Farbspektrum und Stoffgemisch: Unterschied zwischen den Seiten

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[[Datei:Lichtspektrum.jpg|mini|300px|Farbspektrum]]
Unter einem '''Gemisch''' ('''Stoffgemisch''') versteht man einen [[Stoff (Chemie)|Stoff]], der aus mindestens zwei [[Reinstoff]]en besteht. Ein Gemisch aus zwei Bestandteilen wird ''binäres Gemisch'' (mitunter auch ''binäres System'') genannt, Gemische aus drei Bestandteilen [[ternäres Gemisch]].
[[Datei:Suðuroy rainbow2.jpg|mini|300px|Regenbogen über [[Wikipedia:Suðuroy|Suðuroy]] auf den [[Wikipedia:Färöer|Färöer Inseln]].]]
[[Datei:Umkehrspektrum.jpg|mini|300px|Komplementärspektrum mit [[Pfirsichblüt]] in der Mitte.]]
[[Datei:Kantenspektrum1.jpg|miniatur|300px|Kantenspektren bei drei verschieden Breiten des Streifens:<br />links: dunkler Streifen → ''Komplementär-Spektrum''),<br />rechts: heller Streifen  → ''reguläres Newton-Spektrum'')]]


Das '''Farbspektrum''' oder '''Lichtspektrum''', das sich am unmittelbarsten in dem [[Wikipedia:Atmosphärische Optik|optisch-atmosphärisches]] [[Phänomen]] des [[Regenbogen]]s offenbart und alle '''Spektralfarben''' umfasst, zeigt sich als leuchtendes, schmales Farbband, in dem die [[sieben]] [[Regenbogenfarben]] [[spektral]] geordnet nach ihrer [[Farben|Farbqualität]] erscheinen, beginnend mit dunklem [[Violett]], das sich dann über [[Indigo]] zu [[Blau]] aufhellt; in der Mitte des Farbbands erscheint [[Grün]], das nach außen hin in [[Gelb]], [[Orange]] und [[Rot]] übergeht. Die Farbzonen sind dabei nicht scharf voneinander abgegrenzt, sondern gehen [[kontinuierlich]] inneneinder über.
Von einem '''Gemenge''' spricht man meist bei [[Granulare Materie|granulen]] ([[Haufwerk]], [[Schüttgut]]) oder lebenden Komponenten (Samen), die sich nur miteinander vermengen, aber nicht homogen mischen können, ohne abzusterben oder funktionsunfähig zu werden.


Die Entstehung des Farbspektrums lässt sich nach [[Farbenlehre (Goethe)|Goethes Farbenlehre]] aus dem Zusammenwirken von [[Licht]] und [[Finsternis]] erklären. Wird weißes Licht abgedunkelt, färbt es sich zunächst gelblich und geht bei weiterer Verdunklung über Orange in ein immer dunkleres Rot über. Wird umgekehrt die [[schwarz]] erscheinende Finsternis schrittweise erhellt, geht sie allmählich in ein dunkles Violett über, das sich nach und nach über Indigo zu Blau aufhellt. Grün entsteht sekundär aus der Mischung von Gelb und Blau.  
In manchen Zusammenhängen spricht man von einem Konglomerat.


Das kann man genau beobachten, wenn man einen schmalen weißen Streifen auf schwarzem Hintergrund durch ein quer davor gehaltenes Glasprisma betrachtet. Die Farben entstehen zunächst nur an den Kanten, wo Weiß in Schwarz bzw. Schwarz in Weiß übergeht. An der einen Kante zeigen sich nur die gelbroten Farbtöne. Hier wird durch das Prisma das Bild des dunklen Hintergrunds über den weißen Streifen geschoben und dieser dadurch zu den gelben und roten Farbtönen abgedunkelt. Die roten Farben liegen dabei außen, die gelben innen. An der anderen Kante schiebt das Prisma das Bild des weißen Streifens über den schwarzen Hintergrund, der dadurch zu den violetten und blauen Farbtönen aufgehellt wird. Hier liegen die violetten Farben außen und die blauen innen. Grün zeigt sich zunächst noch nicht. Erst wenn man das Prisma in der Querrichtung so dreht, dass der weiße Streifen immer schmäler erscheint, mischt sich das Gelb der einen Kante mit dem Blau der anderen Kante, und dann erst ensteht das Grün.  
== Arten von Gemischen ==
=== Nach dem Grad der Vermischung ===
Grundsätzlich lassen sich Gemische in zwei Gruppen einteilen:
* [[Homogen]]e Gemische sind auf molekularer Ebene vermischte Reinstoffe.
* [[Heterogenität (Naturwissenschaft)|Heterogene]] Gemische sind nicht vollendet vermischt, da die Reinstoffe in klar abgegrenzten Phasen vorliegen. Heterogene Gemische (bspw. [[Dispersion (Chemie)|Dispersionen]]) sind mehrphasig.


