Arbeitstechniken für's Labor genauer betrachtet

Als angehender Chemiker gibt es viel zu lernen. Die Namen der Geräte wirst du ja schon können. Aber wie geht man damit um? Im Rahm des Unterrichts wirst du einige Geräte kennenlernen und nutzen können. Dabei wirst du im Praktikum von einem Lehrer betreut, der darauf achtet, dass dir oder einem Mitschüler keine Gefahr droht.

Die folgenden Abschnitte sind eine Sammlung von Labor-Aufgaben, die immer mal wieder benötigt werden, vor allem wenn du einmal selber experimentieren willst. Und sie enthalten auch vertiefende allgemeine Informationen.

Umgang mit Chemikalien

Einige Dinge gilt es unbedingt zu beachten:

• Es soll so wenig wie möglich von den Chemikalien verwendet werden!

Das was wir beobachten wollen, können wir meist auch bei kleinen Mengen sehen. Deshalb probieren wir immer erste einmal mit kleinen Mengen. Falls es die Vermutung gibt, dass die Menge an Chemikalien das Experiment beeinflusst, kannst du auch mal mehr probieren, was aber nicht bedeutet, dass "alles" verwendet wird.

• Müll vermeiden!

Je weniger Chemikalien zu verwendet werden, desto wenig Müll fällt an.

• Chemikalien nicht verunreinigen!

Verwende für jedes Gefäß einen eigenen Spatel (bzw. Spatelseite) oder Pipette.

Hole die benötigte Menge an Chemikalien aus dem Gefäß raus auf ein (einmal) gefaltetes Blatt Papier (Größe nach Bedarf). Bei der Nutzung mehrere Chemikalien beschriftest du das Papier jeweils mit dem Namen des Stoffes.

• Chemikalien richtig entsorgen!

Fragt nach, wie die Chemikalien zu entsorgen sind. Üblicherweise wird dies aber vorher bekanntgegeben.

Verunreinigte Glasgefäße, die sich nicht mehr reinigen lassen, können in den Restmüll entsorgt werden, wenn die Chemikalien ungefährlich sind, z.B. Schwefel, Kohle, Magnesiumoxid.

Entsorgungsregeln

Ein paar genauere Informationen und typische Fehler:

• Geschmolzene Feststoffe dürfen nicht in den Ausguss gegossen werden!

Allgemeine Informationen zur den Geräten

Die Materialien von Geräten

Meist ist vorgegeben, welches Gerät verwendet werden muss. Damit du dir leichter merken kannst, warum man welche Gerät verwendet ein paar allgemeine Tipps, die die Materialien betreffen. Du hast das ja schon einmal bearbeitet, also sollte dir das ja noch alles klar sein!

• Glas ist vor allem hitze- und chemikalienbeständig. Man kann es also Erhitzen und fast alle Chemikalien hineingeben ohne das das Glas angegriffen wird. Allerdings wird ein heißer Bunsenbrenner mit der Zeit normales Glas weich machen und schmelzen. Es gibt aber spezielle Glas-Sorten die mehr Hitze aushalten, wie "Durex" oder "Fiolax".
• Holz ist zwar brennbar aber es leitet die Wärme schlecht, deshalb kann man Holzgegenstände verwenden, wenn man etwas heißes (ohne Flamme) anfassen/berühren will. Speziell beim Bunsenbrenner sollte man daran denken, das Wärme nach oben steigt. Deshalb ist es natürlich auch deshalb keine gute Idee, das Reagenzglas, das man mit dem hölzernen Reagenzglashalter hält senkrecht über die Flamme zu halten.
• Metall ist vor allem stabil, leitet aber gut die Wärme. Man verwendet es also eher für Geräte, mit denen man etwas befestigt oder hält. Meist aber nicht in direktem Kontakt zur Flamme.
• Direkt in der Flamme verwendet man entweder spezielle Glassorten oder aber Keramik. Es gibt zahlreiche spezielle Gegenstände, wie Tiegel, Schiffchen oder Abdampfschale, die viel Wärme aushalten. Stellt man die heißen Gefäße dann auf den Tisch, so wird entweder der Tisch schmelzen (wenn er eine Plastik-Oberfläche hat) oder auf einer kalten Steinplatte wird die Keramik zerspringen, da die plötzliche Abkühlung zu Spannungen und Rissen führt.

