Chemie · Klasse 5–8 · aktualisiert
Filtration in der Chemie: einfach erklärt
Wie eine Filtration Feststoffe aus einer Flüssigkeit trennt, was Filtrat und Rückstand sind und warum gelöstes Salz durch den Filter läuft.
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Kurz gesagt
Bei einer Filtration gießt man ein Gemisch durch einen Filter, zum Beispiel Filterpapier. Ungelöste Feststoffe bleiben als Rückstand im Filter, die Flüssigkeit läuft als Filtrat hindurch. Gelöste Stoffe wie das Salz im Salzwasser trennt ein gewöhnlicher Papierfilter nicht ab.
Bei einer Filtration gießt du ein Gemisch durch einen Filter, zum Beispiel durch Filterpapier. Die Flüssigkeit läuft durch die feinen Löcher des Filters. Ungelöste feste Teilchen, die zu groß dafür sind, bleiben zurück. So entstehen Filtrat und Rückstand. Gelöste Stoffe wie Salz lassen sich mit einem gewöhnlichen Papierfilter nicht abtrennen.
Deine Lernziele
Hake ab, was du schon kannst. Löst du alle Aufgaben eines Abschnitts, hakt Mela das Ziel für dich ab.
4 Abschnitte
Stell dir zwei Bechergläser vor: In einem befindet sich Wasser mit Erde, im anderen Salzwasser. Obwohl beide Flüssigkeiten Stoffe enthalten, ist ein Papierfilter nur beim Erde-Wasser-Gemisch zur Trennung geeignet.
Salzwasser ist dagegen eine Lösung. Darin ist das Salz gleichmäßig im Wasser gelöst. Das Wasser ist hier das Lösungsmittel, also der Stoff, in dem sich das Salz löst. Die gelösten Bestandteile laufen zusammen mit dem Wasser durch einen gewöhnlichen Papierfilter. Filtration eignet sich deshalb nicht zur Trennung von Salz und Wasser.
Definition
Suspension
Eine Suspension ist ein heterogenes Gemisch aus einer Flüssigkeit und einem darin verteilten, ungelösten Feststoff. Heterogen heißt: Man kann darin verschiedene Bereiche unterscheiden, hier feste Teilchen und Flüssigkeit. In Schmutzwasser können feste Erdteilchen verteilt sein. Da sie nicht gelöst sind, können sie sich absetzen oder von einem geeigneten Filter zurückgehalten werden.
Merke: Eine einfache Papierfiltration trennt eine Flüssigkeit von ungelösten festen Teilchen, die groß genug sind, um im Filter hängen zu bleiben. Gelöste Stoffe trennt sie nicht von ihrem Lösungsmittel.
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Das Filtermedium ist das Material, durch das das Gemisch strömt. Im Schulversuch ist es meist Filterpapier. Seine feinen Öffnungen heißen Poren.
Bei der einfachen Filtration im Unterricht wirkt das Papier ähnlich wie ein sehr feines Sieb: Die Flüssigkeit gelangt durch die Poren. Ungelöste feste Teilchen, die größer als die Poren sind, bleiben auf dem Filter. Die Filtration erzeugt also zwei getrennte Anteile: Unter dem Filter sammelt sich das Filtrat, auf dem Filter bleibt der Rückstand. Filtrieren ist ein physikalisches Trennverfahren: Die Stoffe werden nur getrennt, es entstehen keine neuen Stoffe.
Das Bild vom Sieb erklärt die einfache Papierfiltration gut. Es beschreibt aber nicht alle Filter vollständig: In technischen Filtern können auch Teilchen hängen bleiben, die kleiner als die Poren sind.
Definition
Filtrat
Das Filtrat ist die Flüssigkeit, die durch den Filter läuft und im Auffanggefäß gesammelt wird.
Definition
Rückstand
Der Rückstand ist der Stoff, der im oder auf dem Filter zurückbleibt. Bei der Trennung eines Feststoffs von einer Flüssigkeit ist er meist fest.
Teste dich
Für eine einfache Filtration brauchst du einen Trichter, Rundfilterpapier und ein Auffanggefäß. Für einen Vergleich können vorbereitete Proben von Schmutzwasser und Salzwasser verwendet werden. Im Chemieraum arbeitest du dabei nach Anweisung deiner Lehrkraft. Dort wird nichts probiert oder getrunken, auch kein Filtrat.
Eine vollständige Versuchsauswertung unterscheidet drei Dinge. Die Vermutung sagt, was du vor dem Versuch erwartest. Die Beobachtung beschreibt, was du tatsächlich sehen kannst. Die Erklärung sagt, warum dieses Ergebnis entstanden ist.
Beispiel: So baust du den Filter und filtrierst
- 1Falte das Rundfilterpapier genau in der Mitte.
- 2Falte es ein zweites Mal, sodass sich ein Filterkegel öffnen lässt.
