Dispersion (Chemie)

Eine Dispersion zu lat. dispergere ‚verteilen‘, ‚ausbreiten‘, ‚zerstreuen‘ ist in der Kolloidchemie und in der Verfahrenstechnik ein heterogenes Gemisch aus mindestens zwei Stoffen, die sich nicht oder kaum ineinander lösen oder chemisch miteinander reagieren. Dabei sind ein oder mehrere Stoffe als sogenannte disperse Phase fein verteilt in einem anderen kontinuierlichen Stoff, dem sogenannten Dispersionsmedium.^[1]

• Synonyme für disperse Phase: dispergierte Phase, innere Phase, Nebenphase^[2]
• Synonyme für Dispersionsmedium: Dispersionsmittel, Dispergens, kontinuierliche Phase, äußere Phase, Hauptphase

Dispersionen in der schematischen Einteilung der Stoffe
Stoff Reinstoff Gemisch Element Verbindung Lösung Dispersion (auch Kolloid) Aerosol disperse Flüssigkeit disperser Feststoff Nebel Rauch Schaum Emulsion Suspension

Die einzelnen Phasen können deutlich voneinander abgegrenzt und in der Regel durch physikalische Methoden wieder voneinander getrennt werden (z. B. Filtrieren, Zentrifugieren), oder sie entmischen sich von selbst (Sedimentieren).

Der Begriff der Dispersion wird darüber hinaus in der Oberflächenchemie vereinzelt im Sinne eines ‚Ausgebreitetseins‘ als dimensionslose Zahl für das Verhältnis von Oberflächenatomen zu Gesamtatomen eines Festkörpers oder Nanoteilchens gebraucht.

Einteilung nach Teilchengröße

Nach ihrer Teilchengröße lassen sich disperse Systeme wie folgt einteilen:^[3]

Dispergiergerät für die Herstellung von Dispersionen im Labor

Art	Teilchengröße	Merkmale	Beispiel
molekulardisperses System	< 1 nm	Grenzen zwischen disperser Phase und Dispersionsmedium nicht sichtbar; mechanische Trennung durch Nanofiltration möglich; Kaskaden von Gaszentrifugen ermöglichen bei Gasgemischen ggf. eine An-, bzw. Abreicherung.	echte Lösung / fluide Phasen
kolloiddisperses System	1 nm bis 1 µm	Grenzen zwischen disperser Phase und Dispersionsmedium unter Ultramikroskop sichtbar; Brownsche Bewegung erkennbar; Bei Flüssigkeiten ist eine Trennung durch Ultrazentrifugen, oder Ultrafiltration möglich.	Proteinlösungen
grobdisperses System	> 1 µm	Grenzen zwischen disperser Phase und Dispersionsmedium oft ohne Mikroskop sichtbar; Brownsche Bewegung nicht merklich; Bei Flüssigkeiten ist eine Trennung durch Zentrifugen, oder Filtration möglich.	Milchfettkügelchen

Sind in einer Dispersion alle Teilchen von etwa derselben Größe, spricht man von einem monodispersen, homodispersen oder isodispersen System, bei unterschiedlichen Teilchengrößen von heterodispersen^[2] oder polydispersen Systemen.

Einteilung nach Aggregatzuständen

Übersicht

Bei zweiphasigen Dispersionen gibt es abhängig von den Aggregatzuständen insgesamt acht Dispersionsarten:^[4]

		disperse Phase
		flüssig (in …)	gasförmig (in …)	fest (in …)
Dispersions- medium	flüssig	Emulsion	Schaum	Suspension
	gasförmig	Aerosol, flüssig (Nebel)	Gasmischung, keine Dispersion!	Aerosol, fest (Rauch)
	fest	poröser Festkörper (fester Schaum), durchfeuchtet	poröser Festkörper (fester Schaum), trocken	feste Mischung, gefügedicht

Dabei ist jedoch die Zuordnung der inneren Phase zu einem festen, oder flüssigen Aggregatzustand manchmal problematisch. So zeigen fein verteilte feste, wie flüssige Stoffe in einem gasförmigen Dispergens analoge Fließeigenschaften.^[3] Eine Gasmischung ist mikroskopisch betrachtet immer homogen und daher keine Dispersion (dies gilt auch, wenn makroskopisch betrachtet Konzentrationsgradienten vorliegen).

Beispiele

Bezeichnung	disperse Phase	Dispersionsmedium	Beispiele
„Dispersion“	Feststoff und Flüssigkeit	Flüssigkeit	Polymerdispersion, Milch (Milchfett ist emulgiert, Kasein ist suspergiert), Kakao (Getränk)
Feststoffgemisch/ Feststoffgemenge	Feststoff	Festkörper	Granit, Konglomerat (Gestein), Kies im Beton, Pigmente in ausgehärteten Anstrichen
Suspension	Festkörper	Flüssigkeit	Kalkmilch, Scheuermilch, naturtrüber Apfelsaft, Marmelade, Gletschermilch
Aerosol	Festkörper	Gas	Rauch, Feinstaub in der Luft, Sandstrahlen, Sandsturm, Schneefall, pyroklastischer Strom, Pulver, Puder
Einschluss	Flüssigkeit	Festkörper	nasser Badeschwamm, Trübung in Bernstein, feuchter poröser Backstein
Emulsion	Flüssigkeit	Flüssigkeit	Milch, Butter, Hautcreme, Lotion
Aerosol	Flüssigkeit	Gas	Nebel, Wolken, Regen
poröser Körper, fester Schaum	Gas	Feststoff	Schaumstoff, Porenbeton, Metallschaum, Luftblasen in Eis
Schaum	Gas	Flüssigkeit	Seifenschaum, ausperlender Sekt, Colaschaum, Löschschaum, Schlagsahne

Bezeichnung	disperse Phase	Dispersionsmedium	Beispiele
Biofluid	Erythrozyten	Flüssigkeit	Blut
Biokolloid	Apatit	Kollagen	Knochen
Gel	Makromoleküle	Lösungsmittel	Leime, Gele
Mizellen	Aggregate	Flüssigkeit	Seife, Farbstoffe

Literatur

• A. F. Holleman, E. Wiberg, N. Wiberg: Lehrbuch der Anorganischen Chemie. 102. Auflage. Walter de Gruyter, Berlin 2007, ISBN 978-3-11-017770-1.
• G. Lagaly, O. Schulz, R. Zimehl: Dispersionen und Emulsionen, Steinkopff, Darmstadt 1997. ISBN 3-7985-1087-3.

Einzelnachweise

1. Wilfried J. Bartz: Expert Praxislexikon Tribologie Plus: 2010 Begriffe für Studium und Beruf. expert verlag, 2000, ISBN 3-8169-0691-5, S. 36 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
2. Müfit Bahadir, Harun Parlar, Michael Spiteller: Springer Umweltlexikon. Springer, 2000, ISBN 3-642-56998-6, S. 328 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche).
3. Karl-Heinz Näser, Dieter Lempe, Otfried Regen: Physikalische Chemie für Techniker und Ingenieure. Stark überarbeitete Auflage. VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig 1988, ISBN 3-342-00277-8, S. 91.
4. Vgl. Gerhard Lagaly, Oliver Schulz, Ralf Zimehl: Dispersionen und Emulsionen. Eine Einführung in die Kolloidik feinverteilter Stoffe einschließlich der Tonminerale. Steinkopff, Darmstadt 1997, ISBN 3-7985-1087-3, S. 3.