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Apparaturen zur Herstellung von reaktiven Gasen

Makroscale

Früher wurden zur Herstellung von Gasen monströse Kippsche Apparate verwendet. Heutzutage erzeugt man Gase nur in der aktuell benötigten Menge in angepasst kleinen Apparaturen.

Am Prinzip der Gaserzeugung hat sich dabei nichts geändert: Ein flüssiger Reaktand wird mit einem zweiten Reaktanden kontrolliert in Kontakt gebracht, z.B. zugetropft.

Sie brauchen zur Gaserzeugung also eine Apparatur, die eben dies ermöglicht und die genau eine Öffnung hat, aus der das Gas entweichen, bzw. entnommen werden kann. Das Gasvolumen der Apparatur sollte möglichst klein sein, damit Sie es bei der Gasentnahme nicht zu lange mit einem Reaktionsgas-Luft-Gemisch zu tun bekommen. Im Prinzip können Sie sich eine geeignete Apparatur "kreativ ausdenken". Allerdings findet man im Internet verblüffend oft falsch ausgedachte Apparaturen, die z.B. zwei Öffnungen haben, aus denen das hergestellte Gas entweichen kann. Deshalb hier ein paar Vorschläge:

Das ist der wohl einfachste Aufbau bei der Verwendung von Normschliffgeräten.

Mit einem geraden Vorstoß kann man die Öffnung zur Entnahme auch realisieren, allerding bringt der ein zusätzliches und nicht nötiges Innenvolumen mit sich und es darf jetzt nicht vergessen werden, die Einfüllöffnung des Tropftrichters zu verschließen.

An der linken Apparatur können Sie erkennen, wie wichtig es ist, einen Tropftrichter mit Druckausgleich zu verwenden. Haben Sie nämlich einen Tropftrichter ohne Druckausgleich eingebaut, blubbert Ihnen das erzeugte Gas beim Zutropfen in den Tropftrichter hinein, wenn es nicht vollkommen drucklos aus der Apparatur austreten kann.

In der rechten Apparatur kommt noch hinzu, dass der flüssige Reaktand nicht lange einlaufen wird, weil im Tropftrichter ein Unterdruck entsteht.

Ebenso ist es möglich, die Gasentnahmeöffnung mittels eines Dreihalskolbens zu realisieren. Die rechte Apparatur ist falsch, weil es 2 Öffnungen gibt.

Mikroscale

Bestrebungen zur Miniaturisierung chemischer Reaktionen folgend können Sie auch die Apparatur zur Gaserzeugung verkleinern. In der nachfolgend abgebildeten Apparatur wird ein Saugrohr als Reaktionsbehältnis verwendet und statt des Tropftrichters eine Spritze:

Gasentwickler mit Spritzen nach V. Obendrauf

Bei der von Viktor Obendrauf in den experimentellen Schulchemieunterricht eingeführten Spritzentechnik wird statt des Saugrohrs ein Reagenzglas verwendet und das entstandene Gas in eine zweite, größere Spritze gedrückt:

Dabei ist folgendes zu beachten:

• Der flüssige Reaktand darf niemals überdosiert werden.
• Die Spritze zum Auffangen des Gases muss einen leichtgängigen Kolben haben. Nicht alle Spritzen sind deshalb geeignet. Die Leichtgängigkeit lässt sich durch vorheriges Fetten mit Siliconöl verbessern. Noch besser ist es, wenn Sie einen Kolbenprober verwenden.

Mit der gefüllten Spritze oder dem gefüllten Kolbenprober können Sie problemlos z.B. zu einer anderen Apparatur laufen, um das erzeugte Gas dort einzuspritzen.

Weiterentwicklung der Gasentwickler nach V. Obendrauf

In der Urversion wurde das Reagenzglas noch mit einem Stopfen verschlossen. (Siehe Abbildung) Es war schwierig (und nicht gefahrlos), den Stopfen mit den Kanülen zu durchstechen und es musste außerdem sichergestellt sein, dass der Stopfen dicht und sicher auf dem Reagenzglas sitzt.

In aktuellen Weiterentwicklungen der Apparatur werden diese Probleme umgangen:

• Dr. Bernd- H. Brand beschreibt in seinem Webangebot diverse Apparaturen
• Der Arbeitskreis Kappenberg hat das Reagenzglas durch ein Probengläschen mit Schraubkappe und Septum ersetzt. Das Gefäß schließt absolut dicht und das Septum ist viel leichter zu durchstechen. Da überdies das Volumen des Reaktionsgefäßes sehr klein ist, lässt sich auch die Gasentwicklung viel genauer steuern.

Mit aktuellen Gasentwicklern ist die Erzeugung von Reaktionsgasen unkomplizierter - und damit sicherer geworden. Da die verwendeten Chemikalienmengen sehr klein und die verwendeten Geräte sehr billig ("low cost") sind, eignen sie sich vorzüglich für Schülerversuche. Herr Brand beschreibt in seinem Webangebot etliche Low-Cost-Versuche - nicht nur zur Verwendung von Gasen.