- 3Öffne den größeren Teil zu einer kleinen Tüte.
- 4Setze das Filterpapier in den Trichter.
- 5Feuchte es mit etwas Wasser an, damit es am Trichter haftet.
- 6Stelle den Trichter über das Auffanggefäß.
- 7Gieße das Gemisch langsam in den Filter, ohne ihn zu überfüllen.
- 8Beobachte getrennt, was im Filter bleibt und was im Gefäß ankommt.
Beispiel: Lässt sich Schmutzwasser durch Papierfiltration trennen?
- 1Vermutung: Die ungelösten Erdteilchen bleiben im Filter.
- 2Beobachtung: Feste Teilchen liegen auf dem Filterpapier. Eine Flüssigkeit sammelt sich im Auffanggefäß.
- 3Erklärung: Die Erdteilchen waren nicht gelöst und wurden vom Filter zurückgehalten. Sie bilden den Rückstand. Die durchgelaufene Flüssigkeit ist das Filtrat. Damit hat die Filtration das Gemisch teilweise getrennt.
Teste dich
Eine erfolgreiche Filtration hängt vom Gemisch und vom Filter ab. Nicht jedes flüssige Gemisch lässt sich filtrieren.
Auch ein Filtrat muss nicht völlig rein sein. Sehr feine oder gelöste Bestandteile können durch den verwendeten Filter laufen. Die Aussage „filtriert“ bedeutet daher nicht „reiner Stoff“ und auch nicht „gefahrlos trinkbar“.
Mit der Zeit können die zurückgehaltenen Teilchen eine Schicht bilden, den Filterkuchen. Diese Schicht kann weitere Teilchen zurückhalten. Sie bremst aber zugleich die Flüssigkeit, das Filtrat fließt dann langsamer. Technische Filter werden deshalb je nach Bauart gereinigt, rückwärts durchgespült, mit einem kurzen Druckstoß frei gemacht oder ausgetauscht.
Beispiel: Drei Proben mit frischem Filterpapier
- 1Schmutzwasser: Ungelöste Teilchen bleiben als Rückstand zurück. Wasser tritt als Filtrat hindurch.
- 2Salzwasser: Es entsteht kein Salzrückstand, weil das Salz gelöst ist und mit dem Wasser durch den Papierfilter gelangt.
- 3Cola: Bei dieser Probe bleibt kein fester Rückstand zurück, sie läuft durch den Filter. Die Papierfiltration trennt ihre gelösten Bestandteile nicht ab.
Merke: Ob Filtration geeignet ist, entscheidest du nicht nach dem Aussehen allein. Frage: Ist der abzutrennende Bestandteil ungelöst, und kann der verwendete Filter ihn zurückhalten?
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Alles auf einen Blick
Filtration
Prinzip
Ungelöste Feststoffe bleiben im Filter, die Flüssigkeit läuft hindurch
Filtermedium
ein Material mit feinen Poren, im Unterricht meist Filterpapier
Filtrat und Rückstand
was durch den Filter läuft und was darin bleibt
Physikalisch
Die Stoffe werden getrennt, aber nicht verändert
Grenze
Gelöstes Salz läuft durch gewöhnliches Filterpapier
Filterkuchen
Eine wachsende Schicht macht den Filter langsamer
Musteraufgabe · Schritt für Schritt
Kaffee filtern: Was ist Filtrat, was Rückstand?
- 1Aufgabe: Gemahlener Kaffee wird in einem Papierfilter mit heißem Wasser übergossen. Benenne Filtrat und Rückstand und begründe.
- 2Ein Teil der Stoffe aus dem Kaffeepulver löst sich im heißen Wasser. Die festen Körnchen lösen sich nicht.
- 3Die ungelösten Körnchen passen nicht durch die Poren. Sie bleiben als Rückstand im Filter: der Kaffeesatz.
- 4Die braune Flüssigkeit in der Kanne ist das Filtrat.
- 5Das Filtrat ist braun, weil gelöste Stoffe aus dem Kaffeepulver mit dem Wasser durch den Filter gelaufen sind. Es ist also kein Reinstoff.
Fehler finden
Ist das klare Filtrat reines Wasser? In einer Zeile steckt ein Fehler. Tippe sie an.
Fehler in Zeile 4Die vierte Zeile schließt von „klar“ auf „rein“. Die gelösten Stoffe des Leitungswassers laufen durch den Filter. Richtig: „Das Filtrat ist klar, enthält aber noch gelöste Stoffe. Es ist kein Reinstoff.“
Lückentext
Wähl in jeder Lücke das passende Wort und prüf dann deine Antworten.
Ein Gemisch aus Wasser und ungelöster Erde ist eine . Das Filterpapier ist das . Die durchgelaufene Flüssigkeit heißt . Die festen Erdteilchen im Filter bilden den Rückstand.
Karteikasten
Erst selbst überlegen, dann umdrehen.
Übung mit Feedback