Fraktionierte Kristallisation (Chemie)

Definition und Grundprinzip

Die fraktionierte Kristallisation ist ein chemisches Trennungsverfahren für kristallisierbare Substanzen. Sie nutzt Unterschiede in der Löslichkeit: Schlecht lösliche Stoffe kristallisieren oder fallen früher aus, während gut lösliche Stoffe länger in der Lösung bleiben. Dadurch können zwei oder mehr gelöste Substanzen nacheinander getrennt werden.

Die Kristallisation oder Fällung lässt sich durch eine Änderung der Konzentration oder Temperatur auslösen. Auch die Zugabe von Impfkristallen kann sie in nahezu gesättigten oder übersättigten Lösungen anstoßen. Impfkristalle sind kleine Kristalle, an denen weiteres Kristallwachstum beginnt.

Technische Durchführung

Das Stoffgemisch wird mit einem Lösungsmittel versetzt und erhitzt. Beim anschließenden langsamen Abkühlen kristallisieren die einzelnen Stoffe aufgrund ihrer unterschiedlichen Löslichkeit nacheinander aus. Mit einer geeigneten Vorrichtung können sie getrennt und in reiner Form aus der Lösung gewonnen werden.

Um die Reinheit weiter zu erhöhen, kann das Verfahren mehrmals hintereinander wiederholt werden.

Beispiel und Anwendungen

Marie Curie nutzte die fraktionierte Kristallisation, um zunächst die Chloride und später die Bromide von Radium und Barium zu trennen. In den Extrakten der Pechblende lagen Radium und Barium ursprünglich im Verhältnis 3 : 100.000 vor. Durch das Verfahren gewann sie wenige Milligramm reinen Radiumchlorids.

In der Chemietechnik dient die fraktionierte Kristallisation zur Gewinnung chemisch sehr reiner Stoffe und zur Aufbereitung von Abfall. Sie wird außerdem als chemisches Analyseverfahren eingesetzt, beispielsweise bei der Darstellung Seltener Erden und bei der Abtrennung einzelner Lanthanoide aus den in der Natur stets vorkommenden Mischkristallen dieser Elemente.