Phasenlösungen

Phasenlösungen bezeichnet man in der Chemie und Materialwissenschaft als Systeme, in denen zwei oder mehr Phasen im thermodynamischen Gleichgewicht koexistieren. Im Gegensatz zu eindimensionalen Einphasenlösungen besitzen Phasenlösungen unterschiedliche Dichten, Zusammensetzungen oder Aggregatzustände und bleiben durch Grenzflächen getrennt.

In der Praxis treten Phasenlösungen oft bei Unverträglichkeiten oder partieller Mischbarkeit auf. Beispiele sind flüssige Zwei-Phasen-Systeme wie Öl und Wasser oder Polymer-Salz-Systeme, bei denen sich unter bestimmten Bedingungen zwei Fluide oder zwei Fest-/Flüssigphasen bilden. Die Zusammensetzung der einzelnen Phasen lässt sich durch Phasendiagramme und Tie-Linien (Tie-Lines) beschreiben.

In der Festkörperchemie und Metallkunde können auch Festlösungen als Phasenlösungen betrachtet werden, wenn gelöste Atome dem Kristallgitter des Lösungsmittels beigesetzt werden und eine einzelne Phase bilden. Überschreitet man jedoch die Löslichkeitsgrenze, bildet sich eine zweite Phase, und es entstehen zwei oder mehrere Phasen.

Die Untersuchung von Phasenlösungen erfolgt mit Methoden wie Mikroskopie, Röntgenbeugung, Differentialkalorimetrie (DSC) und der Analyse von Phasenanteilen anhand der Leverregel in Phasendiagrammen, um Grenzlinien und Interfacialflächen zu bestimmen.

Anwendungen finden sich in der Biotechnologie, insbesondere bei wässrigen Zwei-Phasen-Systemen (ATPS) zur Proteintrennung; in der Materialwissenschaft (Legierungsdesign, Kristallisationsprozesse) und in der chemischen Verfahrenstechnik.

Siehe auch: Phasendiagramm, Löslichkeit, Mischbarkeit, Emulsion, Zweiphasensystem.