Chemisches Einführungspraktikum für Chemiker
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Chemisches
Einführungspraktikum
für ChemikerInhaltsverzeichnis
1 Sicherheitsaspekte im chemischen Einführungspraktikum.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.1 Versuchsvorbereitung.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.2 Betreten des Laborbereiches. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
1.3 Arten der Verletzungen, sowie Hilfsmaßnahmen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.3.1 Verletzungen durch mechanische Einflüsse. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5
1.3.2 Verbrennungen.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
1.3.3 Augenverletzungen.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.3.4 Vergiftungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.3.5 Verätzungen der Haut. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
1.4 Behandlung der einzelnen Stoffklassen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.5 Entsorgung von Abfällen.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.5.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.5.2 Abfallgruppen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2 Die Experimente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
2.1 Arbeitstechnik, Sicherheit, Sauberkeit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Versuch 1: Bunsenbrenner. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Versuch 2: Glasbearbeitung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Versuch 3: Korkbohren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
Versuch 4: Erhitzen und Mischen im Reagenzglas.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Versuch 5: Siedeverzug. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Versuch 6: Eindampfen von Lösungen, Rückstände. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Versuch 7: Sauberkeit, Verunreinigung von Lösungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2.2 Trennmethoden. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Versuch 8: Filtration, Abklatschen eines Papierfilters. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
Versuch 9: Zentrifuge - Bariumsulfat.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Versuch 10: Trennung von CuSO4, SiO2 und I2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Versuch 11: Trennung von PbCl2 und AgCl. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Versuch 12: Trennung durch Sublimation.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.3 Trennungen durch Verteilungsverfahren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Versuch 13: Entfernung von Iod aus Petrolether. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
2.4 Schmelzverhalten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Versuch 14: Schmelzpunktbestimmungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Versuch 15: Abkühlungskurven. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.5 Thermodynamik. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Versuch 16: Volumen- und Temperatureffekt Ethanol/Wasser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Versuch 17: Lösungswärme von CaCl2 und CaCl2 x 6 H2O. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Versuch 18: Lösungsenthalpie von NaOH. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
1Versuch 19: Verdünnungsenthalpie von H2SO4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
2.6 Massenwirkungsgesetz. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Versuch 20: Gleichgewichtsverschiebung beim Fe(SCN)3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Versuch 21: Chromat/Dichromat-Gleichgewicht. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Versuch 22: Löslichkeitsprodukt am Beispiel Kaliumperchlorat und Kupfercarbonat. . . . . . . 22
2.7 Säure/Base-Gleichgewichte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Versuch 23: pH-Bestimmungen mit pH-Papier. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Versuch 24: pH-Werte von Salzlösungen (Hydrolyse). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Versuch 25: pH-Werte von hydratisierten Kationen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Versuch 26: Pufferwirkung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Versuch 27: Pufferwirkung von Leitungswasser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Versuch 28: Indikatoren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Versuch 29: Titration einer Säure mit Natronlauge. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.8 Redoxreaktionen.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Versuch 30: Metalle und Säuren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Versuch 31: Spannungsreihe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
Versuch 32: Redoxpotential und pH-Wert (KMnO4). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Versuch 33: Redoxamphoterie am Beispiel H2O2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Versuch 34: Redoxverhalten der Halogene. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Versuch 35: Lokalelemente.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Versuch 36: Elektrolyse von verdünnter Schwefelsäure. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.9 Reaktionsgeschwindigkeit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Versuch 37: Reaktionsgeschwindigkeit (Natriumthiosulfat und FeCl3). . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Versuch 38: Homogene Katalyse (Natriumthiosulfat und FeCl3 ). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Versuch 39: Heterogene Katalyse (H2O2-Zerfall). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Versuch 40: Autokatalyse (KMnO4 und Oxalsäure). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.10 Schwefel-Verbindungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Versuch 41: Sulfidionen als Reduktionsmittel. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Versuch 42: Sulfid-Nachweis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Versuch 43: pH-Abhängigkeit der Sulfidfällung.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Versuch 44: Wirkungen der Schwefelsäure. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Versuch 45: Sulfat-Nachweis. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.11 Stickstoff-Verbindungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Versuch 46: Nitrat-Nachweis.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.12 Phosphate.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Versuch 47: Reaktionen der Phosphate. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Versuch 48: Phosphat-Nachweise im Dünger. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
2.13 Borate und Ester. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Versuch 49: Boratnachweis als Borsäuretrimethylester. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Versuch 50: Boratgläser. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.14 Organische Reagenzien in der Analytik. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Versuch 51: Aluminiumnachweis mit Alizarin-S. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2Versuch 52: Aluminiumnachweis mit Morin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Versuch 53: Eisennachweis mit Phenanthrolin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Versuch 54: Bismutnachweis mit Thioharnstoff. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Versuch 55: Nickelnachweis mit Diacetyldioxim. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.15 Teilbereich Anorganische Chemie. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.16 Reaktionen der Elemente in der Kupfergruppe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Versuch 56: Reaktionen mit Kaliumiodid. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Versuch 57: Reaktionen mit Natronlauge. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Versuch 58: Reaktionen mit Ammoniak. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Versuch 59: Reaktionen mit Kaliumchromat.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Versuch 60: Reaktionen mit Thioacetamid. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Versuch 61: Weitere wichtige Reaktionen des Quecksilbers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Versuch 62: Weitere wichtige Reaktionen des Bleis.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Versuch 63: Weitere wichtige Reaktionen des Bismuts. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Versuch 64: Weitere wichtige Reaktionen des Kupfers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.17 Reaktionen der Elemente in der Arsengruppe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Versuch 65: Sulfide der Arsengruppe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
Versuch 66: Marshsche Probe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Versuch 67: Leuchtprobe auf Zinn. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
Versuch 68: Unterschiedliches Reduktionsverhalten. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.18 Die Elemente der Ammoniumsulfidgruppe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Versuch 69: Hydrolysefällungen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Versuch 70: Verhalten gegenüber Ammoniak und Natronlauge.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Versuch 71: Verhalten gegenüber H2S. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Versuch 72: Weitere wichtige Reaktionen des Kobalts.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Versuch 73: Weitere wichtige Reaktionen des Eisens. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Versuch 74: Weitere wichtige Reaktionen des Mangans. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Versuch 75: Weitere wichtige Reaktionen des Chroms. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Versuch 76: Weitere wichtige Reaktionen des Aluminiums. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
Versuch 77: Weitere wichtige Reaktionen des Zinks. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.19 Analysen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
31 Sicherheitsaspekte im chemischen Einführungspraktikum
Aufgrund der erfahrungsgemäß fehlenden Laborpraxis der Studienanfänger in der Fachrichtung Chemie
ist es notwendig, dass jeder Praktikumsteilnehmer sich im klaren darüber wird, welche Gefahren ein
chemischer Praktikumsbetrieb mit sich bringt. In den nachfolgenden Ausführungen wird nur auf die
erfahrungsgemäß häufigsten Unfälle hingewiesen. Weitere Einzelheiten werden im Begleitseminar
erläutert. Zusätzliche Informationen sind über Lehr- und Praktikumsbücher sowie Spezialliteratur
zugänglich. Explizit möchten wir auf den Sicherheitsfilm “Alles wird gut” verweisen. Die nachfolgenden
Erläuterungen sollen keinesfalls dazu dienen, die Eigenverantwortung eines jeden Praktikanten zu
verringern! Jeder Praktikant muss sich in Hinblick auf die Vermeidung von Unfällen in seinem eigenen
Interesse, im Interesse seiner Mitpraktikanten und im Interesse des Aufsichtspersonals selbst informieren!
