17.09.02 WIES Seite 1 von - FH-Wels
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Prüfverfahren:<br />
Arbeiten im Labor<br />
erstellt / Datum: <strong>von</strong>: Unterschrift:<br />
geändert: <strong>17.09.02</strong> <strong>WIES</strong><br />
1. ALLGEMEINES<br />
1.1 Sicherheit im Labor<br />
<strong>Seite</strong> 1 <strong>von</strong> 11<br />
Abl.:1.Uebung_Einführung<br />
Besprechung der Laborordnung (Anlage 1), Schutzeinrichtungen erklären/zeigen (Brillen,<br />
Augenwaschflasche, Notdusche, Decke, Feuerlöscher, Haupthahn f. Gas, Hauptsicherung,<br />
Fluchtwege, wichtige Tel. Nr.<br />
1.2 Gerätekunde<br />
Gemäß Anlage 2<br />
1.3 Umgang mit Chemikalien/Literatur über gefährliche Stoffe<br />
Sicherheitsdatenblatt (Anlage 3), Hinweise auf Gebinde (R- und S-Sätze, ADR-Stoffklassen),<br />
Umgang mit Säuren, Laugen, gefährlichen Stoffgemischen.<br />
(www.chemie.fu-berlin.de/chemistry; Arbeitssicherheit)<br />
Kennzeichnungen: Rettungs-, Verbots-, Gebots-, Brandschutzwarnzeichen,<br />
Gefahrensymbole (Anlage 4)<br />
1.4 Unfallverhütung<br />
Brand (selbstzersetzende Stoffe, unverträgliche Stoffe, Zündquellen), Definition Flammpunkt,<br />
Gefahrenklassen, MAK, Einteilung gesundheitsschädlicher Stoffe)<br />
1.5 Arbeitsvorbereitung<br />
Planung der Arbeit, Probennahme (Repräsentanz),Transport, Lagerung, Vorbereitung <strong>von</strong><br />
Proben, Aufbau <strong>von</strong> Apparaturen, Durchführung der Reaktionen, Abbau u. Reinigung der<br />
Apparaturen, Entsorgung <strong>von</strong> Chemikalien, Protokollführung<br />
2. Anlagenverzeichnis<br />
1. Laborordnung<br />
2. Laborstandardapparaturen<br />
3. Sicherheitsdatenblatt<br />
4. Kennzeichnungen/Gefahrensymbole ( www.chemie.de/tools/sicherheit )<br />
3. Literatur<br />
Merck- Kataloge: z.B. Verbrauchsmaterialien u. Geräte Katalog 2001<br />
AUVA Merkblatt M33- 35, K 104 – 105<br />
Kempner, Organisch – chemisch
Anlage 1<br />
Laborordnung (Getreide-HTL)<br />
♦ Das Betreten des Labors ist nur den darin jeweils Beschäftigten gestattet (keine Besuche!).<br />
♦ Laufen und Stoßen sowie Mißbrauch <strong>von</strong> Arbeitsgeräten (z.B. Spritzflaschen) sind verboten.<br />
♦ Essen, Trinken und Kauen <strong>von</strong> Kaugummi sind im Labor verboten (Vergiftungsgefahr)<br />
♦ Das Tragen <strong>von</strong> Schmuck (ausgenommen kleine Ohrringe) ist nicht anzuraten.<br />
♦ Lange Haare (mehr als schulterlang) sind zusammenzubinden.<br />
♦ Die Studenten müssen einen ordentlichen Arbeitsmantel aus weißer Baumwolle mit Knopfleiste<br />
in zugeknöpftem Zustand tragen.<br />
♦ Bei gefährlichen Arbeiten (auch des Platznachbarn!) sind immer Schutzbrillen zu tragen<br />
♦ Geräte, Chemikalien und Proben dürfen ohne vorige Aufforderung nicht in das oder aus dem<br />
Labor genommen werden.<br />
♦ Bei der Durchführung der Versuche sind die gegebenen Anweisungen strikt einzuhalten.<br />
♦ Die Durchführung <strong>von</strong> Versuchen nach eigenen, ungeprüften Vorschriften ist verboten.<br />
♦ Nur in einwandfreiem Zustand befindliche elektrische Kabel, Schläuche etc. verwenden.<br />
♦ Abfälle sind weisungsgemäß zu entsorgen (teilweise in die dafür vorgesehenen Behälter).<br />
♦ Nach Beendigung der Arbeit sind alle Geräte zu säubern und ordnungsgemäß zu verstauen<br />
sowie die Gas- und Wasserzufuhr abzudrehen.<br />
♦ Gleiches gilt sinngemäß für das zeitweilige Verlassen (z.B. bei Pausen).<br />
♦ Sessel dürfen nicht zwischen den Arbeitstischen stehen (Fluchtwege, Stolpergefahr).<br />
♦ Bricht unkontrolliert ein Feuer aus, so ist darauf mit dem Ruf "Es brennt bei ..." aufmerksam zu<br />
machen und, wenn keine gegenteiligen Anweisungen erfolgen, das Labor sofort zu verlassen.<br />
♦ Brennende Personen sind mit der Löschbrause oder der Löschdecke zu löschen.<br />
♦ Weitergehende Bekämpfungsmaßnahmen werden durch die Aufsicht eingeteilt/veranlaßt. Das<br />
Verlassen des Labors ist nur mit Kenntnisnahme einer Aufsicht gestattet.
Anlage 2<br />
Stativ<br />
Bunsenbrenner<br />
Thermometer<br />
Dreifuß Reagenzglas<br />
m<br />
l<br />
Chemische Laborgeräte<br />
Reagenzglashalter<br />
Kartuschenbrenner<br />
Messpipette<br />
Peleusball<br />
Vollpipette<br />
Tiegelzange<br />
1 2 3 4 5 6<br />
Reagenzglasgestell<br />
Pipette mit<br />
Saughütchen
Anlage 2<br />
Becherglas Erlenmeyerkolben<br />
Gaswaschflasche<br />
Kühlrohr<br />
Trichter mit<br />
Filterpapier<br />
Chemische Laborgeräte<br />
Standzylinder<br />
Rundkolben<br />
Porzellanschale<br />
Uhrglas Petrischale<br />
Mörser mit Pistill<br />
Messzylinder<br />
Spritzflasche
Anlage 3<br />
Material Safety Data Sheet<br />
SECTION 1. - - - - - - - - - CHEMICAL IDENTIFICATION- - - - - - - - - -<br />
CATALOG #: 380113<br />
NAME: HYDROCHLORIC ACID (20%), DOUBLE DISTILLED,<br />
PPB/TEFLON GRADE<br />
SECTION 2. - - - - - COMPOSITION/INFORMATION ON INGREDIENTS - - - - - -<br />
CAS #:NONE<br />
MF: HCL<br />
EC NO: 231-595-7<br />
SYNONYMS<br />
ACIDE CHLORHYDRIQUE (FRENCH) * ACIDO CLORIDRICO (ITALIAN) * ANHYDROUS<br />
HYDROCHLORIC ACID * CHLOORWATERSTOF (DUTCH) * CHLOROHYDRIC ACID *<br />
CHLOROWODOR (POLISH) * CHLORWASSERSTOFF (GERMAN) * HYDROCHLORIDE *<br />
HYDROGEN CHLORIDE (ACGIH:OSHA) * MURIATIC ACID * SPIRITS OF SALT *<br />
SECTION 3. - - - - - - - - - - HAZARDS IDENTIFICATION - - - - - - - - -<br />
LABEL PRECAUTIONARY STATEMENTS<br />
TOXIC<br />
TOXIC BY INHALATION.<br />
CAUSES BURNS.<br />
TOXIC IF INHALED.<br />
CAUSES BURNS.<br />
IN CASE OF CONTACT WITH EYES, RINSE IMMEDIATELY WITH PLENTY OF<br />
WATER AND SEEK MEDICAL ADVICE.<br />
WEAR SUITABLE PROTECTIVE CLOTHING, GLOVES AND EYE/FACE<br />
PROTECTION.<br />
IN CASE OF ACCIDENT OR IF YOU FEEL UNWELL, SEEK MEDICAL ADVICE<br />
IMMEDIATELY (SHOW THE LABEL WHERE POSSIBLE).<br />
MAY DEVELOP PRESSURE.<br />
SECTION 4. - - - - - - - - - - FIRST-AID MEASURES- - - - - - - - - - -<br />
IF SWALLOWED, WASH OUT MOUTH WITH WATER PROVIDED PERSON IS CONSCIOUS.<br />
CALL A PHYSICIAN.<br />
IF INHALED, REMOVE TO FRESH AIR. IF BREATHING BECOMES DIFFICULT,<br />
CALL A PHYSICIAN.<br />
IN CASE OF SKIN CONTACT, FLUSH WITH COPIOUS AMOUNTS OF WATER<br />
FOR AT LEAST 15 MINUTES. REMOVE CONTAMINATED CLOTHING AND<br />
SHOES. CALL A PHYSICIAN.<br />
IN CASE OF CONTACT WITH EYES, FLUSH WITH COPIOUS AMOUNTS OF WATER<br />
FOR AT LEAST 15 MINUTES. ASSURE ADEQUATE FLUSHING BY SEPARATING<br />
THE EYELIDS WITH FINGERS. CALL A PHYSICIAN.<br />
SECTION 5. - - - - - - - - - FIRE FIGHTING MEASURES - - - - - - - - - -<br />
EXTINGUISHING MEDIA<br />
CARBON DIOXIDE, DRY CHEMICAL POWDER OR APPROPRIATE FOAM.<br />
DO NOT USE WATER.<br />
SPECIAL FIREFIGHTING PROCEDURES<br />
WEAR SELF-CONTAINED BREATHING APPARATUS AND PROTECTIVE CLOTHING TO<br />
PREVENT CONTACT WITH SKIN AND EYES.<br />
UNUSUAL FIRE AND EXPLOSIONS HAZARDS<br />
EMITS TOXIC FUMES UNDER FIRE CONDITIONS.<br />
SECTION 6. - - - - - - - - ACCIDENTAL RELEASE MEASURES- - - - - - - - -<br />
WEAR RESPIRATOR, CHEMICAL SAFETY GOGGLES, RUBBER BOOTS AND HEAVY<br />
RUBBER GLOVES.<br />
ABSORB ON SAND OR VERMICULITE AND PLACE IN CLOSED CONTAINERS FOR<br />
DISPOSAL.<br />
VENTILATE AREA AND WASH SPILL SITE AFTER MATERIAL PICKUP IS COMPLETE.<br />
SECTION 7. - - - - - - - - - - HANDLING AND STORAGE- - - - - - - - - - -<br />
REFER TO SECTION 8.
Anlage 3<br />
SECTION 8. - - - - - - EXPOSURE CONTROLS/PERSONAL PROTECTION- - - - - -<br />
SAFETY SHOWER AND EYE BATH.<br />
USE ONLY IN A CHEMICAL FUME HOOD.<br />
WASH THOROUGHLY AFTER HANDLING.<br />
DISCARD CONTAMINATED SHOES.<br />
WASH CONTAMINATED CLOTHING BEFORE REUSE.<br />
DO NOT BREATHE VAPOR.<br />
DO NOT GET IN EYES, ON SKIN, ON CLOTHING.<br />
NIOSH/MSHA-APPROVED RESPIRATOR.<br />
COMPATIBLE CHEMICAL-RESISTANT GLOVES.<br />
CHEMICAL SAFETY GOGGLES.<br />
KEEP TIGHTLY CLOSED.<br />
STORE IN A COOL DRY PLACE.<br />
SECTION 9. - - - - - - - PHYSICAL AND CHEMICAL PROPERTIES - - - - - - -<br />
PHYSICAL PROPERTIES<br />
FLASHPOINT NONE<br />
SPECIFIC GRAVITY: 1.100<br />
SECTION 10. - - - - - - - - -STABILITY AND REACTIVITY - - - - - - - - -<br />
STABILITY<br />
STABLE.<br />
INCOMPATIBILITIES<br />
DO NOT ALLOW WATER TO ENTER CONTAINER BECAUSE OF VIOLENT REACTION.<br />
BASES<br />
AMINES<br />
ALKALI METALS<br />
COPPER, COPPER ALLOYS<br />
ALUMINUM<br />
HAZARDOUS COMBUSTION OR DECOMPOSITION PRODUCTS<br />
HYDROGEN CHLORIDE GAS<br />
HAZARDOUS POLYMERIZATION<br />
WILL NOT OCCUR.<br />
SECTION 11. - - - - - - - - - TOXICOLOGICAL INFORMATION - - - - - - - -<br />
ACUTE EFFECTS<br />
CAUSES BURNS.<br />
MAY BE HARMFUL IF ABSORBED THROUGH THE SKIN.<br />
TOXIC IF INHALED.<br />
MATERIAL IS EXTREMELY DESTRUCTIVE TO THE TISSUE OF THE MUCOUS MEMBRANES<br />
AND UPPER RESPIRATORY TRACT.<br />
MAY BE HARMFUL IF SWALLOWED.<br />
MATERIAL IS EXTREMELY DESTRUCTIVE TO TISSUE OF THE MUCOUS MEMBRANES<br />
AND UPPER RESPIRATORY TRACT, EYES AND SKIN.<br />
INHALATION MAY RESULT IN SPASM, INFLAMMATION AND EDEMA OF THE<br />
LARYNX AND BRONCHI, CHEMICAL PNEUMONITIS AND PULMONARY EDEMA.<br />
SYMPTOMS OF EXPOSURE MAY INCLUDE BURNING SENSATION, COUGHING,<br />
WHEEZING, LARYNGITIS, SHORTNESS OF BREATH, HEADACHE, NAUSEA AND<br />
VOMITING.<br />
RTECS #: MW4025000<br />
HYDROCHLORIC ACID<br />
IRRITATION DATA<br />
EYE-RBT 5 MG/30S RINSE MLD TXCYAC 23,281,1982<br />
TOXICITY DATA<br />
ORL-MAN LDLO:2857 UG/KG MJAUAJ 158,28,1993<br />
ORL-WMN LDLO:420 UL/KG JJTOEX 9,351,1996<br />
IHL-HMN LCLO:1300 PPM/30M 29ZWAE -,207,1968<br />
IHL-HMN LCLO:3000 PPM/5M TABIA2 3,231,1933<br />
UNR-MAN LDLO:81 MG/KG 85DCAI 2,73,1970<br />
IHL-RAT LC50:3124 PPM/1H AMRL** TR-74-78,1974<br />
IHL-MUS LC50:1108 PPM/1H JCTODH 3,61,1976<br />
IPR-MUS LD50:40142 UG/KG COREAF 256,1043,1963<br />
ORL-RBT LD50:900 MG/KG BIZEA2 134,437,1923
Anlage 3<br />
TARGET ORGAN DATA<br />
SENSE ORGANS AND SPECIAL SENSES (OTHER EYE EFFECTS)<br />
VASCULAR (BP LOWERING NOT CHARACTERIZED IN AUTONOMIC SECTION)<br />
LUNGS, THORAX OR RESPIRATION (RESPIRATORY DEPRESSION)<br />
LUNGS, THORAX OR RESPIRATION (RESPIRATORY STIMULATION)<br />
GASTROINTESTINAL (CHANGES IN STRUCTURE OR FUNCTION OF ESOPHAGUS)<br />
SKIN AND APPENDAGES (AFTER SYSTEMIC EXPOSURE: DERMATITIS, OTHER)<br />
ONLY SELECTED REGISTRY OF TOXIC EFFECTS OF CHEMICAL SUBSTANCES<br />
(RTECS) DATA IS PRESENTED HERE. SEE ACTUAL ENTRY IN RTECS FOR<br />
COMPLETE INFORMATION.<br />
SECTION 12. - - - - - - - - - ECOLOGICAL INFORMATION - - - - - - - - - -<br />
DATA NOT YET AVAILABLE.<br />
SECTION 13. - - - - - - - - - DISPOSAL CONSIDERATIONS - - - - - - - - -<br />
CONTACT A LICENSED PROFESSIONAL WASTE DISPOSAL SERVICE TO DISPOSE OF<br />
THIS MATERIAL.<br />
OBSERVE ALL FEDERAL, STATE AND LOCAL ENVIRONMENTAL REGULATIONS.<br />
SECTION 14. - - - - - - - - - - TRANSPORT INFORMATION - - - - - - - - -<br />
CONTACT ALDRICH CHEMICAL COMPANY FOR TRANSPORTATION INFORMATION.<br />
SECTION 15. - - - - - - - - - REGULATORY INFORMATION - - - - - - - - - -<br />
EUROPEAN INFORMATION<br />
EC INDEX NO: 017-002-00-2<br />
TOXIC<br />
R 34<br />
CAUSES BURNS.<br />
R 37<br />
IRRITATING TO RESPIRATORY SYSTEM.<br />
S 26<br />
IN CASE OF CONTACT WITH EYES, RINSE IMMEDIATELY WITH PLENTY OF<br />
WATER AND SEEK MEDICAL ADVICE.<br />
S 45<br />
IN CASE OF ACCIDENT OR IF YOU FEEL UNWELL, SEEK MEDICAL ADVICE<br />
IMMEDIATELY (SHOW THE LABEL WHERE POSSIBLE).<br />
REVIEWS, STANDARDS, AND REGULATIONS<br />
OEL=MAK<br />
ACGIH TLV-CL 5 PPM DTLVS* TLV/BEI,1999<br />
IARC CANCER REVIEW:HUMAN INADEQUATE EVIDENCE IMEMDT 54,189,1992<br />
IARC CANCER REVIEW:ANIMAL INADEQUATE EVIDENCE IMEMDT 54,189,1992<br />
IARC CANCER REVIEW:GROUP 3 IMEMDT 54,189,1992<br />
EPA FIFRA 1988 PESTICIDE SUBJECT TO REGISTRATION OR RE-REGISTRATION<br />
FEREAC 54,7740,1989<br />
MSHA STANDARD:AIR-CL 5 PPM (7 MG/M3)<br />
DTLVS* 3,129,1971<br />
OSHA PEL (GEN INDU):CL 5 PPM (7 MG/M3)<br />
CFRGBR 29,1910.1000,1994<br />
OSHA PEL (CONSTRUC):CL 5 PPM (7 MG/M3)<br />
CFRGBR 29,1926.55,1994<br />
OSHA PEL (SHIPYARD):CL 5 PPM (7 MG/M3)<br />
CFRGBR 29,1915.1000,1993<br />
OSHA PEL (FED CONT):CL 5 PPM (7 MG/M3)<br />
CFRGBR 41,50-204.50,1994<br />
