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Fraktion (Chemie)
Die Stoffe einer Fraktion sind einander ähnlicher als dem Rest des Stoffgemisches. Der prozentuale Anteil einer Fraktion an einem Gemisch kann als molare …
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Grundidee
Eine Fraktion, auch Schnitt genannt, ist in der Chemie eine Untergruppe von Stoffen innerhalb eines Stoffgemisches, unabhängig vom Aggregatzustand. Die Stoffe einer Fraktion ähneln einander stärker als dem übrigen Stoffgemisch. Der Anteil einer Fraktion an einem Gemisch kann als molare Fraktion, Massenfraktion oder, besonders bei Gasen, als Volumenfraktion angegeben werden.
Typische Beispiele sind die CO_{2}-Fraktion in der Ausatemluft, die O_{2}-Fraktion der Einatemluft (FiO_{2}), die Leichtölfraktion des Erdöls, die Eiweiß-Fraktion der Milch sowie Organell-Fraktionen bei der Aufarbeitung biologischer Gewebe. Auch bei der Subfraktionierung von Organellen oder membranären Systemen unterscheidet man zum Beispiel lösliche Proteine und unlösliche Membranfraktionen.
Fraktionierung
Die Trennung eines Stoffgemisches in Fraktionen heißt Fraktionierung. Solche Stoffgemische entstehen zum Beispiel bei der Extraktion von Pflanzen oder tierischem Material und häufig auch bei chemischen Synthesen, bei denen mehrere Stoffe nebeneinander gebildet werden.
Durch Fraktionierung erhält man mehr oder weniger reine Fraktionen. Im Idealfall enthält jede Fraktion nur einen einzigen Stoff und ist damit chemisch einheitlich. Zur Trennung stehen chemische Verfahren wie Fällung und physikalische Verfahren zur Verfügung. Dazu gehören fraktionierende Kristallisation, fraktionierende Destillation, fraktionierende Sublimation, fraktionierende Auflösung, fraktionierende Extraktion, fraktionierende Sedimentation, fraktionierende Flotation und fraktionierende Elektrophorese.
Auch chromatographische Verfahren können Stoffgemische in mehrere Fraktionen zerlegen. Bei gaschromatographischer, säulenchromatographischer oder dünnschichtchromatographischer Trennung enthalten die entstehenden Fraktionen einzelne Stoffe oder getrennte Stoffgruppen.
Analytische Trennung
Bei der analytischen Trennung wird meist nur eine sehr kleine Menge eines Stoffgemisches getrennt, typisch weniger als 1 mg. Ein Beispiel ist die gaschromatographische Trennung. Häufig wird die Trennmethode direkt mit einer Analysenmethode kombiniert, damit die getrennten Stoffe anschließend erkannt oder genauer untersucht werden können.
Ein wichtiges Beispiel ist GC-MS, die Kombination von Gaschromatographie und Massenspektrometrie. Die Dünnschichtchromatographie ist eine weitere Methode zur analytischen Trennung sehr kleiner Mengen eines Stoffgemisches.
In der makromolekularen Chemie, also der Chemie sehr großer Moleküle, ist die Trennung von Polymeren nach unterschiedlichem Polymerisationsgrad wichtig. Dabei entstehen Fraktionen mit annähernd einheitlicher Molekularmasse.
Präparative Trennung
Bei der präparativen Trennung werden Stoffgemische in deutlich größeren Mengen getrennt, typisch mehrere mg, g, kg oder to. Ziel ist nicht nur die Analyse, sondern die Gewinnung nutzbarer Fraktionen.
Ein wichtiges Verfahren ist die fraktionierende Destillation. Damit wird Erdöl in Erdölfraktionen getrennt, zum Beispiel Ottokraftstoff, Dieselkraftstoff, Heizöl, Grundöle für Schmierstoffe und Bitumen. Weitere präparative Verfahren sind die fraktionierende Kristallisation zur Trennung von Feststoffgemischen und die Säulenchromatographie, die häufig im organisch-chemischen Labor eingesetzt wird, in der Technik aber seltener.