Labortechmsche Gnmdoperationen

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1 Labortechmsche Gnmdoperationen 2. überarbeitete und erweiterte Auflage Erich Schmittel, Günther Bouchee und Wolf-Rainer Less Weinheim New York Basel- Cambridge

2 Inhalt 1 Glasarbeiten l 1.1 Theoretische Grundlagen Themen Lerninhalte Aus der Geschichte der Glasherstellung Technische Glasherstellung Glasgeräte im Laboratorium Schliffgeräte Weitere Werkstoffe im chemischen Laboratorium Arbeitsanweisungen Einführung Hinweise zur Arbeitssicherheit Bearbeitung von Glasstäben und Glasrohren Herstellung einfacher Glasgeräte Durchführung von Maßnahmen zum Korrosionsschutz und zur Verschleißminderung Wiederholungsfragen 14 2 Heizen Theoretische Grundlagen Themen und Lerninhalte Energiequellen im chemischen Laboratorium Direkte und indirekte Heizung / Arbeitsanweisungen Bestimmung der Heizleistung eines Teclubrenners Bestimmung der Heizleistung eines elektrischen Heizkorbes Zielheizen mit dem elektrischen Heizkorb Wiederholungsfragen 24 ^ 3 Kühlen Themen und Lerninhalte Arbeitsanweisungen 27

3 X Inhalt Kältemischungen mit Wasser Kältemischungen, mit Eis Kältemischungen mit Trockeneis Wiederholungsfragen 29 4 Massenmessung Theoretische Grundlagen Themen und Lerninhalte Die Basisgröße Masse Massenmessung im chemischen Laboratorium Arbeitsanweisungen Hinweise zur Arbeitssicherheit Wägeübungen Wiederholungsfragen 37 5 Volumenmessung Theoretisch^ Grundlagen Themen und Lerninhalte Geräte zur Volumenmessung ruhender Flüssigkeiten Kennzeichnung der Geräte Allgemeine Arbeitshinweise Meßgeräte-Typen Indikatoren ph-wert Messung Arbeitsanweisungen Einige von der Masse, dem Volumen und der Stoffmenge abgeleitete, Größen 46 5/2.2 Hinweise zur Arbeitssicherheit Reinigung der Volumenmeßgeräte Herstellung einer NaOH-Maßlösung Einstellen einer NaOH-Maßlösung Bestimmung des Titers einer NaOH-MaJlösung Ansetzen einer zu bestimmenden Schwefelsäure-Lösung Titration einer Schwefelsäure-Lösung Herstellung einer HCl-Maßlösung Einstellen einer HCl-Maßlösung Bestimmung des Titers einer HCl-Maßlösung Ansetzen einer zu bestimmenden Kalilauge Titration einer Kalilauge Wiederholungsfragen 58

4 Inhalt XI 6 Dichtemessung Theoretische Grundlagen Themen und Lerninhalte Dichtemessung Der Auftrieb Dichtemessung von Feststoffen Dichtemessung von Flüssigkeiten Arbeitsanweisungen Dichtebestimmung von Feststoffen Dichte bestimmung durch Messen und Wiegen Dichtebestimmung mit dem Überlaufgefäß Dichtebestimmung mit der Hydrostatischen Waage Dichtebestimmung mit dem Pyknometer Dichtebestimmung mit der Schwebemethode Dichtebestimmung von Flüssigkeiten Hinweise zur Arbeitssicherheit Dichtebestimmung durch Messen und Wiegen Dichtebestimmung mit der Mohrschen Waage Dichtebestimmung mit dem Aräometer (Spindel) Dichtebestimmung mit dem Pyknometer Bestimmung von Schutt- und Rüttdichte" kristalliner Stoffe Wiederholungsfragen 76 / 7 Thermische Konstanten Theoretische Grundlagen Themen und Lerninhalte Wärme und Temperatur Temperatur-Meßgeräte Schmelzpunkt, Siedepunkt, Erstarrungspunkt Wärmemengen und ihre Messung j Arbeitsanweisungen / Bestimmung des Siedepunktes Einfache Destillation Bestimmung des Schmelzpunktes Schmelzpunktapparatur nach Thiele 93., Kupferblock Kofler-Heizbank Mikroschmelzpunkt-Bestimrnung mit dem Heiztisch (Modellversuch) Bestimmung des Erstarrungspunktes Eisessig Natriumthiosulfat Bestimmung von Wärmemengen Wärmekapazität eines Kalorimeters 96