OEL-AUSTRALIA: TWA 5 PPM (7 MG/M3), JAN1993<br />
OEL-AUSTRIA: MAK 5 PPM (7 MG/M3), JAN1999<br />
OEL-BELGIUM: STEL 5 PPM (7.7 MG/M3), JAN1993<br />
OEL-DENMARK: TWA 5 PPM (7 MG/M3), JAN1999<br />
OEL-FINLAND: STEL 5 PPM (7 MG/M3), SKIN, JAN1999<br />
OEL-FRANCE: VLE 5 PPM (7.5 MG/M3), JAN1999<br />
OEL-GERMANY: MAK 5 PPM (7 MG/M3), JAN1999<br />
OEL-HUNGARY: STEL 5 MG/M3, JAN1993<br />
OEL-JAPAN: STEL 5 PPM (7.5 MG/M3), JAN1999<br />
OEL-NORWAY: TWA 5 PPM (7 MG/M3), JAN1999<br />
OEL-THE PHILIPPINES: TWA 5 PPM (7 MG/M3), JAN1993
Anlage 3<br />
OEL-POLAND: MAC(TWA) 5 MG/M3, CEILING 7 MG/M3, JAN1999<br />
OEL-RUSSIA: STEL 5 PPM (5 MG/M3), JAN1993<br />
OEL-SWEDEN: STEL 5 PPM (8 MG/M3) JAN1999<br />
OEL-SWITZERLAND: MAK-W 5 PPM (7.5 MG/M3), KZG-W 10 PPM (15 MG/M3),<br />
JAN1999<br />
OEL-THAILAND: TWA 5 PPM (7 MG/M3), JAN1993<br />
OEL-TURKEY: TWA 5 PPM (7 MG/M3), JAN1993<br />
OEL-UNITED KINGDOM: TWA 1 PPM (2 MG/M3), STEL 5 PPM (8 MG/M3), SEP2000<br />
OEL IN ARGENTINA, BULGARIA, COLOMBIA, JORDAN, KOREA CHECK ACGIH TLV;<br />
OEL IN NEW ZEALAND, SINGAPORE, VIETNAM CHECK ACGIH TLV<br />
NIOSH REL TO HYDROGEN CHLORIDE-AIR:CL 5 PPM<br />
NIOSH* DHHS #92-100,1992<br />
NOHS 1974: HZD 38580; NIS 360; TNF 87434; NOS 156; TNE 824985<br />
NOES 1983: HZD 38580; NIS 321; TNF 60309; NOS 183; TNE 1238572; TFE<br />
388130<br />
EPA GENETOX PROGRAM 1988, NEGATIVE: CELL TRANSFORM.-SA7/SHE<br />
EPA TSCA SECTION 8(B) CHEMICAL INVENTORY<br />
EPA TSCA SECTION 8(D) UNPUBLISHED HEALTH/SAFETY STUDIES<br />
EPA TSCA SECTION 8(E) RISK NOTIFICATION, 8EHQ-0892-9246<br />
ON EPA IRIS DATABASE<br />
EPA TSCA TEST SUBMISSION (TSCATS) DATA BASE, JANUARY 2001<br />
NIOSH ANALYTICAL METHOD, 1994: ACIDS, INORGANIC, 7903<br />
SECTION 16. - - - - - - - - - - OTHER INFORMATION- - - - - - - - - - - -<br />
THE ABOVE INFORMATION IS BELIEVED TO BE CORRECT BUT DOES NOT PURPORT TO<br />
BE ALL INCLUSIVE AND SHALL BE USED ONLY AS A GUIDE. SIGMA, ALDRICH,<br />
FLUKA SHALL NOT BE HELD LIABLE FOR ANY DAMAGE RESULTING FROM HANDLING<br />
OR FROM CONTACT WITH THE ABOVE PRODUCT. SEE REVERSE SIDE OF INVOICE OR<br />
PACKING SLIP FOR ADDITIONAL TERMS AND CONDITIONS OF SALE.<br />
COPYRIGHT 2001 SIGMA-ALDRICH CO.<br />
LICENSE GRANTED TO MAKE UNLIMITED PAPER COPIES FOR INTERNAL USE ONLY
Anlage 4<br />
Rettungszeichen<br />
Erste Hilfe Tragbahre Fluchtweg (1) Fluchtweg (2)<br />
Notdusche Augendusche Notausgang (1) Notruftelefon<br />
Richtungspfeil<br />
(Erste Hilfe)<br />
Sammelstelle Notausgang (2) Arzt<br />
Brandklassen (Transport/Lagerung)<br />
Klasse A: Brände fester Stoffe hauptsächlich organischer Natur, die<br />
normalerweise unter Flammen- und Glutbildung verbrennen<br />
(z.B. Holz, Stroh, Kohle, Papier)<br />
Klasse B: Brände <strong>von</strong> flüssigen oder flüssig werdenden Stoffen<br />
(z.B. Benzin, Alkohol, Öle, Fette, Lacke, Paraffin, Teer)<br />
Klasse C: Brände <strong>von</strong> Gasen<br />
(z.B. Wasserstoff, Methan, Acetylen, Propan)<br />
Klasse D: Brände <strong>von</strong> Metallen (insbesondere brennbare Leichtmetalle wie<br />
Magnesium und Aluminium sowie Natrium und Kalium)
Anlage 4<br />
Gefahrensymbole<br />
Explosionsgefährlich (E) Brandfördernd (O) Entzündlich (F, F+)<br />
Gesundheitsschädlich<br />
Reizend (Xn, Xi)<br />
Ätzend (C) Umweltgefährlich (N) Giftig<br />
(T, T+, krebserzeugend)<br />
Gefahrenfallsymbole<br />
Feuerlöscher Hydrant Feuermelder<br />
Löschschlauch Feuerlöscher Brandmelder Leiter
Anlage 4<br />
Verbotszeichen<br />
Rauchen verboten Feuer, offenes Licht verboten Für Fußgänger verboten<br />
Kein Trinkwasser Zutritt verboten Berühren verboten<br />
Nicht berühren (Spannung) Nicht schalten Für Herzschrittmacher<br />
verboten<br />
Nichts abstellen/lagern Für metallische Implantate<br />
verboten<br />
Mobiltelefon verboten Nicht mit Wasser löschen<br />
Mit Wasser sprühen verboten
Prüfverfahren:<br />
Arbeiten mit Eprouvetten<br />
erstellt / Datum: <strong>von</strong>: Unterschrift:<br />
geändert: <strong>17.09.02</strong> <strong>WIES</strong><br />
1. Allgemeines<br />
<strong>Seite</strong> 1 <strong>von</strong> 2<br />
Abl.:2.Uebung_Reagenzglas<br />
Reagenzgläser gehören zu den am häufigsten benutzten Glasgeräten. Es gibt sie in den<br />
Größen <strong>von</strong> 8/70 bis 40/200 (Außendurchmesser/Länge in mm). Wenn nicht im<br />
Halbmikro- bzw. Mikromaßstab gearbeitet wird, arbeitet der Anfänger zweckmäßig mit<br />
Gläsern mittlerer Größe (16/160). Achtung: Im Labor prinzipiell Schutzbrillen verwenden!<br />
2. Aufgabenstellung<br />
2.1 Erhitzen in der Eprouvette<br />
Füllen Sie eine Eprouvette mit ca. 2 ml Wasser, halten Sie es mit Hilfe einer Eprouvetten-<br />
klammer senkrecht in die Flamme eines Bunsenbrenners. Das Wasser beginnt schlagartig<br />
zu sieden und spritzt heraus (→ Siedeverzug!). Der am Boden entstehende Wasserdampf<br />
kann nicht schnell genug entweichen und schiebt das Wasser vor sich her.<br />
Füllen Sie eine Eprouvette zu einem Viertel mit Wasser, halten Sie es schräg, unter<br />
Schütteln, in die (kleine) Flamme eines Bunsenbrenners. Beginnen Sie das Wasser <strong>von</strong><br />
oben Richtung Boden der Eprouvette zu erwärmen. RICHTEN SIE DABEI NIE DIE<br />
ÖFFNUNG DER EPROUVETTE AUF EINE PERSON!<br />
� Halten Sie die sichtbaren Phänomene fest.<br />
2.2 Mischen in der Eprouvette<br />
Voll gefüllte Eprouvetten zeigen, dass sie sowohl beim Erhitzen als auch beim Ausführen<br />
<strong>von</strong> chemischen Reaktionen vom Nachteil sind. Nach dem Zusatz <strong>von</strong> Reagenzien, muss<br />
der Inhalt des Glases geschüttelt werden. Mit einem halbgefüllten Glas gelingt dies nur<br />
nach Verschluss mit einem Stopfen. Der Daumen sollte nicht verwendet werden.<br />
Entstehen bei der durchzuführenden Reaktion Gase, verspritzt unter Umständen sogar<br />
etwas Lösung (→ kein sauberes Arbeiten!).<br />
In einer Eprouvette werden 3 ml gesättigte NaHCO3-Lösung (Natriumhydrogencarbonat)<br />
mit 2 Tropfen Methlyrot (Indikator, im sauren rot, schlägt bei pH=4 auf orange um)<br />
versetzt.
Prüfverfahren:<br />
Arbeiten mit Eprouvetten<br />
erstellt / Datum: <strong>von</strong>: Unterschrift:<br />
geändert: <strong>17.09.02</strong> <strong>WIES</strong><br />
<strong>Seite</strong> 2 <strong>von</strong> 2<br />
Abl.:2.Uebung_Reagenzglas<br />
Geben Sie mit einer Pasteurpipette etwas verdünnte CH3COOH (Essigsäure) zu und<br />
mischen Sie durch Schütteln. Geben Sie weiter CH3COOH zu, bis der Indikator umschlägt.<br />
Wiederholen Sie den Versuch, dieses Mal mit einer halbgefüllten Eprouvette.<br />
� Mit welcher Arbeitsweise sind Sie schneller?<br />
3. Geräte<br />
Eprouvetten, Eprouvettenhalter, Bunsenbrenner, Pasteurpipette<br />
4. Reagenzien<br />
Gesättigte NaHCO3 –Lösung., Methlyrot Indikatorlösung, verdünnte CH3COOH Lösung.<br />
5. Protokoll<br />
Protokollnummer, Datum, Titel, Kurzfassung mit Durchführung und Beobachtungen<br />
6. Literatur<br />
Felber/Kronschläger, Laborassistent I, WIFI
Prüfverfahren:<br />
Messen <strong>von</strong> Flüssigkeiten<br />
erstellt / Datum: <strong>von</strong>: Unterschrift:<br />
geändert: <strong>17.09.02</strong> <strong>WIES</strong><br />
1. Allgemeines<br />
<strong>Seite</strong> 1 <strong>von</strong> 2<br />
Abl.:2.Uebung_Flüssigkeiten<br />
Für chemische Arbeiten ist es oft sehr wichtig, die benötigten Flüssigkeitsmengen zu<br />
messen. Es können ruhende und strömende Flüssigkeiten gemessen werden. Für ruhende<br />
Flüssigkeiten verwendet man geeichte Messgefäße. Beispiele dafür sind: Messzylinder,<br />
-pipetten, -kolben, Büretten. Zu beachten ist, dass Volumina <strong>von</strong> der Temperatur abhängig<br />
sind. Die wichtigsten Eichangaben am Messgefäß sind, die Fehlertoleranz (z.B. ± 0.05ml)<br />
und die Eichtemperatur. Vermeidung <strong>von</strong> Messfehlern: fettfreies Messgefäß, gerade auf<br />
den Tisch stellen, in Augenhöhe, bei nach oben (unten) gewölbten Flüssigkeiten unten<br />
(oben), bei Beachtung der Auslaufzeit, ablesen.<br />
2. Aufgabenstellung<br />
2.1 Übung zur Genauigkeit<br />
Pipetieren Sie 10 x 10 ml einer Fl. aus einem Becherglas, unter Verwendung eines Peleus-<br />
Balls, mit einer Messpipette in einen 100 ml Messkolben. Schätzen Sie gegebenenfalls aus<br />
der Abweichung <strong>von</strong> der Markierung den Fehler.<br />
� Geben Sie an, welchen Einfluss ein größerer Durchmesser auf den Fehler hat.<br />
2.2 Dichtebestimmung<br />
In 250 ml Messkolben werden Salze, laut Vorgabe des Laborleiters, eingewogen. Der<br />
Gehalt soll 0.5, 1.0, 1.5 und 2.0 g/l betragen. Die Messkolben werden mit ca. 100 ml<br />
destilliertem Wasser gefüllt, vorsichtig bis zur Auflösung der Salze geschwenkt und<br />
anschließend bis zur Marke aufgefüllt. Eventuell muss ein Magnetrührer für den<br />
Lösevorgang verwendet werden. Wird erwärmt ist vor dem Auffüllen im Wasserbad auf die<br />
Normtemperatur abzukühlen. Je 100 ml der Lösungen werden mit einer Vollpipette, in ein<br />
auf der Analysenwaage gewogenes Becherglas, übergeführt.<br />
� Berechnen Sie die Dichte in g/l für jede Konzentration.
Prüfverfahren:<br />
Messen <strong>von</strong> Flüssigkeiten<br />
erstellt / Datum: <strong>von</strong>: Unterschrift:<br />
geändert: <strong>17.09.02</strong> <strong>WIES</strong><br />
2.3 Lösungen mit verschiedenen Konzentrationsangaben<br />
<strong>Seite</strong> 2 <strong>von</strong> 2<br />
Abl.:2.Uebung_Flüssigkeiten<br />
Stellen sie, laut Vorgabe des Laborleiters, Lösungen mit folgenden Konzentrationsangaben<br />
her:<br />
Mit der Waage (Einwiegen <strong>von</strong> Feststoffen): 3.0 g/l, 2.5 g/100 ml Lösungsmittel, 0.1 mol/l<br />
Mit Volumenmessgeräten (Zugabe <strong>von</strong> Flüssigkeiten): 3.0 g/l, 2.5 g/100 ml Lösungsmittel,<br />
0.1 mol/l (Berücksichtigen Sie die Dichte!)<br />
� Protokollieren Sie den Wägevorgang mit dem Wiegeprotokoll (Tara, Einwaage)<br />
� Protokollieren Sie den Rechengang und die verwendeten Glasgeräte bei der Zugabe<br />
<strong>von</strong> Flüssigkeiten<br />
3. Geräte<br />
Pipette, Peleus-Ball, Becherglas, Messkolben, (Magnet)rührer, Wasserbad, Waage<br />
4. Reagenzien<br />
Destilliertes Wasser, Salze laut Vorgabe<br />
5. Protokoll<br />
Protokollnummer, Datum, Titel, Kurzfassung und Durchführung mit Rechengang<br />
6. Literatur<br />
Kuhme/Krame, Mit Becherglas und Bunsenbrenner, Westermann - Verlag
Prüfverfahren:<br />
pH-Messung<br />
erstellt / Datum: <strong>von</strong>: Unterschrift:<br />
geändert: <strong>17.09.02</strong> <strong>WIES</strong><br />
1. Allgemeines<br />
1.1 pH-Wert<br />
<strong>Seite</strong> 1 <strong>von</strong> 3<br />
Abl.:2. Uebung_pH-Messung<br />
Der pH-Wert entspricht dem negativen Logarithmus der Wasserstoffionenaktivität. Er ist<br />
definiert als pH = log aH3O+.<br />
Aufgrund des logarithmischen Systems bedeutet eine Änderung des pH-Wertes um 1,<br />
eine Änderung der Wasserstoffionenaktivität um eine Zehnerpotenz.<br />
Bei 25° C kann der pH einer verdünnten wässrigen Lösung zwischen 0 und 14 schwanken,<br />
wobei gilt: pH < 7 sauer, 7 neutral, > 7 basisch/alkalisch.<br />
Beispiel <strong>von</strong> pH-Werten: Natürlicher unverdünnter Essig ca. 3, reines Wasser 7,<br />
Schmierseife 14. Je weiter der Wert <strong>von</strong> 7 abweicht, desto größer ist die Gefahr <strong>von</strong><br />
Verätzungen (→ Handschuhe, Schutzbrillen, Arbeitsmantel!)<br />
1.2 Messprinzipien<br />
1.2.1 Kolorimetrische Methoden (vergleiche englisch "Colour" = Farbe)<br />
Änderung der Farbe <strong>von</strong> sogenannten Indikatoren, deren Farben vom pH-Wert<br />
abhängen). Beispiele sind Lackmuspapier (im sauren rot, im basischen blau), pH- Papier,<br />
aufwendigere Ausführungen: Küvettentest zur pH Bestimmung <strong>von</strong> Schwimmbädern<br />
(Farbenvergleich), Drehscheibenkomperator, etc.<br />
1.2.2 Potentiometrische Methoden<br />
Der pH einer Lösung kann über eine potentiometrische Messung (Spannungsmessung zw.<br />
Mess- und Referenzelektrode) durch eine pH- Elektrode mit dem pH-Meter bestimmt<br />
werden.
