Die Idee des vorliegenden Konzeptes zum
mikropräparativen chemischen Experiment im naturwissenschaftlichen
Unterricht wurde vom
Autor
1977 publiziert und in den Unterricht eingeführt. Seit dieser Zeit
entstanden Werkzeuge mit Skripten, Materialien, Applikationen,
Geräten und digitalen Medien, die
eine neues Konzept des Lernens im naturwissenschaftlichen Bereich anbieten.
Bausatz I: Glasteile
10 Glasrohre 7 x 200 mm
10 Pasteur-Pipetten
5 Kunststoffpipetten 2 ml
5 Kunststoffpipetten 0,5 ml
2 Glaspipetten 1ml
2 Quarzrohre 8 x 200 mm
2 Ampullensägen
2 Syphon Sauger
1 Pipettierhilfe (2ml)
40 Präparate-(Reaktions)-gläser
mit Deckel
40 Viton Dichtungssepten
4 Spritzen 2 ml m. Kanülen
4 Spritzen 1 ml m. Kanülen
1 Laborthermometer - 250°C
1 10ul-Spritze
1 Pack Siedesteine
1 Magnetrührstäbchen
1 Rolle Teflonband
1 Quetschhahn
1 Mikrospatel
1 Saugrohr mit Gummistopfen u.
Mikrofiltertrichter
1 Schlauch 8 x 5 x300 mm
Versuchsbeschreibung
Präparategles mit Deckel, Septum und Glasrohr mit Teflonbanddichtung, Mikroliterspritze - Abb m. u. r. Mikroextraktion für Fette
Bausatz II: Glasteile
2 Spitzkölbchen
2 Vakuumvorstoß
100 Glaskapillaren beidseitig offen
40 Präparate-(Reaktions-)-Gläser
m. Deckel
40 Viton Dichtungssepten
1 Kühleraufsatz
1 Extraktionsgefäß m. Glaseinsatz
1 Gasentwicklungsapparatur
1 Wasserdampfdestillationsapparatur, Versuchsbeschreibung
vlnr - Metallblockthermostat, TVK-Auftragung
Pyrolyse von Polyethylen und katalytisches
Cracken der Oligomeren in einem Sandbett im Quarzrohr bei Temperaturen
bis 1000°C.
Geräte III: Temperieren/Rühren, 1 Metallblockthermostat, 1 elektronischer Regler, 1 Thermometer, 1 Magnetrührer
Geräte IV: Thermomikroverdampfung
aus Kapillaren/Schmelzpunkt/Siedepunkt
1 TVK-Heizblock f . Temperierung v. Glaskapillaren
1 elektronischer Regler
1 Thermometer
200 Glaskapillaren/Schmelzpunktsröhrchen
200 Feinkapillaren beidseitig offen (Syphon-Sauger),
Versuchsbeschreibung
Geräte V: Mischen/Rühren
-
1 Misch- und Schüttelgerät f.
Mikrotiterplatten
10 Mikrotiterplatten 96W
1 Rührmotor für Küvetten
Geräte VI: Zentrifugieren, 1 Mikrozentrifuge, 20 Zentrifugengläser
Geräte VII: Dosieren
- 1 Kolbenhubpipetten 0 - 5 ml f. Glas-/Pasteurpipetten,
1 Präzisionskolbenhubpipette 1 -
20 ul, Pipettenständer
250 Pasteurpipetten, 1000 Pipettenspitzen
- 20ul, 5 Vollpipetten 10ml
Geräte VIII: Wiegen, Taschenwaage 50/100g
Geräte IX: Thermostatisieren, Metallblock-Thermostat m. Mikroprozessor-Regler
Geräte X: Elektrophorese-Kit
Geräte XI: Dialyse-Kit
Geräte XII: DC-Kit –
Dünnschichtchromatographische Trennungen
80 4 x 8 Platten Kieselgel, 40 4 x 8 Cellulose,
50 Auftragungskapillaren, UV-Lampe mit 2 Brennern 366/254,
Pinzett, 2 Schalen z. Tauchen, Heizplatte
z. Entwickeln der Chromatogramme, Versuchsbeschreibung
Chemikaliensatz - Versuche zur Gas-Flüssig-Chromatographie
Basis des überarbeiteten Chemikaliensatzes war die vor 20 Jahren erabeitete Versuchsreihe zur Gas-Flüssig-Chromatographie mit einer Zusammenstellung von Referenz- und Synthesereagenzien zu den vorgestellten Versuchen. Gleichzeitig waren die Geräte, Arbeitstechniken und Hilfsmittel zum chemischen Arbeiten mit kleinsten Probemengen als sogenannte "Mikropräparative Bausätze" vorgestellt worden.