Um den sicheren Ablauf der Versuche zu gewährleisten, sind besondere Vorsichtsmaßnahmen
erforderlich.
1.1 Versuchsvorbereitung
Jeder Praktikant hat sich, bevor er mit dem Versuch beginnt, über folgendes zu informieren:
- Den Ablauf der Reaktion,
- die Gefährlichkeit jedes einzelnen beteiligten Stoffes, auch solcher Stoffe, die bei der Reaktion
entstehen bzw. entstehen könnten,
- die zu treffenden Sicherheitsmaßnahmen und
- die ordnungsgemäße Entsorgung von Abfallstoffen.
1.2 Betreten des Laborbereiches
Grundsätzlich:
a) Im Laborbereich ist das Tragen einer Schutzbrille vorgeschrieben!
Dies gilt auch bei der Durchführung scheinbar ungefährlicher Experimente wie Ablesen von
Messdaten, Arbeiten mit verdünnten Lösungen oder Spülen von Geräten (die häufigsten Unfälle
passieren beim Spülen)!
b) Im Laborbereich muss eine Schutzkleidung getragen werden!
Zulässig sind nur vorne geknöpfte weiße Baumwollkittel. Kittel aus reinen Kunstfasern sind verboten,
da hier erhöhte Brandgefahr besteht. Bei Bränden verkleben die verschmorten Kunstfaserstücke mit
der Haut und führen zu schweren Verbrennungen und bleibenden Brandnarben!
c) Tragen von Schutzhandschuhen!
Das Tragen von Schutzhandschuhen ist beim Arbeiten mit ätzenden bzw. giftigen Flüssigkeiten und
Gasen vorgeschrieben. Da aber nicht ständig mit solchen Chemikalien umzugehen ist, sollte man
die Schutzhandschuhe nicht permanent tragen - vor allem nicht außerhalb des Praktikums! Unter
den schwarzen Handschuhen sind zweckmäßigerweise Stoffhandschuhe (Einheitsgröße!) zu tragen,
um einer Geruchsbildung vorzubeugen.
4d) Arbeiten unter den Abzügen!
Generell muss unter dem Abzug bei möglicher Gasentwicklung, mit unbekannten
Substanzgemischen, konzentrierten Säuren und Laugen sowie giftigen Verbindungen gearbeitet
werden. Wenn nicht am Abzug gearbeitet wird, ist dieser stets zu schließen. Alle Manipulationen im
Abzug sollten bei möglichst tief heruntergezogenem Frontschieber ausgeführt werden.
e) Genuss- und Nahrungsmittel im Laborbereich!
Um die orale Aufnahme von chemischen Reagenzien zu vermeiden, ist es verboten, im Laborbereich
zu essen, zu trinken oder zu rauchen, sowie Lebensmittel oder Genussmittel, d.h. alle für den oralen
Bedarf bestimmten Stoffe, aufzubewahren. Jeder Praktikant sollte sich zweckmäßigerweise ein
Handtuch und ein Stück Seife mitzubringen (Aufbewahrung im Spind), um nach der Arbeit (oder in
Pausen) die Hände gründlich zu säubern!
f) Chemische Reagenzien!
Die Durchführung von "Geschmacksproben" jeglicher Art an chemischen Reagenzien ist strengstens
verboten! Alle Tätigkeiten, die dazu führen könnten, dass Reagenzien in den Mundbereich gelangen,
sind zu unterlassen. Beim Pipettieren z. B. darf auf keinen Fall mit dem Mund angesaugt, sondern
muss mit einem Peleusball gearbeitet werden. Jede direkte Berührung mit Chemikalien ist zu
vermeiden (sauberes Arbeiten!). Bei den Reagenzienflaschen in den Regalen ist darauf zu achten,
dass sie immer mit einem Stopfen versehen sind, damit leichtflüchtige Bestandteile nicht in den
Raum gelangen.
g) Gashähne!
Das Abstellen der Gaszufuhr soll nicht am Bunsenbrenner vorgenommen werden, sondern der
Gashahn an der Laboreinrichtung muss abgestellt werden. Seit dem WS 96/97 sind spezielle
Sicherheitsgasschläuche vorgeschrieben. Gasschläuche, die mit Reagenzien in Berührung
gekommen sind, sind zu überprüfen, ob sie hart, brüchig oder porös geworden sind. Schlechte
Gasschläuche müssen gegen neue ausgetauscht werden.
1.3 Arten der Verletzungen, sowie Hilfsmaßnahmen
Grundsätzlich:
Bei allen Verletzungen und Unfällen ist unbedingt und sofort der Assistent zu verständigen. Dies
beinhaltet, dass jeder Praktikant darüber informiert ist, mit welchen Chemikalien sein Nachbar arbeitet,
um erstens Unfälle zu vermeiden und um zweitens beim Eintreffen der Assistenten die Unfallursache so
schnell wie möglich zu klären, so dass wirkungsvolle Gegenmaßnahmen getroffen werden können.
1.3.1 Verletzungen durch mechanische Einflüsse
Die meisten Verletzungen im Laborbereich, die auf mechanische Einflüsse zurückzuführen sind,
entstehen beim Arbeiten mit Glas.
5Vorsorge:
- Nur rund geschmolzene Glasstäbe und -rohre verwenden,
- Glasgeräte mit Sprung, sowie Gläser mit scharfkantigen Öffnungen an Gerätehälsen sind zu
entsorgen, durch neue zu ersetzen oder soweit möglich rundzuschmelzen,
- beim Verkleinern (Durchbrechen) von Glasstäben oder -rohren werden die Hände mit einem Tuch
oder Lappen geschützt. Vorsicht, dass beim Auseinanderziehen der Glasrohre keine sich in der Nähe
befindliche Person verletzt wird,
- beim Durchführen von Glasrohren durch Gummistopfen Lappen benutzen, Glasrohr mit Glycerin
gleitfähig machen und das Rohr möglichst kurz fassen,
- beim Arbeiten mit dem "Korkbohrer" nie den Bohrer in Richtung der Handfläche ansetzten.
Hilfsmaßnahmen:
- Sofort den Assistenten benachrichtigen, der entscheidet, ob ein Arzt aufgesucht werden muss,
- keine Versuchsfortführung bis zur Entscheidung des Assistenten,
- Fremdkörper in der Wunde nicht beseitigen,
- Infektionsgefahr vermeiden,
- bei kleinen Wunden Pflaster oder Verbandpäckchen, bei starken Blutungen Druckverband,
- Wunden sind immer zu verbinden, nur Verbandszeug verwenden,
- verletzte Hautstellen erhöhen im Labor die Vergiftungs- und Infektionsgefahr; daher beim weiteren
Arbeiten Gummihandschuhe tragen (Stoffhandschuhe nicht vergessen!).
1.3.2 Verbrennungen
Die größte Anzahl der Verbrennungen beruht auf mangelnder Sorgfalt im Umgang mit heißem Glas bzw.
heißen Glasgeräten! (Glas mit einer Temperatur von 400 °C kann optisch nicht von Glas mit einer
Temperatur von 20 °C unterschieden werden!).
Vorsorge:
- In der Flamme bearbeitete Glasgeräte vollständig abkühlen lassen,
- heiße Gefäße mit entsprechenden Hilfswerkzeugen anfassen: Tiegelzange, Reagenzglasklammer,
Gummischlauchstücke für die Finger,
- da bei exothermen Reaktionen Temperaturen von über 100 °C im Reaktionsgefäß entstehen können,
sind entsprechende Vorsichtsmaßnahmen erforderlich (z.B. Abzug, Kühlung,...),
- leicht brennbare Lösungsmittel sind von Zündquellen fernzuhalten.
