messing halten mechanischer Beanspruchung stand. Prüfsiebe mit Zertifikat dokumentieren exakte Maschenweite. Reinigung mit Bürsten oder Ultraschall entfernt anhaftende Partikel.

Chromatographie für Molekültrennung

Verteilung zwischen stationärer und mobiler Phase trennt gelöste Substanzen. Chromatographie nutzt Polarität, Größe oder Ladung als Trennkriterium. Retentionszeit oder Laufstrecke identifiziert Komponenten.

Dünnschichtchromatographie visualisiert Trennungen auf beschichteten Platten. Kieselgel oder Aluminiumoxid bilden die stationäre Phase. Laufmittelgemische aus verschiedenen Lösungsmitteln optimieren Auflösung.

Säulenchromatographie packt stationäre Phasen in Glassäulen. Gravitation oder Pumpen treiben mobile Phase durch das Bett. Fraktionssammler erfassen getrennte Komponenten automatisch.

Gaschromatographie verdampft Proben und trennt sie in beheizten Kapillarsäulen. Detektoren wie FID oder Massenspektrometer quantifizieren Peaks. HPLC arbeitet mit hohem Druck für schnelle Trennungen polarer Substanzen.

Extraktion zwischen Phasen

Löslichkeitsunterschiede verteilen Substanzen zwischen nicht mischbaren Flüssigkeiten. Scheidetrichter trennen organische von wässriger Phase durch Ablassen. Mehrfache Extraktion erhöht Ausbeute.

Soxhlet-Apparaturen extrahieren Feststoffe kontinuierlich mit siedendem Lösungsmittel. Rückfluss kondensiert Dämpfe und spült Extrakt in den Kolben. Fette, Öle oder Naturstoffe lassen sich so isolieren.

Festphasenextraktion bindet Analyten an Kartuschen mit funktionalisierten Partikeln. Waschschritte entfernen Störstoffe, Elution gibt gereinigte Substanz frei. SPE konzentriert Spuren aus großen Volumina.

Kristallisation für Reinigung

Übersättigte Lösungen scheiden Kristalle mit hoher Reinheit ab. Langsames Abkühlen oder Verdunsten fördert Kristallwachstum. Verunreinigungen bleiben in der Mutterlauge gelöst.

Impfkristalle initiieren Kristallisation an definierten Stellen. Kratzen am Gefäßboden erzeugt Kristallisationskeime. Umkristallisation wiederholt den Prozess für höchste Reinheit.

Vakuumtrocknung entfernt anhaftendes Lösungsmittel. Schmelzpunktbestimmung prüft Reinheit des Produkts. Ausbeute und Reinheit bewerten den Erfolg der Trennung.

Methodenauswahl und Kombination

Probenmenge, Trennaufgabe und gewünschte Reinheit bestimmen die Technik. Grobe Vortrennung durch Zentrifugation oder Filtration bereitet Feintrennungen vor. Analytische Methoden erfordern höhere Auflösung als präparative Trennungen.

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