Die Form von Geräten

• Das Becherglas mit seinen senkrechten Wänden ist leicht zu befüllen, weil es eine große Öffnung hat. Hier kann man leicht etwas hineingeben, oder etwas hineinstellen.
• Der Erlenmeyerkolben ist vor allem dann praktisch, wenn man den Inhalt von Hand bewegen will. Aufgrund der kleinen Öffnung kann man den Erlenmeyerkolben gut am Hals anfassen und herumschwenken. Aufgrund der Form kann noch nicht so leicht etwas herausschwappen.
• Der Rundkolben kann nicht alleine stehen und wird deshalb immer an einem Stativ befestigt. Man kann den Inhalt zwar auch gut schwenken, aber die runde Form führt dazu, dass die der Inhalt gut von allen Seiten und gleichmäßig erwärmt werden kann.
• Zum einfachen Erhitzen über dem Bunsenbrenner verwendet man meist Gefäße mit flachem Boden, die auf einem Dreibein stehen, auf dem wieder eine Glaskeramikplatte oder ein Drahtnetz liegt.

Die Größe der Geräte

• Will man etwas erhitzen, darf das Gefäß nicht zu voll sein. Vor allem flüssige Chemikalien kochen meist schnell über. Man kann ein Überkochen auch mit Siedesteinchen verhindern.
• Für sehr kleine Mengen verwendet man Reagenzgläser.

Umgang mit Reagenzgläsern und Zubehör

Die Nutzung von Reagenzgläsern wird im Anfangsunterricht gezeigt und erklärt, die folgenden Informationen vertiefen dies noch ein wenig.

Der englische Name für Reagenzgläser, zeigt, für was sie gedacht sind: "Test Tubes" ... also Test Röhren. Üblicherweise nimmt man Reagenzgläser vor allem zur Untersuchung von kleinen Mengen. In der Schule werden aber auch Reaktionen darin durchgeführt, da es ein kleines Gefäß ist und somit nur wenig Stoff verbraucht wird. Außerdem kann man den Stoff darin gut beobachten.

Wichtiges zur Handhabung:

• Will man eine Flüssigkeit darin erhitzen sollte das Reagenzglas weniger als halbvoll sein. Sonst besteht die Gefahr, dass die Flüssigkeit leicht überkocht (siehe Siederverzug). Man kann auch Siedesteinchen verwenden.
• Beim Erhitzen über dem Bunsenbrenner muss man das Reagenzglas immer ein wenig aus dem Handgelenk bewegen, so dass es nicht dauerhaft in der heißen Flamme ist. Die geringe Menge an Flüssigkeit würde sonst zu schnell sieden.
• Man fasst das Reagenzglas mit einer hölzernen Reagenzglaskammer an, da Holz nur schlecht die Wärme leitet. Dabei sollte die Klammer am oberen gebogenen Rand (Bördelrand) befestigt werden, so dass das Reagenzglas nicht verrutschen kann. Eine Tiegelzange ist nicht geeignet zum Halten, man kann aber ein Stativ mit einer passenden Klammer verwenden.
• Beim Erhitzen muss man darauf achten, dass die Öffnung des Reagenzglasses nicht auf jemand anderen zeigt - man sollte ihn davor warnen, wenn er sich in den Bereich begibt, wohin die Flüssigkeit spitzen könnte.
• Die Öffnung soll auch nicht so gehalten werden, dass man sich selber trifft oder die Flüssigkeit auf den Bunsenbrenner schwappt, so dass die Flamme ausgehen kann.
• Wenn man den Inhalt in einem Reagenzglas nicht zu stark Erhitzen nimmt man ein Wasserbad. Man füllt in ein Becherglas mit Wasser, dass man erhitzt (Bunsenbrenner oder Herdplatte) und erhält so maximal eine Temperatur von 100°C.
• Reagenzgläser legt man im allgemeinen nicht auf den Tisch, da sie wegrollen können. Man stellt sie in einem Reagenzglasständer ab und nimmt dazu auch die Klammer ab. Sie stört, denn man kann leicht anstoßen und damit alles umwerfen. Außerdem könnte alleine ihr Gewicht bei einem leichten Ständer dazu führen, dass er umkippt.
• Will man ein Reagenzglas nach dem Erhitzen in die Hand nehmen, sollte man sich vorsichtig von oben nach unten vortasten, damit man nicht aus Versehen das noch heiße Glas anfasst.
• Hat man etwas im Reagenzglas, dass man schütteln will, sollte man nicht den Daumen oder die Hand zum verschließen verwenden. Man sucht nach einem passenden Stopfen, den man - egal wie gut er passt - festhält. Es kann schnell passieren, dass etwas Druck entsteht (wenn ein Gas entweicht) und der Stopfen herausfliegt. Stellt man das Reagenzglas mit dem Stopfen ab, kann man eventuell Druck ablassen (kurz öffnen und wieder Stopfen drauf). Wer etwas geschickt ist, kann den Inhalt auch ohne Stopfen vermischen, indem er aus dem Handgelenk das Reagenzglas "schnickt".
• Egal ob Feststoff oder Flüssigkeit: man muss immer wissen, wie sich ein Stoff beim Erhitzen verhält. Ist das nicht bekannt, sollte man zur Sicherheit in den Abzug gehen, denn es könnten giftige oder stark riechende Gase entstehen. Alternativ könnte ein Absorber mit einem gut passendem Stopfen verwendet werden, der entstehende Gase auffängt. Einfach ist ein Luftballon, der über die Öffnung gestülpt wird.
• Reagenzgläser sind erstaunlich stabil, aber wenn man sie stark erhitzt hat und dann plötzlich abkühlt (kaltes Wasser, kalte Tischplatte) zieht sich das Material so schnell zusammen, dass es zerbricht. Deshalb immer ein Reagenzglas abkühlen lassen, bevor man es wäscht oder mit Eis kühlt. Eventuell kann man auch lauwarmes Wasser verwenden, um die Temperatur ein wenig zu verringern.
• Reagenzgläser müssen mit einer passenden Bürste gereinigt werden. Bei einigen Verschmutzungen oder wenn das Glas durch starkes Erhitzen verformt ist, lohnt sich eine Reinigung nicht. Frage den anwesenden Lehrer, ob eine Reinigung möglich ist bzw. Sinn macht. Zum Abschluss werden sie mit klarem Wasser abgespült und zum Trocken aufgehängt.