Das reguläre Spektrum umfasst nicht alle [[Farben]], die der [[Mensch]] wahrnehmen kann. Das zeigt sich sehr deutlich, wenn man den gerade beschriebenen Versuch abwandelt und einen schmalen schwarzen Streifen auf weißem Hintergrund durch das Prisma betrachtet. An den Kanten bilden sich wieder die gelbroten bzw. blauvioletten Farbsäume, aber diesmal in umgekehrter Reihenfolge. Die gelben bzw. blauen Farbtöne liegen jetzt außen und dadurch kann in der Mitte durch Mischung auch kein Grün entstehen, denn hier überlagern sich jetzt Rot und Violett. Dadurch entsteht ein intensives [[Pfirsichblüt]]. Das negative [[Spektrum]], das auf dies Art entsteht, hat [[Goethe]] '''Komplementärspektrum''' genannt.  
[[Kolloid]]e sind eine Zwischenform homogener und heterogener Gemische. Beispielsweise ist bei einer kolloidalen [[Suspension (Chemie)|Suspension]] der Feststoff in sehr kleinen Teilchen (typischerweise im [[Nanometer]]-Bereich) in der Flüssigkeit verteilt. Deshalb ist das Gemisch heterogen (es enthält mehrere Phasen), es verhält sich aber annähernd wie eine homogene Lösung.


Erst beide Spektren zusammen bilden eine [[Ganzheit]] und decken den ganzen Farbraum ab, den der Mensch wahrnehmen kann.
=== Nach dem Aggregatzustand der vermischten Stoffe ===
Bei der Vermischung zweier Stoffe in je drei möglichen [[Aggregatzustand|Aggregatzuständen]] ergeben sich neun Kombinationen, wobei teilweise noch verschiedene Ausprägungen vorkommen (rot = homogen, gelb = heterogen):
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|-
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|-
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|-
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|-
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|style="background:#FFE0E0"| ''[[Lösung (Chemie)|Lösung]]'', wie [[Wein]]
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| ''[[Suspension (Chemie)|Suspension]]'', wie [[Blut]]
| ''[[Emulsion]]'', wie [[Milch]]
| ''[[Schaum]]''
|-
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|rowspan="2" style="background:#FFE0E0"| ''[[Gasgemisch]]''
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| [[Rauch]], [[Staub]], wie [[Zigarettenrauch]]
| [[Dampf]], [[Nebel]]
|}


<div style="margin-left:20px">
=== Nach dem Aggregatzustand des Gemischs ===
"Sieht man die Grünheit der Natur, so ist das gewissermaßen etwas,
Homogene Gemische, aber auch manche heterogenen Gemische haben einen bestimmten Aggregatzustand (fest, flüssig oder gasförmig). Beispielsweise sind Lösungen in der Regel flüssig (unabhängig davon, ob der im Lösungsmittel gelöste Stoff vor der Vermischung fest, flüssig oder gasförmig war).
was noch nicht so weit erstorben ist, was noch nicht so von der Vergangenheit ergriffen ist (siehe Zeichnung grün). Das aber, was nach
der Zukunft hinweist, ist dasjenige, was aus dem Finstern, aus dem
Dunkeln herauskommt. Da, wo das Grün zum Bläulichen abgestuft
ist, da ist das, was sich in der Natur als das Zukünftige erweist (blau).