Prüfverfahren:<br />
pH-Messung<br />
erstellt / Datum: <strong>von</strong>: Unterschrift:<br />
geändert: <strong>17.09.02</strong> <strong>WIES</strong><br />
2. Aufgabenstellung<br />
2.1 pH- Messungen verschiedener Flüssigkeiten<br />
<strong>Seite</strong> 2 <strong>von</strong> 3<br />
Abl.:2. Uebung_pH-Messung<br />
Bestimmen Sie mit mittels Lackmuspapier bzw. pH-Papier, ob folgende Substanzen sauer<br />
oder basisch reagieren: Soda, wässrige Ammoniaklösung, Flüssigseife, etc. bzw.<br />
Lebensmittel/Getränke wie: Apfel, Zitrone, Milch, Tomate, Coca Cola, Milch, kohlensäure-<br />
hältiges Mineralwasser vor und nach dem Kochen.<br />
� Protokollieren Sie Ihre Meßergebnisse.<br />
2.2 pH- Messungen mit dem pH-Meter<br />
Falls das pH-Meter geeicht (kalibriert) werden muss, wird wie folgt verfahren:<br />
pH-Meter laut Betriebsanleitung mit 2 Pufferlösungen (das sind Norm-Lösungen mit<br />
definierten, stabilen pH-Werten) zu überprüfen. Es ist immer zuerst mit der Pufferlösung<br />
pH = 7 (O-Punkt) zu beginnen, dann ist – je nach Anwendung – der zweite Puffer<br />
(entweder pH = 4 oder pH = 10) zu verwenden.<br />
Bestimmen Sie <strong>von</strong> einer Säure (Lauge) mit den Konzentrationen 0.001, 0.01, 0.1 und<br />
1.0 mol/l die pH-Werte.<br />
� Erstellen Sie eine Tabelle (1. Spalte: Konzentration der Säure/Lauge, 2. Spalte:<br />
pH-Wert). Welchen Zusammenhang erkennen Sie?<br />
Bestimmen Sie <strong>von</strong> einer Säure (Lauge) mit den Konzentrationen 0.01, 0.02, 0.03, 0.04<br />
mol/l die pH-Werte.<br />
� Tragen Sie in einem Diagramm den pH gegen die Wasserstoffionenaktivität bzw. die<br />
Konzentration auf.<br />
Bestimmen Sie den pH- Wert folgender 0.1 molarer Lösungen:<br />
NH4OH (Ammoniumhydroxid), NaOH (Natronlauge), NaHCO3 (Natriumhydrogencarbonat)<br />
� Erklären Sie sich die unterschiedlichen Messwerte?
Prüfverfahren:<br />
pH-Messung<br />
erstellt / Datum: <strong>von</strong>: Unterschrift:<br />
geändert: <strong>17.09.02</strong> <strong>WIES</strong><br />
3. Geräte<br />
Lackmuspapier, pH-Papier, pH-Meter<br />
4. Reagenzien<br />
Säuren u. Laugen, Lebensmittel, Getränke, Pufferlösungen.<br />
5. Protokoll<br />
<strong>Seite</strong> 3 <strong>von</strong> 3<br />
Abl.:2. Uebung_pH-Messung<br />
Protokollnummer, Datum, Titel, Kurzfassung und Durchführung, Rechengang mit<br />
Diagrammen<br />
6. Literatur<br />
Gruttmann, pH in Theorie u. Praxis, Broschüre Fa. Yokogawa<br />
Näser, Physikalische Chemie, Verlag Leipzig<br />
Schwendt, Taschenbuch der Analytik, Thime
Prüfverfahren:<br />
Wägen<br />
erstellt / Datum: <strong>von</strong>: Unterschrift:<br />
geändert: 28.10.02 <strong>WIES</strong><br />
1. Allgemeines<br />
<strong>Seite</strong> 1 <strong>von</strong> 2<br />
Abl.:3. Uebung_Waegen_TS<br />
Die Masse eines Stoffes kann durch Wägung mit hoher Genauigkeit (Voraussetzung der<br />
Stoff ist stabil, reagiert nicht mit der Luft, etc. ) bestimmt werden. Das Wägeprinzip beruht<br />
auf den Vergleich <strong>von</strong> Masse (z.B. Hebelwaage) bzw. Kräften (z.B. Federwaage). Die<br />
Qualität wird <strong>von</strong> der Empfindlichkeit, der Reproduzierbarkeit und Genauigkeit (Überein-<br />
stimmung mit dem Normgewicht) bestimmt.<br />
Beim Umgang mit der Waage ist auf höchste Sauberkeit zu achten (empfindliche<br />
Elektronik!). Weiters dürfen Laborwaagen keine Stöße ausgesetzt und nicht überlastet<br />
werden (Betriebsanleitung beachten!). Die Waagen sind nach der Benutzung zu reinigen.<br />
Unter Trockensubstanz versteht man alle nicht flüchtigen Anteile, Z.B. Lipide, Kohlen-<br />
hydrate, Proteine und Mineralstoffe. Der Trockensubstanzgehalt wird üblicherweise durch<br />
Trocknung der Probe und Wägung des Rückstandes bzw. durch Messung der Refraktion<br />
oder Dichte ermittelt. Er wird im allgemeinen nicht ganz korrekt als "Wassergehalt"<br />
bezeichnet.<br />
2. Aufgabenstellung<br />
2.1 Prüfkörper<br />
Von den übergebenen Prüfkörpern ist die Masse auf der Präzisionswaage und auf der<br />
(genaueren) Analysenwaage zu bestimmen.<br />
� Protokollieren Sie die Meßergebnisse (Wiegeprotokoll).<br />
2.2 Einwaage und Trocknung<br />
Von der übergebenen Probe werden 20 g (± 0.1 mg genau), bzw. 0.1 mol (laut Vorgaben<br />
des Laborleiters) in ein Wägeglas eingewogen, im Trockenschrank bei 200° C für 20 min.<br />
getrocknet und nach der Abkühlung im Exsikkator neuerlich zurückgewogen.<br />
� Protokollieren Sie die Einwaage, die Auswaage und berechnen Sie die Trocknungs-<br />
verlust.
Prüfverfahren:<br />
Wägen<br />
erstellt / Datum: <strong>von</strong>: Unterschrift:<br />
geändert: 28.10.02 <strong>WIES</strong><br />
2.3 Bestimmung der Trockensubstanz (TS) eines Mehles<br />
<strong>Seite</strong> 2 <strong>von</strong> 2<br />
Abl.:3. Uebung_Waegen_TS<br />
In ein vorher getrocknetes Wägegefäss mit Deckel werden 5 g Probe genau eingewogen<br />
(Analysenwaage) und mindestens 1.5 Stunden lang bei 130°C im Trockenschrank bis zur<br />
Gewichtskonstanz getrocknet. Nach dem Abkühlen im Exsikkator wird der Trocken-<br />
substanzgehalt durch weitere Wägung ermittelt.<br />
2.4 Rechenhinweise<br />
m3<br />
− m1<br />
T (%) = ∗100<br />
(Das Ergebnis wird in % wird auf zwei Dezimalen angegeben)<br />
m − m<br />
2<br />
1<br />
m1 = Masse des Wägefässes in g<br />
m2 = Masse des Wägefässes mit Probe in g vor der Trocknung.<br />
m3 = Masse des Wägefässes mit Probe in g nach der Trocknung.<br />
� Berechnen Sie aus Ein- und Auswaage die Trockensubstanz in %.<br />
Anmerkung: Handelt es sich um klumpige Proben, sind diese in einer Reibschale zu<br />
zerkleinern; heterogene Materialen sind zusätzlich durch Mischen zu homogenisieren.<br />
3. Geräte<br />
Analysenwaage, Wägeglas, Spatel, ggf. Reibschale mit Pistill, Trockenschrank, Exsikkator<br />
Wägegefässe: Nickelschalen oder Wägegläser mit Deckel bzw. Kristallisierschalen mit<br />
Uhrglasschalen<br />
4. Reagenzien<br />
Prüfkörper, Proben: Salze, Gips, Asche, Neutralisationsschlamm<br />
5. Protokoll<br />
Protokollnummer, Datum, Titel, Kurzfassung und Durchführung mit Rechengang<br />
6. Literatur<br />
Eigenerstellung
Prüfverfahren:<br />
Filtration-Gravimetrie<br />
erstellt / Datum: <strong>von</strong>: Unterschrift:<br />
geändert: 28.10.02 <strong>WIES</strong><br />
1. Allgemeines<br />
<strong>Seite</strong> 1 <strong>von</strong> 3<br />
Abl.: 4.Uebung_Filtration<br />
Bei chemischen Reaktionen in Flüssigkeiten können u.a. Feststoffen entstehen. Diese gilt<br />
es für weitere Analysenschritte abzutrennen. Dafür gibt verschiedene Trennverfahren:<br />
Abgießen (Dekantieren): Dichte Feststoff ist viel größer als die Dichte Flüssigkeit, Absetzen<br />
lassen recht aus.<br />
Zentrifugieren: Rasche Trennung auch bei kleinem Dichteunterschied.<br />
Filtrieren: Trennung <strong>von</strong> fest/flüssig mittels einer flüssigkeitsdurchlässigen Schicht (Papier,<br />
Sinterglas, Filtertuch,...). Die Einteilung der Filter erfolgt nach der Feinheit des<br />
abzutrennenden Niederschlags. Ein Filterpapier kann z.B. in Kombination mit einem<br />
Trichter oder einer Nutsche eingesetzt werden. Zur Vergrößerung der Filteroberfläche<br />
werden u.a. Faltenfilter verwendet. Die Filtration kann durch Druck (auf der <strong>Seite</strong> des<br />
Niederschlages) bzw. Vakuum (auf der <strong>Seite</strong> der Klarphase) beschleunigt werden. Es gibt<br />
auch thermostatisierbare Trichter (z.B. zur Vermeidung der Kristallisation am Filter).<br />
Solchermaßen abgetrennten Feststoffe müssen für quantitative Bestimmungen in eine<br />
wasserfreie, chemisch beständige Form überführt werden. Im Normalfall werden dazu<br />
Niederschläge verascht, verglüht und der Glührückstand durch Wägung gemessen.<br />
Der Glührückstand eines Mehles ist ein Maßstab für den Schalengehalt und somit ein<br />
Maßstab für den Ausmahlungsgrad eines Mehles. Mit zunehmender Ausmahlung gelangen<br />
mehr Schalenteile in das Mehl. Die Mehltype ergibt sich aus dem prozentuellen, auf<br />
Trockensubstanz bezogenen Glührückstand x 1000.<br />
Der Grund dafür liegt darin, daß die Mineralstoffe des Getreides sich hauptsächlich in der<br />
Kornschale befinden. Diese Mineralstoffe bilden einen wesentlichen Teil des Glührück-<br />
standes, der steigt, je mehr Schalenteile sich im Mehl befinden.<br />
2. Aufgabenstellung<br />
2.1 Kaffeeherstellung<br />
Eine Kaffeeprobe wird in der Reibschale gemahlen, kurz unter Rühren aufgekocht und der<br />
Extrakt durch Filtration abgetrennt.
Prüfverfahren:<br />
Filtration-Gravimetrie<br />
erstellt / Datum: <strong>von</strong>: Unterschrift:<br />
geändert: 28.10.02 <strong>WIES</strong><br />
2.1.1 Einlegen eines Filters<br />
<strong>Seite</strong> 2 <strong>von</strong> 3<br />
Abl.: 4.Uebung_Filtration<br />
Filter falten, in den Trichter einlegen, mit wenig Wasser anfeuchten, Trichter in ein<br />
Becherglas hängen (Stativ, Klammer). Das Abflussrohr des Trichters muss die Wand des<br />
Becherglases berühren. Zuerst die Überstehende Flüssigkeit eingießen (Glasstab zum<br />
Eingießen verwenden), zum Schluss den Niederschlag den Trichter maximal zu 2/3 füllen.<br />
Den Rückstand im Becherglas mit Wasser in den Filter spülen und mit Wasser<br />
nachwaschen.<br />
� Protokollieren Sie den Filtrationsvorgang (Aussehen Filtrat, Rückstand, Art des<br />
Rückstandes, Dauer der Filtration, und ähnliches).<br />
2.2 Abklatschen eines Niederschlages (NS)<br />
Abklatschen ist das Abtrennen eines NS vom Filter. Eine Spatel voll FeCl3 (Eisen-III-<br />
cholrid) wird in 200 ml heißem Wasser im Becherglas gelöst und mit verdünntem<br />
Ammoniak (NH4OH) als Eisen-III-hydroxid ( Fe(OH)3 ) nach folgender Reaktionsgleichung<br />
gefällt: FeCl3 + NH4OH → Fe(OH)3↓ + 3 NH4Cl<br />
Der NS wird mit heißem Wasser kurz gewaschen und durch einen Schwarzbandfilter<br />
(grober Filter) filtriert. Ist das Wasser abgelaufen, entnimmt man die Filtertüte, öffnet sie<br />
und legt sie mit der NS-<strong>Seite</strong> in eine Porzellanschale. Mit einem saugfähigen<br />
Küchenpapier, wird die Restfeuchtigkeit abgesaugt, der NS auf die Porzellanschale<br />
gedrückt und der Filter vorsichtig abgezogen. Der NS steht für weitere Behandlungs-<br />
schritte (z.B. Überführen in Fe2O3 und gravimetrische Bestimmung des Eisens ) zur<br />
Verfügung.<br />
� Protokollieren Sie das Abklatschen des Niederschlages<br />
2.3 Bestimmung der Mehltype<br />
Ca. 5 g Probe werden in einem vorher geglühten, gewichtskonstanten Porzellantiegel<br />
genau eingewogen (Analysenwaage) , mit 1-2 m1 96%igem Ethanol befeuchtet und<br />
vorsichtig am Bunsenbrenner verascht (Stativ, Tondreieck, Uhrglasschale). Nachdem das<br />
Mehl verbrannt bzw. verkohlt ist, wird der Tiegel im Muffelofen ca. 60-90 Minuten bei
Prüfverfahren:<br />
Filtration-Gravimetrie<br />
erstellt / Datum: <strong>von</strong>: Unterschrift:<br />
geändert: 28.10.02 <strong>WIES</strong><br />
<strong>Seite</strong> 3 <strong>von</strong> 3<br />
Abl.: 4.Uebung_Filtration<br />
900°C geglüht. Die Veraschung ist beendet, wenn der Rückstand weiß erscheint. Sollte<br />
dies nicht der Fall sein, muss der Tiegel abgekühlt und der Rückstand mit einigen Tropfen<br />
H202-Lösung versetzt werden und nochmals geglüht werden. Nach dem endgültigen<br />
Glühen wird der Tiegel im Exsikkator vorsichtig abgekühlt (900°C!) und anschließend auf<br />
der Analysenwaage ausgewogen.<br />
2.3.1 Rechenhinweise<br />
G ∗100<br />
m2<br />
− m1<br />
M = ∗1000<br />
G = ∗100<br />
100 −W<br />
E<br />
M = Mehltype G = Glührückstand in %<br />
G = Glührückstand in % m1 = Masse des geglühten Tiegels in g<br />
W = Wassergehalt der Probe in % m2 = Masse des Tiegels nach der Veraschung in g<br />
E = Probeneinwaage in g (auf Trockensubstanz umrechnen!)<br />
� Berechnen Sie, unter Verwendung der Rechengleichungen die Mehlytype. Dabei ist der<br />
Trockensubstanzgehalt (Übung Nr. 3) zu berücksichtigen.<br />
3. Geräte<br />
Reibschale, Porzellanschale und -tiegel, Tiegelzange, Trichter, Filterpapier, Stativ,<br />
Tondreieck, Klammer, Spatel, Bechergläser, Uhrglasschale<br />
Glasstab, Analysenwaage, Exsikkator, Muffelofen, Bunsenbrenner, Heizplatte<br />
4. Reagenzien<br />
für Aufgabe 2.1: Kaffee<br />
für Aufgabe 2.2: FeCl3 (Eisen-III-chlorid), verd. Ammoniak (NH4OH)<br />
für Aufgabe 2.3: Äthanol 96 % (v/v), H2O2 30 % (v/v)<br />
5. Protokoll<br />
Protokollnummer, Datum, Titel, Kurzfassung mit Durchführung und Beobachtungen<br />
6. Literatur<br />
Hollemann - Wiberg, Lehrbuch der anorganische Chemie, de Gruyter<br />
Felber/Kronschläger, Laborassistent I, WIFI
Prüfverfahren:<br />
Neutralisationsanalyse<br />
erstellt / Datum: <strong>von</strong>: Unterschrift:<br />
geändert: <strong>17.09.02</strong><br />
1. Allgemeines<br />
<strong>Seite</strong> 1 <strong>von</strong> 3<br />
Abl.: 5.Uebung_Neutralisationsanalyse<br />
Bei maßanalytischen Bestimmungen wird der Probelösung (Lösung eines Stoffes unbe-<br />
kannter Konzentration) soviel <strong>von</strong> einer Lösung mit bekanntem Gehalt (Maßlösung)<br />
zugefügt, bis ein Indikator den Endpunkt der Umsetzung anzeigt.<br />
Das Prinzip einer maßanalytischen Bestimmung soll an Hand einer einfachen Neutrali-<br />
sationsanalyse (Säure-Basen-Titration) dargestellt werden. Dabei soll die Konzentration<br />
einer Natronlauge durch Titration mit Salzsäure bestimmt werden. Die Konzentration der<br />
Salzsäure ist bekannt, die Salzsäure ist also die Maßlösung.<br />
Die der Säure-Basen-Titration zu Grunde liegende chemische Reaktion lautet:<br />
NaOH + HCl ↔ H2O + NaCl<br />
Wenn man sich dabei auf die eigentlich stattfindende Reaktion beschränkt, lautet die<br />
Reaktionsgleichung: OH - + H + ↔ H2O<br />
Bei der praktischen Durchführung dieser Bestimmung fügt man also aus einer Bürette<br />
einem genau bekannten Volumen der Natronlauge solange die Maßlösung (Salzsäure) mit<br />
bekannter Konzentration zu, bis alle Hydroxidionen der NaOH durch Neutralisation<br />
gebunden sind. Der Endpunkt (= Äquivalenzpunkt) ist also dann erreicht, wenn genau so<br />
viele H + -Ionen hinzugefügt wurden wie OH - -Ionen ursprünglich in der Probelösung<br />
enthalten waren. Der Endpunkt wird in der Praxis durch einen pH-Indikator sichtbar<br />
gemacht. Solche Indikatoren (= Anzeiger) wechseln bei einem bestimmten pH-Wert ihre<br />
Farbe.<br />
2. Aufgabenstellung<br />
2.1 Herstellung einer Salzsäurelösung (c = 0.1 mol/l)<br />
Man pipetiert mit einer Messpipette (natürlich unter Verwendung einer Pipetierhilfe und<br />
nicht mit dem Mund!) 8.3 ml konz. Salzsäure in einen 1 l-Messkolben und füllt mit<br />
deionisiertem Wasser bis zur Marke auf. Durch gutes Schütteln wird die Lösung<br />
durchmischt.<br />
Danach muß eine Bestimmung der genauen Äquivalentstoffmengenkonzentration (Titer<br />
stellen) durchgeführt werden.
