Richtiges Erhitzen im Labor - Chemie

Diesen aiMOOC als Battle spielen: Chemie, Klasse 7-8, G-Niveau

Einleitung

Beim Erhitzen im Chemielabor werden Stoffe gezielt erwärmt, damit sie sich lösen, schmelzen, sieden oder chemisch reagieren. Dabei entstehen Gefahren durch offene Flammen, heiße Geräte, plötzliches Sieden, Glassprung und brennbare Stoffe. Du lernst deshalb nicht nur, wie erhitzt wird, sondern auch, welche Heizquelle geeignet ist und wie Du Unfälle vermeidest.

Wichtig: Erhitze Stoffe in der Schule nur nach Anweisung und unter Aufsicht einer Lehrkraft. Beachte immer die Laborordnung, die Gefahrstoffkennzeichnung und die Versuchsanleitung.

Video laden

YouTube

YouTube sammelt möglicherweise persönliche Daten. Datenschutzrichtlinie

Fortfahren Ausblenden

Lernziele

Nach diesem aiMOOC kannst Du:

1. Sicherheitsregeln beim Erhitzen erklären und anwenden.
2. Gasbrenner sicher anzünden, einstellen und ausschalten.
3. Sicherheitsflamme und Heizflamme unterscheiden.
4. Stoffe im Reagenzglas fachgerecht erhitzen.
5. geeignete Heizmethoden für Becherglas, Tiegel und temperaturempfindliche Stoffe auswählen.
6. Gefahren wie Siedeverzug, Glassprung und Druckaufbau erkennen.
7. fehlerhafte Laboraufbauten beurteilen und verbessern.

Sicherheit vor dem Erhitzen

Vor jedem Versuch bereitest Du Deinen Arbeitsplatz vor. Schutzbrille, geschlossene Schuhe und eng anliegende Kleidung gehören zur Grundausstattung. Lange Haare werden zusammengebunden. Brennbare Gegenstände, Taschen und Hefte bleiben außerhalb des Arbeitsbereichs.

Prüfe vor dem Start:

1. Ist die Schutzbrille richtig aufgesetzt?
2. Ist das verwendete Glas hitzebeständig und frei von Sprüngen?
3. Steht das Gerät sicher auf einer hitzebeständigen Unterlage?
4. Zeigen Öffnungen von Gefäßen von allen Personen weg?
5. Ist bekannt, wie die Energiezufuhr schnell abgeschaltet wird?
6. Sind Stoffname, Gefahrensymbole und Versuchsanleitung geprüft?

Nie erhitzen: geschlossene Gefäße, unbekannte Stoffgemische oder leicht entzündliche Flüssigkeiten über offener Flamme. In einem geschlossenen Gefäß kann sich beim Erwärmen ein gefährlicher Druck aufbauen.

Häufige Gefahren

Gefahr	Ursache	Schutzmaßnahme
Verbrennung	Flamme, heißes Glas oder heißes Metall	Abstand halten, geeignete Zange verwenden und abkühlen lassen
Glassprung	beschädigtes Glas oder schneller Temperaturwechsel	Glas prüfen, langsam erwärmen und nicht auf kalte oder nasse Flächen stellen
Siedeverzug	Flüssigkeit wird ohne sichtbare Blasen über den Siedepunkt erhitzt	gleichmäßig erwärmen und geeignete Siedehilfen vor dem Erhitzen zugeben
Herausspritzen	zu starkes oder punktuelles Erhitzen	kleine Stoffmenge verwenden und Gefäß bewegen
Brand	offene Flamme trifft auf brennbare Stoffe oder Dämpfe	Stoffeigenschaften prüfen und geeignete Heizquelle auswählen
Gasfreisetzung	undichter Schlauch oder nicht entzündeter Brenner	Verbindung prüfen, Gaszufuhr schließen und Lehrkraft informieren

Der Gasbrenner

Ein Bunsenbrenner oder Teclubrenner mischt Brenngas mit Luft. Über die Gaszufuhr wird die Gasmenge geregelt. Durch die Luftöffnung gelangt Sauerstoff in den Brenner. Das Mischungsverhältnis bestimmt das Aussehen und die Temperatur der Flamme.

