Chemische Arbeitsverfahren

Chemische Arbeitsverfahren sind bestimmte Techniken, die im chemischen Labor immer wieder benötigt werden, um Aufgaben zu erledigen. Dazu werden spezielle Geräte verwendet. Genutzt werden diese Arbeitsverfahren von Chemikern und Chemielaboranten.

Typische Aufgaben im Labor sind:

• Herstellung neuer Stoffe (Synthese)
• Mengenbestimmung (Analyse)
• Bestimmung von Eigenschaften (Analyse)
• Nachweisverfahren (Analyse)

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Leitfaden zu den grundlegenden Laborkenntnissen

Heizen

Viele Verfahren im chemischen Labor (zum Beispiel: Durchführung von Reaktionen, Trennverfahren, ...) benötigen eine Wärmezufuhr. Bei der Wärmezufuhr geht es nicht nur um das bloße Erhitzen.

• Bunsenbrenner ... das bekannte Laborgerät liefert hohe Temperaturen. Damit man ihn richtig nutzen kann muss man wissen, wo die Temperatur am höchsten ist.
• Heizbad ... werden vor allem gebraucht um konstante Temperaturen zu erreichen. Je nachdem welche Temperatur benötigt wird, verwendet man andere Übertragungsmedien.
  • Wasserbad
  • Ölbad
  • Sandbad

Kühlen

• Kältemischungen ... mit einfachen Mitteln kann man recht niedrige Temperaturen erreichen.
• Flüssiger Stickstoff ... er liefert sehr kalte Temperaturen, vor allen um Stoffe mit niedrigen Siedetemperaturen zu verflüssigen.

Trennmethoden und Reinigung

Zum Beispiel bei der Gewinnung von neuen Stoffen, wenn man das gewünschte Reaktionsprodukt von den restlichen Stoffen trennen will.

• Destillation ... klassische Trennmethode, deren Prinzip auf die Ausnutzung von unterschiedlichen Siedetemperaturen beruht.
  • Wasserdampfdestillation ... spezielle Variante, die ein schonende Trennung ermöglicht. Wird häufig bei Naturstoffen angewendet.
• Filtrieren ... es gibt verschiedene Arten von Filtern.
• Umkristallisieren ... dient der Reinigung von Stoffen.
• Chromatographie ... dient der Analyse von Stoffgemischen aufgrund der physikalischen oder chemischen Eigenschaften ihrer Bestandteile. Es git verschiedene Varianten:
  • Dünnschichtchromatographie (Die Probe wird auf eine mit Silikagel bechichtete Platte getropft und diese in ein Eluentenmittel gestellt. Der Eluent wird dabei von unten nach oben durch das Silikagel gesaugt und dabei die Probe aufgetrennt.
  • Gaschromatographie (Die Probe wird durch ein Trägergas (meist Wasserstoff) durch eine Kapillare gejagt wobei die verschiedenen Bestandteile getrennt werden.
  • HPLC (HighPressureLiquidChormatographie) Die Probe wird unter Hochdruck (ca. 100 bar) in eine Säule gejagt, wobei wieder das oben genannte Prinzip angewendet wird.
• Beim Ausschütteln wird ein gelöster Stoff durch ein anderes Lösungsmittel extrahiert.

Mengenbestimmung

• Analysenwaage ... natürlich ist die Waage die einfachste Art, wie man Mengen bestimmen kann. Mit den üblichen Analysenwaagen lassen sich Massen bis auf 0,1 mg genau abwiegen.
• Volumenbestimmung
  • Messzylinder
  • Pipetten ... es gibt einfache Messpipetten mit Skala oder auch Vollpipetten, die nur zum Abmessen eines bestimmten Volumens gedacht sind.
  • Bestimmung von Gasmengen
• pH-Wert-Messung
  • Indikator
  • pH-Elektrode
• Die Titration ... ein spezielles Verfahren zur Mengenbestimmung in Lösungen
  • Säure-Base-Titration ... dient der Bestimmung der Säure bzw. Base-Konzentration.
  • Redox-Titration

• Photometrische Messungen

Temperaturmessungen

Vor allem zur Stoffeigenschaftbestimmung nötig, aber auch um die optimale Temperatur für eine chemische Reaktion beizubehalten.

• Schmelzpunkt-Bestimmung
• Siedepunkt-Bestimmung
• Gefrierpunkt-Bestimmung

Bestimmung weiterer Stoffeigenschaften

• Bestimmung des Brechnungsindexes ... vor allem für die Identifikation bei Flüssigkeiten wichtig.

Nachweisverfahren mit Hilfe von chemischen Reaktionen

• Kationen-Trennungsgang ... ist ein Verfahren, in nach einer vorgegebenen Reihenfolge nach und nach alle Bestandteile abgetrennt werden können und dabei identifiziert werden können. Dabei werden aber nur positiv geladene Teilchen ( positiv geladene Ionen = Kationen) abgetrennt
• Nachweisreaktionen für Anionen (negativ geladene Teilchen) ... bestimmte Reagenzien führen bei der Anwesenheit von bestimmten Teilchen zu speziellen Reaktionen.
• Nachweisreaktionen für spezielle organische Stoff-Gruppen ... es gibt typische Reaktionen, mit den man Gruppen von organischen Stoffen unterscheiden kann.
• Boraxperle

Handwerkliche Arbeiten

• Glasbearbeitung ... auch wenn es in größeren Laboratorien immer einen Glaser gibt, muss man als Chemiker oder Chemie-Laborant einige Grundtechniken beherrschen.
• Herstellung von Maßlösungen
• Feuerlöschen

Automatisierte Arbeitsverfahren

Im Zuge der Rationaliserung von Arbeitsverfahren werden zunehmend auch Laborarbeiten automatisiert, die bisher manuell durchgeführt wurden. Hierfür werden Laborautomatisierungssysteme eingesetzt, die Messwerte (Temperatur, Druck, pH-Wert usw.) mit Hilfe geeigneter Sensoren erfassen und die Laborgeräte (Heiz/Kühl-Systeme, Laborrührer, Pumpen usw.) ansteuern. In diesem Kontext werden die Arbeitsverfahren als Verfahrenstechnische Grundoperationen bezeichnet. Siehe auch Laborautomatisierung.