Prüfverfahren:<br />
Neutralisationsanalyse<br />
erstellt / Datum: <strong>von</strong>: Unterschrift:<br />
geändert: <strong>17.09.02</strong><br />
<strong>Seite</strong> 2 <strong>von</strong> 3<br />
Abl.: 5.Uebung_Neutralisationsanalyse<br />
Dabei sucht man den Faktor, mit dem man die angegebene Konzentration der Maßlösung<br />
(0.1 mol/l) multiplizieren muß, um auf die tatsächliche Konzentration zu kommen. Der<br />
Titerfaktor stellt jenen Korrekturfaktor dar, der den durch das Herstellen der Lösung <strong>von</strong><br />
der Theorie abweichenden "Fehler" ausgleicht.<br />
� Protokollieren Sie die Versuchsdurchführung.<br />
2.2 Bestimmung des Titer-Faktors<br />
Zur Titerstellung werden aus einem gut verschließbaren Wägegläschen hintereinander 3<br />
Proben <strong>von</strong> je 0.1–0.2 g reinsten, wasserfreien Natriumkarbonats in drei Titrierkolben <strong>von</strong><br />
300–400 ml Inhalt genau eingewogen (Beim Abwägen ist äußerste Vorsicht geboten, denn<br />
reinstes, wasserfreies Natriumkarbonat stäubt leicht, andererseits zieht es recht begierig<br />
Wasser an). Jede Probe wird in etwa 100 ml Wasser gelöst, mit 2–3 Tropfen Methyl-<br />
organgelösung versetzt. Unter dauerndem Umschwenken des Titrierkolbens wird so lange<br />
mit der Säure titriert, bis der Indikatorfarbton gerade umschlägt, d.h. <strong>von</strong> gelblich auf<br />
orangerot. Man läßt die Lösung 2-3 Minuten lang kochen, um die Kohlensäure zu<br />
vertreiben, kühlt ab (!) und titriert die nun wieder gelb gefärbte Lösung weiter bis zum<br />
eben beginnenden Farbumschlag. Aus der Menge der verbrauchten Säure berechnet man<br />
dann in der üblichen Weise den "Gebrauchstiter" der Säure bei Verwendung <strong>von</strong><br />
Methylorange als Indikator.<br />
Titration einer Natronlauge unbekannter Konzentration<br />
2 x 10 ml Probelösung in zwei 250 ml Titrierkolben pipetieren und mit Wasser auf 200 ml<br />
verdünnen. 2-3 Tropfen Methylorangelösung zugeben. Titration mit der hergestellten<br />
Salzsäure mit c(HCl) ≈ 0.1 mol/l bis zum Farbumschlag <strong>von</strong> gelblich auf orangerot wie<br />
oben beschrieben.
Prüfverfahren:<br />
Neutralisationsanalyse<br />
erstellt / Datum: <strong>von</strong>: Unterschrift:<br />
geändert: <strong>17.09.02</strong><br />
2.4 Rechenhinweise:<br />
<strong>Seite</strong> 3 <strong>von</strong> 3<br />
Abl.: 5.Uebung_Neutralisationsanalyse<br />
1 mol HCl verbraucht bis zum Neutralpunkt 0.5 mol Na2CO3. Da 1 ml 0.1 mol/l HCl<br />
nur die Stoffmenge n(HCl) = V . c(HCl) = 1 ml . 0.1 mmol/ml = 0.1 mmol enthält, wird<br />
damit auch nur die Stoffmenge n(Na2CO3) = 0.05 mmol umgesetzt. Daraus ergibt sich,<br />
dass 1 ml 0,1 mol/l HCl 5,2994 mg Na2CO3 entspricht.<br />
Bei der Berechnung des Analysenergebnisses ist der Faktor der hergestellten Lösung zu<br />
berücksichtigen. In der Theorie entspricht 1 ml Salzsäure mit c(HCl) = 0.1 mol/l = 3.999<br />
mg NaOH.<br />
3. Geräte<br />
Meßkolben, 1000 ml, Titrierkolben , 250 ml, Messpipette, 10 ml, Bürette, 50 ml<br />
4. Reagenzien<br />
Salzsäure, konz., Natriumcarbonat (wasserfrei), Methylorange (0,1 % in wässriger Lösung)<br />
5. Protokoll<br />
Protokollnummer, Datum, Titel, Kurzfassung mit Durchführung und Beobachtungen<br />
6. Literatur<br />
Jander, Jahr; Maßanalyse, 16. neubearb. Aufl., DeGruyter, 2002
Prüfverfahren:<br />
erstellt / Datum: <strong>von</strong>: Unterschrift:<br />
geändert: <strong>17.09.02</strong><br />
1. Allgemeines<br />
Qualitativer Nachweis verschiedener Anionen<br />
<strong>Seite</strong> 1 <strong>von</strong> 3<br />
Abl.: 6.Uebung_Anionen_Nachweis<br />
Als Sodaauszug (SA) bezeichnet man das Filtrat der mit Na2CO3-Lösung (Natriumcarbonat<br />
[=Soda]) gekochten Probe. Bei der Durchführung der Anionenanalyse störende Kationen<br />
werden dabei durch Bildung unlöslicher Carbonate oder Hydroxide entfernt. Der SA hat<br />
den weiteren Vorteil, unlösliche Substanzen wie z.B. PbSO4 (Bleisulfat) oder BaSO4<br />
(Bariumsulfat) in für den Nachweis der Anionen ausreichenden Mengen zu lösen.<br />
2. Aufgabenstellung<br />
2.1 Herstellung eines Sodaauszuges (SA)<br />
Für den SA wird eine halbvolle Spatel Probe mit ca. 10 ml Sodalösung und dem<br />
zweifachen Volumen entionisiertem Wasser versetzt und ca. 5 Minuten lang gekocht. Zur<br />
Vermeidung <strong>von</strong> Siedeverzügen und Überkochen wird ein Glasstab in das Becherglas<br />
gestellt. Das beim Kochen verdampfte Wasser soll ergänzt werden. Wird beim Kochen des<br />
SA der Geruch nach NH3 (Ammoniak) wahrgenommen, so kocht man bis zum<br />
Verschwinden des Geruches (max. nach 10 Minuten).<br />
Nach dem Kochen lässt man den entstandenen Niederschlag absetzen und filtriert noch<br />
heiß durch ein Weißbandfilter.<br />
Das Filtrat (der "Sodaauszug") wird zur Analyse herangezogen.<br />
� Protokollieren Sie die Versuchsdurchführung.<br />
2.2 Qualitative Einzelnachweise<br />
2.2.1 Chlorid<br />
2 ml des SA werden mit verdünnter HNO3 (Salpetersäure) unter Schütteln bis zur sauren<br />
Reaktion versetzt (mit pH-Papier überprüfen). Dann werden einige Tropfen AgNO3<br />
(Silbernitratlösung) zugesetzt. Ist Cl - (Chlorid) vorhanden, bildet sich ein weißer, käsiger<br />
Niederschlag <strong>von</strong> AgCl (Silberchlorid). Der Niederschlag ist in verdünnter Ammoniaklösung<br />
löslich und fällt beim Ansäuern mit Salpetersäure wieder aus.
Prüfverfahren:<br />
erstellt / Datum: <strong>von</strong>: Unterschrift:<br />
geändert: <strong>17.09.02</strong><br />
2.2.2 Sulfat<br />
Qualitativer Nachweis verschiedener Anionen<br />
<strong>Seite</strong> 2 <strong>von</strong> 3<br />
Abl.: 6.Uebung_Anionen_Nachweis<br />
2 ml des SA werden mit verdünnter HCl (Salzsäure) unter Schütteln bis zur sauren<br />
Reaktion versetzt (mit pH-Papier überprüfen).<br />
Dann werden einige Tropfen BaCl2 (Bariumchloridlösung) zugesetzt. Ist SO4 2- Sulfat<br />
vorhanden, bildet sich ein weißer, feinkristalliner Niederschlag. Der Niederschlag ist in<br />
allen Säuren unlöslich (durch Zusatz konzentrierter Salzsäure prüfen).<br />
2.2.3 Nitrat<br />
2 ml des SA werden mit verdünnter H2SO4 (Schwefelsäure) unter Schütteln bis zur sauren<br />
Reaktion versetzt (mit pH-Papier überprüfen). Dann werden 0.5 ml kalte gesättigte FeSO4<br />
(Eisen(II)sulfatlösung) zugesetzt und geschüttelt. Die kalte Probelösung wird vorsichtig<br />
mit 1 ml konzentrierter H2SO4 (Schwefelsäure) unter Schräghalten des Reagenzglases<br />
unterschichtet. Bei Anwesenheit <strong>von</strong> NO3 - (Nitrat) bildet sich ein brauner bis braunvioletter<br />
Ring.<br />
Achtung! Das Unterschichten mit der konzentrierten Schwefelsäure muss immer mit<br />
größter Sorgfalt durchgeführt werden, Spritzgefahr!<br />
� Protokollieren Sie die durchgeführten Versuche und Beobachtungen und geben Sie die<br />
nachgewiesenen Anionen an.<br />
3. Geräte<br />
Bechergläser, Nennvolumen 50 ml, Glasstab, Eprouvetten, pH-Papier, Analysentrichter<br />
Rundfilter (Weißband)<br />
4. Reagenzien<br />
Sodalösung c(Na2CO3) = 10%, Salzsäure konz., Salzsäure verd., Salpetersäure verd.,<br />
Schwefelsäure konz., Schwefelsäure verd., Eisen(II)sulfatlösung, Schwefelsäure konz.,<br />
Silbernitratlösung, Bariumchloridlösung
Prüfverfahren:<br />
erstellt / Datum: <strong>von</strong>: Unterschrift:<br />
geändert: <strong>17.09.02</strong><br />
5. Protokoll<br />
Qualitativer Nachweis verschiedener Anionen<br />
<strong>Seite</strong> 3 <strong>von</strong> 3<br />
Abl.: 6.Uebung_Anionen_Nachweis<br />
Protokollnummer, Datum, Titel, Kurzfassung mit Durchführung und Beobachtungen<br />
6. Literatur<br />
Malissa H., Leitfaden für die qualitative anorganische Halbmikroanalyse, Inst. f.<br />
Analytische Chemie, TU Wien
Prüfverfahren:<br />
Kationennachweise<br />
erstellt / Datum: <strong>von</strong>: Unterschrift:<br />
geändert: <strong>17.09.02</strong><br />
1. Allgemeines<br />
<strong>Seite</strong> 1 <strong>von</strong> 4<br />
Abl.: 7.Uebung_Kationen_Nachweis<br />
Zur Trennung (und damit zum qualitativen Nachweis) der einzelnen Metallionen in dieser<br />
Übung gibt es im Prinzip 2 verschiedene Wege:<br />
die Hydrolyse-Trennung oder die Salzsäure-Hydrogenperoxid-Trennung<br />
Bei der Hydrolyse-Trennung werden aus neutraler bis schwach alkalischer Lösung<br />
zunächst die dreiwertigen Metall-Ionen (Eisen, Aluminium, und Chrom) <strong>von</strong> den<br />
zweiwertigen Metall-Ionen (Zink, Mangan, Nickel und Cobalt) getrennt, indem sie als<br />
Hydroxide abgeschieden werden.<br />
2. Aufgabenstellung<br />
2.1 Fällung vom Metallhydroxiden<br />
Die Probelösung wird mit einigen Tropfen Hydrogenperoxid, c(H2O2) = 3% versetzt,<br />
nochmals aufgekocht, eine kleine Spatelspitze festes Ammoniumchlorid zugegeben und<br />
mit Ammoniumhydroxid-Lösung, c(NH4OH) = 10%, auf pH = 8 eingestellt.<br />
Dabei fallen die Hydroxide <strong>von</strong> Eisen, Chrom, Aluminium (eventuell <strong>von</strong> Mangan) aus. Der<br />
Niederschlag wird durch Filtration (Zentrifugation) abgetrennt und bis zur neutralen<br />
Reaktion (pH-Papier prüfen) mit Wasser gewaschen.<br />
Das Filtrat (Zentrifugat) der Hydrolyse-Trennung enthält die Ionen <strong>von</strong> Cobalt, Nickel, Zink<br />
und eventuell Mangan. Der pH-Wert der Lösung soll pH = 8 betragen. Gegebenenfalls<br />
wird mit Ammoniumhydroxid-Lösung, c(NH4OH) = 10%, eingestellt.<br />
Dann erhitzt man zum Sieden und versetzt mit 5 ml Thioacetamid-Lösung, c(CH3CSNH2) =<br />
5%. Nach 10 minütiger Alterung wird der Sulfid-Niederschlag abfiltriert (abzentrifugiert).<br />
Der Niederschlag wird nun gut mit heißem Wasser ausgewaschen und anschließend direkt<br />
am Filter mit Salzsäure, c(HCl) = 10%, versetzt. Dabei gehen die Sulfide <strong>von</strong> Mangan und<br />
Zink in Lösung, während Cobalt-und Nickelsulfid ungelöst zurückbleiben. Sie werden durch<br />
Filtration (Zentrifugation) abgetrennt und mit Wasser gewaschen.<br />
� Protokollieren Sie die Versuchsdurchführung
Prüfverfahren:<br />
Kationennachweise<br />
erstellt / Datum: <strong>von</strong>: Unterschrift:<br />
geändert: <strong>17.09.02</strong><br />
2.2 Nachweis <strong>von</strong> Eisen (III)-Ionen (Fe 3+ )<br />
<strong>Seite</strong> 2 <strong>von</strong> 4<br />
Abl.: 7.Uebung_Kationen_Nachweis<br />
Zum Nachweis des Eisens wird ein Teil des Rückstandes in Salzsäure, c(HCl) = 10 %,<br />
gelöst und mit einigen Tropfen Kaliumhexacyanoferrat (II), c(K4Fe(CN)6 = 10%, versetzt.<br />
Dabei entsteht je nach Oxidationsstufe ein weiß bis hellblauer oder ein tiefblauer<br />
Niederschlag. (Berliner Blau Reaktion)<br />
Reaktionsgleichung: 4 Fe 3+ + 3 [Fe(CN)6] 4- → Fe4 [Fe(CN)6]3<br />
� Protokollieren Sie die Versuchsdurchführung und das Ergebnis des Eisen (III)-Ionen<br />
Nachweises.<br />
2.3 Nachweis <strong>von</strong> Chrom (III) Ionen (Cr 3+ )<br />
Ein weiterer Teil des Rückstandes wird zum Nachweis des Chroms mit einigen Tropfen<br />
Natronlauge, c(NaOH)=10%, und einige Tropfen Hydrogenperoxid, c(H2O2)=3% versetzt<br />
und heiß gelöst.<br />
Die heiße Lösung wird nun nochmals mit einigen Tropfen Hydrogenperoxid, c(H2O2) =<br />
3%, versetzt und mit Schwefelsäure, c(H2SO4) 10%, angesäuert.<br />
Eine schnell vorübergehende Blaufärbung zeigt Chrom-Ionen an. Da Chromperoxid in<br />
wäßrigen Lösungen sehr unbeständig, in organischen Phasen aber beständig ist, kann das<br />
Chromperoxid mit Ether oder Amylalkohol ausgeschüttelt werden. Dazu wird die saure<br />
Analysenlösung mit 0.5 ml Amylalkohol überschichtet, mit Hydrogenperoxid-Lösung<br />
versetzt und kräftig geschüttelt.<br />
Eine anhaltende Blaufärbung der organischen Phase zeigt Chrom an.<br />
Reaktionsgleichung: Cr2O7 2- + 4 H2O2 + 2 H + → 2 CrO5 + 5 H2O<br />
� Protokollieren Sie die Versuchsdurchführung und das Ergebnis des Chrom (III)-Ionen<br />
Nachweises.
