Chemie-Buch I zum Lehrplan in Rheinland-Pfalz/Einführung in die Arbeit im Labor/Wie man die Laborgeräte nutzt!
In dieser Seite erfährst du einige grundlegenden Informationen dazu, welche Geräte man für was benutzt und wie man das machst. Du wirst nicht alles sofort nutzen können, aber es wäre gut, wenn du dich einigermaßen auskennst, um auch keine Fehler zu machen.
Umgang mit Reagenzgläsern
Reagenzgläser sind wichtige Laborgeräte in der Schule. Der Vorteil ist, dass man darin mit relativ kleinen Mengen experimenten kann und den Inhalt auch gut beobachten kann. Zunächst also ein paar vertiefende Informationen dazu:
Reagenzgläser gibt es in verschiedenen Größen und aus verschiedenen Glasarten. In der Schule nutzen wir meist welche, mit einfachem und dünnem Glas, die zwar billig sind, aber leicht schmelzen und zerbrechen können.
Typisch bei Reagenzgläsern ist der sogenannte Bördelrand, der auch dafür da ist, dass das Reagenzglas nicht so leicht durch eine Halterung durchrutschen kann.
Der Inhalt von mehreren Reagengläsern lässt sich leicht vergleichen, wenn man sie nebeneinander hält. Am besten hebt man von einer Lösung, zu der man etwas anderes dazu gibt, immer etwas zum Vergleichen auf, um eine Veränderung beobachten zu können.
Reagenzgläser - auch wenn sie leer sind - legen wir nie auf den Tisch, denn bei den Schüler-Tischen haben wir keine Randerhöhung, so dass die Reagenzgläser leicht herunterrollen könnten. Das gilt natürlich auch für andere runde Gegenstände.
Wir füllen die Reagenzgläser meist maximal bis zur Hälfte voll, 1/3 der Höhe ist meist auch ausreichend. Das hat verschiedene Gründe, die wir nachher noch genauer ansprechen wollen.
Hier eine spezielle Art von Reagenzgläsern, aus Fiolax oder Duran. Es handelt sich um schwer schmelzende Glasarten, die man im Gegensatz zu den einfachen Glasarten nicht in einem normalen Gasbrenner schmelzen kann. Solche Reagenzgläser sind auch etwas schwerer als einfache.
Übrigens ... starkes Erhitzen von Reagenzgläsern, dass sie schmelzen, ist NIE nötig!
Bei der Arbeit mit Reagenzgläsern wirst du meist auch die folgenden Geräte verwenden. Wieder gibt es kurze Informationen, was es da zu beachten gilt:
Üblicherweise werden Reagenzgläser in Reagenzglasständern abgestellt, damit man die Hand für andere Sachen frei hat. Der Ständer ist so gebaut, dass man die Reagenzgläser und ihren Inhalt gut anschauen kann.
Auch hier haben wir verschiedene Varianten mit unterschiedlich viel Platz und Anordnung. Für Schüler-Experimente nehmen wir meist einreihige, denn ihr braucht selten ganz viele Reagenzgläser.
Will man den Inhalt eines Reagenzglasses im Gasbrenner erhitzen, so nutzt man eine Holz-Reagenzglasklammer. Die isoliert und hält das Reagenzglas gut fest. So verbrennt man sich nicht die Fingern.
ACHTUNG: Achte bei der Benutzung der Reagenzglasklammer darauf, dass du das Reagenzglas bis zum Bördelrand schiebst, denn da ist das Reagenzglas besonders sicher befestigt und verrutscht nicht.
Außerdem ist damit das Holz möglichst weit von der Gasbrennerflamme weg. Leider wird das nicht von allen Schülern beachtet und du wirst immer wieder angekohlte Reagenzglasklammern finden.
Wenn du das Reagenzglas abstellst, macht du die Reagenzglasklammer ab, denn sonst steht sie meist weit raus vom Reagenzglasständer und eventuell kannst daran anstoßen und so Reagenzglasständern umwerfen.
Bei den Informationen eben ging es auch um das Erhitzen des Inhaltes eines Reagenzglases über dem Gasbrenner. Nun noch ein paar mehr Informationen speziell dazu. Wie man den Gasbrenner selber bedient, wir noch genauer besprochen. Später sprechen wir auch die Nutzung eines Statives an, denn das kann auch zum Erhitzen von Reagenzgläsern über einem Gasbrenner verwendet werden.
