Ein Tag im Leben eines Chemikers

„Was machst du eigentlich die ganze Zeit im Labor?“

Jedes Mal wenn ich von meinem Tag im Labor erzähle, habe ich das Gefühl, dass meine Eltern (oder andere Familienmitglieder) in Wirklichkeit überhaupt nicht verstehen, was ich meine. Dinge, die ich als absolut logisch erachte, treffen bei meinen Mitmenschen auf totales Unverständnis oder rufen Fragen hervor, von denen ich nie dachte, dass man sie in diesem Zusammenhang stellen könnte. Was meine ich damit, wenn ich sage, ich hätte eine Synthese durchgeführt und wie soll man sich vorstellen, dass ich zwei Dinge zusammen gegeben hätte und dann gerührt hätte? Etwa mit einem Löffel? Und weil sich inzwischen einige Fotos bei mir angesammelt haben, erzähle ich heute von einem gewöhnlichen Experiment im Labor.

Im Rahmen meiner Bachelorarbeit muss ich eine Substanz erstellen und sie dann untersuchen. Dafür brauche ich wiederum verschiedene Substanzen, die man nicht kaufen kann. Eine davon ist gar nicht so schwer herzustellen, sie hält sich bloß nicht sehr gut an Luft. Aber fangen wir von vorne an:

Bild 1 Ein Aufbau.

Im Bild 1 kann man den Aufbau sehen, den ich dafür gebraucht habe. Rot eingekringelt ist der Dreihalskolben aus Glas. Dort kommen meine Substanzen und ein Lösungsmittel, in dem sie sich beide lösen, rein. Einfach so A und B zusammengeben reicht meistens sogar aus. Auf einen der drei Hälse habe ich einen Rückflusskühler angeschlossen (in blau eingekringelt). Rückflusskühler sind eine pfiffige Erfindung. Genaugenommen ist es ein Glasrohr, in dem eine Glasgspirale eingearbeitet ist. Durch die Glasspirale kann man Wasser fließen lassen und damit das Rohr kühlen. Das ist deshalb nötig, weil man den Kolben drunter ja auch erhitzen kann und um die Substanzen und Lösungsmittel daran zu hindern einfach nach oben zu verschwinden. Die gehen ja gasförmig aus der Lösung, wenn es heiß wird, kühlen an der Spirale ab, werden wieder flüssig und fließen wieder nach unten. Das funktioniert aber auch ohne Erhitzen zum Beispiel an Lösungsmitteln, die sich schon bei Raumtemperatur verflüchtigen (z.B. Dichlormethan, welches bei 40 °C siedet. Und nicht wundern, im Labor waren es zwischenzeitlich 35 °C). In meinem Fall traf letzteres zu.

Bild 2 Dichlormethan (1). Steht übrigens in Verdacht, krebserregend zu sein, wie sein Verwandter Chloroform (2), der in Gangsterfilmen noch immer ab und zu als Betäubungsmittel herhalten muss.

Normalerweise reicht das für eine einfache Synthese aus, aber weil mein Produkt gegen Luft ein bisschen empfindlich ist, musste ich den Sauerstoff irgendwie verdrängen. Das habe ich gemacht, in dem ich von oben Argon eingeleitet habe. In grün ist die Richtung des Stromes eingezeichnet. Argon ist ein Edelgas und Edelgase heißen Edelgase, weil sie sich zu edel sind um mit irgendwas zu reagieren - im Gegensatz zu Sauerstoff. Durch einen der Hälse konnte das Argon wieder entweichen. Eigentlich ist das nicht nötig, denn die Argonzufuhr, die ich nutze, hat ein Rückschlagventil. Ich habe es trotzdem eingemalt, weil auf dem Foto der Hals offen ist, weil ich kurz davor noch was reingegeben hatte.

Argon als Schutzgas kennen wir schon von Glühbirnen. Dort verhindert es, dass die Wolframfäden angegriffen werden und macht Glühbirnen langlebiger. Bzw. machte. Die sind ja jetzt verboten. Abgesehen davon, dass unter diesen Bedingungen mit Argon nichts reagieren wird, ist Argon auch schwerer als Luft. Das hat einen herrlichen Vorteil: Ich kann einen der Hälse problemlos öffnen, ohne dass mir das Argon rausschwirrt und der Kolben sich mit Sauerstoff füllt. Ein anderes Schutzgas ist Stickstoff. Das ist zwar kein Edelgas, aber es reagiert unter diesen Bedingungen auch nicht. Nur mischt es sich viel schneller mit der Luft, da es ähnlich schwer ist. Logo - schließlich sind ca. 78% der Luft Stickstoff.

Nachdem ich also meine Substanzen A und B zusammengegeben habe, habe ich den Rührer unten aufgedreht (ist ein sich ziemlich schnell drehender Magnet, der einen Rührfloh (oder auch Rührfisch), also einen kleinen Stabmagneten in der Lösung, bewegt). Dann hab ich drei Stunden gewartet und voila, hatte ich eine gelb-braune Lösung. Hätte ich jetzt einfach aufgehört zu rühren, wäre die Reaktion natürlich nicht einfach beendet. Um die Reaktion wirklich komplett zu stoppen, habe ich Natronlauge reingegeben. Da mein Lösungsmittel aber Dichlormethan war und dieses mit Wasser nicht mischbar ist, ergaben sich zwei Phasen:

Bild 3 Zwei Phasen, unten in gelb, oben in farblos.

Um die Phasen zu trennen, gibt es sogenannte Scheidetrichter. Das ist diese große Glaskugel mit einem Hahn am unteren Ende. Da sich der Kolben zum Hahn hin verdünnt kann man relativ genau bestimmen, wann man die Phasengrenze trifft und den Hahn wieder schließen muss. Ein bisschen Wasser macht aber auch nichts. Um dieses zum größten Teil wieder herauszubekommen, reicht es meist, ein Pulver aus trockenem Natriumsulfat hinzuzugeben und ein wenig zu schütteln. Das setzt sich am Boden ab und bindet dabei das übrige Wasser fest an sich (in Bild 3 ist das dieses weiße Pulver am Boden des Kolbens).

Bild 4 Produkt.

So leicht funktioniert Chemie natürlich auch nicht immer. Man kann Synthesen beliebig verkomplizieren, wenn die Eigenschaften der Stoffe es erfordern. Das aufwändigste, was ich je machen musste, war mit einem Stoff zu hantieren, der mit Luft in Sekundenbruchteilen unter Feuerbildung abreagiert. Aber ich steh auf Gefahr. Sonst wäre die Chemie nichts für mich. XD (Nein, Scherz beiseite, ich habe niemanden kennengelernt, der Gefahr und Sicherheit so gut verbinden kann, wie ein ausgebildeter Chemiker. Unfälle sind bei uns erstaunlich selten, auch wenn man alle paar Schritte auf eine giftige oder hochreaktive oder anderweitig gefährliche Chemikalie trifft.)