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Filtration und Trennung

MittelschuleChemieIdealisierter Transfer von gelöstem Salz, Wasser und suspendiertem Sand durch einen Filter mit expliziten Partikelrückhalteanteilen

Setzen Sie den Filter zusammen und gießen Sie dann die Mischung ein. Beobachten Sie, wie sich Sand auf dem Papier ansammelt, während gelöstes Salz in das Auffangbecherglas gelangt.

3D

Ziehe den Apparat, um ihn anzupassen. Ziehe den Hintergrund, um ihn zu drehen. Scrolle zum Zoomen.

Messprotokoll

Ändere die Einstellungen, teste eine Vorhersage und speichere das Ergebnis. Es werden bis zu 12 Momentaufnahmen gespeichert.

Über dieses Experiment

Baue einen Trichter mit Filterpapier über einem Auffangbecherglas auf und gieße dann ein Salz-Sand-Gemisch hinein. Das gelöste Salz gelangt mit dem Wasser hindurch, während ein intakter Filter den Sand zurückhält. Untersuche beide Fraktionen, um zu verstehen, warum ein klares Filtrat nicht unbedingt reines Wasser ist.

Lernziele

  • Unterscheide zwischen einem gelösten Stoff und suspendierten Partikeln.
  • Stelle eine Stoffbilanz für Ausgangsgemisch, zurückgehaltenen Feststoff und Filtrat auf.
  • Vergleiche einen intakten Filter mit einem beschädigten oder fehlenden Filter.

Anleitung

  1. 1Baue den Filter auf und gieße einen Teil des Gemischs hindurch. Untersuche die Anzeigen für Wasser, Salz und zurückgehaltenen Sand.
  2. 2Gieße das Gemisch vollständig hindurch und prüfe, ob das gesamte gelöste Salz in den Auffangbehälter gelangt ist.
  3. 3Wiederhole den Vorgang mit dem Modell aus zerrissenem Papier und ohne Papier. Vergleiche die Sandmenge im Filtrat.
  4. 4Ändere die Ausgangsmassen, notiere die Ergebnisse und überprüfe, ob alle Stoffe bilanziert sind.

Das Modell

Transfer gelöster Stoffe
Partikelbilanz für den Rückhalteanteil eta

Annahmen

  • Das gesamte ausgewählte Salz ist bereits gelöst, und die Wasserdichte wird mit 1 g/mL angesetzt. Der ausgewählte Salzbereich liegt unterhalb seiner Sättigungsgrenze im ausgewählten Wasservolumen.
  • Unbeschädigtes Papier hält sämtlichen schwebenden Sand zurück; das Lehrmodell mit zerrissenem Papier hält 20 Prozent zurück; ohne Papier wird nichts zurückgehalten. Dies sind vorgegebene Rückhaltefälle und kein kalibriertes Porengrößenmodell.
  • Der Transferfortschritt ist der Anteil des Ausgangsgemischs, der verarbeitet wurde. Gelöstes Salz und Wasser bewegen sich gemeinsam. Rückhaltung im Filter, Adsorption, Verdunstung und ein veränderlicher Strömungswiderstand werden nicht berücksichtigt.

Im Unterricht ausprobieren

  1. Q1Wie könnte man das gelöste Salz nach der Filtration vom klaren Filtrat trennen?
  2. Q2Warum verändert ein zerrissener Filter den schwebenden Sand, aber nicht den Anteil des gelösten Salzes?

Häufig gestellte Fragen

Bedeutet klares Filtrat, dass alle Stoffe außer Wasser entfernt wurden?

Nein. In diesem Modell passiert das gelöste Salz zusammen mit dem Wasser den Filter.

Was bleibt vor einem vollständigen Ausgießen in der Ausgangsmischung zurück?

Der unverarbeitete Anteil enthält weiterhin seinen proportionalen Anteil an Wasser, Salz und Sand. Zurückgehaltener Sand umfasst nur Partikel, die bereits vom Papier verarbeitet wurden.