Am wichtigsten: Verwende beim Erhitzen von Flüssigkeit im Reagenzglas niemals zu viel Flüssigkeit. Denn meist kochen die Flüssigkeiten sehr schnell durch die starke Hitze des Gasbrenners. Je weniger, desto weniger leicht kann der Inhalt herausspritzen! Vor allem weil das Reagenzglas so schmal ist, kann aus dem Reagenzglas schnell eine Heiß-Wasser-Kanone werden.
Achte deshalb darauf, dass die Öffnung des Reagenzglasses nicht auf eine andere Person zeigt. Notfalls musst du "dir" Platz verschaffen und Mitschüler daraufhinweisen, dass sie sich woanders hinstellen müssen. Das Reagenzglas senkrecht über den Gasbrenner zu halten ist aber auch nicht gut, denn wenn hier etwas herausspritzt, fällt es auf den Gasbrenner herunter und kann die Flamme löschen.
Am besten hälst du also das Reagenzglas leicht schräg vor deinem Körper, mit der Öffnung zur Wand, damit ausversehen herausspritzende Flüssigkeit niemanden trifft.
Wasser kocht durch den Gasbrenner so schnell, dass man es nicht die ganze Zeit erhitzen muss. Am besten gehst du so vor, dass du das Reagenzglas immer nur kurz in die Flamme hälst, dann wieder herausnimmst, damit sich die Wärme verteilen kann.
Oder du verwendest sogenannte Siedesteinchen. Sie sorgen dafür, dass kein große Blasen enstehen und so der Inhalt nicht herausspritzt.
Wenn wir mehrere Stoffe im Reagenzglas vermischen wollen, so gibt es ein paar Tipps, die du kennnen solltest.
Am einfachsten ist das Vermischen von Stoffen natürlich, wenn man den Daumen auf die Öffnung hält und dann das Reagenzglas umdreht bzw. schüttelt. Das solltest du aber nur machen, wenn du sicher bist, dass keine giftige Chemikalien enthalten ist. Frage immer nach deswegen! Auch bei heißen Flüssigkeiten geht das natürlich nicht.
Als Alternative für den Daumen gibt es Gummistopfen, wo man natürlich die passende Größe haben muss. Drücke den Stopfen nicht zu fest hinein, damit das Glas nicht zerbricht. Wenn du mit dem Stopfen das Reagenzglas schütteln willst, halt immer den Daumen drauf, denn so fest hält der Stopfen auch nicht.
Neben verschiedenen Größen gibt es auch Stopfen aus verschiedenen Materialien (Gummi bzw. Silikon) und auch solche die durchbohrt sind. So kann man Glasröhrchen dadurch stecken und ins Reagenzglas ragen lassen.
Wenn du ein Reagenzglas geschüttelt hast, kann der Druck erhöht sein. Und das kann dazu führen, dass der Stopfen wegfliegt. Daher entlüftet man das Reagenzglas kurz, wenn der Stopfen draufbleiben muss.
Eine andere Möglichkeit den Inhalt im Reagenzglas zu vermischen, es aus dem Handgelenk leicht zu schütteln. Nicht jeder kriegt das gut hin. Hier heißt es üben!
Es gibt zwar auch Glasstopfen, aber dazu muss das Reagenzglas einen ganz bestimmten Rand haben. Seolche Reagenzgläser sind aber eher eine Ausnahme und weil sie teuer sind, werden ihr sich eher nicht verwenden.
Stative nutzen und aufbauen
Stative sind dafür da, Geräte daran zu befestigen, damit man die Hand frei hat und etwas nicht festhalten muss oder auch um einen größeren Aufbau mit mehreren Teilgeräten fest zusammen zu bauen.
In der Schule nutzt man das Stativ meist einzeln, aber bei größeren Aufbauten - wie etwas beim Destillieren - braucht man mindestens zwei Stative.
Zunächst einmal die wichtigen Grundbegriffe und notwendigen Teil noch einmal genauer betrachtet:
Es gibt Stative in verschiedenen Größen. Wichtig ist vor allem die Größe des Fußes, denn der bestimmt die Stabilität des Aufbaus.
Neben fest zusammengebauten Stativen, gibt es auch zerlegte Stative, die aus den Bestandteilen Stativfuß und Stativstange bestehen.
Neben dem Stativ gibt es zwei meist benötigte Teile, nämlich zum einen die Doppelmuffen, die als erstes an der Stativstange befestigt wird. Dazu hat Sie zwei Schrauben (Doppel...) und mit einer Schraube wird die Doppelmuffe am Stativ befestigt.
