Organisch-Chemisches Grundpraktikum Praxisseminar III 30. April 2010 Inhalt: Arbeiten mit Gasen Azeotropdestillation Naturstoffextraktion Laboretikette

1. Arbeiten mit Gasen Gase entstehen bei einer Vielzahl von Reaktionen: a) Herstellung eines Säurechlorids mit Oxalylchlorid b) Herstellung eines Säurechlorids mit Thionylchlorid c) Friedel-Crafts-Alkylierung Entweichende Gase schaden der Umwelt: Korrodierende Abzüge Gesundheitliche Schäden

Aufbau einer Apparatur zur Dekontamination von Gasen 1 Reaktionsapparatur 2 vorgeschaltene Waschflasche (leer) 3 Waschflasche mit Waschlösung 2 3 1 Erklärung erste Waschflasche => Unterdruck im Reaktionskolben Erklärung dritte Waschflasche => Auffangflasche bei Überdruck (Flutung) Die Waschlösung wird abhängig vom entstehenden Gas gewählt. Häufig verwendet man eine wässrige NaOH-Lösung im Überschuss (z.B. für Cl2, HCl, SO2)

Aufbau einer vollständigen Apparatur zum Einleiten von Gasen 1 Reaktionsapparatur 2 vorgeschaltene Waschflaschen (leer) 3 Waschflasche mit Waschlösung 4 Gaseinlass 2 3 1 Gas 4 2 2

2. Azeotropdestillation Definition Azeotrop: Azeotrope sind flüssige Gemische aus zwei oder mehr Komponenten, dessen Dampf die gleiche Zusammensetzung wie die flüssige Phase aufweist (keine Anreicherung einer Komponente in der Gasphase). Eine Stofftrennung durch gewöhnliche Destillation ist somit nicht möglich. Die Azeotropdestillation wird in der organischen Chemie oft eingesetzt um eine Komponente, in der Regel ein (Neben-)-Produkt zusammen mit dem Lösungsmittel abzutrennen. Voraussetzung dafür ist, dass die Verbindung mit dem Lösungsmittel ein Azeotrop bildet. Anwendungen: - Wasserabscheider (Azeotrop-veresterung, -acetalisierung, Darstellung von Iminen und Enaminen) - Wasserdampfdestillation (Isolierung von „wasserdampfdestillierbaren Verbindungen“ aus komplexen Mischungen, z.B. Naturstoffisolierung, Gewinnung von ätherischen Ölen) Beispiele für Azeotrope: - Ethanol / Wasser: 96% / 4% - Toluol / Wasser: 81.4% / 18.6% - Chloroform / Wasser / Ethanol (ternäres Azeotrop): 92.5 % / 3.5 % / 4%

Azeotropdestillation – Wasserabscheider normal invers Azeotrop (Dampf) Azeotrop (Dampf) Lösungsmittel Lösungsmittel Dean-Stark-Apparatur; 1920: zur Bestimmung des Wassergehalts in Erdöl Löslichkeit von Wasser in Toluol: 0.03% bei 25 °C; Azeotrop mit Wasser (20.2%) Löslichkeit von Wasser in CHCl3: 0.07% bei 23 °C; Azeotrop mit Wasser (2.2%) Wasser Wasser

3. Naturstoffextraktion Wasserdamfdestillation Theorie: Der Dampfdruck einer Flüssigkeit aus zwei nicht miteinander mischbaren Flüssigkeiten ist gleich der Summe der Dampfdrücke beider Komponenten. p*G = p*A + p*B Wasserunlösliche Substanzen können bei Temperaturen unterhalb ihres normalen Siedepunktes destilliert werden. Die Zusammensetzung des Kondensats ist abhängig vom Verhältnis der Dampfdrücke zwischen Wasser und der zu extrahierenden Komponente. Anwendung: Schonende Methode zur Reinigung von hitzeempfindlichen Substanzen (hauptsächlich: Extraktion ätherischer Öle)

Aufbau und Funktionsweise einer Soxhlet-Apparatur Kontinuierliches Verfahren zur Feststoffextraktion 5 4 4 2 3 1 Kolben mit Lösungsmittel 2 Steigrohr 3 Soxhlet-Apparat mit Extraktionshülse 4 Extraktionshülse mit Extraktionsgut 5 Rückflusskühler Franz von Soxhlet (1848-1926), Technische Hochschule München 1

Aufbau und Funktionsweise einer Soxhlet-Apparatur Kontinuierliches Verfahren zur Feststoffextraktion 5 4 2 3 1 Kolben mit Lösungsmittel 2 Steigrohr 3 Soxhlet-Apparat mit Extraktionshülse 4 Extraktionshülse mit Extraktionsgut 5 Rückflusskühler 1 Quelle: http://userpage.chemie.fu-berlin.de/~tlehmann/gp/laborpraxis/soxhlet.html

4. Laboretikette Verantwortung im Labor übernehmen Kommilitonen informieren, wenn bei eigenen Versuchen Gefahrenpotenziale existieren (besonders den direkten Nachbarn und im Abzug gegenüber) Kommilitonen auf ihre Fehler hinweisen, die durch gefährliches Arbeiten entstehen können (keine Scheu, hier geht es um die eigene Sicherheit und die Sicherheit aller Anwesenden im Labor!!). Besprechen Sie sich mit ihren Kommilitonen über anstehende Versuche (=> zusätzlicher Lerneffekt für beide!).

4. Laboretikette Verwendung von Gemeinschaftsgeräten vorher nachher Gilt für alle Gemeinschaftsgeräte (Roti, Waage, Refraktometer, IR-Gerät, UV-Lampe, etc.) und Arbeitsflächen (Abzüge, Laborplatz, etc.) Soziale Selbstkontrolle bei gemeinschaftlich genutzten Geräten

4. Laboretikette Richtiger Umgang mit Konzentrationen Hintergrund: In den letzten Praktika wurden mehrere falsch etikettierte Flaschen vorgefunden, in denen sich wässrige Lösungen mit von dem Etikett stark abweichenden Konzentrationen befanden. Auf die richtige Etikettierung muss man sich verlassen können. Deshalb: NIEMALS „vorübergehend“ konzentrierte, wässrige Lösungen in mit verdünnter wässriger Lösung beschriftete Flaschen abfüllen oder umgekehrt. Dieses Wissen über die falsches Kennzeichnung ist in den meisten Fällen ebenfalls nur „vorübergehend“ und kann schwerwiegende Folgen bei der weiteren Verwendung dieser Flasche haben (misslungener Versuch; Personenschäden).

4. Laboretikette Neutralisation von reaktiven Substanzen Die reaktive Substanz wird langsam und vorsichtig, portionsweise zur neutralisierenden Lösung zugegeben (Analogie zur Verdünnung von konzentrierten Säuren: niemals Wasser auf die Säure, sonst passiert das Ungeheure) Häufig bietet sich eine Verdünnung oder Auflösung der reaktiven Substanz mit einem inerten Lösungsmittel an, das dann in die neutralisierende Lösung zugetropft wird. (z.B. molare tert-Butyllithium-Lösungen in trockenem Hexan verdünnen und anschließend zu Butanol zutropfen).