5 XII Inhalt Spezifische Wärmekapazitäten von Metallen Spezifische Schmelzwärme von Eis Spezifische Lösungswärme von Natriumthiosulfat Gesamtwärmetönung der Neutralisation von Salzsäure mit Natronlauge 7.3 Wiederholungsfragen 99 8 Lösungen Theoretische Grundlagen Themen und Lerninhalte Echte und unechte Lösungen Gehalts- und Konzentrationsangaben Anteils- oder Gehaltsangaben Konzentrationsangaben Löslichkeit Arbeitsanweisungen Ansetzen einer Lösung mit einem bestimmten Massenanteil an NaCl Mischen zweier Lösungen mit bestimmten Massenanteilen an NaCl Erstellung eines Dichte-Volumenkonzentrations-Diagrammes für wäßrige Ethanol-Lösungen Bestimmung der Löslichkeit von Salzen Wiederholungsfragen Trocknen Themen und Lerninhalte Trocknen fester Stoffe Trocknen von Flüssigkeiten Wiederholungsfragen Dekantieren, Zentrifugieren, Filtrieren Theoretische Grundlagen Themen und Lerninhalte Filtermittel Filterhilfsmittel Filtrationsmethoden Arbeitsanweisungen Filtration bei Normaldruck Filtration von Eisen(III)-hydroxid (Fe(OH) 3 ) 127

6 Inhalt XIII Filtration von Bariumsulfat (BaSO 4 ) Filtration bei Unterdruck Filtration von Nickeldiacetyldioxim (Ni(C 4 H 7 N 2 O 2 ) 2 ) Darstellung und Filtration von Calciumcarbonat (CaCO 3 ) Wiederholungsfragen Umkristallisieren Theoretische Grundlagen Themen und Lerninhalte Umkristallisieren aus heißgesättigter Lösung Umkristallisieren durch Umfallen Arbeitsanweisungen Umkristallisieren aus heißgesättigter Lösung Umkristallisieren von Sulfanilsäure Umkristallisieren von Anthranilsäure Umkristallisieren von Naphthalin Umkristallisieren von Benzoesäure durch Umfallen Wiederholungsfragen Extrahieren' 139 / 12.1 Theoretische Grundlagen Themen und Lernihhalte Extraktion von Feststoffen Extraktion von Flüssigkeiten Extraktion von Gasen Arbeitsanweisungen Extraktion nach Soxhlet Extraktion im Scheidetrichter Extraktion eines Methanol-Dichlormethan-Gemisches mit Wasser Extraktion einer Iodlösung mit Dichlormethan Wiederholungsfragen Sublimieren Theoretische Grundlagen Themen und Lerninhalte Sublimationsapparate Arbeitsanweisung (Modellversuche) Wiederholungsfragen 149

7 XIV Inhalt 14 Destillieren Theoretische Grundlagen Themen und Ausbildungsziele Destillationsverfahren Arbeitsanweisungen Fraktionierte Destillation bei Normaldruck Destillation eines Gemisches mit einer Vigreux-Kolonne Destillation eines Gemisches über eine Füllkörper-Kolonne mit Raschig-Ringen Destillation eines Gemisches über eine Silbermantel-Kolonne Vakuumdestillation mit Kolonnenkopf Wasserdampfdestillation Wasserdampfdestillation von Toluol Wasserdampfdestillation von Thymol Wiederholungsfragen Umgang mit Gasen Theoretische Grundlagen Themen und Lerninhalte Gasentwicklung Gasreinigung Messung von Gasvolumina Apparatur zur Herstellung von Gasen Arbeitsanweisungen Darstellung von HCl-Gas Darstellung von CO Wiederholungsfragen 182 l'6 Mikrobiologische Arbeitstechniken, Mikroskopieren Theoretische Grundlagen Themen und Lerninhalte Mikroorganismen 183 ^ Die Vermehrung von Mikroorganismen Die Funktion eines Mikroskopes Der Aufbau eines Mikroskops Einstellen eines mikroskopischen Präparates Pflege und Reinigung des Mikroskopes Arbeitsanweisungen Nachweis von Keimen in der Luft Nachweis von Keimen in Wasser vor und nach Desinfektionsmaßnahmen 190