Hilfsmaßnahmen:
- Sofort den Assistenten benachrichtigen,
- bei Verbrennungen besteht große Infektionsgefahr, nicht weiterarbeiten, keine Reagenzien auf die
6Brandwunde kommen lassen,
- bei brennender Kleidung die Person sofort unter die Notdusche zerren oder die Löschdecke
verwenden,
- bei größeren Verbrennungen verbrannte Flächen mit keimfreiem Verbandmaterial abdecken, Arzt
aufsuchen,
- bei leichteren Verbrennungen ausreichend (mindestens 15 Minuten) lange mit kaltem Wasser
spülen.
1.3.3 Augenverletzungen
Die größte Anzahl der Augenverletzungen beruht auf Verspritzen von gefährlichen Flüssigkeiten
(Siedeverzug, exotherme Reaktion, Spülen etc.), die dann in den Augenbereich gelangen.
Vorsorge:
- Schutzbrille aufsetzen; jeder muss sich an das Tragen der Schutzbrille gewöhnen!
- Reaktionsgefäße, Spülgefäße u.a. nie in Richtung der Augen halten, aber auch auf keinen Fall in
Richtung eines Mitpraktikanten oder Assistenten,
- konzentrierte Säuren bzw. Laugen erst abkühlen lassen, dann im möglichst weit geschlossenen
Abzug (Handschuhe tragen) mit Leitungswasser verdünnen (Reihenfolge beachten, notfalls kühlen)
und anschließend fachgerecht entsorgen.
Hilfsmaßnahmen:
- Sofort den Assistenten benachrichtigen,
- sind Fremdkörper in das Auge eingedrungen, beide Augen ruhig stellen, sofort zum Augenarzt!
- Beim Eindringen von gefährlichen Flüssigkeiten:
Sofort bei geöffnetem Auge mindestens 15 Minuten unter fließendem kaltem Wasser (Augendusche)
spülen. Da der Verletzte aufgrund von Schmerzen oft nicht in der Lage ist, sofort selbst zu reagieren,
müssen Mitpraktikanten (wenn kein Assistent in unmittelbarer Nähe ist) im Notfall mit Gewalt den
Verletzten zum Spülen des Auges bringen. Danach möglichst schnell den Augenarzt aufsuchen.
- Sämtliche Neutralisationsversuche sind zu unterlassen!
1.3.4 Vergiftungen
Das Auftreten von Vergiftungen in Laboratorien beruht in den meisten Fällen darauf, dass die
Sicherheitsvorschriften nicht eingehalten worden sind.
Vorsorge:
- Beim Pipettieren darf nicht mit dem Mund angesaugt werden,
- Lebensmittel dürfen nicht im Laborbereich aufbewahrt worden,
7- das Arbeiten mit Chemikalien, die giftige Dämpfe bzw. Gase entwickeln, ist am Laborplatz im
Praktikumssaal verboten,
- Gefäße, in denen eine Reaktion noch nicht zum Stillstand gekommen ist, dürfen nicht vom Abzug
zum Laborplatz getragen werden, da giftige Gase bzw. Dämpfe in den Raum gelangen können.
Reaktionen unter dem Abzug erst vollständig abklingen lassen und erst nach dem Abkühlen die
Gefäße aus dem Abzug nehmen!
Hilfsmaßnahmen:
- Sofort den Assistenten verständigen,
- bei Vergiftungen im Magenbereich:
- Sofort den betreffenden Stoff ermitteln, da die einzuleitenden Hilfsmaßnahmen sehr
unterschiedlich sind,
- bei Säuren oder Laugen, die verschluckt wurden, nur Leitungswasser trinken,
- in allen Fällen umgehend eine Unfallklinik aufsuchen,
- weitere Informationen erfolgen im Sicherheitsseminar, dessen Teilnahme Pflicht (Bescheinigungen!)
ist, d.h. bei Abwesenheit darf das Praktikum nicht begonnen werden.
1.3.5 Verätzungen der Haut
Die häufigsten Verätzungen treten im Handbereich auf.
Vorsorge:
- Beim Arbeiten mit konzentrierten Säuren oder Laugen Schutzhandschuhe benutzen,
- Überkochen, Verspritzen oder Umkippen der Gefäße vermeiden,
- Glasgefäße nicht zu hoch befüllen.
Hilfsmaßnahmen:
- sofort den Assistenten benachrichtigen,
- außer bei konz. H2SO4 mit fließendem kaltem Wasser behandeln,
- bei konz. H2SO4 erst mit einem Tuch die Säure abwischen und anschließend mit fließendem kaltem
Wasser behandeln,
- bei HF-Verätzungen sofort mit viel Wasser spülen, im Bedarfsfall Calciumgluconat auftragen und
dann umgehend in die Unfallklinik,
- weiteres Vorgehen muss im Einzelfall entschieden werden.
81.4 Behandlung der einzelnen Stoffklassen
Die Behandlung der einzelnen Stoffklassen erfolgt im Seminar. Dort wird ausführlich die Gefährlichkeit
der einzelnen Reagenzien sowie die Verhütung von Unfällen beschrieben!
Es wird hier nochmals darauf hingewiesen, dass es Pflicht ist, am Sicherheitsseminar zum Praktikum
teilzunehmen. Teilnehmer, die nicht anwesend sind, können vom Praktikum ausgeschlossen werden.
1.5 Entsorgung von Abfällen
1.5.1 Allgemeines
Oberster Grundsatz (gilt nicht nur für chemische Laboratorien!):
Der am besten zu entsorgende Abfall ist derjenige, der erst gar nicht entsteht!
Viele chemische Abfälle, im Chemischen Einführungspraktikum besonders die
Schwermetallsuspensionen und die Lösungsmittelabfälle, gehören zum Sondermüll und sind
dementsprechend problematisch. Arbeiten Sie daher mit möglichst geringen Mengen, um die
Sonderabfallbelastung gering zu halten!
Da die Abfallentsorgung nicht ungefährlich ist, sollten einige Punkte beachtet werden:
! Reaktive Festsubstanzen (z.B. Bleidioxid, Schwermetallcarbonate) dürfen erst nach dem
Abreagieren (z.B. in Säure) in die Abfallbehälter gegeben werden.
! Die anderen Feststoffe und Analysenreste werden in speziellen PE-Weithalsbehältern gesondert
gesammelt.
! Filterpapiere können, wenn sie relativ sauber sind, in den normalen Müll gegeben werden; bei
größeren Mengen anhaftender hartnäckiger Schwermetallreste müssen auch diese in speziellen PE-
Weithalsbehältern gesondert gesammelt werden.
! Das früher übliche Eindampfen der Schwermetallsuspensionen sollte möglichst vermieden werden.
Daher bitte nicht mit unnötig großen Wassermengen spülen, sonst sind in kürzester Zeit alle
Schwermetallkanister voll!
! Folgende Schwermetalle bzw. deren Salze werden gesammelt: ARSEN, ANTIMON, BISMUT, BLEI,
CADMIUM, CHROM(III), COBALT, KUPFER, NICKEL, QUECKSILBER, (SILBER s.u.).
! Der nötige Transport der Lösungen oder Suspensionen zu den Schwermetallkanistern muss in
verschlossenen Gefäßen erfolgen; dabei nicht die Hand zum Verschließen verwenden!