An der Doppelmuffe befestigt man die Stativklammer. Sie dienen der Befestigung der eigentlichen Laborgeräte.
Je nachdem wie groß/dick/dünn die Geräte sind gibt es unterschiedliche. Einige sind flexibel und können große und kleine Geräte befestigen. Andere sind für eine bestimmte Größen gedacht. Achte bei der Auswahl darauf!
Beim Aufbau gilt das Prinzip, dass wir eine Apperatur über den Fuß aufbauen. Das ist vor allem dann wichtig, wenn die Apparatur etwas mehr Gewicht hat.
Die Höhe an die Bedürfnisse angepasst werden. Zu hoch ist meist schlecht, denn dadurch wird die Stabilität geringer.
Zu niedrig ist vor allem dann schlecht, wenn der Gasbrenner benötigt wird.
Als Chemie-Student lernt man, dass man die Muffe so befestigt, dass die Stativklammern darauf liegt. Bei unseren kleinen Versuchsaufbauten ist das nicht so wichtig. Wichtiger ist, die Schrauben ausreichend fest anzuziehen.
Beim Befestigen eines Reagenzglasses im Stativ wird die Stativklammer ganz oben am Bördelrand befestigt. Hier darf die Schraube natürlich nicht zu fest angezogem werden. Teste, ob das Reagenzglas sicher hält und auch nicht verrutschen kann. Achte hier auch auf die Richtung der Öffnung!
Je nach Experiment wird das Reagenzglas waagrecht, senkrecht oder schräg befestigt. Senkrecht ist eher selten: eine herausspritzende Flüssigkeit würde in den Gasbrenner kommen können.
Eine komplexe Apparatur an einer oder mehrere Stativstangen zu befestigen ist nicht so einfach, da sie an der richtigen Position mit bestimmtem Abstand angebracht werden müssen. Manchmal muss man dann ein bisschen "herumruckeln", indem man die Muffen und die Klammer noch nicht so fest anzieht, so dass sie zwar noch nichts halten, aber auch nicht abfallen können.
Zunächst einmal besteht ein Stativ immer aus einem Stativfuß und einer Stativstange. Einige Typen sind auseinandernehmbar und können getrennt gelagert werden, weil man so viel Platz spart.
An der Stange werden die Doppelmuffen befestigt.
Die Stativklammern dienen der Befestigung der eigentlichen Laborgeräte. Je nachdem wie groß/dick/dünn die Geräte sind gibt es unterschiedliche. Einige sind flexibel und können große und kleine Geräte befestigen. Andere sind für eine bestimmte Größe gedacht. Achte bei der Auswahl darauf!
Üblicherweise befestigt man die Muffe so, dass die Stativklammern darauf liegt.
Erhitzen
Erhitzen ist eine wichtige Tätigkeit im Labor. Je nach Bedarf, gibt es verschiedene Möglichkeiten etwas zu Erhitzen.
Schnell erhitzt man mit dem Bunsenbrenner, dessen Flamme bei geöffneter Luftzufuhr Temperaturen bis zu 1300°C erreichen können. Die Benutzung wird noch an anderer Stelle genauer erklärt.
Beim Erhitzen geht es meist darum, dass eine bestimmte Temperatur erreicht werden muss. Was aber im allgemein nicht erwünscht ist, dass die Glasgeräte schmelzen.
Wenn du ein Glasmit Inhalt stark erhitzen sollst, bekommst du von deinem Lehrer eine bestimmte Glasart, die hitzebeständiger ist oder man verwendet Keramik.
Ansonsten kannst du die Temperatur am Bunsenbrenner mit Hilfe der Luftzufuhr reduzieren.
Reagenzgläser hält man dann häufig direkt in die Flamme des Bunsenbrenners, aber alle anderen Glasgeräte werden, vor allem für längeres Erhitzen, meist nur über einem Keramiknetz oder einer Glaskeramik-Platte (Markenname z.B. "Ceran") erhitzt.
Natürlich können auch Elektroheizplatten verwendet werden, die man gut regulieren kann, doch dann braucht das Gefäß einen glatten Boden. Für Rundkolben werden Heizpilze verwendet, die nur für eine bestimmte Größe von Rundkolben geeignet sind. So wird das Gefäß im unteren Bereich gleichmäßig erhitzt. Siehe Bild unten und zusätzlich eine andere Form von Heizpilzen, die am Stativ befestigt werden kann.