Video laden

YouTube

YouTube sammelt möglicherweise persönliche Daten. Datenschutzrichtlinie

Fortfahren Ausblenden

Sicheres Anzünden

Die genaue Bedienung kann je nach Brennertyp und Fachraum abweichen. Folge deshalb immer der Anweisung Deiner Lehrkraft.

1. Stelle den Brenner auf eine hitzebeständige Unterlage.
2. Prüfe Brenner, Gasschlauch und Anschluss sichtbar auf Schäden.
3. Schließe zunächst die Luftzufuhr.
4. Halte das Zündgerät seitlich über die Brenneröffnung.
5. Öffne die Gaszufuhr langsam, bis die gelbe Sicherheitsflamme brennt.
6. Öffne erst zum Erhitzen vorsichtig die Luftzufuhr und stelle die blaue Heizflamme ein.

Beim Ausschalten schließt Du zuerst die Gaszufuhr am Arbeitsplatz. Eine Flamme wird niemals ausgeblasen. Nach dem Versuch bleibt der Brenner stehen, bis er abgekühlt ist.

Flammenarten

Flammenart	Luftzufuhr	Kennzeichen	Verwendung
Sicherheitsflamme	geschlossen	gelb, leuchtend, gut sichtbar und rußend	kurze Arbeitspausen, nicht zum starken Erhitzen
Blaue Heizflamme	teilweise geöffnet	blau und heißer	normales Erhitzen
Rauschende Flamme	weit geöffnet	kräftig blau, sehr heiß und schwerer sichtbar	starkes Erhitzen nach Anweisung

Der heißeste Bereich liegt ungefähr knapp über der Spitze des inneren blauen Flammenkegels. Die gelbe Flamme ist kühler und kann Ruß bilden.

Video laden

YouTube

YouTube sammelt möglicherweise persönliche Daten. Datenschutzrichtlinie

Fortfahren Ausblenden

Stoffe im Reagenzglas erhitzen

Ein Reagenzglas wird nur mit einer kleinen Stoffmenge gefüllt. Als Richtwert gilt meist höchstens etwa ein Drittel des Volumens. Du hältst es mit einem Reagenzglashalter schräg und richtest die Öffnung immer von Dir und anderen Personen weg.

Beim Erhitzen bewegst Du das Reagenzglas gleichmäßig durch die Flamme. Dadurch wird nicht nur eine Stelle erhitzt. Beginne im oberen Bereich der Flüssigkeit und erwärme anschließend den übrigen Inhalt vorsichtig. Schaue niemals von oben in das Gefäß.

Video laden

YouTube

YouTube sammelt möglicherweise persönliche Daten. Datenschutzrichtlinie

Fortfahren Ausblenden

Besonders wichtig:

1. Verschließe ein erhitztes Reagenzglas niemals.
2. Erhitze nicht direkt auf eine Person zu.
3. Fasse heißes Glas nicht mit der Hand an.
4. Stelle heißes Glas nicht auf eine kalte oder nasse Fläche.
5. Unterbrich das Erhitzen sofort, wenn die Flüssigkeit stark spritzt oder schäumt.

Größere Gefäße erhitzen

Becherglas und Erlenmeyerkolben

Ein Becherglas wird meist auf einem Dreifuß mit Drahtnetz erhitzt. Das Drahtnetz verteilt die Wärme und verhindert, dass die Flamme nur eine kleine Stelle des Glasbodens trifft. Das Gefäß muss hitzebeständig sein und sicher stehen.

Ein Erlenmeyerkolben kann wegen seiner engen Öffnung Flüssigkeitsspritzer verringern. Er darf beim Erhitzen trotzdem nicht verschlossen werden. Verwende eine Klemme, wenn das Gefäß nicht sicher von selbst steht oder ein besonderer Aufbau erforderlich ist.