Prüfverfahren:<br />
Kationennachweise<br />
erstellt / Datum: <strong>von</strong>: Unterschrift:<br />
geändert: <strong>17.09.02</strong><br />
2.4 Nachweis <strong>von</strong> Nickel-Ionen (Ni 2+ )<br />
<strong>Seite</strong> 3 <strong>von</strong> 4<br />
Abl.: 7.Uebung_Kationen_Nachweis<br />
Zum Nachweis der Nickel-Ionen wird ein Teil des Rückstandes der Sulfidfällung in einigen<br />
Tropfen Essigsäure, c(CH3COOH) = 10%, und einigen Tropfen Hydrogenperoxid-Lösung,<br />
c(H2O2) = 3%, durch Kochen gelöst, vorsichtig mit alkoholischer Dimethylglyoxim-Lösung,<br />
c(Dimethylglyoxim) 1%, versetzt und mit Ammoniumhydroxid-Lösung, c(NH4OH) = 10%,<br />
alkalisch gestellt.<br />
Ein himbeerroter Niederschlag zeigt Nickel-Ionen an.<br />
Reaktionsgleichung: Co 2+ + 2 SCN - → Co (SCN)2<br />
� Protokollieren Sie die Versuchsdurchführung und das Ergebnis des Nickel-Ionen<br />
Nachweises.<br />
2.5 Nachweis <strong>von</strong> Mangan (II)-Ionen (Mn 2+ )<br />
Das salzsaure Filtrat (Zentrifugat), in dem Zinkchlorid und eventuell Manganchlorid<br />
enthalten sind, wird hydrogensulfidfrei gekocht. Daraufhin wird mit Natronlauge,<br />
c(NaOH)=10%, alkalisch gestellt. Dabei fallen Mangan-Ionen als weißes Hydroxid, das sich<br />
an der Luft langsam braun färbt, aus. Es wird abfiltriert (abzentrifugiert) und gut mit<br />
heißem Wasser gewaschen, in Schwefelsäure, c(H2SO4) =10 % , gelöst, mit Silbernitrat-<br />
Lösung, c(AgNO3) = 1 %, und mit festem Ammoniumperoxodisulfat versetzt und gekocht.<br />
Bei Anwesenheit <strong>von</strong> Mangan-Ionen entsteht eine tiefviolette Färbung.<br />
� Protokollieren Sie die Versuchsdurchführung und das Ergebnis des Mangan (II)-Ionen<br />
Nachweises.<br />
3. Geräte<br />
Heiz- u. Magnetrührer, pH-Papier, Trichter, Filter, Filterring, Stativ, Glasspritzflasche,<br />
Bechergläser, Nennvolumen 50 ml, 100 ml und 250 ml, Uhrgläser, Glasstäbe,<br />
Gummiwischer. Meßpipette 0.5 ml, 5 ml,
Prüfverfahren:<br />
Kationennachweise<br />
erstellt / Datum: <strong>von</strong>: Unterschrift:<br />
geändert: <strong>17.09.02</strong><br />
4. Reagenzien<br />
<strong>Seite</strong> 4 <strong>von</strong> 4<br />
Abl.: 7.Uebung_Kationen_Nachweis<br />
Hydrogenperoxid-Lösung c(H2O2) = 3 %, Ammoniumchlorid-Lösung, Ammoniumhydroxid-<br />
Lösung c(NH4OH) = 10 %, Thoacetamid-Lösung c(CH3CSNH2) = 5 %,<br />
Salzsäure c(HCl) = 10 %, Kaliumhexacyanoferrat c(K4Fe(CN)6) = 10 %,Schwefelsäure<br />
c(H2SO4) = 10 %, Natronlauge c(NaOH) = 10 %, Ether, Amylalkohol, Essigsäure<br />
c(CH3COOH) = 10 %, Dimethylglyoximlösung c(Dimethylglykoxim) = 1 %,<br />
Silbernitratlösung c(AgNO3)=1 %, Ammoniumperoxidsulfat<br />
5. Protokoll<br />
Protokollnummer, Datum, Titel, Kurzfassung mit Durchführung und Beobachtungen<br />
6. Literatur<br />
Jander, Blasius; Lehrbuch der analytischen und präparativen anorganischen Chemie, 15.<br />
überarb. Auflage, Hirzel Stuttgart, 2002<br />
Jander, Blasius; Einführung in das anorganisch-chemische Praktikum, 14. neubearb. Aufl. ,<br />
Hirzel Stuttgart, 1995
Prüfverfahren:<br />
erstellt / Datum: <strong>von</strong>: Unterschrift:<br />
geändert: <strong>17.09.02</strong><br />
1. Allgemeines<br />
Komplexometrische Ca- und Mg-Bestimmung<br />
<strong>Seite</strong> 1 <strong>von</strong> 3<br />
Abl.: 8.Uebung_Komplexometrie<br />
Komplexometrische Titration des Calciumions sowie der Summe <strong>von</strong> Calcium - und<br />
Magnesiumionen und Berechnung des Calcium – und Magnesiumgehaltes in Trink- oder<br />
Mineralwasser.<br />
2. Aufgabenstellung<br />
2.1 Herstellung einer EDTA-Titrationslösung [c(EDTA) = 0.01 mol/l]<br />
3.725 g des EDTA-Dinatriumsalzes (C10H14N2O8Na2x2 H2O) werden, nach Trocknung bei<br />
80° C bis zur Massenkonstanz, in entionisiertem Wasser gelöst, und in einem 1000 ml<br />
Messkolben bis zur Marke verdünnt. Der Titer-Faktor der so erhaltenen Titrationslösung<br />
wird mit einer definierten Calciumlösung gestellt (Drei Tritrationen und ein Blindwert, wie<br />
unter Calcium beschrieben.).<br />
� Protokollieren Sie die Versuchsdurchführung und berechnen Sie den erhaltenen Titer-<br />
Faktor.<br />
2.2 Calciumgehalt<br />
50 ml Wasserprobe in einen Erlenmeyerkolben (Nennvolumen 250 ml) pipetieren.<br />
2 ml Natriumhydroxidlösung und eine Spatelspitze Calconcarbonsäure-Indikator zugeben.<br />
Sofort titrieren, wobei die EDTA–Lösung unter dauerndem Schütteln des Kolbens zugeben<br />
wird. Gegen Ende der Titration wird langsam titriert. Der Endpunkt ist erreicht, wenn die<br />
Farbe deutlich <strong>von</strong> rot nach blau umgeschlagen ist. Auf die Zugabe eines weiteren<br />
Tropfens EDTA–Lösung soll sich die Farbe nicht mehr ändern.<br />
� Protokollieren Sie die Versuchsdurchführung und berechnen Sie die Calcium-<br />
konzentration aus dem Verbrauch der Titrationslösung.
Prüfverfahren:<br />
erstellt / Datum: <strong>von</strong>: Unterschrift:<br />
geändert: <strong>17.09.02</strong><br />
2.3 Calcium- und Magnesiumgehalt<br />
Komplexometrische Ca- und Mg-Bestimmung<br />
<strong>Seite</strong> 2 <strong>von</strong> 3<br />
Abl.: 8.Uebung_Komplexometrie<br />
Wegen Störungen durch ausfallendes Carbonat muß die Titration möglichst schnell<br />
durchgeführt werden. Aus diesem Grund wird der zu erwartende, ungefähre Verbrauch an<br />
EDTA–Lösung durch eine grobe Vortitration bestimmt.<br />
Für die Vortitration werden 50 ml Wasserprobe in einen Erlenmeyerkolben (Nennvolumen<br />
250 ml) pipetiert.<br />
Nach Zugabe <strong>von</strong> 4 ml Pufferlösung und einer Spatelspitze Eriochromschwarz-Indikator<br />
soll die Lösung eine weinrote bis violette Farbe und einen pH-Wert <strong>von</strong> 10.0 haben. Sie<br />
wird sofort mit der EDTA-Lösung unter dauerndem schütteln titriert. Zu Beginn sollte<br />
ziemlich schnell, gegen Ende langsam titriert werden. Der Titrationsendpunkt ist erreicht,<br />
wenn der letzte rote Schimmer verschwunden ist. Der Verbrauch an EDTA-Lösung soll<br />
zwischen 4.5 und 20 ml liegen, andernfalls muss die Probenmenge verändert werden.<br />
Die Hauptitration wird wie die Vortitration durchgeführt, jedoch werden vor der Zugabe<br />
<strong>von</strong> Indikator und Pufferlösung sofort um 0.5 ml EDTA-Lösung weniger zugegeben, als bei<br />
der ersten Titration verbraucht wurden. Nach Zugabe <strong>von</strong> Pufferlösung und Indikator wird<br />
tropfenweise bis zum Endpunkt titriert.<br />
� Protokollieren Sie die Versuchsdurchführung (Vor- und Haupttitration) und berechnen<br />
Sie die Magnesiumkonzentration aus dem Verbrauch der Titrationslösung.<br />
2.4 Rechenhinweise<br />
1 ml 0.01 mol/l EDTA-Lösung entspricht 0.4008 mg Calcium. Bei der Berechnung ist der<br />
aus dem Verbrauch bei der Titration der definierten Calciumlösung erhaltene Titer-Faktor<br />
der EDTA-Lösung zu berücksichtigen.<br />
Die Verbrauchsdifferenz zwischen Calcium- und Calcium/Magnesiumbestimmung ergibt<br />
den Magnesiumgehalt, wobei 1 ml Differenz an 0.01 mol/l EDTA-Lösung 0.2431 mg<br />
Magnesium entspricht. Die Stoffmengenkonzentrationen sind in mg/l Wasserprobe<br />
anzugeben.
Prüfverfahren:<br />
erstellt / Datum: <strong>von</strong>: Unterschrift:<br />
geändert: <strong>17.09.02</strong><br />
3. Geräte<br />
Komplexometrische Ca- und Mg-Bestimmung<br />
<strong>Seite</strong> 3 <strong>von</strong> 3<br />
Abl.: 8.Uebung_Komplexometrie<br />
Messkolben, Nennvolumen 100 und 1000 ml, Erlenmeyerkolben, Nennvolumen 250 ml,<br />
Bürette, Nennvolumen 25 ml, Vollpipette, Nennvolumen 2, 20 und 50 ml, Messpipette,<br />
Nennvolumen 5 ml<br />
4. Reagenzien<br />
Ethylendinitrilotetraessigsäure, Dinatriumsalz (EDTA), Natriumhydroxidlösung c(NaOH)=<br />
2 mol/l, Calconcarbonsäure-Indikator, Eriochromschwarz-Indikator<br />
Pufferlösung pH = 10: 67.5 g Ammoniumchlorid (NH4Cl) werden in 570 ml Ammoniak-<br />
Lösung (NH3, ρ = 0,91 g/ml) gelöst. Nach Zugabe <strong>von</strong> 0.5 g EDTA-Dinatrium-Magnesium-<br />
Salz (C10H12N2O8Na2Mg) wird die Lösung mit entionisiertem Wasser auf 1000 ml verdünnt.<br />
Die Lösung wird in einer Polyethylenflasche aufbewahrt.<br />
5. Protokoll<br />
Protokollnummer, Datum, Titel, Kurzfassung mit Durchführung und Beobachtungen<br />
6. Literatur<br />
Amtliche Sammlung <strong>von</strong> Untersuchungsverfahren nach § 35 LMBG, Beuth Verlag GmbH,<br />
Berlin – Wien – Zürich.
Prüfverfahren:<br />
erstellt / Datum: <strong>von</strong>: Unterschrift:<br />
geändert: <strong>17.09.02</strong><br />
1. Allgemeines<br />
1.1 Extraktion<br />
1.1.1 Zweck und Anwendungsbereich<br />
Organische Synthese/Trennverfahren<br />
<strong>Seite</strong> 1 <strong>von</strong> 15<br />
Abl.: 9.Uebung_Org_Synthese<br />
Unter Extraktion versteht man das Herauslösen eines bestimmten Stoffes aus einem<br />
festen Substanzgemisch oder aus einer Lösung mit Hilfe eines geeigneten Lösungsmittels<br />
(Extraktionsmittel). Ist die Löslichkeit des betreffenden Stoffes im Extraktionsmittel<br />
genügend groß, so kann diskontinuierlich gearbeitet werden. Bei schwer löslichen Stoffen<br />
müßte der Extraktionsvorgang zu oft wiederholt werden, so daß man kontinuierliche<br />
Extraktionsapparate einsetzt.<br />
1.1.2 Praktische Durchführung<br />
1.1.2.1 Diskontinuierliche Flüssig-Flüssig-Extraktion – Ausschütteln<br />
Beim Ausschütteln handelt es sich um das Verteilen einer oder mehrerer Substanzen<br />
zwischen zwei Lösungsmittelphasen: einer hydrophilen, meist wässrigen und einer<br />
lipophilen, organischen Phase. Dabei reichern sich die gelösten Substanzen, ihrem eigenen<br />
hydrophilen oder lipophilen Charakter entsprechend, vorwiegend in der gleichartigen<br />
Phase an. Kräftiges Schütteln beschleunigt den Prozeß. Ziel des Ausschüttelns ist es,<br />
bestimmte Substanzen möglichst vollständig in eine Phase überzuführen. Dies ist mit<br />
einem Bruchteil der Lösungsmittelmenge zu erreichen, wenn man mehrfach mit kleinen<br />
Portionen extrahiert, statt einmal ein großes Volumen einzusetzen.<br />
Ein Scheidetrichter wird in einen stabilen Stativring, welcher an einem Stativ befestigt ist<br />
eingehängt. 1) Unter den Trichterauslauf wird ein Erlenmeyerkolben als<br />
Sicherheitsaufanggefäß gestellt. Nun wird die zu extrahierende Lösung durch einen<br />
Trichter in den Scheidetrichter eingefüllt und mit ca. 1/5 bis 1/3 ihres Volumens mit<br />
Lösungsmitte versetzt, 2) wobei der Scheidetrichter höchstens zu etwa 2/3 gefüllt sein soll.<br />
1) Über den Stativrig sollen an der Innenkante drei längs aufgeschnittene Gummischlauchröllchen gezogen sein.<br />
2)<br />
Das Lösungsmittel darf mit der zu extrahierenden Lösung nicht mischbar sein. Es müssen sich zwei deutlich<br />
abgegrenzte Schichten bilden.
Prüfverfahren:<br />
erstellt / Datum: <strong>von</strong>: Unterschrift:<br />
geändert: <strong>17.09.02</strong><br />
Organische Synthese/Trennverfahren<br />
<strong>Seite</strong> 2 <strong>von</strong> 15<br />
Abl.: 9.Uebung_Org_Synthese<br />
Zum Schütteln wird der Tubus mit einem Stopfen verschlossen. Man faßt den Scheide-<br />
trichter so an, daß gleichzeitig Stopfen und Hahnküken <strong>von</strong> beiden Händen in ihrer Lage<br />
fixiert werden. Zunächst wird nur vorsichtig geschüttelt, wobei zwischendurch bei nach<br />
oben gerichtetem Hahn, mehrmals belüftet wird um den Überdruck im Scheidetrichter<br />
auszugleichen. 3)<br />
Bleibt der Druck unverändert, wird 1 - 2 Minuten kräftig geschüttelt. Dann hängt man den<br />
Scheidetrichter in den Ring zurück, wartet bis sich die Phasen klar getrennt haben,<br />
entfernt den Stopfen, läßt die schwerere Phase durch den Hahn des Scheidetrichters ab.<br />
Die obere Phase wird durch den Tubus ausgegossen.<br />
Da sowohl spezifisch leichtere, wie z.B. Diethylether, n-Hexan, Petrolether, als auch<br />
spezifisch schwerere, wie z.B. Chloroform, Dichlormethan, Lösungsmittel zum Ausschütteln<br />
verwendet werden, achte man stets darauf, ob sich die organische Phase oben oder unten<br />
im Scheidetrichter befindet. In fraglichen Fällen markiert man die Grenze der Phasen mit<br />
Filzstift und gibt etwas Wasser hinzu, diejenige Phase deren Volumen größer wird ist die<br />
wässrige Phase. In welcher Phase sich die gewünschte Substanz befindet, geht aus der<br />
jeweiligen Arbeitsvorschrift hervor. 4) Manche Systeme neigen zur Emulsionsbildung. In<br />
solchen Fällen schüttelt man den Scheidetrichter nicht, sondern schwenkt ihn nur.<br />
Entstandene Emulsionen lassen sich oft brechen (in 2 getrennte Phasen überführen),<br />
wenn man Spuren <strong>von</strong> Ethanol oder Octanol zusetzt. Im allgemeinen muß der<br />
Extraktionsvorgang für eine befriedigende Stoffabtrennung 2-3 mal wiederholt werden. 5)<br />
3) Da beim Belüften stets Flüssigkeitsreste mit ausgespritzt werden, ist das Auslaufrohr vom Körper weg zu halten. Bei<br />
Verwendung <strong>von</strong> brennbaren Lösungsmitteln ist außerdem darauf zu achten, daß sich in unmittelbarer Nähe keine<br />
Zündquellen befinden.<br />
4) Abgetrennte Phasen werden in beschrifteten Erlenmeyerkolben aufbewahrt und erst wenn absolute Sicherheit<br />
darüber herrscht, in welcher Phase die gewünschte Substanz gelöst ist, wird die nicht benötigte Phase entsorgt.<br />
5) Es ist besser mit wenig Lösungsmittel mehrmals, als mit viel Lösungsmittel nur einmal auszuschütteln.
Prüfverfahren:<br />
erstellt / Datum: <strong>von</strong>: Unterschrift:<br />
geändert: <strong>17.09.02</strong><br />
Organische Synthese/Trennverfahren<br />
1.1.2.2 Kontinuierliche Flüssig-Flüssig-Extraktion - Perforation<br />
<strong>Seite</strong> 3 <strong>von</strong> 15<br />
Abl.: 9.Uebung_Org_Synthese<br />
Mit Hilfe <strong>von</strong> Perforatoren können Lösungen mit sehr geringen Mengen an Extraktions-<br />
mittel kontinuierlich extrahiert werden. Auch bei der Perforation werden meist wässrige<br />
Lösungen extrahiert. Da, im Vergleich zu Wasser, sowohl spezifisch leichtere, als auch<br />
spezifisch schwerere Lösungsmittel zur Anwendung kommen, müssen verschiedene<br />
Perforatoren verwendet werden.<br />
Das jeweilige Lösungsmittel wird in einen Rundkolben gegeben, danach werden 2 - 3<br />
Siedesteine zugesetzt. Nun wird der Perforator aufgesetzt und die zu extrahierende<br />
Lösung eingefüllt. 1) Perforatoren für spezifisch leichtere Extraktionsmittel werden mit der<br />
Lösung nicht ganz bis zum Überlauf gefüllt.<br />
Bei Perforatoren für spezifisch schwerere Lösungsmittel wird stets zur Füllung des<br />
Oberlaufrohres etwas Lösungsmittel eingefüllt, ehe man die zu extrahierende Lösung<br />
zugibt. Nun wird der Kühler aufgesetzt und die Kühlerschläuche angeschlossen. 2) Nach<br />
Kontrolle des spannungsfreien Aufbaus der Apparatur wird erhitzt.<br />
Beim Erhitzen wird das Lösungsmittel in dem Rundkolben verdampft, gelangt über ein<br />
Verbindungsrohr in den Rückflußkühler, kondensiert dort, durchströmt, durch eine Fritte<br />
fein verteilt, die zu extrahierende Lösung und fließt durch den Überlauf in den Rundkolben<br />
zurück.<br />
Die Vollständigkeit der mehrere Stunden bzw. Tage dauernden Extraktion wird überprüft<br />
indem einige Tropfen der Extraktionsflüssigkeit am Uhrglas verdampft werden. Verbleibt<br />
kein Rückstand, so ist die Lösung vollständig extrahiert. 3) Nach vollständiger Extraktion<br />
wird abgekühlt, die Apparatur abgebaut und die Extraktionslösung nach der jeweiligen<br />
Arbeitsvorschrift aufgearbeitet.<br />
1)<br />
Zum Einfüllen wird ein Trichter verwendet.<br />
2)<br />
Kühlwasser aufdrehen nicht vergessen.<br />
3)<br />
Vor der Probenahme ist die Apparutur zu kühlen. Da zur Probennahme die Extraktion unterbrochen werden muß,<br />
sind bei neuerlicher Inbetriebnahme wiederum 1 - 2 Siedesteine zuzugeben.