! Nur angesäuerte und abreagierte Lösungen bzw. Suspensionen in die Sammelgefäße geben!
! Bei der Zugabe chemischer Abfälle in einen Abfallbehälter ist größte Vorsicht geboten, da
sich im Behälter in der Regel ein Gemisch mit unbekannten Eigenschaften befindet, das mit
den zugegebenen Substanzen sehr heftig reagieren kann! Es sollte deshalb zunächst nur eine
kleine Menge in den Abfallbehälter gegeben und eine mögliche Reaktion (Erwärmung, Nebelbildung,
Gasentwicklung, Aufschäumen) abgewartet werden. Tritt keine Reaktion ein, so wird der Rest
portionsweise zugegeben. In Zweifelsfällen Assistentin/Assistenten fragen!
9! Unter keinen Umständen dürfen elementare Metalle, die mit Säuren
Wasserstoff entwickeln, in die Schwermetallabfallbehälter gelangen (Bildung
großer Mengen Arsen- bzw. Antimonwasserstoff)!
! Der bei den Schwermetallkanistern aufgesetzte Büchner Trichter dient als Sieb, um zusätzlich
Glasperlen, Siedesteine o.ä. zurückzuhalten. Er darf nicht entfernt werden!
1.5.2 Abfallgruppen
Säuren und Laugen
- Verdünnt: Unter dem Abzug annähernd neutralisieren (Methylrot als Indikator!), erst
danach in den Ausguss geben und mit viel Wasser wegspülen.
- Konzentriert: Zunächst durch Einrühren in ein Gefäß mit Wasser (bei konzentrierter
Schwefelsäure notfalls Eis verwenden) verdünnen und wie oben entsorgen.
Organische Lösungsmittel
Halogenfreie und halogenhaltige organische Lösungsmittel werden in Metallkanistern im H2S-Raum
gesammelt. Sie müssen von einer (sofern vorhandenen) wässrigen Phase abgetrennt werden, was
entweder mit dem Scheidetrichter oder mittels einer Pasteurpipette geschehen kann.
Metallische Rückstände
- Granalien, Eisennägel o.ä. sollten gesäubert und möglichst für eine Wiederverwendung gesammelt,
andernfalls in einen gewöhnlichen Laborabfalleimer gegeben werden.
- Metallpulver ist in Säuren zu lösen und nach dem Abreagieren in den Schwermetallabfallbehälter
oder bei wenig wassergefährdenden Metallen in den Ausguss zu geben.
- Quecksilber wird beim Anfall geringer Mengen (Nachweisreaktion) in halbkonz. Salpetersäure gelöst
und nach dem Abreagieren den Schwermetallabfällen hinzugefügt, bei größeren Mengen
(zerbrochene Thermometer) erfolgt eine getrennte Sammlung (Assistent benachrichtigen!).
Silberabfälle
Wenn möglich getrennt; das dürfte aber nur bei den Vorversuchen praktikabel sein. Dabei dürfen nur
salzsaure Suspensionen in den Behälter gegeben werden, da sich im ammoniakalischen Milieu explosives
Knallsilber bilden kann!
10Chromate und Dichromate
Die Lösungen und/oder Niederschläge werden mit Schwefelsäure angesäuert und dann mit einem
Überschuss an Eisen(II)-sulfat oder besser Natriumsulfit reduziert, bis keine Farbänderung mehr
erkennbar ist, und in den Schwermetallsammelbehälter gegeben. Im letzten Fall entsteht SO2; also
unbedingt im Abzug arbeiten!
Naphthalin und Biphenyl
Aufgrund der schlechten Löslichkeit in “harmlosen” organischen Lösungsmitteln werden Naphthalin und
Biphenyl zusammen mit den Reagenzgläsern in einem gesonderten PE-Weithalsbehälter gesammelt. Um
Platz zu sparen, kann man vorsichtig die Reagenzgläser zerstoßen.
112 Die Experimente
Am ersten Tag findet zunächst die Platzübernahme statt; im weiteren Verlauf sollten die Sicherheits- und
Laboreinrichtungen vorgestellt werden. Eine Feuerlöschübung ist ebenfalls geplant; dabei muss jeder
Praktikant einmal selbst den Feuerlöscher bedient haben!
2.1 Arbeitstechnik, Sicherheit, Sauberkeit
Versuch 1: Bunsenbrenner
Durch Schließen der Luftzufuhr erzeugt man eine leuchtende Flamme. Dass sie durch glühende
Kohlenstoff-Partikel leuchtet, erkennt man, wenn man eine trockene, saubere Porzellanschale kurzzeitig
in die Flamme hält. Man öffnet die Luftzufuhr, bis die bekannte, gegliederte, ruhig brennende
Bunsenbrennerflamme entsteht, und hält wieder eine trockene Porzellanschale in die Flamme. Zur
Gasersparnis ist der Brenner nach Gebrauch stets auszustellen. Häufig benützte Abwandlungen des
Bunsenbrenners sind der Teclu-, der Heintz- und der Mekerbrenner.
Aufgabe:
Skizzieren Sie einen Bunsenbrenner und deuten Sie Temperaturverteilung, oxidierende und reduzierende
Zonen der Flamme an. Besprechung im Gruppenseminar!
Porzellantiegel benutzt man zum Glühen fester Stoffe oder zu solchen Schmelzen, deren chemische
Natur die Verwendung von Porzellan erlaubt. Beim Glühen hängt der Tiegel so in einem Tondreieck, das
auf einem verstellbaren Eisenring am Stativ liegt, dass er vom oberen, heißesten Teil der Flamme umspült
wird. Durch Auflegen eines Tiegeldeckels kann Verspritzen der Substanz verhindert und die Temperatur
im Tiegel erhöht werden. Ebenso lässt sich auf diese Weise Luftsauerstoff fernhalten. Heiße Tiegel
entfernt man mit der Tiegelzange aus der Flamme und stellt sie stets nur auf einer hitzebeständigen
Unterlage (Keramikdrahtnetz, Steingutkachel) ab.
Reicht die mit dem Bunsen- oder Teclubrenner erzielbare Temperatur nicht aus, so verwendet man das
Gebläse. Der Anfänger neigt dazu, alle Glüh- und Schmelzoperationen mit dem Gebläse auszuführen.
Dadurch können aber ganz unerwünschte chemische Reaktionen, z.B. thermische Dissoziation von
Verbindungen, eintreten. Außerdem steigt der Angriff des Schmelzgutes auf das Tiegelmaterial oft stark
mit zunehmender Temperatur an. Deshalb führt man Schmelzen immer bei der niedrigstmöglichen
Temperatur aus, wenn nicht ausdrücklich eine andere Arbeitsweise vorgeschrieben ist.
Zwar reicht für die einfachen Manipulationen an Glas (z.B. Rundschmelzen von Schnittflächen oder
Ausziehen von Pipetten) der Bunsenbrenner aus, trotzdem sollte das Arbeiten mit einem Gebläse geübt
werden. Unter Anleitung der Assistenten können verschiede (nützliche) Glasgeräte hergestellt werden.
