1. Allgmeines zum Begriff Stoff

1.1 der Stoffbegriff

Der Begriff "Stoff"
Unterscheidung von Stoffen
Einteilung der Stoffe
Stoffe und ihre gemeinsamen Eigenschaften

1.2 Umgang mit Chemikalien in der Chemie

"Gute Laborpraxis" - Sicherer und sachgerechter Umgang mit Stoffen
Leitseite zur Sicherheit im naturwisssenschaftlichen Unterricht
Umsetzung der gesetzlichen Vorschriften in Sichere Schule GUV Unfallkasse-NRW
Chemikalien bereithalten - Handapparat in der Halbmikrotechnik HMTC

1.3 Allgemeine Labormethoden

Reagenzglasversuche
Erhitzen mit dem elektrischen Ofen (HMTC)
Glasblasen (Glasrohr schneiden, Rundschmelzen. Glührohr, Glühkugel) , dazu ein Test
Verbinden von Glasrohren in der Halbmikrotechnik
Verbinden von Glasgefäßen (Glaskolben) in der Halbmikrotechnik
Umsetzung der gesetzlichen Vorschriften in Sichere Schule GUV Unfallkasse-NRW
Chemikalien bereithalten - Handapparat in der Halbmikrotechnik HMTC
Stoffeinwaage

2.1 Allgemeine Regeln zur Planung von Apparaturen für chemische Reaktionen

Stoffe vereinigen und trennen

Eine Hauptaufgabe der Chemie ist die Darstellung (Herstellung) von Stoffen. Damit Stoffe miteinander reagieren können, müssen sich die Stoffe berühren. Das Zusammenbringen, Reagieren-Lassen und Trennen von Stoffe geschieht in chemische Apparaturen. Dafür gibt es Prinzipien zur Planung von Apparaturen.

Maßstab des Stoffansatz

Der Größenmaßstab der Apparaturen wird durch den Zweck der chemischen Umsetzung bestimmt. Man unterscheidet den

• industriellen Ansatz (Kilogramm bis über Tonnen)
• technischen Ansatz (Gramm bis Kilogramm-Bereich)
• Makro-Maßstab (Gramm bis Kilogramm-Bereich)
• Halbmikromaßstab (Milligramm bis Gramm-Bereich)
• Mikromaßstab (Mikrogramm bis Milligramm-Bereich)
• analytischer Bereich ( weniger als Milligramm-Bereich).

Die Einteilung ist nur eine grobe Richtlinie. Anmerkung: Für Flüssigkeiten und Lösungen kann man die Angaben auch in Liter bzw. Kubikmeter angeben. Im Labor benutzt man statt der Masse- oder Volumenangaben häufig die Angaben von Stoffmengen im Mol.

Um festzustellen, was entstanden ist und wieviel (analytische Fragestellungen), sollte die Arbeitsmethode mit kleinsten Stoffportionen auskommen und nach Möglichkeit den Stoff unverändert lassen. Will man den Stoff industriell oder technisch nutzen, so kommt man auf die anderen Seite des Größenmaßstabes zur industriellen und technischen Chemie. Hier werden Apparaturen benötigt, mit denen man Stoffportionen bis in den Bereich von Tausenden Tonnen kontinuierlich herstellen kann (z.B. Erdölchemie, Produktion von Ammoniak, Chlor, Salz- und Schwefelsäure, Eisen, Aluminium usw.)

In Forschung und Lehre interessieren die typischen Labormethoden, die den Stoffumsatz vom Millimol bis zum Mol umfassen. Sie können sowohl analytisch als auch präparative Zwecke verfolgen. Abgrenzung der Halbmikrotechnik von der Mikro- und Makrotechnik

Apparaturplanung nach Reaktionsbedingungen

Ein weiteres, wesentliches Merkmal für die Auswahl der Arbeitsmethode ist die Gefährdung des Menschen durch die eingesetzten und vermutlich gebildeten Stoffe. Die Gefährdung (Giftigkeit) bestimmt die Schutzstufe (offene oder geschlossene Apparatur). Schutzstufenkonzept wikipedia .
Parallel zum Schutzstufenkonzept muss die Reaktionsfähigkeit der Stoffe und die Reaktionsbedingungen der chemischen Umsetzung, insbesondere die Reaktionsfähigkeit mit Luft und Wasser, bei der Auswahl der Apparatur berücksichtigt werden. Die Reaktionsbedingungen bestimmen die Wahl des Materials für die Apparaturen .

2.2 Operationen und Methoden geordnet nach den Aggregatzuständen beteiligten Stoffe

Beim chemischen Experimentieren gibt es eine Reihe immer wieder benötigter Operationen, um Stoffe zu trennen und/oder sie zu vereinigen. Mehrere Operationen davon werden in Apparaturen zusammengefasst und bilden dann eine Methode der Stoffuntersuchung.

Die Reihenfolge der Operationen innerhalb einer Methoden wird in erster Linie bestimmt durch den Aggregatzustand der Stoffe Anordnung von Operationen. Die Aggregatzustände bestimmen auch die Auswahl der Geräte in einer Apparatur.
Bei der stofflichen Vereinigung wird in der Regel der bewglichere Stoff (Gas, Flüssigkeit) zum unbeweglicheren Stoff (Feststoff) hin bewegt. Bei einer anschließenden Trennung von Stoffen wird man zunächst immer den unbeweglicheren Stoff (Feststoff) abtrennen. Weiterhin wird man dann den Stoff abtrennen, der sich am leichtesten in einen schwerer Beweglichen umwandeln lässt. Beurteilung der Tauglichkeit von Apparaturen

Methode: Konstruieren mit Papierfolien der HMTC

In der folgenden Darstellung werden ausgehend von den Aggregatzuständen der Edukte Operationen und Methoden dargestellt, wie sie in der Halbmikrotechnik vorkommen.

2.3 Spezielle Methoden

Stoffvereinigung
Stoffe aus Vorratsgefäßen einfüllen und umfüllen
Rühren und Schütteln
Stofftrennung
Filtrieren mit der Halbmikrotechnik HMTC
Einfache Destillation
Fraktionierte Destillation
Vakuumdestillation
Chromatographie

3. Analytik

Temperaturbestimmung
Siedetemperaturbestimmung
Schmelztemperaturbestimmung
Massebestimmung
Dichtebestimmung
Bestimmung der Leitfähigkeit
Bestimmung des Brechungsindex (optische Dichte)
Spektralanalyse
Photometrie

4. Forschungsbeispiele

Chemie-Lernen am Beispiel des Kalkbrennens
Stoffeinteilung am Beispiel Messing-Herstellung