Porzellanschale und Tiegel

Porzellanschalen eignen sich zum Eindampfen. Ein Tiegel kann sehr stark erhitzt werden. Er wird mit einer Tiegelzange bewegt. Porzellan wird schrittweise erwärmt, damit es nicht durch einen schnellen Temperaturwechsel springt.

Heiße Tiegel und heiße Glasgeräte sehen oft genauso aus wie kalte. Lege sie deshalb nur an einem gekennzeichneten, hitzebeständigen Platz ab.

Heizplatte, Wasserbad und weitere Heizmethoden

Nicht jeder Stoff darf mit einer offenen Flamme erhitzt werden. Eine Heizplatte ermöglicht eine regelbare Erwärmung ohne Gasflamme. Sie bleibt nach dem Ausschalten noch lange heiß.

Ein Wasserbad erwärmt Stoffe langsam und gleichmäßig. Bei normalem Luftdruck kann ein Wasserbad nicht wesentlich heißer als siedendes Wasser werden. Für höhere Temperaturen gibt es Öl- oder Sandbäder, die nur nach genauer Anleitung eingesetzt werden.

Heizquelle	Geeignet für	Besonderheit
Gasbrenner	hitzebeständige Stoffe und Geräte	offene Flamme, schnelle Erwärmung
Heizplatte	Bechergläser und Kolben	regelbar, Oberfläche bleibt lange heiß
Wasserbad	schonendes und gleichmäßiges Erwärmen	Temperatur durch siedendes Wasser begrenzt
Sandbad	gleichmäßige Erwärmung bei höheren Temperaturen	langsames Aufheizen und Abkühlen
Trockenschrank	kontrolliertes Erwärmen oder Trocknen	nur für geeignete Stoffe und Gefäße

Auch eine Heizplatte kann brennbare Dämpfe entzünden. Die Auswahl der Heizquelle richtet sich deshalb immer nach Stoffeigenschaften, Gefährdungsbeurteilung und Versuchsanleitung.

Warum werden Stoffe warm?

Beim Erhitzen wird Energie auf einen Stoff übertragen. Seine Teilchen bewegen sich im Teilchenmodell stärker. Die benötigte Wärmemenge hängt von der Masse, der Stoffart und der Temperaturänderung ab:

$Q=m\cdot c\cdot \Delta T$

Dabei ist $Q$ die Wärmemenge, $m$ die Masse, $c$ die spezifische Wärmekapazität und $\Delta T$ die Temperaturänderung. Eine größere Stoffmenge benötigt bei gleicher Temperaturänderung mehr Energie.

Abkühlen und Aufräumen

Nach dem Erhitzen wird die Energiezufuhr vollständig ausgeschaltet. Heiße Geräte bleiben auf einer hitzebeständigen Unterlage. Du berührst sie erst, wenn sicher ist, dass sie abgekühlt sind. Chemikalienreste werden nach Anweisung entsorgt. Erst danach reinigst Du den Arbeitsplatz und wäschst Deine Hände.

Bei einem Unfall informierst Du sofort die Lehrkraft. Gasgeruch, Feuer, zerbrochenes heißes Glas oder Chemikalienspritzer werden nicht eigenständig verborgen oder beseitigt. Notdusche, Augendusche, Löschdecke und Feuerlöscher werden nur entsprechend der Einweisung verwendet.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Welche Schutzausrüstung wird beim Erhitzen grundsätzlich getragen? (Schutzbrille) (!Schal) (!Kopfhörer) (!Sonnenhut)

Welche Flamme dient beim Gasbrenner als gut sichtbare Sicherheitsflamme? (Gelbe leuchtende Flamme) (!Blaue rauschende Flamme) (!Unsichtbare Flamme) (!Grüne Flamme)