Versuch 2: Glasbearbeitung
a) Schneiden von Glasrohr und Glasstäben
Man ritzt ein nicht zu weites (Durchmesser 3 bis 6 mm) Glasrohr oder einen Stab an der gewünschten
Stelle mit einer Glasfeile oder einem Glasmesser auf etwa 1/4 des Umfangs ein, nimmt das Rohr dann
12so in die Hände, dass die Daumen gegenüber der Kerbstelle anliegen, und bricht etwas ziehend" unter
"
geringem Druck die beiden Teile auseinander. Weite Rohre splittern hierbei leicht. Bei ihnen ritzt man den
ganzen Umfang ziemlich tief ein und berührt die Kerbstelle mit einem heißen Eisenstift oder einem dünnen
glühenden Glasstab. Meist springt dann das Rohr an dieser Stelle ein. Ein Sprung, der nicht ganz
herumläuft, kann mit einem heißen Gegenstand weiter getrieben werden. Auch das Auflegen eines
glühenden, entsprechend gebogenen Eisendrahtes oder das Umwickeln der Kerbstelle mit einem
elektrisch geheizten Draht ist oft nützlich. Alle abgeschnittenen Glasgegenstände sind scharfkantig, sie
führen leicht zu Verletzungen oder zu Beschädigungen der Schläuche und müssen daher rund
geschmolzen werden. Hierzu werden die scharfkantigen Enden unter ständigem Drehen in die nicht
leuchtende Bunsenbrenner-Flamme gehalten, bis sich das erweichte Glas infolge der
Oberflächenspannung abrundet. Erhitzte Gegenstände lege man nicht auf die Tischplatte, die dadurch
Brandflecken erhält, sondern auf eine feuerfeste Unterlage (Keramikdrahtnetz), und auch dies erst,
nachdem man die erhitzte Stelle durch Fächeln in der langsam kleiner gestellten Flamme allmählich
abgekühlt hat, denn schroff gekühltes Glas springt aufgrund der Spannung relativ leicht.
b) Biegen eines Glasrohres
Enge Glasrohre werden unter ständigem Drehen auf eine längere Strecke erweicht und dann außerhalb
der Flamme zu einer gleichmäßigen Krümmung gebogen. Hierbei sollen keine Verwindungen, keine
Knickstellen und keine zu unregelmäßigen Wandstärken entstehen. Weite Glasrohre lassen sich nicht
in dieser Weise biegen. Sie müssen an einem Ende durch einen Stopfen verschlossen, dann im Gebläse
erweicht und unter ständigem Aufblasen gebogen werden.
c) Ausziehen einer Spitze
Man erwärmt die auszuziehende Stelle gleichmäßig und unter ständigem Drehen in der Brennerflamme.
Hierbei sammelt sich unter Verdickung der Wandstärke Glas an der heißen Stelle. Nun kann man
außerhalb der Flamme das Rohr bis zur gewünschten Verjüngung ausziehen. Nach dem Erkalten
schneidet man ab und schmilzt die Ecken rund. Ohne vorheriges Ansammeln von Glas ausgezogene
Spitzen sind dünnwandig und brechen allzu leicht ab.
d) Zuschmelzen des Glasrohres
Man erhitzt ein Glasrohr nahe dem Ende und zieht, ohne vorher Glas anzusammeln, eine Spitze aus, die
man abschneidet und zuschmilzt. Das geschlossene Ende erwärmt man wieder und bläst es bis zur
gewünschten abgerundeten Form jeweils außerhalb der Flamme auf.
e) Aneinanderschmelzen zweier Rohre
Die Enden beider Rohre erweicht man und bringt sie zusammen. Verschieden weite Rohre zieht man
vorher wie in Versuchsteil c) zur passenden Weite aus. Die durch das Zusammenstauchen entstandene
Wulst erwärmt man wieder unter ständigem Drehen bis zum Erweichen, verschließt das eine Ende des
Rohres und bläst unter gelindem Ziehen die Schweißstelle auf, lässt sie in der Flamme unter Drehen
etwas zusammenfallen und wiederholt die Vorgänge, bis Wandstärke und Durchmesser überall gleich
sind. Nur zueinander passende Glassorten mit gleichem Ausdehnungskoeffizienten können verschmolzen
werden.
Versuch 3: Korkbohren
Zum Verschließen von Kolben oder Flaschen verwendet man Gummi- oder Korkstopfen. Zum
13Hindurchführen von Gasableitungsrohren durchbohrt man die Korkstopfen mittels eines Korkbohrers,
dessen Schneide stets scharf sein muss. Die Weite des Bohrers wählt man etwas enger als das
hindurchzuführende Rohr, setzt ihn senkrecht auf die kleinere Stopfenfläche auf und drückt unter
ständigem Drehen den Bohrer durch den Korkstopfen. Damit die gegenüberliegende Seite nicht ausbricht,
bohrt man entweder von der anderen Seite fertig, oder man setzt den Kork in den Teller der anderen Hand
oder auf eine weiche Unterlage (Filzplatte oder dicke Pappscheibe) und bohrt, bis die Schneide gerade
den Kork durchstoßen hat. Gummistopfen durchbohrt man prinzipiell in der gleichen Weise, benutzt
jedoch zweckmäßig eine kleine Bohrmaschine und Glycerin als Schmiermittel.
Beim Hineinführen von Glasrohren in die durchbohrten Stopfen fasse man niemals das Rohr an einem
Ende der ganzen Länge an, wenn man den Stopfen am anderen Ende aufsetzt. Schwere Verletzungen
durch dolchförmig abbrechende Rohre treten bei dieser Arbeitsweise früher oder später ein. Man
gewöhne sich daran, das Glasrohr dicht über dem Stopfen anzufassen und ein Tuch als Schutz für die
Finger zu benutzen. Die Durchbohrungen der Gummistopfen macht man mit Glycerin, die der Korkstopfen
durch Hineinhauchen oder Anfeuchten gleitfähiger. Bohrungen in Korkstopfen können auch mit einer
Rundfeile geglättet werden.
Auf diese Weise soll ein Stopfen für die großen Reagenzgläser hergestellt werden, durch den man die
üblichen Pipetten führen kann. Die entstehende Apparatur benötigt man für die Mahrshsche Probe in
späteren Versuchen.
Versuch 4: Erhitzen und Mischen im Reagenzglas
a) Man füllt ein Reagenzglas mindestens zu 3/4 mit Wasser und hält es mittels der Reagenzglasklammer
schräg in die Bunsenbrenner-Flamme. Der Inhalt wird stoßweise sieden und z.T. herausgeschleudert
werden, oft springt auch das Reagenzglas.
b) Ein zweites Reagenzglas füllt man nur etwa 2 cm hoch mit Wasser, fasst es mit der Hand an und bringt
sein unteres Ende unter stetem Schütteln in den oberen Teil der Bunsenbrennerflamme. Der Inhalt siedet
gleichmäßig und kann kurze Zeit gekocht werden, ohne dass das obere Ende zu heiß wird. Muss längere
Zeit zum Sieden erhitzt werden, so kann man das Reagenzglas mit einem Streifen gefalteten Filterpapiers
halten. Hiermit lässt es sich geschickter schütteln und ausleeren als mit der starren Reagenzglasklammer.
Die Öffnung des Reagenzglases richte man weder auf sich noch auf den Nachbarn, damit
herausspritzende Substanz keinen Schaden anrichten kann.
Nicht nur beim Erhitzen, auch bei chemischen Umsetzungen ist ein zu voll gefülltes Reagenzglas von
großem Nachteil.
c) Ein Reagenzglas füllt man zur Hälfte mit gesättigter Natriumhydrogencarbonat-Lösung, die man mit
5 Tropfen Methylrot-Lösung als Indikator versetzt. Nun gibt man in kleinen Anteilen verdünnte Essigsäure
hinzu, bis der Indikator nach Rot umschlägt. Die Mischung mit der zugesetzen Flüssigkeit gelingt nur,
wenn man das Reagenzglas mit dem Daumen verschließt und umkehrt. Hierbei entsteht durch das
entweichende CO2 Überdruck, und die Flüssigkeit verspritzt. Diese beim Anfänger beliebte Arbeitsweise
ist also unsauber! Sie kann leicht durch Verwendung kleinerer Flüssigkeitsmengen vermieden werden.