Sind zu hohe Temperaturen nicht erwünscht oder muss man gar eine Obergrenze einhalten, so bieten sich folgende Möglichkeiten an:
- In einem Wasserbad wird das Gefäß indirekt erhitzt. Das umgebende Wasser erreicht höchstens eine Temperatur von 100°C und somit wird auch das Gefäß nicht stärker erwärmt.
- Statt Wasser kann man auch Öl nehmen und hat dann ein Ölbad, das (je nach Art) bei etwa 300°C siedet. Allerdings darf das Öl nicht verdampfen, weshalb ein Thermometer die Temperatur kontrollieren sollte.
- Für höhere Temperaturen kann man zur Übermittlung der Wärme auch Sand oder Graphit-Staub verwenden.
Erlenmeyerkolben auf Keramikdrahtnetz über Bunsenbrenner
Keramikdrahtnetz
Wasserbad
Heizpilz
Umrühren und Vermischen
Möglichkeiten zum Kühlen
Das am häufigsten verwendete Kühlmittel ist Wasser. Es wird vor allem verwendet um erhitzte und heiße Gegenstände zu kühlen.
Kühlt man ein heißes Glas zu schnell ab kann es platzen und zerbrechen.
Will man tiefere Temperaturen haben, so verwendet gefrorenes Wasser, also Eis. Mit bestimmten Salzen vermischt kann man gefrorenem Wasser auch Temperaturen unter 0°C erreichen. Siehe dazu Kältemischung
und Mit Kältemischungen gibt es auch im Sommer Eis
In professionellen Labor wird auch noch gefrorenes Kohlendioxid (Trockeneis) oder flüssiger Stickstoff verwendet. Da beide Stoffe bei Raumtemperatur gasförmig sind, hinterlassen sie keine Verschmutzung, wenn sie verdampft sind.
Abmessen von Flüssigkeiten
Es gibt verschiedene Möglichkeiten Volumina von Flüssigkeiten zu bestimmen.
- Mit dem Messzylinder ... er ist am flexibelsten, denn er ist leicht befüllbar und man kann mit ihm verschiedene Mengen abmessen.
- Mit einem Messkolben ... meist ein Flasche mit rundem Bauch und langem Hals. Er hat immer nur einen Messstrich und wird meist zum Ansetzen von Maßlösungen verwendet. Das sind Lösungen mit einer bestimmten Konzentration.
- Mit einer Messpipette ... vor allem wenn es um kleine Flüssigkeitsmengen geht, nimmt man Pipetten. Mit einem sogenannte Peleusball kann man Flüssigkeiten in den die Pipette ziehen und an der Skala ablesen. Wichtig ist, dass man die Ablesestelle auf Augenhöhe hält. Pipetten sind übrigens meist auf Auslauf geeicht, dass heißt es wird bei der Skala daran gedacht, dass ein Teil der Flüssigkeit beim Herauslaufen drinbleibt. Man darf also nicht pusten oder alles herausdrücken bzw. schütteln.
- Mit einer Vollpipette ... sie ist für eine bestimmte Menge gedacht, denn sie hat nur einem Messstrich.
Die Bilder können angeklickt werden, um sie größer zu sehen:
Messzylinder
Messkolben
Messpipette
Vollpipette
Peleusball Skizze
Peleusball Foto
Bei der Benutzung ist unbedingt auf zwei Dinge zu achten:
- Man muss das Gefäß auf Augenhöhe bringen, denn wenn man schräg draufschaut oder das Gefäß schräg hält liest man falsch ab.
- Man darauf achten, dass man den unteren Rand des "Meniskus" abliest, bei der tiefsten Stelle. Das hat damit zu tun, das das Wasser die Oberflächen benetzt und alle Skalen auf diese Eigenschaft geeicht werden.
- An einigen Messgeräten, wie etwa der noch nicht erwähnten Bürette, gibt es einen Streifen, der senkrecht von oben nach unten verläuft und das Ablesen erleichtert. Man nennt ihn Schellbach-Streifen (siehe Bild).
Auf Augenhöhe bringen
Am unteren Rand ablesen
Schellbachstreifen erleichtert das Ablesen
Zur Nutzung des Peleusballs:
- Pepettierhilfe ... der Abschnitt über den Peleusball reicht aus, als theoretische Einführung.
- Zwei Amerikanische Schülerinnen erklären, wie ein Peleus Ball (in Englisch: Rubber-Ball bzw. Pipette-Ball) funktioniert.
Ablese-Übung:
- ... kommt noch