Das kleine Putz 1x1

Als unerfahrener Chemiker solltest du unsere Tipps durchlesen, wie man die Glasgeräte richtig sauber bekommt. Denn dir sind saubere Glasgeräte sicher auch lieber als verschmierte und klebrige.

• Mechanische Reinigung ist meist am wichtigsten.

Auch Wasser und massenweise Spülmittel helfen nicht, wenn etwas Wasserunlösliches an der Wand klebt. Einfach und schnell geht es dagegen, wenn man Bürsten (biegsam!), Schwämme und Lappen verwendet.

• Immer gut mit klarem Wasser nachspülen

Gerade gelöste Salze "übersieht" man leicht. Deshalb das verwendete Gefäß immer mehrfach mit Wasser füllen und wieder ausleeren. Natürlich auch außen abspülen. Sonst zeigen sich Salzreste als dünne Krusten, wenn das Wasser verdampft ist.

• Nach der Reinigung zum Trocken hinstellen oder aufhängen

So kann das Wasser ablaufen und hinterlässt kein Wasserflecken. Da es dauert, bis die von dir geputzten Gefäße trocken sind, musst du nicht warten sondern räumst dann getrocknete Geräte weg, die von anderen stammen. Glasgeräte werden eigentlich nie abgetrocknet, da es zu lange dauert und unnötig ist. Vor allem aber wird kein Papier oder ein Trockentuch dafür verwendet.

• Spülmittel sind nicht immer notwendig!

Spülmittel hilft vor allem dann, wenn man eine fettige Verschmutzung hat. Ein wenig kann es aber auch bei anderen Verschmutzungen helfen, indem es die sogenannte Oberflächenspannung herabsetzt. Wichtiger als Spülmittel ist aber immer noch die mechanische Bearbeitung - es reicht ein kleiner Tropfen, sonst bleibt womöglich das Spülmittel als Verunreinigung im Gefäß zurück. Und das ist nicht besser als anderer Dreck!

• Tische von Verschmutzungen reinigen!

Denke daran, dass der Nächste, der den Tisch benutzt, nicht weiß welche Chemikalien du verwendet hast. Reinige also den Tisch sorgfältig, mit einem zuerst nassen Tuch und zum Abschluss mit einem ausgespülten und gut ausgedrückten Tuch um den Tisch einigermaßen trocken zu bekommen. Ein Nachtrocknen, mit Papiertüchern ist dann nicht notwendig.

• Papiertücher sind nur zum Trocknen der Hände da!

Diese Papiertücher sind nicht zur Reinigung der Tische und Geräte gedacht, dazu gibt es Putztücher und -lappen in einem Eimer. Benutzte Papiertücher gehören übrigens in den Restmülleimer!!

Grundlegende Arbeitstechniken

Arten des Erhitzens

Je nach Bedarf, gibt es verschiedene Möglichkeiten etwas zu Erhitzen.

Schnell erhitzt man mit dem Bunsenbrenner, dessen Flamme bei geöffneter Luftzufuhr Temperaturen bis zu 1300°C erreichen können.

Reagenzgläser hält man häufig direkt in die Flamme aber alle anderen Glasgeräte werden, vor allem für längeres Erhitzen, meist nur über einem Keramiknetz oder einer Glaskeramik-Platte (Markenname z.B. "Ceran") erhitzt.

Natürlich können auch Elektroheizplatten verwendet werden, die man gut regulieren kann, doch dann braucht das Gefäß einen glatten Boden. Für Rundkolben werden Heizpilze verwendet, die nur für eine bestimmte Größe von Rundkolben geeignet sind. So wird das Gefäß im unteren Bereich gleichmäßig erhitzt. Siehe Bild unten und zusätzlich eine andere Form von Heizpilzen, die am Stativ befestigt werden kann.