Wo liegt der besonders heiße Bereich einer blauen Brennerflamme? (Knapp über der Spitze des inneren blauen Kegels) (!Direkt auf der Brenneröffnung) (!Weit unterhalb des Brenners) (!Am Ende des Gasschlauchs)

Wohin muss die Öffnung eines erhitzten Reagenzglases zeigen? (Von allen Personen weg) (!Zum eigenen Gesicht) (!Zur Nachbargruppe) (!Nach unten auf den Tisch)

Welches Gefäß darf niemals erhitzt werden? (Ein fest verschlossenes Gefäß) (!Ein offenes hitzebeständiges Becherglas) (!Ein unbeschädigtes Reagenzglas) (!Eine geeignete Porzellanschale)

Wie wird ein Gasbrenner richtig ausgeschaltet? (Durch Schließen der Gaszufuhr) (!Durch Ausblasen) (!Durch Umkippen) (!Durch Abdecken mit Papier)

Warum wird ein Reagenzglas beim Erhitzen bewegt? (Damit es gleichmäßiger erwärmt wird) (!Damit es schneller zerbricht) (!Damit die Öffnung nach unten zeigt) (!Damit die Flüssigkeit verschlossen bleibt)

Welche Heizquelle arbeitet ohne offene Gasflamme? (Heizplatte) (!Bunsenbrenner) (!Teclubrenner) (!Kartuschenbrenner)

Wann werden geeignete Siedesteinchen zugegeben? (Vor dem Erhitzen) (!Nach starkem Siedeverzug) (!Während die Flüssigkeit herausspritzt) (!Erst nach dem Abkühlen)

Was gilt für heißes Glas? (Es kann genauso aussehen wie kaltes Glas) (!Es leuchtet immer rot) (!Es ist immer beschlagen) (!Es zerbricht grundsätzlich sofort)

Memory

Schutzbrille	Schutz der Augen vor Spritzern
Sicherheitsflamme	Gelb leuchtende Flamme
Heizflamme	Blaue heiße Flamme
Reagenzglashalter	Sicheres Halten eines Glasrohres
Drahtnetz	Gleichmäßigere Wärmeverteilung
Siedesteinchen	Verminderung von Siedeverzug

Drag and Drop

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Thema
Sicherheitsflamme	Luftzufuhr geschlossen
Heizflamme	Luftzufuhr geöffnet
Reagenzglas	Schräg und bewegt erhitzen
Becherglas	Auf einem Drahtnetz erwärmen
Heizplatte	Erwärmung ohne offene Gasflamme

...

Kreuzworträtsel

Schutzbrille	Was schützt Deine Augen beim Erhitzen?
Brenner	Welches Gasgerät erzeugt eine Laborflamme?
Reagenzglas	Welches schmale Glasgefäß wird schräg erhitzt?
Drahtnetz	Was verteilt die Wärme unter einem Becherglas?
Siedeverzug	Wie heißt plötzliches heftiges Sieden einer überhitzten Flüssigkeit?
Heizplatte	Welches elektrische Gerät erwärmt ohne offene Gasflamme?

Lückentext

Vervollständige den Text.

Vor dem Erhitzen setzt Du eine auf. Beim Anzünden des Gasbrenners bleibt die zunächst geschlossen. Die gut sichtbare gelbe Flamme heißt . Zum starken Erwärmen wird eine blaue eingestellt. Ein wird schräg und gleichmäßig bewegt. Seine Öffnung zeigt von allen weg. Plötzliches heftiges Sieden nennt man . Heißes kann genauso aussehen wie kaltes. Nach dem Versuch wird zuerst die geschlossen.

Offene Aufgaben

Leicht

1. Sicherheitsplakat: Gestalte ein Plakat mit sechs Regeln für sicheres Erhitzen im Chemieraum.
2. Bunsenbrenner: Zeichne einen Gasbrenner und beschrifte Gaszufuhr, Luftöffnung, Brennerrohr und Standfuß.
3. Versuchsablauf: Erstelle Karten für die richtige Reihenfolge beim Anzünden und Ausschalten eines Brenners.
4. Fehlersuche: Zeichne einen absichtlich unsicheren Laborplatz und markiere mindestens fünf Fehler.