Ist man in seltenen Fällen gezwungen größere Mengen im Reagenzglas zu mischen, so bewirkt man dies
durch Auf- und Abbewegen eines Glasstabes mit abgeflachtem Ende.
d) Im Reagenzglas versetzt man 2 bis 3 ml der gesättigten NaHCO3-Lösung mit 2 Tropfen Indikator und
14fügt wiederum verdünnte Essigsäure in kleinen Anteilen bis zum Umschlag zu. Durch Schütteln des
Reagenzglases kann man leicht und sauber völlige Durchmischung erzielen.
Versuch 5: Siedeverzug
Große Flüssigkeitsmengen setzt man in Bechergläsern passender Größe um. Man erhitzt sie mit Hilfe
eines Dreifußes und eines Keramikdrahtnetzes über der entleuchteten Bunsenbrenner-Flamme, deren
innerer Kegel das Drahtnetz nicht berühren soll. Um stoßweises Sieden zu verhindern, rührt man mit
einem rundgeschmolzenen Glasstab um, oder man gibt Siedesteinchen (Stücke unglasierten Steingutes)
oder ähnliches unangreifbares, poröses Material hinein. Soll eine Flüssigkeit längere Zeit gekocht werden,
so erreicht man ruhiges, gleichmäßiges Sieden am besten mit einem Siedestab. Unangenehm ist ein
sogenannter Siedeverzug, dessen plötzliche Aufhebung zu explosionsartigen Erscheinungen führen kann.
Hier soll ein Siedeverzug erzeugt werden, damit man diese Erscheinung von Anfang an kennt und
Vorsichtsmaßnahmen nicht erst dann anwendet, nachdem bei einer Analyse oder beim präparativen
Arbeiten Schaden entstanden ist.
In einem 100 ml-Erlenmeyer-Kolben bringt man etwa 70 ml Wasser zum Sieden. Wenn die Flüssigkeit
einige Zeit Blasen geworfen hat, entfernt man die Flamme und wirft sofort einige Körner eines porösen
Materials in das Wasser. Das vorher überhitzte Wasser wird heftig aufsieden und meist überschäumen.
Feste oder Gase entwickelnde Stoffe dürfen daher erst zu kochenden Flüssigkeiten zugesetzt werden,
wenn die Flüssigkeit mit Sicherheit nicht mehr überhitzt, sondern etwas unter die Siedetemperatur
abgekühlt ist.
Versuch 6: Eindampfen von Lösungen, Rückstände
Entwickeln sich in Flüssigkeiten Gase, so ist die Benutzung von Erlenmeyer-Kolben zu empfehlen, weil
durch die engere Öffnung nicht so leicht etwas von der Flüssigkeit versprüht. Auch kann man durch
Umschwenken die Flüssigkeit leicht mischen, ohne dass der Inhalt herausgeschleudert wird. Sollen
größere Flüssigkeitsmengen eingedampft werden, so benutzt man eine Porzellanschale, die entweder
auf dem Drahtnetz oder, wenn man eine Überhitzung des Rückstandes sicher vermeiden will, auf dem
Wasserbad oder dem Sandbad erwärmt wird. Das lästige Kriechen" der festen Ausscheidungen
"
vermeidet man durch Anwendung von Oberhitze mittels eines elektrischen Wärmestrahlers. Um
Lösungen rasch und einfach auf ihren Gehalt an nichtflüchtigen Bestandteilen zu prüfen, verdampft man
wenige Tropfen der Lösung auf einem Uhrglas, das zwischen Daumen und Zeigefinger, aber niemals mit
der Reagenzglasklammer, gehalten und in einigem Abstand unter stetem Bewegen über dem
kleingestellten Brenner erwärmt wird.
Man verdampft 3 Tropfen Leitungswasser und 3 Tropfen destilliertes Wasser vorsichtig auf je einem
Uhrglas und vergleicht (Uhrgläser springen leicht!).
Versuch 7: Sauberkeit, Verunreinigung von Lösungen
Soll die alkalische Reaktion einer Lösung, die sich in einem Reagenzglas befindet, nicht durch zugesetzte
Indikatorlösung, sondern, wie meist, mit einem Streifen Reagenzpapier (blutendes Indikatorpapier) geprüft
15werden, so versuche man nicht, den Streifen in dem schräggestellten Prüfrohr mit der Flüssigkeit in
Verbindung zu bringen. Diese unelegante Arbeitsweise führt zum Verschütten des Inhaltes, zur
Verschmutzung der Finger und zur Verunreinigung der Flüssigkeit mit Fasern des Reagenzpapieres. Man
hält statt dessen stets einige 20-22 cm lange Glasstäbe bereit, mit denen man einen Tropfen der zu
prüfenden Lösung aus dem Reagenzglas entnimmt und auf ein Streifchen Reagenzpapier tüpfelt. Noch
zweckmäßiger verwendet man zum Herausnehmen kleiner Flüssigkeitsproben Tropfpipetten. Man
bewahrt sie umgekehrt stehend in einem Becherglas auf, so dass man sie immer zur Hand hat.
Gebrauchte Glasstäbe oder Tropfpipetten stellt man nach Gebrauch sofort in ein mit Wasser gefülltes
Standgefäß, damit sie nicht irrtümlich nochmals für eine andere Lösung verwendet werden. In einer
Arbeitspause spült man sie gründlich und stellt die Tropfpipetten umgekehrt in einer Trockenvorrichtung
auf. Im Falle nicht-blutender Indikatorstreifen kann man diese mit Hilfe einer Pinzette direkt in die
Reaktionslösung halten!
Verdünnte Lösungen der wichtigsten Reagenzien stehen zum allgemeinen Gebrauch in Flaschensätzen
auf dem Arbeitsplatz oder auf einem besonderen Regal bereit. Bei der Entnahme von Lösungsproben sind
die Glasstopfen in der Hand zu halten und nach dem Gebrauch wieder auf die benutzte Flasche zu
setzen. Beim Ausgießen von Lösungen aus Flaschen soll die Beschriftung immer nach oben zeigen, also
der Handfläche zugeneigt sein, um eine Beschädigung durch evtl. herabrinnende Tropfen zu vermeiden.
Den letzten, am Flaschenrand hängenden Flüssigkeitstropfen streicht man mit dem Stopfen ab. Aus den
allgemeinen Sätzen benutzte Flaschen stelle man unverzüglich wieder an ihren Platz zurück! (Sonst wird
wieder irrtümlich die Praktikumsleitung oder das technische Personal verurteilt.)
Am saubersten und zugleich am besten dosierbar entnimmt man jedoch Flüssigkeitsproben mittels Tropf-
oder Messpipetten nachdem man zuvor die benötigte Menge in ein kleines sauberes Becherglas (o.a.)
umgefüllt hat. Dadurch wird auch vermieden, dass Gase, die beim Zusatz der Reagenzien entbunden
werden, in die Vorratsflaschen gelangen und deren Inhalt verunreinigen. Dass mit dieser Möglichkeit
immer zu rechnen ist, soll dieser Versuch zeigen.
Vorsicht: Im Abzug durchführen!