8 Inhalt XV Nachweis von Keimen auf der Handoberfläche vor und nach Hygienemaßnahmen Nachweis von Hefezellen Nachweis von Bakterien im Zahnbelag Untersuchung von Spaltöffnungen an Pflanzen Querschnitt durch einen Pflanzenstengel Zellpräparat einer Zwiebelhaut Wiederholungsfragen Arbeitssicherheit Themen und Lerninhalte Grundlage des Arbeitsschutzes Arbeitsschutz-Organisationen Berufsgenossenschaft der chemischen Industrie Gewerbeaufsicht Versicherungsrechtliche Aspekte von Arbeitsunfällen und Berufskrankheiten Arbeitsunfall Wegeunfall Anhaltspunkte für die Beurteilung Berufskrankheit Betriebsgefahren in der Chemischen Industrie Brand- und'explosionsgefahr Brand- und Explosionsverhütung Feuerbekämpfung im chemischen Laboratorium Gesundheitsschädliche Chemikalien Betriebsanweisung nach 20 der Arbeitsstoff-Verordnung Kennzeichnungen der Gefahrstoffverordnung Gefahrenhinweise und Sicherheitsratschläge (R- und S-Sätze) Wiederholungsfragen Umweltschutz Themen und Lerninhalte Ökologie 227 ^ Umweltschutz als Aufgabe Grundlagen Konzentrationsangaben Gesetzliche Regelungen Energiebedarf in der Chemischen Industrie Energieverbrauch und Umweltschutz Umweltschutz durch innovative Verbesserungen Produktionsprozesse 233

9 XVI Inhalt Produktanwendungen Wasser und Abwasser Belastungen und Verunreinigungen des Wassers Natürliche" Belastungen Zivilisatorisch bedingte Belastungen des Wassers Wie wirken sich verunreinigte Abwässer in der Natur aus? Analytik wassergefährdender Stoffe Maßnahmen zur Reduzierung des Wasserverbrauchs und zur Reinhaltung des Wassers Reduzierung des Verbrauchs Reinhaltung des Wassers Reinigung des Abwassers Luft und Abluft Arten der Luftschadstoffe Schadstoffverursacher Auswirkungen der Luftverunreinigungen auf Menschen, Ökosysteme und Sachgüter Immissionswirkung auf Menschen und Tiere Immissionswirkung auf Ökosysteme Immissionswirkungen auf Sachgüter Begrenzung von Emissionen Abluft-/Abgasreinigung Staubabscheidung Beseitigung'gasförmiger Emissionen Thermische Abgasreinigung Katalytische Abgasreinigung Abfallsammlung, -Verwertung und -entsorgung Wiederverwendung Weiterverwertung Entsorgung Abfallentsorgung Abfallverbrennung (3.3 Abfalldeponierung Lärm/Strahlung Lärm Definition Maßnahmen zur Verminderung/Vermeidung,von Lärm/Geräuschen Energiereiche Strahlung 255 ^ Definition Einsatz energiereicher Strahlung Schutz vor energiereicher Strahlung Experimentelle Beispiele ph-wert-messungen in Bodenproben Bestimmung von Sauerstoff in Wasser Bestimmung von Kohlenstoffdioxid in Luft Energiesparmöglichkeiten beim Betrieb einer Reaktionsapparatur 258

10 Inhalt XVII Bestimmung der absetzbaren Bestandteile einer Wasserprobe Chemische Reinigung und Klärung von Abwässern Adsorption von Schwefelwasserstoff an Eisen(III)oxid Wiederholungsfragen 264 Anhang: Abbildungen wichtiger Laborglasgeräte 265 A Einfache Laborgeräte 266 B Volumenmeßgeräte 267 C Thermometer 268 D Schliffkolben 269 E Schliffbauteile 270 F Verbindungsstücke 271 G Kühler 272 H Kolonnen 273 I Destillationszubehör 274 J Planschliffgefäße 275 Sachwortregister 277