[[Datei:GA202 080.gif|center|400px|Tafel 10 aus GA 202, S 80]]
* Beispiele für Feststoffgemische in der Natur sind [[Dolomit (Gestein)|Dolomit]] und [[Granit]]. Granit ist ein Gemisch aus [[Quarz]], [[Feldspat]], [[Glimmer]] und [[Hornblende]].
* Ein Beispiel für flüssige Gemische in der Natur ist [[Lava]]. Ein [[Molotowcocktail]] ist ein künstliches flüssiges Gemisch aus Benzin und weißem [[Phosphor]]. In der Getränkeindustrie nennt man Getränkemischungen häufig ''Verschnitt''.
* Das bekannteste gasförmige Gemisch ist die [[Luft]]. Dieses [[Gasgemisch]] besteht unter anderem aus [[Stickstoff]] und [[Sauerstoff]].


Dagegen da, wo wir gewiesen werden in die Vergangenheit, wo dasjenige
== Physikalische Chemie ==
liegt, was reift, was die Dinge zum Blühen bringt, da ist die
In der Mischung sind die Ausgangsstoffe unverändert enthalten. Die Ausgangsstoffe werden dabei oft unkenntlich, weil die Mischung andere physikalische Eigenschaften aufweist als jeder isolierte Ausgangsstoff. Beim Mischen entsteht meist kein neuer Stoff. So ist [[Zement]] zunächst ein Gemisch, das sich aber nach Zugabe von [[Wasser]] chemisch verändert. Die spezifischen Eigenschaften wie zum Beispiel [[Dichte]], [[Siedepunkt]] oder [[Farbe]] sind vom Mischungsverhältnis (Massenverhältnis) der Komponenten abhängig.
Wärme (rot), wo das Licht sich nicht nur aufhellt, sondern wo es sich
innerlich durchdringt mit Kraft, wo es in die Wärme übergeht. Nun
müßte man das Ganze eigentlich so zeichnen, daß man sagt: Man hat
das Grüne, die Pflanzenwelt - so würde Goethe empfinden, wenn er
es auch noch nicht in Geisteswissenschaft oder Geheimwissenschaft
umgesetzt hat -, daran anknüpfend die Finsternis, wo sich das Grüne
bläulich abstuft. Das sich Aufhellende, von Wärme Erfüllende aber,
das würde sich wiederum anschließen nach der oberen Seite hin.
Da steht man aber selbst als Mensch, da hat man als Mensch innerlich
das, was man in der grünen Pflanzenwelt äußerlich hat, da ist man
innerlich als menschlicher Ätherleib, wie ich oftmals gesagt habe, pfirsichblütfarbig.
Das ist auch die Farbe, die hier erscheint, wenn das
Blau in das Rote übergreift. Das ist man aber selber. So daß man eigentlich,
wenn man in die farbige Welt hinaussieht, sagen kann: Man
steht selber in dem Pfirsichblütigen drinnen, hat gegenüber das Grün.


[[Datei:GA202 081.gif|center|400px|Tafel 10 aus GA 202, S 81]]
Will man Gemische in ihre [[Reinstoff]]e auftrennen, so nutzt man die unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften aus. Daraus ergibt sich die Auswahl der jeweiligen [[Trennmethoden|Trennmethode]].


Das bietet sich einem dann objektiv in der Pflanzenwelt dar. Man
== Verfahrenstechnik ==
hat auf der einen Seite das Bläuliche, Finstere, auf der anderen Seite
{{Hauptartikel|Mischen (Verfahrenstechnik)}}
das Helle, Rötlich-Gelbliche. Aber weil man in dem Pfirsichblütigen
=== Makrovermischung und Mikrovermischung ===
drinnen ist, weil man da drinnen lebt, kann man das zunächst im gewöhnlichen
In der [[Chemische Reaktionstechnik|chemischen Reaktionstechnik]] unterscheidet man den Zustand der Vermischung der Reaktionsmasse in einem Reaktor:
Leben ebensowenig wahrnehmen, wie man den Gedanken
 