Prüfverfahren:<br />
erstellt / Datum: <strong>von</strong>: Unterschrift:<br />
geändert: <strong>17.09.02</strong><br />
1.1.2.3 Extraktion <strong>von</strong> Feststoffen<br />
Organische Synthese/Trennverfahren<br />
<strong>Seite</strong> 4 <strong>von</strong> 15<br />
Abl.: 9.Uebung_Org_Synthese<br />
Zum Extrahieren <strong>von</strong> Feststoffgemischen wird eine sogenannte Soxhlet Apparatur<br />
benutzt. Eine Extraktionshülse wird mit dem zu trennenden Feststoffgemisch befüllt. 1) Das<br />
Extraktionsmittel 2) wird in einen Rundkolben, in dem sich 2 - 3 Siedesteine befinden,<br />
gegeben, der Soxhletextraktor aufgesetzt und die Kühlerschläuche angeschlossen. Nach<br />
Kontrolle des spannungsfreien Aufbaus wird erhitzt. 3) Beim Erhitzen verdampft das<br />
Lösungsmittel, gelangt durch das breite Verbindungsrohr in den Kühler und wird dort<br />
kondensiert. Das Kondensat tropft auf das in der Extraktionshülse befindliche<br />
Feststoffgemisch, löst den zu extrahierenden Stoff, sammelt sich im Extraktionsraum bis<br />
zur Biegung des Heberohres und fließt dann vollständig in den Kolben zurück. Dort wird<br />
das Lösungsmittel erneut zum Verdampfen gebracht. Dadurch gelangt ständig reines<br />
Lösungsmittel auf das Extraktionsgut, so daß mit einer geringen Lösungsmittelmenge<br />
vollständig extrahiert werden kann. Die mehrere Stunden bis einige Tage dauernde<br />
Extraktion wird abgebrochen, wenn in einer der Hülse entnommenen Probe 4) keine<br />
eluierbare Substanz mehr nachweisbar ist. Ist keine eluierbare Subtanz mehr nachweisbar,<br />
wird die Extraktionslösung nach der jeweiligen Arbeitsvorschrift aufgearbeitet.<br />
1)<br />
2)<br />
3)<br />
4)<br />
Extraktionshülsen sind meist aus Filterpapier. Das Feststoffgemisch muß vor dem Einfüllen in die Extraktionshülse<br />
gleichmäßig zerkleinert werden, nicht zu fein, da sonst das Lösungsmittel zu langsam durchsickert. Klebrige<br />
Materialien werden mit der doppelten Menge Seesand verrieben. Nach dem Füllen wird die Papphülse mit Glaswolle<br />
oder Watte abgedeckt.<br />
Die Lösungsmittelmenge soll mindestens das Doppelte des Extraktorvolumens betragen.<br />
Kühlwasser aufdrehen nicht vergessen.<br />
Vor der Probeentnahme ist die Apparatur abzukühlen.<br />
1.2 Verwendung des Rotavapors<br />
1.2.1 Zweck und Anwendung<br />
Zum Abdestillieren <strong>von</strong> Lösungsmittel wird oft ein Rotationsverdampfer verwendet. Er hat<br />
einen regelbaren Elektromotor, der den evakuierten Destillationskolben in einem<br />
Wasserbad um seine schräg liegende Achse dreht. Dabei wälzt sich die Lösung dauernd<br />
um und überzieht die Kolbenwand ständig mit einem dünnen Film.
Prüfverfahren:<br />
erstellt / Datum: <strong>von</strong>: Unterschrift:<br />
geändert: <strong>17.09.02</strong><br />
Organische Synthese/Trennverfahren<br />
<strong>Seite</strong> 5 <strong>von</strong> 15<br />
Abl.: 9.Uebung_Org_Synthese<br />
Die Flüssigkeit verdampft rasch, ohne daß sie zum Sieden kommt. Eine Siedekapillare oder<br />
Siedesteine sind nicht nötig.<br />
1.2.2 Praktische Durchführung<br />
� Vor Inbetriebnahme hat man sich über den Siedepunkt des abzudestillierenden<br />
Lösungsmittels zu informieren !<br />
Der Rundkolben wird ca. bis zur Hälfte mit der Lösung befüllt und am Rotavapor befestigt.<br />
Nach Aufdrehen des Kühlwassers, wird der Kolben in Rotation versetzt. Dann wird die<br />
Wasserstrahlpumpe aufgedreht und der Rotavapor vollständig evakuiert. Um ein<br />
Überschäumen der Lösung zu vermeiden, wird der Destillationskolben erst nachdem das<br />
Vakuum konstant bleibt in das erwärmte Wasserbad getaucht. Sind sehr große<br />
Flüssigkeitsmengen abzudestillieren, kann die Lösung aus einem Vorratsgefäß über eine<br />
Zuführung am Kühlerende und unter Verwendung eines lösungsmittelfesten Schlauches in<br />
den Destillationskolben gesaugt werden.<br />
Auskristallisierende Substanzen stören im Gegensatz zur normalen Vakuumdestillation<br />
nicht.<br />
Niedrig siedende Lösungsmittel werden in den meisten Rotationsverdampfern bei<br />
Wasserkühlung nur unvollständig kondensiert. Zur weitgehenden Rückgewinnung des<br />
Lösungsmittels und zur Vermeidung <strong>von</strong> Abwasserbelastungen ist die Vorlage in diesen<br />
Fällen zusätzlich mit einem Eis- oder Kältebad zu kühlen. 1)<br />
1)<br />
Bei größeren Mengen niedrig siedender Lösungsmittel, wie z.B. Ether, wird der Großteil des Lösungsmittels unter<br />
Normaldruck abdestilliert und erst nach Wechseln der Vorlage evakuiert.<br />
1.3 Normaldruckdestillation<br />
1.3.1 Zweck und Anwendung<br />
Bei der Destillation werden flüssige Reaktionsprodukte zum Sieden erhitzt, die Dämpfe<br />
kondensiert und wieder aufgefangen. Die Destillation ist die wichtigste Reinigungs- und<br />
Trennmethode für Flüssigkeiten.
Prüfverfahren:<br />
erstellt / Datum: <strong>von</strong>: Unterschrift:<br />
geändert: <strong>17.09.02</strong><br />
Organische Synthese/Trennverfahren<br />
<strong>Seite</strong> 6 <strong>von</strong> 15<br />
Abl.: 9.Uebung_Org_Synthese<br />
Substanzen mit einem Siedepunkt (Kp.) bis etwa 150° C werden unter Normaldruck<br />
destilliert. Für höher siedende Produkte wird die Vakuumdestillation angewandt. 1)<br />
1) Vor jeder Destillation muß man sich über die Siedepunkte der jeweiligen Komponenten informieren. (Laborkataloge,<br />
Tabbellenbücher,Arbeitsvorschriften...)<br />
1.3.2. Praktische Durchführung<br />
Die zu destillierende Flüssigkeit wird in den Destillationskolben gegeben 2) , wobei darauf<br />
zu achten ist daß der Kolben nur bis max. 2/3 seines Volumens befüllt werden darf, das<br />
Kolbenvolumen soll aber auch nicht zu groß bemessen sein.<br />
In den Kolben werden außerdem noch 2 – 3 Siedesteine gegeben, um Siedeverzüge<br />
zu vermeiden. Dann wird die Destillationsapparatur aufgebaut. Die Befestigung der<br />
Apparatur erfolgt spannungsfrei an zwei Stativen. Beim Einbau des Thermometers ist<br />
darauf zu achten, daß sich die Quecksilberkugel gerade unterhalb der Abzweigung des<br />
Destillationsaufsatzes befindet, also <strong>von</strong> den Dämpfen des Destillats ganz umspült wird.<br />
Außerdem ist bei der Wahl des Thermometers auf den richtigen Temperaturbereich zu<br />
achten. Als Vorlage werden bei der Normaldruckdestillation für Vorlauf, Hauptlauf und<br />
Nachlauf, Erlenmeyerkolben verwendet, 3) die vor der Destillation leer gewogen werden<br />
und deren Leergewicht im Laborjournal vermerkt wird. Je nach Siedepunkt wird die<br />
Vorlage mit einem Wasser- oder Eisbad gekühlt.<br />
Nach der Kontrolle des spannungsfreien Aufbaus wird mit der Destillation begonnen.<br />
Das Erhitzen darf nur langsam unter Kontrolle der Heizquellentemperatur erfolgen.<br />
Während der Destillation wird die Temperatur der Heizquelle in dem Maße gesteigert, daß<br />
stets eine langsame und gleichbleibende Destillationsgeschwindigkeit eingehalten werden<br />
kann. Wird der Siedevorgang unterbrochen, so muß die Flüssigkeit erst unter ihren<br />
Siedepunkt abgekühlt werden, ehe ein neuer Siedestein zugegeben wird und man weiter<br />
erhitzt. 4)<br />
Als Destillationsbeginn gilt jene Temperatur, bei welcher der erste Flüssigkeitstropfen<br />
vom Destillationsvorstoß abfällt. Jener Flüssigkeitsanteil, der <strong>von</strong> Siedebeginn bis zum<br />
erreichen einer konstanten Siedetemperatur destilliert nennt man Vorlauf.
Prüfverfahren:<br />
erstellt / Datum: <strong>von</strong>: Unterschrift:<br />
geändert: <strong>17.09.02</strong><br />
Organische Synthese/Trennverfahren<br />
Nach Erreichen der Temperaturkonstanz, wird die Vorlage gewechselt und der<br />
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Abl.: 9.Uebung_Org_Synthese<br />
sogenannte Hauptlauf aufgefangen. Das Ende des Hauptlaufes macht sich durch einen<br />
Temperaturanstieg oder Temperaturabfall bzw. durch Schlierenbildung in der Vorlage<br />
bemerkbar. Ein geringer Temperaturanstieg während des Hauptlaufes ist möglich, da<br />
leicht eine Überhitzung des Dampfes eintreten kann.<br />
Nach Ende des Hauptlaufes wird die Vorlage wiederum gewechselt und ein etwaiger<br />
Nachlauf destilliert. Sollten sich nur mehr geringe Substanzmengen im Destillierkolben<br />
befinden, so kann auf die Destillation eines Nachlaufes verzichtet werden. 5) Nach<br />
Beendigung der Destillation wird die Ausbeute bestimmt und zur Überprüfung der Reinheit<br />
der Brechungsindex bestimmt.<br />
2)<br />
Zum Einfüllen wird ein Trichter verwendet.<br />
3)<br />
Wird nur das Lösungsmittel abdestilliert genügt ein Erlenmeyerkolben als Vorlage.<br />
4)<br />
Wenn in eine heiße Lösung ein Siedestein gegeben wird, so hat das mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit einen<br />
Siedeverzug zufolge. Wird aber nach Unterbrechen des Siedevorgangs kein neuer Siedestein zugesetzt, so kann<br />
dies ebenfalls einen Siedeverzug nach sich ziehen.<br />
5)<br />
Aus Sicherheitsgründen sollte bei Destillationen nicht bis zur Trockene destilliert werden.<br />
2. Aufgabenstellung<br />
2.1 Allgemeines - Isoamylazetat<br />
3-Methyl-1-butylazetat (Isoamylazetat), das aufgrund seines charakteristischen Geruchs<br />
als "Birnenessenz" bezeichnet wird, wurde auch als ein aktiver Bestandteil der<br />
Alarmpheromone <strong>von</strong> Bienen identifiziert. Mit Isoamylazetat imprägnierte Baumwolle, die<br />
in die Nähe eines Bienenstocks plaziert wurde, alarmiert und beunruhigt Wächterbienen.<br />
Der Ester kann aus Methylbutan-1-ol (Isoamylalkohol) und Essigsäure unter Hitze und<br />
Einwirkung <strong>von</strong> Schwefelsäure hergestellt werden. Da Essigsäure eine billige Chemikalie<br />
ist, wird diese im Überschuß zugesetzt, um die Reaktion in Richtung Endprodukt zu<br />
drängen. Nach Extraktion mit Diethylether wird der erhaltene Ester mittels<br />
Normaldruckdestillation gereinigt.<br />
Reaktionsschema:<br />
O<br />
Me OH<br />
+ HO<br />
Me<br />
Me<br />
H 2 SO 4<br />
Me<br />
O<br />
O<br />
Me<br />
Me
Prüfverfahren:<br />
erstellt / Datum: <strong>von</strong>: Unterschrift:<br />
geändert: <strong>17.09.02</strong><br />
2.2 Herstellvorschrift<br />
Organische Synthese/Trennverfahren<br />
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Abl.: 9.Uebung_Org_Synthese<br />
Es werden 3-methylbutan-1-ol (5.3 ml = 4.4 g), konz. Essigsäure (11.5 ml = 12.0 g) und<br />
einige Siedesteinchen in einen 50 ml Rundkolben überführt. Danach wird die konzentrierte<br />
Schwefelsäure (1 ml) zugegeben und ein wenig bis zur Lösung geschüttelt. Der Kolben<br />
wird mit einem Rückflußkocher verbunden und mittels Heizhaube 1.5 Stunden gekocht. 1)<br />
Der wird Kolben in kaltem Wasser abgekühlt und danach wird die Reaktionsmischung in<br />
ein 100 ml Becherglas, das ca. 25 g zerstoßene Eiswürfel enthält, überführt. Diese<br />
Mischung wird 2 min. mit einem Glasstab gerührt und dann in einen 100 ml<br />
Scheidetrichter überführt. Das Becherglas wird mit 2 x 10 ml Diethylether nachgewaschen<br />
(Überführen in den Scheidetrichter. Danach werden weitere 25 ml Diethylether in den<br />
Scheidetrichter überführt und extrahiert (Vorsicht durch entstehenden Überdruck, der<br />
nach oben über das Hahnküken abgelassen wird). Dann wird der Scheidetrichter in die<br />
Halterung gesetzt und die Phasentrennung abgewartet.<br />
Die untere, wässrige Phase wird abgelassen und die verbliebene, organische Etherphase<br />
wird mit 30 ml 5 % Eisen(II)-Sulfat Lösung 2) und dann mit 2 x 15 ml 5 %<br />
Natriumcarbonatlösung 3) gewaschen (die wässrige Phase dazwischen immer wieder<br />
ablassen). Die Etherphase wird für 10 min. mit festem MgSO4 versetzt (Trocknung).<br />
Danach wird über ein Faltenfilter in einen Rundkolben filtriert und die Etherphase am<br />
Rotavapor abdestillert. Die zurückbleibende Flüssigkeit wird bei Normaldruck in einen 1 ml<br />
Kolben destilliert. Es wird jene Fraktion gesammelt, die bei ca.140 – 145 o C übergeht.<br />
� Protokollieren Sie den exakten Siedepunt und errechnen Sie, nach Auswaage des<br />
Prouktes die Produktausbeute.<br />
1) Während der Wartezeit werden die Extraktionsapparatur und die Reagenzien vorbereitet.<br />
2) Muß frisch hergestellt werden.<br />
3) Vorsicht, Gas tritt aus!
Prüfverfahren:<br />
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geändert: <strong>17.09.02</strong><br />
2.3 Allgemeines – Trennung <strong>von</strong> Säuren und Basen<br />
Organische Synthese/Trennverfahren<br />
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Abl.: 9.Uebung_Org_Synthese<br />
Wird die Löslichkeit <strong>von</strong> organischen Säuren und Basen hergenommen, wird deutlich, daß<br />
Carbonsäuren und Phenole mit mehr als 6 Kohlenstoffatomen im allgemeinen nicht oder<br />
nur schlecht wasserlöslich sind, während diese gut in organischen Lösungsmitteln wie<br />
Diethylether löslich sind. Diese Substanzklassen lösen sich gut in Wasser, wenn der pH<br />
größer als 10 ist. Der Grund dafür liegt darin, daß eine organische Säure HA bei diesem pH<br />
als deprotoniertes Salz A - (bzw. - O-R [R=Rest] im Fall <strong>von</strong> Phenolen) vorliegt. Dieses Salz<br />
ist die "konjugierte Base" der entsprechenden Säure.<br />
Deprotonierung einer organischen Säure<br />
Durch die Ionisierung wird die Säure wasserlöslich, das Wasser ein polares Lösungsmittel<br />
ist. Bei Flüssig-Flüssigextraktionen läßt sich aus dem Verteilungkoeffizient der Säure, KHA,<br />
ableiten, daß die Säure HA überwiegend in die organischen Phase übergeht, während die<br />
konjugierte Base (Verteilungskoeffizient KA-) überwiegend in der wässrigen Phase gelöst<br />
wird. Daher können organische Säuren aus einem Gemisch durch Lösen in einem<br />
organischen Lösungsmittel und Extraktion mit basischer, wässriger Phase leicht und<br />
effizient herausextrahiert werden. Wird die basische, wässrige Phase durch Zugabe <strong>von</strong><br />
Mineralsäure (z.B. Salzsäure) neutralisiert, fällt die organische Säure wiederum in<br />
protonierter Form aus (in manchen Fällen bildet sich eine 2. Phase aus, die die "flüssige<br />
Säure" enthält). In beiden Fällen kann die Säure rein gewonnen werden, entweder durch<br />
Filtration oder durch Phasentrennung.<br />
Protonierung einer organischen Säure
Prüfverfahren:<br />
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Organische Synthese/Trennverfahren<br />
<strong>Seite</strong> 10 <strong>von</strong> 15<br />
Abl.: 9.Uebung_Org_Synthese<br />
In ähnlicher Weise können wasserunlösliche organische Basen, üblicherweise Amine, in<br />
eine wasserlösliche Form überführt werden. Dazu werden diese bei pH kleiner 4 in das<br />
korrespondierende Ammoniumsalz umgewandelt.<br />
Bildung eines Ammoniumsalzes einer organischen Base<br />
Es wiederum der ionische Charakter des Salzes (KBH+ > 1), der die Wasserlöslichkeit im<br />
Vergleich zu reinen Base (KB < 1) begründet.<br />
Durch Neutralisation der sauren, wässrigen Phase kann die reine Base in gleicher Weise,<br />
wie bei den Säuren beschrieben, zurückgewonnen werden.<br />
Bildung der reinen Base aus dem Ammoniumsalz<br />
Die pH-Abhängigkeit der Löslichkeit organischer Substanzen in Wasser ist die Basis für<br />
eine Reihe effizienter Trenntechniken. Stellen wir uns eine Etherlösung vor, in der 2<br />
wasserunlösliche Substanzen (eine sei eine organische Säure) gelöst sind. Eine Extraktion<br />
mit neutraler, wässriger Phase wird aufgrund der Verteilungskoeffizienten erfolglos<br />
bleiben. Wird hingegen eine basische, wässrige Phase eingesetzt, wird das Salz der Säure<br />
bevorzugt in die wässrige Phase übergehen. Dadurch kann die Säure <strong>von</strong> anderen<br />
Substanzen, die keine Säuregruppen aufweisen, getrennt und anschließend, wie<br />
beschrieben, in reiner Form gewonnen werden.<br />
Prinzip der der Säure-/Basentrennung<br />
.