Standard

1. Flammenarten: Vergleiche Sicherheitsflamme und Heizflamme in einer übersichtlichen Tabelle.
2. Reagenzglas: Produziere eine Bilderfolge, die das richtige Halten und Bewegen beim Erhitzen erklärt.
3. Heizmethoden: Ordne Gasbrenner, Heizplatte, Wasserbad und Sandbad passenden Anwendungen zu und begründe Deine Auswahl.
4. Interview: Befrage eine Lehrkraft oder Fachkraft zu typischen Fehlern beim Erhitzen und fasse die Antworten zusammen.

Schwer

1. Gefährdungsbeurteilung: Entwickle für einen einfachen Schulversuch eine kurze Gefährdungsbeurteilung mit Gefahr, Ursache und Schutzmaßnahme.
2. Wärmemenge: Berechne mit $Q=m\cdot c\cdot \Delta T$ die Energie für das Erwärmen einer vorgegebenen Wassermenge.
3. Erklärvideo: Plane ein kurzes Lernvideo zur sicheren Bedienung eines Gasbrenners und erstelle ein Storyboard.
4. Unfallanalyse: Untersuche einen erfundenen Laborunfall, rekonstruiere die Fehlerkette und entwickle wirksame Vorbeugungsmaßnahmen.

Lernkontrolle

1. Situationsanalyse: In einer Gruppe zeigt die Öffnung eines erhitzten Reagenzglases zur Nachbargruppe. Erkläre die Gefahr und formuliere eine sichere Handlungsweise.
2. Methodenwahl: Entscheide für Wasser, Ethanol und eine Porzellanprobe jeweils über eine geeignete Heizquelle. Begründe Deine Entscheidung mit den Stoffeigenschaften und Gefahren.
3. Teilchenmodell: Erkläre mithilfe des Teilchenmodells, warum sich eine Flüssigkeit beim Erhitzen ausdehnen und schließlich sieden kann.
4. Fehlerkette: Ein Brenner wird mit geöffneter Luftzufuhr angezündet und die Flamme erlischt. Beschreibe die Risiken und entwickle eine sichere Reaktion.
5. Versuchsplanung: Plane einen Aufbau zum gleichmäßigen Erwärmen eines Becherglases. Begründe die Funktion jedes verwendeten Geräts.
6. Transfer: Erkläre, warum dieselbe Heizregel nicht unverändert für Reagenzglas, Becherglas und Tiegel gelten kann.

Lernnachweis

Für einen Lernnachweis sind besonders wichtig:

1. Du kannst einen sicheren Arbeitsplatz vorbereiten.
2. Du kannst Sicherheitsflamme und Heizflamme unterscheiden.
3. Du kannst das sichere Anzünden und Ausschalten eines Gasbrenners beschreiben.
4. Du kannst ein Reagenzglas fachgerecht ausrichten und bewegen.
5. Du kannst eine passende Heizquelle begründet auswählen.
6. Du erkennst Gefahren durch Siedeverzug, Druckaufbau, Glassprung und brennbare Dämpfe.
7. Du kannst einen unsicheren Versuchsaufbau untersuchen und verbessern.
8. Du kannst Dein Vorgehen fachsprachlich erklären.

OERs zum Thema

Freie Medien und Vertiefung

1. Wikimedia Commons: Bunsenbrenner
2. Wikimedia Commons: Laborgeräte
3. Wikipedia: Laboratorium
4. Wikipedia: Siedeverzug

Verknüpfte Lernbereiche

Richtiges Erhitzen im Labor - Chemie Laborordnung Arbeitssicherheit Bunsenbrenner Reagenzglas Siedeverzug Teilchenmodell Wärmeübertragung Gefahrstoff