In ein Reagenzglas gibt man 10 ml verdünnte Salzsäure, 1 ml Stärke-Lösung und 2 Tropfen einer 1 %igen
Kaliumiodid-Lösung. Die gut durchmischte farblose Lösung gibt man in kleinen Anteilen zu einer
Spatelspitze voll festem Natriumnitrit, das sich in einem kleinem Becherglas befindet. Das sich stürmisch
entwickelnde Gas Stickstoffdioxid (sehr giftig, nicht einatmen!) dringt meist in das Reagenzglas ein und
bewirkt Iod-Ausscheidung und damit Blaufärbung der Stärke enthaltenen Lösung im Reagenzglas. Bitte
dazu die Reaktionsgleichungen formulieren und auch mit der Reaktion von Na 2SO 3 vergleichen;
informieren Sie sich über Säure- und Baseanhydride!
Zu Gase entwickelnden Substanzen soll daher das Reagenz niemals direkt aus der Vorratsflasche
zugefügt werden. Will man keine Pipette verwenden, so gibt man die voraussichtlich gebrauchte Menge
in ein Reagenz- oder geeignetes Becherglas und lässt sie erst aus diesem zur Substanz fließen. Einen
verbleibenden Rest verwirft man.
162.2 Trennmethoden
Versuch 8: Filtration, Abklatschen eines Papierfilters
Das Einlegen eines Filters in einen Analysentrichters sollte jeder beherrschen - also üben!
In einem größeren Becherglas verdünnt man 2 ml der ausstehenden Eisen(III)chloridlösung auf etwa
100 ml, erhitzt fast bis zum Sieden und versetzt die mit einem Glasstab gerührte Lösung mit verdünntem
Ammoniak, wodurch ein voluminöser Niederschlag von Eisen(III)hydroxid ausfällt. Wenn auf weiteren
Zusatz von Ammoniak nichts mehr ausfällt, erhitzt man bis zum Sieden, lässt absitzen und dekantiert die
noch warme Flüssigkeit durch ein Papierfilter angemessener Größe. Den Niederschlag wirbelt man mit
heißem Wasser aus der Spritzflasche auf, lässt absitzen, dekantiert erneut und spült schließlich den
gesamten Niederschlag auf das Filter. Auf vollständiges Auswaschen wird in diesem Falle mit Silbernitrat
geprüft, das mit einer mit HNO3 angesäuerten Probe des letzten Waschwassers keine Trübung von AgCl
mehr zeigen darf (Chlorid-frei waschen!).
Den Niederschlag führt man durch Abklatschen in eine Porzellanschale über (möglichst komplett - üben,
wird später bei den Analysen wichtig) und lässt ihn an der Luft etwas eintrocknen.
Das Filtrieren lässt sich durch Anwendung von Druck wesentlich beschleunigen. Für
Laboratoriumszwecke nutzt man den Atmosphärendruck aus, indem man einen geeigneten Trichter
mittels eines Dichtmaterials auf eine dickwandige Saugflasche setzt, die mit der Wasserstrahlpumpe oder
dem installierten Vakuumsystem evakuiert wird. Man verwendet als sog. Nutsche Hirsch- oder
Büchnertrichter aus Porzellan oder Glas mit Siebplatte, die mit einer gleich großen Scheibe Filterpapier
bedeckt wird. Feuchtet man das Filter an und legt es faltenfrei auf, so saugt es sich beim Anstellen der
Wasserstrahlpumpe fest und bewirkt einen dichten Abschluss. Für den normalen Analysentrichter mit
Filterpapier ist dieses Verfahren mit Anlegen eines Vakuums allerdings nicht geeignet. Hat man
konzentrierte Säuren oder sonstige Lösungen abzunutschen", die Papier angreifen, so benutzt man
"
Filtriergeräte mit Glasfritten oder Porzellanfiltertiegel (siehe Seminar).
Versuch 9: Zentrifuge - Bariumsulfat
Ist ein Niederschlag sehr feinkörnig, so können seine Teilchen durch die 2 bis 3 ìm weiten Poren
gewöhnlicher Filter hindurch schlüpfen, die Flüssigkeit läuft daher trüb durch. Manchmal hilft es, wenn
man die ersten Anteile des trüben Filtrates noch einmal durch das Filter gießt, weil sich durch Ablagerung
des Feststoffs der Querschnitt der Poren verengt. Ist auch diese Maßnahme erfolglos, so muss man
gehärtete oder Barytfilter, d.h. Papiere mit geringerer Porenweite benutzen.
Gewöhnt man sich beim analytischen Arbeiten von vornherein an die Verwendung kleiner
Flüssigkeitsmengen, so lässt sich in den meisten Fällen die Trennung fester und flüssiger Phasen rascher
durch Zentrifugieren erzielen. Hierzu füllt man die bis zu 2 ml betragende Lösung in ein Zentrifugenglas
(höchstens bis zur halben Höhe füllen!) und gibt in die gegenüberstehende Hülse ein Zentrifugenglas mit
der gleichen Menge Wasser. Diesen Gewichtsausgleich darf man unter keinen Umständen unterlassen!
Danach kann die Zentrifuge eingeschaltet werden, die erforderliche Zeitspanne zur Abtrennung muss man
experimentell bestimmen (in der Regel 5 Minuten und länger). Nach dem Abschalten der Zentrifuge lässt
17man sie ohne zu bremsen zum Stillstand kommen und entnimmt die Gläser. Den klaren Überstand" saugt
"
man mit einem Heber oder einem Saugröhrchen mit Gummiball ab; meist kann man aber die Flüssigkeit
ohne Aufwirbeln des Niederschlages längs eines an das Röhrchen gehaltenen Glasstabes abgießen. Zur
Sicherheit gießt man durch ein kleines Filter ab, um die Lösung restlos vom Niederschlag zu befreien. Den
Rückstand schlämmt man in der Waschflüssigkeit auf, zentrifugiert erneut und prüft nach mehrfacher
Wiederholung auf Vollständigkeit des Auswaschens. Abgesehen von der meist erzielten Zeitersparnis hat
das Zentrifugieren den Vorteil, dass auch feinkörnige Niederschläge, wie Bariumsulfat, vollständig von
der Lösung getrennt und dass auch kleine Niederschlagsmengen in der Spitze des Röhrchens gut
erfasst und darin evtl. gleich weiter verarbeitet werden können.
Versuch: Man verdünnt die ausstehende Bariumchloridlösung auf etwa das zehnfache oder stellt sich
eine entsprechende Lösung aus den ausstehenden Feststoffen her und versetzt mit 5 ml verdünnter
Schwefelsäure. Die entstehende Suspension von Bariumsulfat filtriert man a) durch ein gewöhnliches, b)
durch ein gehärtetes Filter, den Rest klärt man durch Zentrifugieren. Vergleiche die Zweckmäßigkeit der
verschiedenen Verfahren im vorliegenden Falle (sinnvollerweise jetzt und nicht erst bei den Analysen)!
Ist nur ein geringfügiger Niederschlag ausgefallen, so verteilt er sich selbst auf einem kleinen Filter in so
dünner Schicht, dass er nicht abgelöst werden kann. Soweit man in solchen Fällen nicht überhaupt mit
der Zentrifuge arbeitet, kann man das Filter (möglichst aschefreies Papier) in einem Tiegel veraschen und
den Rückstand weiter verarbeiten. Auf flüchtige Verbindungen, z.B. von Arsen oder Quecksilber, kann
dieses Verfahren natürlich nicht angewendet werden.
