Gemisch

Schematische Einteilung der Stoffe

Unter einem Gemisch (Stoffgemisch) versteht man einen Stoff, der aus mindestens zwei Reinstoffen besteht.

Von einem Gemenge spricht man meist bei granulen (Haufwerk, Schüttgut) oder lebenden Komponenten (Samen), die sich nur miteinander vermengen, aber nicht homogen mischen können, ohne abzusterben oder funktionsunfähig zu werden.

Physikalische Chemie

In der Mischung sind die Ausgangsstoffe unverändert enthalten. Die Ausgangsstoffe werden dabei oft unkenntlich, weil die Mischung andere physikalische Eigenschaften aufweist als jeder isolierte Ausgangsstoff. Beim Mischen entsteht jedoch kein neuer Stoff.

Beispiel: Beton ist ein Gemisch aus Zement, Betonzuschlag (Sand und Kies) und Wasser.

Die spezifischen Eigenschaften wie zum Beispiel Dichte, Siedepunkt oder Farbe sind vom Mischungsverhältnis (Massenverhältnis) der Komponenten abhängig.

• In der Metallurgie wird ein geschmolzenes Gemenge unterschiedlicher Reinsubstanzen letztendlich auch als Legierung bezeichnet.
• In anderem Zusammenhang spricht man von Vermischung oder auch Konglomerat.
• Kolloide sind eine Zwischenform homogener und heterogener Gemische. In diesen Flüssigkeiten sind Feststoffe vermischt, die allerdings in sehr kleinen Phasen von wenigen Molekülen vorkommen und sich deshalb ähnlich wie Lösungen (homogen) verhalten.

Will man Gemische in ihre Reinstoffe auftrennen, so nutzt man die unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften aus. Daraus ergibt sich die Auswahl der jeweiligen Trennmethode.

Homogene und heterogene Gemische nach Aggregatzustand

Die verschiedenen Arten der Gemische, welche nach den Aggregatzuständen der vermischten Stoffe unterschieden werden, lassen sich in die zwei Gruppen unterordnen:

• Heterogene Gemische (Dispersionen) sind nicht vollends vermischt, da die Reinstoffe in klar abgegrenzten Phasen vorliegen, also mehrphasig sind.
• Homogene Gemische sind auf molekularer Ebene vermischte Reinstoffe, also einphasig

Folgende Arten von Gemischen gibt es (rot=homogen, gelb=heterogen):

Gemisch	fest	flüssig	gasförmig
in fest	Legierung, wie Bronze	Schwamm, z. B. vollgesogener Badeschwamm	leerer Schwamm, Hartschaum
	Gemenge i.e.S., wie Granit
	Haufwerk, wie Kies
in flüssig	Lösung, wie Wein
	Suspension, wie Schlamm	Emulsion, wie Milch	Schaum
in gasförmig	Aerosol (Oberbegriff)		Gasgemisch
	Rauch, Staub, wie Zigarettenrauch	Dampf, Nebel

Arten von Gemischen

Gemische und Gemenge lassen sich nach dem Phasenzustand, in dem sie vorliegen, unterscheiden. Wenn dabei fest, flüssig und gasförmig zu Grunde gelegt wird, zeigt sich, dass in allen für das menschliche Dasein relevanten Bereichen Gemische und Gemenge weit häufiger von Bedeutung sind als Reinstoffe.

Feststoffgemische

Feststoffgemische können natürlichen Ursprungs sein oder artifizieller Art (von Menschen geschaffen). Leicht zu definieren scheinen die natürlich vorkommenden Gemische, denen man als örtliche, regionale oder globale Bestandteile der Erdoberfläche begegnet. Beispiele für die Vielfältigkeit solcher Gemische sind Lava, Dolomit oder Granit. Wichtig ist das zur Entstehung Gesagte, denn es zeigt sich, dass alle uns bekannten Feststoffe erst zu solchen geworden sind und sich aus einer im Urzustand heißen und gasförmigen Phase im Zuge derer Abkühlung über flüssig zu zähflüssig und breiig erst in sehr langen erdgeschichtlichen Zeiträumen zu Feststoffen gewandelt haben. Beispiel: Granit ist ein Gemisch oder Gemenge aus Quarz, Feldspat, Glimmer und Hornblende.