Prüfverfahren:<br />
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geändert: <strong>17.09.02</strong><br />
Organische Synthese/Trennverfahren<br />
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Abl.: 9.Uebung_Org_Synthese<br />
In ähnlicher Weise können Basen selektiv aus Mischungen wasserunlöslicher, organischer<br />
Substanzen herausextrahiert und in bekannter Weise in reiner Form gewonnen werden.<br />
Im Folgenden sollen die erwähnten Grundlagen mit einer Mischung <strong>von</strong> Benzoesäure<br />
(organische Säure), p-Nitroanilin (organische Base) und Anthrazen (keine funktionellen<br />
Gruppen) praktisch erprobt werden. Alle 3 Substanzen sind leicht löslich in Dichlormethan<br />
(CH2Cl2) und schlecht löslich in kaltem Wasser.<br />
2.4 Trennung/Gewinnung <strong>von</strong> organischen Säuren/Basen<br />
Im ersten Schritt werden je 0.5 g Benzoesäure, p-Nitroanilin und Anthrazen in 40 ml<br />
Dichlormethan gelöst und in einen Scheidetrichter überführt (gegebenenfalls ungelöste<br />
Bestandteile abfiltrieren). Die organische Phase wir mit 2 x 25 6 M Salzsäure extrahiert,<br />
der wässrige Extrakt wird vereint und mit "Säureextrakt" gekennzeichnet.<br />
Nun wird die organische Phase mit 2 x 25 ml 6 M Natronlauge extrahiert, der wässrige<br />
Extrakt wird vereint und mit "Basenextrakt" gekennzeichnet.<br />
Die verbliebene, organische Phase wird als "Neutralextrakt" gekennzeichnet. Dieser wird<br />
mit für ca. 15 min. 2-3 g festem Natriumsulfat (wasserfrei) versetzt, um restliche<br />
Wassermengen zu entfernen.<br />
Die wässrigen Extrakte werden in Eiswasser gekühlt. Nun wird der "Säureextrakt" mit 6 M<br />
Natronlauge neutralisiert. Dabei wird die Lauge so lange zugegeben, bis die Lösung leicht<br />
basisch reagiert (pH-Papier). In gleicher Weise wird der "Basenextrakt" bis zur leicht<br />
sauren Reaktion angesäuert. In beiden Extrakten sollte sich ein Niederschlag bilden.<br />
Die Niederschläge werden getrennt durch Vakuumfiltration gewonnen (Büchner Trichter).<br />
Der Niederschlag wir mit kaltem Wasser gewaschen und in ein Uhrglas überführt.<br />
Anschließend können die Niederschläge an der Luft trocknen.
Prüfverfahren:<br />
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Organische Synthese/Trennverfahren<br />
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Alternativ dazu können die Niederschläge bei 90-100 °C für 1 Stunde getrocknet werden.<br />
Die getrockneten Niederschläge können nun gewogen werden.<br />
Das Lösungsmittel im Neutralextrakt kann auf einem Rotavapor (oder durch Destillation)<br />
entfernt werden. Zurück bleibt ein Niederschlag, der wie beschrieben, gesammelt,<br />
getrocknet und gewogen wird.<br />
� Protokollieren Sie die gewonnenen Mengen und ordnen Sie die einzelnen Substanzen<br />
richtig zu. Gegebenenfalls berechnen Sie die Ausbeute und/oder Verschleppungen.<br />
3. Geräte<br />
Für1.1.2.1: Scheidetrichter, Erlenmeyerkolben, Glas oder Kunsstoffstopfen, Stativ,<br />
Eisenring, Doppelmuffe, Trichter<br />
Für 1.1.2.2: Rundkolben, Geeigneter Perforator -je nach Extraxtionsmittel, Dimrothkühler,<br />
Wasserbad, Ölbad oder Heizhaube (Die Wahl der Heizquelle richtet sich nach dem<br />
Siedepunkt des jeweiligen Extraktionsmittels), Stative, Klammern, Kühlerschläuche,<br />
Siedesteine<br />
Für 1.1.2.3: Rundkolben, Soxhlet- Extraktor, Extraktionshülse, Dimrothkühler,<br />
Kühlerschläuche, Siedesteine, Wasser-, Ölbad oder Heizhaube - die Wahl der Heizquelle<br />
richtet sich nach der Siedetemperatur des jeweiligen Lösungsmittels- Stative, Klammern<br />
Für 1.3.2: Einhalsrundkolben, Destillationsaufsatz, Liebigkühler, Destillationsvorstoß,<br />
Thermometer, Erlenmeyerkolben, Kühlerschläuche, Siedesteine, Wasserbad, Ölbad, oder<br />
Heizhaube (die Wahl der Heizquelle richtet sich nach dem Siedepunkt der jeweiligen<br />
Flüssigkeit), Kältebad zum Kühlen der Vorlage, Stative, Klammern<br />
Für 2.2: Rückflußkocher, Scheidetrichter, (Vakuum-)Filtrationsapparatur,<br />
Destillationsapparatur, Rotavapor, Bechergläser<br />
Für 2.4: Scheidetrichter, (Vakuum-)Filtrationsapparatur, Destillationsapparatur, Rotavapor,<br />
Bechergläser, Uhrgläser, Trockenschrank
Prüfverfahren:<br />
erstellt / Datum: <strong>von</strong>: Unterschrift:<br />
geändert: <strong>17.09.02</strong><br />
4. Reagenzien<br />
Organische Synthese/Trennverfahren<br />
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Abl.: 9.Uebung_Org_Synthese<br />
Für 2.2: 3-Methylbutan-1-ol (Isoamylalkohol), Essigsäure konz., Schwefelsäure rauchend,<br />
Diethylether, Natriumcarbonat 5 %, waserfreies Magensiumsulfat, Eisen(II)-sulfat 5 %<br />
Für 2.4: Dichloromethan, Salzsäure 6M, Natronlauge 6M, wasserfreies Natriumsulfat<br />
5. Protokoll<br />
Protokollnummer, Datum, Titel, Kurzfassung mit Durchführung und Beobachtungen<br />
6. Literatur<br />
Allgemeiner Teil<br />
1 Organikum, Autorenkollektiv, 16. Auflage, Verlag der Wissenschaften, Berlin 1986<br />
2 Th. Wieland, C. Mayer, Gattermann Die Praxis des organischen Chemikers Teil 1<br />
Allgemeine Arbeitsanweisungen, 42. Auflage, Walter de Gruyter, Berlin, New York ,<br />
1972<br />
3 E. Winkler, Fachbereichsarbeit, HTBLA <strong>Wels</strong>, 2000<br />
4 Standardoperationen im organisch präparativen Laboratorium, Arbeitsanweisungen,<br />
HTBLA <strong>Wels</strong>, 2000<br />
Aufgabenstellungen<br />
1 Laurence M. Harwood, Christopher J. Moody, Experimental Organic Chemistry,<br />
Brackwell Scientific Publications, Oxford (1989).<br />
2 Royston M. Roberts, John C. Gilbert and Stephen F. Martin, Experimental Organic<br />
Chemistry, Saunders College Publishing, Philadelphia 1994.
Prüfverfahren:<br />
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geändert: <strong>17.09.02</strong><br />
7. Anhang<br />
Rotationsverdampfer:<br />
Kühler<br />
Hahn zur<br />
Vakuumregelung<br />
Vakuum<br />
Wasserstrahlpumpe<br />
Auffangkolben<br />
Organische Synthese/Trennverfahren<br />
<strong>Seite</strong> 14 <strong>von</strong> 15<br />
Abl.: 9.Uebung_Org_Synthese<br />
Rührwerk<br />
Rundkolben<br />
mit Probe<br />
Wasserbad<br />
Heizung
Prüfverfahren:<br />
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geändert: <strong>17.09.02</strong><br />
Extraktionsapparaturen<br />
Organische Synthese/Trennverfahren<br />
Soxhlet-Extraktor Perforator a) für leichte b) für schwere Extraktionsmittel<br />
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Abl.: 9.Uebung_Org_Synthese
Prüfverfahren:<br />
erstellt / Datum: <strong>von</strong>: Unterschrift:<br />
geändert: <strong>17.09.02</strong><br />
1. Aufbau einfacher Glasapparaturen<br />
1.1 Glassorten und –verbindungen<br />
Aufbau einfacher Glasapparaturen<br />
<strong>Seite</strong> 1 <strong>von</strong> 14<br />
Abl.: 10.Uebung_Glasapparaturen<br />
Glas ist das im chemischen Laboratorium am häufigsten gebrauchte Konstruktionsmaterial<br />
für Apparate und Geräte.<br />
Glassorten:<br />
♦ Thüringer Glas<br />
♦ Jenaer Geräteglas 20<br />
♦ Jenaer Raotherm-Glas<br />
♦ Pyrex-Glas<br />
♦ Supremas-Glas<br />
♦ Durobax-Glas<br />
Im Allgemeinen verbindet man Apparateteile durch Glasschliffe, <strong>von</strong> denen die in<br />
Abbildung A.1 wiedergegebenen gebräuchlich sind.<br />
Abb. 1 Schlifftypen<br />
a) Planschliff, z.B. an Exsikkatoren; b) Zylinderschliff, z.B. bei KPG-Rührverschlüssen; c) Kegelschliff; d)<br />
Kugelschliff<br />
Die meisten Laboratoriumsgeräte besitzen genormte und dadurch gegeneinander<br />
austauschbare Kegelschliffe (Normschliffe, NS). Eine Kegelschliffverbindung besteht aus<br />
der Hülse (Mantelschliff) und dem Kern (Kernschliff). Durch zwei Zahlen bringt man ihre<br />
größte Weite und ihre Länge zum Ausdruck, z.B. NS 29/32, NS 29/42 ("Langschliff" mit<br />
größerer Dichtungsfläche, z.B. für Arbeiten im Vakuum), NS 14,5/23, NS 45/40 usw.<br />
Schliffe verschiedener Weite lassen sich mit sog. Übergangs- oder Reduzierstücken<br />
miteinander verbinden (Abb. 2).<br />
Abb. 2 Reduzierstücke
Prüfverfahren:<br />
erstellt / Datum: <strong>von</strong>: Unterschrift:<br />
geändert: <strong>17.09.02</strong><br />
Aufbau einfacher Glasapparaturen<br />
Aus mit NS-Schliffen ausgerüsteten Laboratoriumsgeräten können nach dem<br />
<strong>Seite</strong> 2 <strong>von</strong> 14<br />
Abl.: 10.Uebung_Glasapparaturen<br />
„Baukastenprinzip“ in kurzer Zeit auch komplizierte Apparaturen aufgebaut werden.<br />
Beim Arbeiten mit Kegelschliffgeräten beachte man folgendes:<br />
♦ Hülse und Kern sollten stets <strong>von</strong> gleicher Glassorte sein, notfalls kann die Hülse aus<br />
der Glassorte mit größerem Ausdehnungskoeffizienten bestehen.<br />
♦ Die beiden Teile eines Kegelschliffs werden unter leichtem Drehen miteinander<br />
verbunden.<br />
♦ Harzbildende, polymerisierende oder stark alkalische Substanzen sollen nach<br />
Möglichkeit <strong>von</strong> den Schliffen ferngehalten werden.<br />
1.2 Arbeitsgefäße<br />
In der Laboratoriumspraxis werden zunächst die gleichen Gefäße wie Reagenzgläser,<br />
Bechergläser, Erlenmeyer-Kolben, Stehkolben usw. verwendet. Für Halbmikrozwecke<br />
eignen sich vor allem kurze und weite Reagenzgläser (etwa 15 x 60 bis 80 mm) sog.<br />
Eprouvetten. Bechergläser dürfen für tiefsiedende und brennbare organische<br />
Lösungsmittel wegen der hohen Verdunstungsgefahr nicht verwendet werden. Ein viel<br />
geeigneteres Gefäß stellt der Erlenmeyer-Kolben dar (evt. mit Normalschliff), der leicht<br />
durch einen Stopfen verschlossen werden kann.<br />
Man beachte, dass Gefäße mit flachem Boden nicht evakuiert werden dürfen<br />
(Implosionsgefahr)!<br />
Als Siedegefäße und Vorlagen bei Destillationen finden vor allem Rund-, Birnen- und<br />
Spitzkolben Verwendung. Spitzkolben sind besonders für Halbmikrodestillationen als<br />
Siedegefäße geeignet, weil aus ihnen bis auf einen sehr geringen Rückstand abdestilliert<br />
werden kann. Für kompliziertere Reaktionen werden Zwei-, Drei- und Vierhalskolben<br />
eingesetzt.<br />
Man mache es sich zur Gewohnheit, auf jedes Glasgefäß die Tara des leeren Gefäßes mit<br />
Bleistift in den geätzten Kreis einzutragen!
Prüfverfahren:<br />
erstellt / Datum: <strong>von</strong>: Unterschrift:<br />
geändert: <strong>17.09.02</strong><br />
1.3 Kühler<br />
Aufbau einfacher Glasapparaturen<br />
<strong>Seite</strong> 3 <strong>von</strong> 14<br />
Abl.: 10.Uebung_Glasapparaturen<br />
Bei organisch-chemischen Reaktionen müssen die Komponenten meistens erwärmt<br />
werden, häufig in einem Lösungsmittel.<br />
Abb. 3 Kühlertypen<br />
Damit leichtflüchtige Stoffe nicht aus dem Reaktionsgefäß entweichen können, wird dieses<br />
mit einem Kühler versehen, an dessen Kühlflächen die gebildeten Dämpfe kondensieren<br />
und in die Reaktionsmischung zurücklaufen (Rückflusskühler). Bei Destillationen leitet man<br />
das Kondensat nach außen ab (Produktkühler). Die häufigsten Kühlertypen sind in<br />
Abbildung 3 aufgeführt.<br />
Der einfachste Kühler ist der Luftkühler (a). Wegen der geringen Kühlwirkung der Luft<br />
kommt er nur für hochsiedende Substanzen mit einem Siedepunkt über 150 °C in Frage.<br />
Er findet als Rückflusskühler in Form des „Steigrohres“ Anwendung, ist jedoch wenig<br />
wirksam, da in ihm laminare Strömung herrscht und die Substanz leicht "durchbricht". Die<br />
Ausführungsform (b) ist als Rückflusskühler günstiger; sie wird vor allem bei<br />
Halbmikropräparationen eingesetzt, wo wegen der geringen abzuführenden<br />
Wärmemengen häufig auch bei niedriger siedenden Stoffen Luftkühlung genügt.
Prüfverfahren:<br />
erstellt / Datum: <strong>von</strong>: Unterschrift:<br />
geändert: <strong>17.09.02</strong><br />
Aufbau einfacher Glasapparaturen<br />
<strong>Seite</strong> 4 <strong>von</strong> 14<br />
Abl.: 10.Uebung_Glasapparaturen<br />
(Im Bedarfsfall kann der Kühler hier außerdem mit angefeuchtetem Filtrierpapier<br />
umwickelt werden.) Die Ausführungsform (a) ist bei nicht zu großer Destillations-<br />
geschwindigkeit etwa ab 150 °C außerdem als Produktkühler für hochsiedende Substanzen<br />
brauchbar.<br />
Der Liebig-Kühler (c) wird vor allem als Produktkühler eingesetzt (bis etwa 160 °C). Als<br />
Mühlmittel dient bis etwa 120 °C fließendes, <strong>von</strong> 120 bis 160 °C stehendes Wasser. Als<br />
Rückflusskühler ist der Liebig-Kühler wegen der kleinen Kühlfläche und der laminaren<br />
Strömung wenig wirksam und nur für relativ hochsiedende Substanzen (Kp. > 100 °C)<br />
brauchbar. Das auf der gekühlten Außenwand kondensierende Wasser aus der Luft kann<br />
in Rückflussstellung des Kühlers durch die Kapillarräume des Schliffs in den<br />
Reaktionskolben laufen. Die Schliffe müssen deshalb gefettet werden. Man kann auch<br />
oberhalb des Schliffs eine Manschette aus trockenem Filtrierpapier anbringen.<br />
Bei höher siedenden Substanzen kann es an den Einschmelzungen zu Spannungen und<br />
Glasbruch kommen. Man verwende deshalb keine Liebig-Kühler aus Thüringer Glas!<br />
Der Kugelkühler (d) kommt nur als Rückflusskühler in Frage. Infolge der Erweiterungen<br />
(Kugeln) wird die Dampfströmung turbulent und die Kühlwirkung gegenüber dem Liebig-<br />
Kühler erheblich verbessert. Auf der Außenwand schlägt sich Luftfeuchtigkeit nieder (s.o.).<br />
Die Einschmelzungen sind ebenfalls Gefahrenstellen.<br />
Enge Schlangenkühler (e) dürfen niemals als Rückflusskühler verwendet werden, da das<br />
Kondensat in der engen Schlange nicht gut ablaufen, oft oben aus dem Kühler<br />
herausgeschleudert werden und dadurch Unfälle verursachen kann. In senkrecht<br />
absteigender Stellung ist der Schlangenkühler aber ein ausgezeichneter Produktkühler, der<br />
vor allem für tiefsiedende Substanzen eingesetzt wird. In schräg absteigender Lage kann<br />
er nicht verwendet werden.<br />
Eine Modifikation ist der Städeler-Kühler (f), dessen Kühlgefäß mit Eis/Kochsalz-Mischung,<br />
Kohlensäure/Aceton u.ä. beschickt werden kann, so dass sich auf diese Weise auch sehr<br />
tief siedende Substanzen kondensieren lassen. Eine Variante des Schlangenkühlers stellt<br />
auch die Tiefkühlvorlage dar, bei der Kühler und Destillatvorlage vereinigt sind.