Ebenso wie für diese Bausätze wurde es mittlerweile notwendig, neuen Erkenntnissen und Vorgaben zur Sicherheit im Naturwissenschaftlichen Unterricht sowie den zahlreich verfügbaren neuen Applikationen Rechnung zu tragen.
Das seit 20 Jahren in Wuppertal verfolgte und konsequent praktizierte Prinzip, chemische Reaktionen möglichst nur in Kleinstansätzen durchzuführen und den Zeit- und Kostengewinn von der präparativen Seite auf die analytische Untersuchung und Charakterisierung der Produkte zu verlagern, hat sich inzwischen auch im Chemieunterricht in breitem Umfang durchgesetzt.
Lehrer und Schüler erhalten ein einfaches, aber effektives Werkzeug, forschend entwickelnden Unterricht in der gewünschten Form und mit einem hohen Maße an Eigeninitiative anzugehen. Die didaktische Konzeption besteht vornehmlich darin, chemische Umsetzungen auch apparativ durch den Schüler planen zu lassen und keine fertigen Baugruppen vorzugeben.
Exemplarische Versuchsbeispiele werden z. Zt. für eine multimedia CD-ROM zusammengestellt.
Obwohl das Gefahrenpotential der anfallenden Stoffe vergleichsweise gering ist, die Entsorgung auch praktisch kein Problem darstellt, erscheint es dennoch notwendig, diese Problematik auch im Rahmen des praktizierenden Umweltschutzes deutlicher als bisher herauszustellen und systematisch zu üben.
Die in der nachfolgenden Liste zusammengestellten Chemikalien werden daher mit einigen ihrer typischen Kennwerte wie Molmasse, Siedepunkt, Giftklasse, MAK-Wert, Gefahrenklasse R/S und ggf. Entsorgungsvorschlag aufgeführt.
Neben der Giftklasse sind für die Gefährlichkeit eines Stoffes insbesondere der MAK-Wert für flüchtige Stoffe, die Gefahrenklasse bzw. der R-Hinweis bezüglich besonderer Gefahren und der S-Satz als Sicherheitsratschlag von Bedeutung.
Stoffe der Giftklasse 1 und 2 sind hochgiftig und wurden nicht aufgenommen. Stoffe der Giftklasse 3 sind stark giftig, der Giftklasse 4 gelten als nicht unbedenklich und der Giftklasse 5 als mindergiftig.
Die Entsorgung kann bei den anfallenden Kleinstmengen ggf. auch durch Verbrennen vorgenommen werden. Halogenierte org. Verbindungen sind in jedem Fall gesondert zu sammeln und ggf. nach alkalischer Hydrolyse zu entsorgen.
Probleme treten immer wieder bei der Reinigung der Präparategläser aus den Mikropräparativen Bausätzen auf. Hier wird als befriedigende Lösung die Reinigung der Gläschen im Ultraschallbad mit Wasser und einem geeigneten Tensid vorgeschlagen. Ein solches Reinigungsbad wird von Fachfirmen für die Mikropräparativen Bausätze angeboten. Die erhöhten Kosten für die Anschaffung eines solchen Ultraschallreinigers werden durch den Zeitgewinn bei den Arbeiten, die hervorragende Reinigungsleistung und der Vermeidung von Lösungsmittelabfällen weitgehend wettgemacht.
Die Mikropräparativen Bausätze
sind so konzipiert, daß sie problemlos im Lehrmittelselbstbau hergestellt
werden können (Anfragen über email).
Sämtliche Teile (Gerätesätze)
sind aber auch als kompletter Bausatz über den einschlägigen
Fach- bzw. Lehrmittelhandel beziehbar.
R. Engler Wuppertal, 07.1998, Rev. 04.2000
Chemikaliensatz 1
(Vorschlag).
Chemikalie g/Mol, Menge,
Siedepunkt, MAK, R/S Entsorgung - g/Mol ml(g) Grad C mg/cbm
(Auszug aus dem Chemikalienkataster)
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