als Licht wahrnimmt. Was man erlebt, das nimmt man nicht wahr, deshalb
* ''Makrovermischung'': das ist alles, was man 'mit dem bloßen Auge erkennen könnte', die Makrovermischung im Reaktor wird charakterisiert durch das Verweilzeitspektrum, das z.&nbsp;B. experimentell durch 'Tracermessungen' erhalten werden kann.
läßt man da das Pfirsichblüt aus und sieht nur auf das Rot hin,
* ''Mikrovermischung'': diese ist ein Charakteristikum des Fluids:
das man auf der einen Seite erweitert, und nach dem Blau hin, das man
** vollständige Mikrovermischung = molekulardisperses Fluid (Beispiel: Kochsalzlösung)
nach der anderen Seite erweitert; und so erscheint einem solch ein Regenbogenspektrum.
** vollständige 'Nichtmikrovermischung' = vollständige Segregation = Fluid mit einer Dispersion mikroskopisch kleiner abgeschlossener Fluidelemente (Beispiel: Milch/Emulsion).
Das ist aber nur eine Täuschung. Das wirkliche
 
Spektrum würde man bekommen, wenn man dieses Farbenband kreisförmig
Im Englischen und auch bei einigen deutschen Schulen ist die Begriffsdefinition etwas verschieden: engl. ''macromixing'' und ''macrofluid'' = segregiertes Fluid; ''micromixing'' und ''microfluid'' = molekulardisperses Fluid. Für den Begriff 'Makrovermischung', wie er im vorliegenden definiert wurde, wird dann 'contacting pattern' verwendet.
biegen würde. Man biegt es in der Tat gerade, weil man als
 
Mensch in dem Pfirsichblütigen drinnensteht, und so übersieht man
== Maßbegriffe von Gemischen ==
nur von Blau bis zu Rot und von Rot bis zu Blau durch das Grün die
''Anteil'', ''Konzentration'' oder ''Gehalt'' ist der materielle Anteil eines Stoffes an einem Gemisch in Bezug auf Masse, Volumen oder Stoffmenge:
farbige Welt. In dem Augenblicke, wo man diesen Aspekt haben würde,
* [[Massenanteil]], [[Volumenanteil]], [[Stoffmengenanteil]]
würde jeder Regenbogen als Kreis erscheinen, als in sich gebogener
* [[Volumenkonzentration]], [[Massenkonzentration]], [[Stoffmengenkonzentration]]
Kreis, als Rolle mit Kreisdurchschnitt." {{Lit|{{G|202|80ff}}}}
* [[Molalität]]
</div>
 
Konkrete Beispiele:
* Salzgehalt, [[Salinität]]
 
== Begriffe in der Gesetzgebung ==
{| class="wikitable float-right" style="text-align:center"
|colspan=3 class="hintergrundfarbe6"| '''Begriffsdefinition im Gefahrstoffrecht'''
|-
| EU-Gefahrstoffkennzeichnung<br /> <small>Verwendung erlaubt bis 1. Juni 2015</small>
| „Stoff“
| „Zubereitung“
|-
| GHS-Gefahrstoffkennzeichnung
| „Stoff“
| „Gemisch“
|-
| Umfasst nach chemischer Definition
| Reinstoffe<br />(Verbindungen, Elemente)
| Gemische<br />(homogene und heterogene)
|}
In der Gesetzgebung zum Gefahrstoffrecht werden für Reinstoffe und Gemische andere Bezeichnungen verwendet als in der Chemie.
* Der Gesetzgeber verwendet die Bezeichnung ''Stoff'' für chemische Reinstoffe (Verbindungen oder Elemente), während sie in der Chemie als Oberbegriff für alle Stoffe gilt.
* Gemische wurden in der EU vom Gesetzgeber früher ''[[Zubereitung]]'' genannt; diese Bezeichnung war auch nach Einführung des [[Global harmonisiertes System zur Einstufung und Kennzeichnung von Chemikalien|GHS]] noch bis 1. Juni 2015 erlaubt. Seither wird auch im Gefahrstoffrecht –&nbsp;wie in der Chemie&nbsp;– nur noch die Bezeichnung ''Gemisch'' verwendet. Im Gegensatz zur EU wird in der Schweizer [[Chemikalienverordnung (Schweiz)|Chemikalienverordnung]] weiterhin der Begriff ''Zubereitung'' verwendet.
 