Prüfverfahren:<br />
erstellt / Datum: <strong>von</strong>: Unterschrift:<br />
geändert: <strong>17.09.02</strong><br />
Aufbau einfacher Glasapparaturen<br />
<strong>Seite</strong> 5 <strong>von</strong> 14<br />
Abl.: 10.Uebung_Glasapparaturen<br />
Der Dimroth-Kühler (g) ist ein intensiv wirkender Rückflusskühler. Er kann auch als<br />
Produktkühler eingesetzt werden, falls auf die an der Kühlschlange hängen bleibenden,<br />
relativ großen Anteile an Destillat verzichtet werden kann. Die Einschmelzungen (E)<br />
befinden sich außerhalb der Zone mit großem Temperaturgefälle, so dass der Kühler bis<br />
160 °C ohne weiteres verwendbar ist. Da sich seine Außenwand stets auf Raumtemperatur<br />
befindet, schlägt sich hier keine Luftfeuchtigkeit nieder (s.o.). Allerdings können<br />
tiefsiedende Substanzen aus dem gleichen Grunde an der Innenseite der Außenwand<br />
entlangkriechen und die Kühlzone durchbrechen. Der Dimroth-Kühler sollte deshalb nicht<br />
als Rückflusskühler bei sehr niedrig siedenden Stoffen (z.B. Äther) eingesetzt werden. –<br />
Am oberen offenen Ende schlägt sich jedoch leicht aus der Luft Wasser auf der<br />
Kühlschlange nieder. Man kann dies durch ein Trockenröhrchen verhindern.<br />
Der Intensivkühler (h) stellt eine Vereinigung <strong>von</strong> Liebig-Kühler und Dimroth-Kühler dar.<br />
Seine Kühlwirkung ist sehr gut, tiefsiedende Lösungsmittel (Äther) können nur schwer<br />
durchbrechen. Auf der Außenwand wird Luftfeuchtigkeit kondensiert. Da Intensivkühler<br />
sehr teuer sind, sollten sie nicht unnötig eingesetzt werden.<br />
Einhängekühler, Kühlfinger (i): Diese Sonderform eines Rückflusskühlers kann lose in eine<br />
Rückflussapparatur eingehängt werden und ist vor allem in Halbmikroapparaten<br />
gebräuchlich.<br />
Man achte stets darauf, dass die Kühlwasserzufuhr nicht unterbrochen wird, da dies zu<br />
gefährlichen Bränden und Explosionen führen kann.<br />
Insbesondere beobachtet man häufig, dass die Dichtungen <strong>von</strong> Wasserhähnen etwas<br />
quellen und dadurch den zunächst störungsfreien Kühlwasserzufluss unterbrechen. Bei<br />
wertvollen Apparaturen (z.B. Quecksilber- und Öldiffusionspumpen) sollte stets eine<br />
Kühlwassersicherung eingebaut werden, die mit der Heizung gekoppelt ist.
Prüfverfahren:<br />
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geändert: <strong>17.09.02</strong><br />
Aufbau einfacher Glasapparaturen<br />
1.4 Standardapparaturen für organisch-chemische Reaktionen<br />
Die Apparatur (a) findet bei solchen Reaktionen Verwendung, bei denen die<br />
<strong>Seite</strong> 6 <strong>von</strong> 14<br />
Abl.: 10.Uebung_Glasapparaturen<br />
Reaktionspartner <strong>von</strong> vornherein zusammengegeben werden können, sowie beim<br />
Umkristallisieren. Das Trockenröhrchen am Kühlerauslass ist erforderlich, wenn die<br />
Reaktionsmischung vor Feuchtigkeit geschützt werden muss. Man prüfe es vor Gebrauch<br />
auf Durchlässigkeit (durchblasen!).<br />
Abb. 4 Reaktionsapparaturen
Prüfverfahren:<br />
erstellt / Datum: <strong>von</strong>: Unterschrift:<br />
geändert: <strong>17.09.02</strong><br />
1.5 Zwei- und Dreihalskolben<br />
Aufbau einfacher Glasapparaturen<br />
<strong>Seite</strong> 7 <strong>von</strong> 14<br />
Abl.: 10.Uebung_Glasapparaturen<br />
Sie werden verwendet, wenn mehrere Operationen gleichzeitig durchgeführt werden<br />
müssen, beispielsweise Gaseinleiten und Rückflusskühlen (b), Eintropfen, Rühren und<br />
Kühlen (c) usw. Mit Hilfe eines Anschütz-Aufsatzes (d) lässt sich der Dreihalskolben zum<br />
Vierhalskolben umgestalten, so dass jetzt z.B. unter Rückfluss gerührt, eine Komponente<br />
zugetropft und gleichzeitig die Innentemperatur gemessen werden kann. Einen<br />
Dreifachaufsatz zeigt (e). Mehrhalskolben mit parallelstehenden Hälsen sind aus<br />
Platzgründen häufig am günstigsten.<br />
Für Halbmikroansätze können Schliffapparaturen mit NS 14,5 verwendet werden. Auf<br />
Mehrhalskolben kann man im Allgemeinen verzichten, wenn man die Komponenten durch<br />
den Kühler zugibt oder Aufsätze vom Typ des Anschütz-Aufsatzes bzw. (e) benutzt.<br />
Wegen der geringen Wärmemengen, die bei Halbmikroansätzen übertragen werden<br />
müssen, ist es außerdem meist nicht notwendig, die Temperatur im Reaktionsgefäß zu<br />
bestimmen. Sie kann durch Messung in einem äußeren Wärmebad genügend genau<br />
kontrolliert werden. Als Rührer eignet sich der Magnetrührer ganz vorzüglich.<br />
Beim Einspannen der Apparaturen beachte man, dass die verwendeten Klemmen innen<br />
mit Kork belegt bzw. die Greifer mit Schlauchstücken überzogen sind. Die Muffen sollen<br />
stets mit der offenen <strong>Seite</strong> nach oben an das Stativ angeschraubt werden.<br />
Bei der Befestigung der Schliffkolben, darf die (runde!) Klemme nur leicht angezogen<br />
werden, um eine Deformation des Schliffs zu vermeiden. (Der Kolben wird durch den<br />
Wulst an der Schliffoberseite getragen.) Aus dem gleichen Grunde spannt man größere<br />
Apparaturen nicht völlig starr ein. Die in Abbildung 4 wiedergegebenen Apparaturen<br />
sollten stets an einem einzigen Stativ befestigt werden. Ist dies bei komplizierteren<br />
Apparaturen nicht möglich, verwendet man am besten eine Stativwand, deren einzelne<br />
Stäbe starr verbunden sind. Rührer, Destillationskollonnen usw. sind in genau senkrechter<br />
Lage einzuspannen.
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1.6 Rühren und Schütteln<br />
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Rühren und Schütteln haben in heterogenen Systemen die Aufgabe, die Komponenten gut<br />
durchzumischen. Will man übereinandergeschichtete, nicht mischbare Flüssigkeiten<br />
durcheinander rühren, muss das Rührblatt zwischen die beiden Schichten eingesetzt<br />
werden. – Auch in homogener Phase ist häufig Rühren nötig, beispielsweise um einen<br />
nach und nach zugegebenen Stoff schnell und gut in der Lösung zu verteilen oder um<br />
große örtliche Konzentrationen oder örtliche Überhitzungen zu vermeiden.<br />
Einfache Rührer lassen sich aus einem Glasstab selbst anfertigen (Abb. 5a, f). Bei<br />
weithalsigen Gefäßen sind Blattrührer (b) geeignet. Für enghalsige Gefäße kommen<br />
Rührer mit kleinen Propellern (c) oder Flügeln, die sich durch die Zentrifugalkraft spreizen<br />
(d), sowie der Hershberg-Rührer (e) in Frage. Der letzte dient insbesondere zum Zerteilen<br />
<strong>von</strong> geschmolzenem Natrium und ist für zähe Stoffe ungeeignet. Für Substanzen, die sich<br />
leicht an der Kolbenwand absetzen, ist ein Rührer vom Typ (f) zweckmäßig, der sich auch<br />
durch einen engen Kolbenhals einführen lässt. Bei Verwendung dieses Rührers muss man<br />
allerdings auf die Möglichkeit verzichten, gleichzeitig ein Thermometer im Kolben<br />
unterzubringen.<br />
Abb. 5 Rührtypen<br />
Der Magnetrührer (g) erlaubt, in völlig abgeschlossenen Apparaturen zu rühren. Er besteht<br />
aus einem mittels Motor in Rotation versetzten Magneten, der im Reaktionsgefäß einen<br />
mit Glas, Teflon o.ä. überzogenen Eisenstab bewegt. Man verwendet ihn bei<br />
Hydrierungen, Arbeiten im Hochvakuum usw.
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Er kann bei kleineren Ansätzen meist andere Rührertypen ersetzen. Der Rührstab muss<br />
allerdings dem Boden des Reaktionsgefäßes angepasst werden. Gerade Stäbchen eignen<br />
sich also nur für Kolben mit flachem Boden, wie Erlenmeyer-Kolben, Bechergläser u.ä.<br />
Ein in die Apparatur eingeleitetes (Inert-)Gas hat eine vor allem bei kleinen Ansätzen oft<br />
ausreichend durchmischende Wirkung.<br />
1.7 Führungen und Abdichtungen<br />
Ein Glasrohr, mit Gummistopfen oder Kork befestigt, stellt eine einfache Rührerführung<br />
dar (Abb. 6a). Ein auf diese Weise sorgfältig eingepasster Rührer ist notfalls auch für<br />
Rückflussapparaturen bei nicht zu niedrig siedenden Stoffen brauchbar, vor allem, wenn<br />
durch ein Gummischlauchstück über Welle und Führung die Dichtung verbessert wird. Man<br />
schmiert ihn mit Glycerin oder besser mit Ricinusöl.<br />
Flüssigkeitsverschlüsse (b) (Quecksilber, Glycerin) sind gasdicht, aber nur bei<br />
Atmosphärendruck verwendbar.<br />
Für Rückflussapparaturen ist Quecksilber als Verschlussflüssigkeit geeignet, da es durch<br />
das Kondensat nicht verdünnt, oder aus dem Verschluss herausgedrückt wird. Der mit<br />
Quecksilber gedichtete Rührverschluss hält einem geringen Überdruck stand.<br />
Abb. 6 Rührverschlüsse
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Der vollkommenste und einfachste Rührverschluss ist der KPG-Rührer (c), der aus einem<br />
Präzisionsrohr mit genau passender Rührwelle (Toleranz ± 0,01 mm) besteht (KPG =<br />
kerngezogene Präzisions-Glasgeräte). Sein Preis ist hoch. Als Schmiermittel verwendet<br />
man Ricinusöl (auch Paraffinöl), bei Anwesenheit <strong>von</strong> Fettlösungsmitteln Kapsenberg-<br />
Schmiere. Es sei darauf hingewiesen, dass sich Glycerin allein schlecht als Gleitmittel für<br />
KPG-Rührer eignet und die Lebensdauer des KPG-Rührers herabgesetzt wird.<br />
Da sich KPG-Rührer bei hohen Tourenzahlen stark erwärmen, sollten sie nur bis zu einer<br />
Tourenzahl <strong>von</strong> 600 U/min belastet werden.<br />
1.8 Antrieb<br />
Rührer werden im Allgemeinen mit Elektromotoren angetrieben. Die Drehzahl des Motors<br />
wird durch einen Widerstand oder über einen Regeltransformator eingestellt. Vor Beginn<br />
des Rührens überzeuge man sich durch Drehen des Rührers in der Hand, ob dieser leicht<br />
beweglich ist und nicht an der Gefäßwand oder am Thermometer anstößt. Alle Klemmen,<br />
die die Apparatur halten, müssen so angezogen werden, dass die Apparatur spannungsfrei<br />
bleibt. Bei KPG-Rührern wird die Rührerhülse durch eine besondere Klemme zusätzlich<br />
eingespannt, da sie sich durch die Reibung der Rührerwelle leicht vom Kolben löst.<br />
Es ist zu beachten, dass die Elektromotoren im allgemeinen nicht explosionsgeschützt<br />
sind. Beim Arbeiten mit leicht entzündlichen Stoffen (z.B. Wasserstoff, Schwefelkohlenstoff<br />
u.ä.) setzt man daher Wasserturbinen oder Luftmotoren ein.<br />
Die Welle des Motors und die Rührerwelle, die auf einer Geraden liegen sollen, werden<br />
über eine Kuppelung aus zwei Vakuumschlauchstücken und einem Glasstab miteinander<br />
verbunden, damit die Rührerführung nicht ausgeschliffen wird (Abb. 7).<br />
Das Schütteln ist für die normale Laboratoriumstechnik <strong>von</strong> geringerer Bedeutung als das<br />
Rühren. Vorteile bietet es bei Arbeiten unter Überdruck (z.B. im Autoklav,), wenn schwere<br />
Bodenkkörper, wie Zinkstaub oder Natriumamalgam, gut in der überstehenden flüssigen<br />
Phase verteilt werden soll, oder bei Arbeiten im Halbmikromaßstab (z.B.<br />
Reagenzglasversuche). Bei siedenden Gemischen kann man im letzten Fall oft <strong>von</strong> einer<br />
zusätzlichen mechanischen Durchmischung überhaupt absehen.
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Abb. 7 Gummikupplung<br />
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Wenn längere Zeit geschüttelt werden muss, benutzt man Schüttelmaschinen, bei denen<br />
nicht immer Heiz- und Kühlmöglichkeiten vorhanden sind. Die Gefäße sind sehr sorgfältig<br />
zu befestigen.<br />
1.9 Schmiermittel<br />
Als Schmiermittel werden verwendet: Vaseline und tierische Fette für Hähne, Planschliffe<br />
(Exsikkatoren) und Kegelschliffe bei Arbeiten unter Normaldruck; Ramsay-Fett, eine<br />
Auflösung <strong>von</strong> Gummi in Vaseline, in den Qualitäten „mittel“ oder „zäh“ für Kegel- und<br />
Kegelschliffe bei Arbeiten im Vakuum. Die wasserlösliche und leicht selbst herstellbare<br />
Schliffschmiere nach Kapsenberg ist beim Arbeiten mit gut fettlösenden organischen<br />
Stoffen bei nicht zu hoher Temperatur (100 bis 150 °C) vorzuziehen (Darstellung s.<br />
Reagenzienanhang). Für Hochvakuumarbeiten stehen in den Apiezonfetten bzw.<br />
Silikonfetten Dichtungsmittel mit niedrigem Dampfdruck zur Verfügung.
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2. Aufgabenstellung<br />
Aufbau einfacher Glasapparaturen<br />
Aufbau einer Vakuum-Destillationsapparatur, diese Apparatur besteht aus:<br />
Rundkolben, Destillationsaufsatz (Claise-Aufsatz), Kühler, Destillationsvorstoß<br />
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In Abbildung 8 ist eine aus den üblichen Baukastenteilen zusammengestellte einfache<br />
Vakuumdestillationsapparatur dargestellt.<br />
Sie ist (ohne Siedekapillare) auch für Destillationen unter Normaldruck brauchbar.<br />
Als Destillationsblase dient im Laboratorium allgemein der Rundkolben. Seine Größe ist so<br />
zu wählen, daß er nicht mehr als bis zur Hälfte, bei Normaldruck zu 2 Dritteln gefüllt ist.<br />
Andererseits ist es falsch, zu große Kolben zu nehmen, da sie viel Rückstand zurückhalten.<br />
Abb.8 Vakuumdestillationsapparatur<br />
Zum Beheizen des Kolbens verwendet man Heizbäder. Das Erhitzen auf dem Drahtnetz<br />
oder etwa mit freier Flamme ist wegen der Gefahr örtlicher Überhitzung grundsätzlich zu<br />
vermeiden. Die Wahl des Kühlers richtet sich nach dem Siedepunkt und der<br />
Verdampfungswärme der zu destillierenden Verbindung sowie nach der<br />
Destillationsgeschwindigkeit.<br />
Siedekolben und Kühler werden durch Destillationsaufsätze miteinander verbunden. Im<br />
Vakuum verwendet man den Claisen-Aufsatz (A in Abb. Vakuumdestillationsapparatur) der<br />
auch bei Destillation unter Normaldruck benutzt werden kann.
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Einen einfacheren Aufsatz für Normaldruck zeigt untenstehende Abbildung 9.<br />
Abb. 9 Einfacher Destillationsaufsatz<br />
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Abl.: 10.Uebung_Glasapparaturen<br />
Man achte darauf, daß das Quecksilbergefäß des Thermometers vom Dampf vollkommen<br />
umspült wird, d.h., daß die Thermometerkugel kurz unterhalb des Ansatzrohres steht. Bei<br />
Verwendung <strong>von</strong> Thermometern ohne Schliff ist eine Korrektur der abgelesenen<br />
Temperaturwerte notwendig.<br />
Das Lumen des Tropfrohrs beim Destillationsvorstoß (B in Abb. 8 Vakuumdestillations-<br />
apparatur) soll nicht zu eng sein (5 bis 6 mm Innendurchmesser). Zum Wechseln der<br />
Vorlage im Vakuum dient der Anschütz-Thiele-Vorstoß (Abbildung 10). Dieser<br />
Vakuumvorstoß ist nur dann zu gebrauchen, wenn die Hähne einwandfrei eingeschliffen<br />
sind. Billiger und robuster ist eine sog. "Spinne" (Abbildung 10), bei der mehrere Vorlagen<br />
gleichzeitig unter Vakuum stehen.<br />
Abb. 10 Anschütz-Thiele-Vorstoß "Spinne"<br />
Die Zahl der ohne Unterbrechung der Destillation abnehmbaren Fraktionen ist hier<br />
natürlich begrenzt. Die Anordnung nach untenstehender Abbildung 11 kann demselben<br />
Zweck dienen, wobei der Zweihalskolben hier durch einen Vakuumvorstoß mit Rundkolben<br />
ersetzt werden kann.
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Abl.: 10.Uebung_Glasapparaturen<br />
Abb. 11 Vorlage für die Destillation fester Stoffe<br />
Als Vorlage kommen, am besten auch bei Destillationen unter Normaldruck, Rundkolben in<br />
Frage. Man tariere <strong>von</strong> vornherein eine genügende Anzahl <strong>von</strong> Rundkolben und vermerke<br />
die Masse mit Glastinte oder Bleistift auf dem eingeätzten Markenschild.<br />
� Stellen Sie aus den übergebenen Teilen eine Apparatur gemäß Anleitung zusammen.<br />
3. Geräte<br />
Siehe Punkt 1<br />
4. Reagenzien<br />
Entfällt<br />
5. Protokoll<br />
Protokollnummer, Datum, Titel, Kurzfassung mit Durchführung und Beobachtungen<br />
6. Literatur<br />
Becker, Berger, Domschke et al.; Organikum, 21. neubearb. Aufl. WILEY-VCH, 2001