Sind zu hohe Temperaturen nicht erwünscht oder muss man gar eine Obergrenze einhalten, so bieten sich folgende Möglichkeiten an:

• In einem Wasserbad wird das Gefäß indirekt erhitzt. Das umgebende Wasser erreicht höchstens eine Temperatur von 100°C und somit wird auch das Gefäß nicht stärker erwärmt.
• Statt Wasser kann man auch Öl verwenden, das (je nach Art) bei etwa 300°C siedet. Allerdings darf das Öl nicht verdampfen, weshalb ein Thermometer die Temperatur kontrollieren sollte.
• Für höhere Temperaturen kann man zur Übermittlung der Wärme auch Sand oder Graphit-Staub verwenden.

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  Erlenmeyerkolben auf Keramikdrahtnetz über Bunsenbrenner

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  Keramikdrahtnetz

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  Wasserbad

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  Heizpilz

Zu beachten ist auch, dass beim Erhitzen von brennbaren Flüssigkeiten kein Bunsenbrenner verwendet werden darf.

Möglichkeiten zum Kühlen

Das am häufigsten verwendete Kühlmittel ist Wasser. Es wird vor allem verwendet um erhitzte und heiße Gegenstände zu kühlen. VORSICHT: Kühlt man ein heißes Glas zu schnell ab kann es platzen.

Will man tiefere Temperaturen haben, so verwendet gefrorenes Wasser, also Eis. Mit bestimmten Salzen vermischt kann man gefrorenem Wasser auch Temperaturen unter 0°C erreichen. Siehe dazu Vorlage:WP Kältemischung und Mit Kältemischungen gibt es auch im Sommer Eis

In professionellen Labor wird auch noch gefrorenes Kohlendioxid (Trockeneis) oder flüssiger Stickstoff verwendet. Da beide Stoffe bei Raumtemperatur gasförmig sind, hinterlassen sie keine Verschmutzung, wenn sie verdampft sind.

Abmessen von Flüssigkeiten

Es gibt verschiedene Möglichkeiten Volumina von Flüssigkeiten zu bestimmen.

• Mit dem Messzylinder ... er ist am flexibelsten, denn er ist leicht befüllbar und man kann mit ihm verschiedene Mengen abmessen.
• Mit einem Messkolben ... meist ein Flasche mit rundem Bauch und langem Hals. Er hat immer nur einen Messstrich und wird meist zum Ansetzen von Maßlösungen verwendet. Das sind Lösungen mit einer bestimmten Konzentration.
• Mit einer Messpipette ... vor allem wenn es um kleine Flüssigkeitsmengen geht, nimmt man Pipetten. Mit einem sogenannte Peleusball kann man Flüssigkeiten in den die Pipette ziehen und an der Skala ablesen. Wichtig ist, dass man die Ablesestelle auf Augenhöhe hält. Pipetten sind übrigens meist auf Auslauf geeicht, dass heißt es wird bei der Skala daran gedacht, dass ein Teil der Flüssigkeit beim Herauslaufen drinbleibt. Man darf also nicht pusten oder alles herausdrücken bzw. schütteln.
• Mit einer Vollpipette ... sie ist für eine bestimmte Menge gedacht, denn sie hat nur einem Messstrich.

Die Bilder können angeklickt werden, um sie größer zu sehen:

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  Messzylinder

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  Messkolben

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  Messpipette

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  Vollpipette

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  Peleusball Skizze

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  Peleusball Foto

Bei der Benutzung ist unbedingt auf zwei Dinge zu achten:

• Man muss das Gefäß auf Augenhöhe bringen, denn wenn man schräg draufschaut oder das Gefäß schräg hält liest man falsch ab.
• Man darauf achten, dass man den unteren Rand des "Meniskus'" abliest, bei der tiefsten Stelle. Das hat damit zu tun, das das Wasser die Oberflächen benetzt.
• An einigen Messgeräten, wie etwa der noch nicht erwähnten Bürette, gibt es einen Streifen, der senkrecht von oben nach unten verläuft und das Ablesen erleichtert. Man nennt ihn Schellbach-Streifen (siehe Bild).

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  Auf Augenhöhe bringen

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  Am unteren Rand ablesen

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  Schellbachstreifen erleichtert das Ablesen

Zur Nutzung des Peleusballs:

• Pepettierhilfe ... der Abschnitt über den Peleusball reicht aus, als theoretische Einführung.
• Zwei Amerikanische Schülerinnen erklären, wie ein Peleus Ball (in Englisch: Rubber-Ball bzw. Pipette-Ball) funktioniert.

Ablese-Übung:

• ... kommt noch