== Einteilung im Schema der chemischen Stoffe ==
{| class="wikitable centered"
|-
! Schematische Einteilung der Stoffe&nbsp;&nbsp;&nbsp;(Begriffe können angewählt werden, um zum Artikel zu gelangen)
|- style="font-size:90%"
|{{Schema Einteilung Stoffe}}
|}
 
== Siehe auch ==
* {{WikipediaDE|Kategorie:Stoffgemisch}}
* {{WikipediaDE|Gemisch}}
* {{WikipediaDE|Isomerengemisch}} – in der Chemie eine Mischung von mindestens zwei verschiedenen isomeren Stoffen
* {{WikipediaDE|Stereoisomerengemisch}} – in der Chemie eine Mischung von zwei oder mehr verschiedenen stereoisomeren Stoffen
* {{WikipediaDE|Mischphase}} (Thermodynamik) – eine homogene Phase, welche aus mehreren Stoffen besteht
* {{WikipediaDE|Mischungsaufgabe}} – eine mathematische Problemstellung


== Literatur ==
== Literatur ==
* ''Herder-Lexikon Geologie und Mineralogie''. Verlag Herder, Freiburg im Breisgau 1972, ISBN 3-451-16452-3.<!--Ein Lehrbuch der Chemie, auch der Mineralogie gibt Aufschluss über die Vielfältigkeit, die Zusammensetzung und die Entstehung solcher Gemische wie Lava, Dolomit oder Granit.-->
== Weblinks ==
{{Wiktionary}}


#Rudolf Steiner: ''Die Brücke zwischen der Weltgeistigkeit und dem Physische des Menschen'', [[GA 202]] (1993), ISBN 3-7274-2020-0 {{Vorträge|202}}
[[Kategorie:Stoffgemisch|!]]
[[Kategorie:Chemie]]


{{GA}}
{{Normdaten|TYP=s|GND=4132151-0}}


[[Kategorie:Physik]] [[Kategorie:Farbenlehre]] [[Kategorie:Optik]]
{{Wikipedia}}

Version vom 9. Dezember 2018, 15:00 Uhr

Unter einem Gemisch (Stoffgemisch) versteht man einen Stoff, der aus mindestens zwei Reinstoffen besteht. Ein Gemisch aus zwei Bestandteilen wird binäres Gemisch (mitunter auch binäres System) genannt, Gemische aus drei Bestandteilen ternäres Gemisch.

Von einem Gemenge spricht man meist bei granulen (Haufwerk, Schüttgut) oder lebenden Komponenten (Samen), die sich nur miteinander vermengen, aber nicht homogen mischen können, ohne abzusterben oder funktionsunfähig zu werden.

In manchen Zusammenhängen spricht man von einem Konglomerat.

Arten von Gemischen

Nach dem Grad der Vermischung

Grundsätzlich lassen sich Gemische in zwei Gruppen einteilen:

  • Homogene Gemische sind auf molekularer Ebene vermischte Reinstoffe.
  • Heterogene Gemische sind nicht vollendet vermischt, da die Reinstoffe in klar abgegrenzten Phasen vorliegen. Heterogene Gemische (bspw. Dispersionen) sind mehrphasig.

Kolloide sind eine Zwischenform homogener und heterogener Gemische. Beispielsweise ist bei einer kolloidalen Suspension der Feststoff in sehr kleinen Teilchen (typischerweise im Nanometer-Bereich) in der Flüssigkeit verteilt. Deshalb ist das Gemisch heterogen (es enthält mehrere Phasen), es verhält sich aber annähernd wie eine homogene Lösung.

Nach dem Aggregatzustand der vermischten Stoffe

Bei der Vermischung zweier Stoffe in je drei möglichen Aggregatzuständen ergeben sich neun Kombinationen, wobei teilweise noch verschiedene Ausprägungen vorkommen (rot = homogen, gelb = heterogen):

fest flüssig gasförmig
in fest Legierung, wie Bronze Tonminerale leerer Schwamm, Hartschaum
Gemenge i. e. S., wie Granit
Haufwerk, wie Kies
in flüssig Lösung, wie Sole Lösung, wie Wein Lösung, wie Sodawasser
Suspension, wie Blut Emulsion, wie Milch Schaum
in gasförmig Aerosol (Oberbegriff) Gasgemisch
Rauch, Staub, wie Zigarettenrauch Dampf, Nebel

Nach dem Aggregatzustand des Gemischs

Homogene Gemische, aber auch manche heterogenen Gemische haben einen bestimmten Aggregatzustand (fest, flüssig oder gasförmig). Beispielsweise sind Lösungen in der Regel flüssig (unabhängig davon, ob der im Lösungsmittel gelöste Stoff vor der Vermischung fest, flüssig oder gasförmig war).