Versuch 10: Trennung von CuSO4, SiO2 und I2
Man behandle eine Spatelspitze des ausgestellten Gemisches von Seesand, Kupfersulfat und Iod im
Reagenzglas zuerst mit einigen Millilitern Petrolether (Farbe!). Die Petroletherphase wird dekantiert (diese
Lösung bitte für Versuch 13 aufheben) und der Rückstand noch 2 - 3 mal mit einigen Millilitern Petrolether
nachbehandelt, bis die Lösung farblos bleibt. Der restliche Feststoff wird so oft mit Wasser behandelt, bis
kein Kupfersulfat mehr in Lösung geht. Als Bodensatz bleibt Seesand zurück.
Versuch 11: Trennung von PbCl2 und AgCl
Eine Mischung von AgCl und PbCl2, aus AgNO3 und Pb(NO3)2 durch HCl-Zusatz selbst hergestellt, wird
mit Hilfe eines Analysentrichters mit einem geeigneten Filter (einlegen üben) abfiltriert. Anschließend gießt
man siedendes Wasser in kleinen Portionen auf den Rückstand (vorher die Vorlage wechseln). Wie
könnte man die Vollständigkeit der Abtrennung testen? Danach (wieder die Vorlage wechseln) lässt sich
das verbleibende AgCl mittels NH3 verd. auflösen. Führen Sie die Nachweise auf Blei und Silber durch
(vergleiche dazu Jander-Blasius).
Versuch 12: Trennung durch Sublimation
Zur Sublimation verwendet man ein Gemisch aus Iod und Natriumchlorid. Diese Mischung gibt man im
Abzug auf ein Uhrglas, welches auf ein teilweise mit Wasser gefülltes Becherglas (100 ml) gesetzt wird.
18Beim Erhitzen des Wassers heizt der aufsteigende Wasserdampf die zu trennende Mischung auf. Die
Sublimation erfolgt vom Uhrglas aus in einen aufgesetzten Trichter. Eventuell wird am Trichterhals mit
feuchtem Filterpapier gekühlt.
2.3 Trennungen durch Verteilungsverfahren
Versuch 13: Entfernung von Iod aus Petrolether
Hier kommt die von Versuch 10 aufbewahrte Lösung zum Einsatz. Dazu gibt man ca. 5 ml einer
Kaliumiodid-Lösung. Dann schüttle man kräftig durch und beobachte die Lösungen nach Trennung der
Phasen gegen einen weißen Hintergrund. Eine Nachbargruppe kann die Trennung statt mit
Kaliumiodidlösung mit reinem Wasser probieren, eine weitere Gruppe verwendet Natriumthiosulfatlösung.
Welche Effekte werden beobachtet? Wie erklären Sie Ihre Beobachtungen? Welche Farben weist Iod in
H2O, Ethanol und Toluol auf?
2.4 Schmelzverhalten
Versuch 14: Schmelzpunktbestimmungen
a) Man füllt etwas Oxalsäure-Dihydrat in ein Glühröhrchen von etwa 6 mm äußerem Durchmesser
(Füllhöhe ca. 0,5 cm) und befestigt das Glühröhrchen mit Hilfe eines Gummiringes so an einem
Thermometer, dass sich die Substanz in Höhe der Quecksilberkugel befindet. Nun taucht man das
Thermometer mit dem Glühröhrchen in ein mit Glycerin gefülltes weites Reagenzglas und heizt das
Glycerin mit der kleinen Flamme des Brenners auf, dabei das Rühren des Glycerins nicht vergessen.
Die Erwärmung erfolgt zunächst mit moderatem Tempo bis einige Grad unter den Schmelzpunkt der
Substanz (bis ca. 90 °C). Dann erwärmt man nur noch sehr langsam mit einer Geschwindigkeit von
ungefähr 1 °/Minute, bis der Schmelzpunkt erreicht ist. Dies ist dann der Fall, wenn die Oxalsäure-
Dihydrat-Kristalle flüssig zu werden beginnen.
Sind die Kristalle geschmolzen, lässt man das Glycerinbad abkühlen, bis die gesamte Schmelze wieder
erstarrt ist. Durch vorsichtiges Aufheizen des Glycerinbades bestimmt man nun den Schmelzpunkt des
Oxalsäure-Dihydrates ein zweites Mal. Das Ganze wiederholt man noch einige Male. Der richtige
Schmelzpunkt ergibt sich aus dem Mittelwert aller Messungen.
b) Bestimmen Sie den Schmelzpunkt des Zitronensäure-Monohydrats nach dem o.a. Verfahren. Der
Schmelzpunkt liegt deutlich höher als der des Oxalsäure-Dihydrats. Man bestimme nun den
Mischschmelzpunkt beider Stoffe. Hierzu vermischt man in einer Reibschale je eine kleine Spatelspitze
Zitronensäure-Monohydrat und Oxalsäure-Dihydrat und verfährt im übrigen wie bei einer normalen
Schmelzpunktbestimmung. Der Mischschmelzpunkt liegt erheblich niedriger als die Schmelzpunkte von
reinem Zitronensäure-Monohydrat und von reinem Oxalsäure-Dihydrat (Erklärung?).
19Versuch 15: Abkühlungskurven
In 7 trockene, saubere Reagenzgläser werden folgende Mengen an Naphthalin und Biphenyl eingewogen.
Mischung Masse Naphthalin in g Masse Biphenyl in g
1 2,5 0
2 2 0,5
3 1,5 1
4 1,25 1,25
5 1 1,5
6 0,5 2
7 0 2,5
Man erwärmt nun die verschiedenen Naphthalin/Biphenyl-Gemische über den Schmelzpunkt hinaus,
indem man die mit einer Klammer am Stativ befestigten Reagenzgläser nacheinander in ein Glycerin-Bad
(Becherglas (100 ml) halb mit Glycerin gefüllt) eintaucht und das Bad mit einem Brenner erhitzt. Ist eine
Temperatur von 100 - 110 °C erreicht, entfernt man das Reagenzglas aus dem Bad und lässt die
Schmelze unter ständigem vorsichtigem Umrühren mit dem Thermometer abkühlen. Während des
Abkühlens wird die Temperatur in Abständen von je 30 Sekunden gemessen. Die Messung ist beendet,
wenn die Temperatur der Schmelze längere Zeit konstant bleibt (zwischen 35 und 40 °C).
Die gemessenen Temperaturen werden am besten noch während der Versuche in einem Diagramm
gegen die Zeit aufgetragen und dem Diagramm die Erstarrungstemperaturen der verschiedenen
Gemische entnommen. Trägt man die bestimmten Erstarrungstemperaturen dann in einem weiteren
Diagramm gegen den Stoffmengenanteil von Naphthalin der verschiedenen Gemische auf, erhält man
das Phasendiagramm des Systems Naphthalin/Biphenyl.
Ermitteln Sie die Zusammensetzung des eutektischen Gemisches und die eutektische Temperatur.
2.5 Thermodynamik
Versuch 16: Volumen- und Temperatureffekt Ethanol/Wasser
In einem Messzylinder (100 ml) gibt man mit Hilfe einer Vollpipette (praktische Handhabung im
Gruppenseminar besprechen) 20 ml Wasser und bestimmt anschließend die Wassertemperatur (am
besten H2O dest. aus den Spritzflaschen (Raumtemperatur)). Dazu werden ebenfalls mit einer Vollpipette
20 ml Ethanol gegeben, gut durchmischt und dann möglichst schnell die Temperatur und nach einiger Zeit
das Endvolumen der Lösung gemessen. Berechnen Sie die Volumenkontraktion [%] und die beim
Mischen freigesetzte Wärmemenge (Mischungsenthalpie).
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