Flüssige Gemische

Natürliche flüssige Gemische sind Laven oder kohlensäurehaltigen Mineralquellen. Bei flüssigen Gemischen ist menschlicher Einfluss bereits seit historischer Zeit nachweisbar. Beispiel: „Griechisches Feuer“, vermutlich ein Gemisch auf Erdölbasis mit Erdpech, Schwefel und Salpeter, das bereits von Kaiser Konstantin I. im vierten Jahrhundert als Seekampfmittel genutzt wurde. In modernerer Form begegnet man einer vergleichbaren Mischung in Form des im Zweiten Weltkriegs erfundenen oder wiederentdeckten Molotow-Cocktails, einer Brandflasche, gefüllt mit einem Gemisch aus Benzin und weißem Phosphor.

Gasförmige Gemische

Das bekannteste gasförmige Gemisch ist die Atemluft mit Anteilen an Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoffdioxid und Helium.

Verfahrenstechnik

→ Hauptartikel: Mischen (Verfahrenstechnik)

Makrovermischung und Mikrovermischung

In der chemischen Reaktionstechnik unterscheidet man den Zustand der Vermischung der Reaktionsmasse in einem Reaktor:

• Makrovermischung: das ist alles, was man 'mit dem bloßen Auge erkennen könnte', die Makrovermischung im Reaktor wird charakterisiert durch das Verweilzeitspektrum, das z. B. experimentell durch 'Tracermessungen' erhalten werden kann.
• Mikrovermischung: diese ist ein Charakteristikum des Fluids:
  • vollständige Mikrovermischung = molekulardisperses Fluid (Beispiel: Kochsalzlösung)
  • vollständige 'Nichtmikrovermischung' = vollständige Segregation = Fluid mit einer Dispersion mikroskopisch kleiner abgeschlossener Fluidelemente (Beispiel: Milch/Emulsion).

Im Englischen und auch bei einigen deutschen Schulen ist die Begriffsdefinition etwas verschieden: engl. macromixing und macrofluid = segregiertes Fluid ; micromixing und microfluid = molekulardisperses Fluid. Für den Begriff 'Makrovermischung', wie er im vorliegenden definiert wurde, wird dann 'contacting pattern' verwendet.

Maßbegriffe von Gemischen

Anteil, Konzentration oder Gehalt ist der materieller Anteil eines Stoffes an einem Gemisch in Bezug auf Masse, Volumen oder Stoffmenge:

• Massenanteil, Volumenanteil, Stoffmengenanteil
• Volumenkonzentration, Massenkonzentration, Stoffmengenkonzentration
• Molalität

Konkrete Beispiele:

• Salzgehalt, Salinität

Stoff und Gemisch in der Gesetzgebung

Beide Begriffe kommen in der Gesetzgebung zum Gefahrstoffrecht vor und sind dort etwas anders definiert als aus dem obigen Schaubild hervorgeht: Der Gesetzgeber verwendet „Stoff“ nur für das, was im Schema als „Reinstoff“ (Element oder Verbindung) deklariert ist und nicht als Oberbegriff für alles. Der Begriff „Gemisch“ (vom Gesetzgeber früher Zubereitung genannt) ist umgekehrt keine Untermenge von Stoff, sondern ein paralleler Begriff dazu. So gilt für die Einführung des GHS für „Stoffe“ ein anderer Termin als für „Gemische“; das wäre mit der im Artikel angegebenen Definition nicht möglich.

Literatur

• „Herder-Lexikon Geologie und Mineralogie“, Verlag Herder KG, Freiburg im Breisgau 1972, ISBN 3-451-16452-3.

Siehe auch

• Bestandteil, Vermischung – zu den rechtlichen Belangen des Mischens
• Mischphase (Thermodynamik) – eine homogene Phase, welche aus mehreren Stoffen besteht
• Mischungsaufgaben – eine Untergruppe mathematischer Problemstellungen

Weblinks

Wiktionary: Gemisch – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

• Stoffe – Stofftrennung
• Einteilung von Stoffen und Gemischen