Physikalische Chemie

In der Mischung sind die Ausgangsstoffe unverändert enthalten. Die Ausgangsstoffe werden dabei oft unkenntlich, weil die Mischung andere physikalische Eigenschaften aufweist als jeder isolierte Ausgangsstoff. Beim Mischen entsteht meist kein neuer Stoff. So ist Zement zunächst ein Gemisch, das sich aber nach Zugabe von Wasser chemisch verändert. Die spezifischen Eigenschaften wie zum Beispiel Dichte, Siedepunkt oder Farbe sind vom Mischungsverhältnis (Massenverhältnis) der Komponenten abhängig.

Will man Gemische in ihre Reinstoffe auftrennen, so nutzt man die unterschiedlichen physikalischen Eigenschaften aus. Daraus ergibt sich die Auswahl der jeweiligen Trennmethode.

Verfahrenstechnik

Makrovermischung und Mikrovermischung

In der chemischen Reaktionstechnik unterscheidet man den Zustand der Vermischung der Reaktionsmasse in einem Reaktor:

  • Makrovermischung: das ist alles, was man 'mit dem bloßen Auge erkennen könnte', die Makrovermischung im Reaktor wird charakterisiert durch das Verweilzeitspektrum, das z. B. experimentell durch 'Tracermessungen' erhalten werden kann.
  • Mikrovermischung: diese ist ein Charakteristikum des Fluids:
    • vollständige Mikrovermischung = molekulardisperses Fluid (Beispiel: Kochsalzlösung)
    • vollständige 'Nichtmikrovermischung' = vollständige Segregation = Fluid mit einer Dispersion mikroskopisch kleiner abgeschlossener Fluidelemente (Beispiel: Milch/Emulsion).

Im Englischen und auch bei einigen deutschen Schulen ist die Begriffsdefinition etwas verschieden: engl. macromixing und macrofluid = segregiertes Fluid; micromixing und microfluid = molekulardisperses Fluid. Für den Begriff 'Makrovermischung', wie er im vorliegenden definiert wurde, wird dann 'contacting pattern' verwendet.

Maßbegriffe von Gemischen

Anteil, Konzentration oder Gehalt ist der materielle Anteil eines Stoffes an einem Gemisch in Bezug auf Masse, Volumen oder Stoffmenge:

Konkrete Beispiele:

Begriffe in der Gesetzgebung

Begriffsdefinition im Gefahrstoffrecht
EU-Gefahrstoffkennzeichnung
Verwendung erlaubt bis 1. Juni 2015
„Stoff“ „Zubereitung“
GHS-Gefahrstoffkennzeichnung „Stoff“ „Gemisch“
Umfasst nach chemischer Definition Reinstoffe
(Verbindungen, Elemente)
Gemische
(homogene und heterogene)

In der Gesetzgebung zum Gefahrstoffrecht werden für Reinstoffe und Gemische andere Bezeichnungen verwendet als in der Chemie.

  • Der Gesetzgeber verwendet die Bezeichnung Stoff für chemische Reinstoffe (Verbindungen oder Elemente), während sie in der Chemie als Oberbegriff für alle Stoffe gilt.
  • Gemische wurden in der EU vom Gesetzgeber früher Zubereitung genannt; diese Bezeichnung war auch nach Einführung des GHS noch bis 1. Juni 2015 erlaubt. Seither wird auch im Gefahrstoffrecht – wie in der Chemie – nur noch die Bezeichnung Gemisch verwendet. Im Gegensatz zur EU wird in der Schweizer Chemikalienverordnung weiterhin der Begriff Zubereitung verwendet.

Einteilung im Schema der chemischen Stoffe

Schematische Einteilung der Stoffe   (Begriffe können angewählt werden, um zum Artikel zu gelangen)
Schematische Einteilung der Stoffe

Siehe auch

Literatur

  • Herder-Lexikon Geologie und Mineralogie. Verlag Herder, Freiburg im Breisgau 1972, ISBN 3-451-16452-3.

Weblinks

 Wiktionary: Stoffgemisch – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen


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