Arbeitsmethoden in der Organischen Chemie - Integriertes ...

Hünig • Kreitmeier • Märkl • Sauer 

ARBEITSMETHODEN IN DER 

ORGANISCHEN CHEMIE 

(mit Einführungspraktikum) 

Arbeitsmethoden in der Organischen Chemie (mit Einführungspraktikum) 

im Internet: http://www.ioc-praktikum.de 

Als gedruckte Ausgabe: Arbeitsmethoden in der Organischen Chemie, 

(Wire-O-Bindung), Verlag Lehmanns, Berlin 2006

Prof. Dr. Siegfried Hünig 

Dr. Peter Kreitmeier 

Institut für Organische Chemie 

Prof. Dr. Gottfried Märkl 

der Universität Würzburg 

Prof. Dr. Jürgen Sauer 

Am Hubland 


D-97074 Würzburg der Universität Regensburg 

Universitätsstr. 31 

D-93053 Regensburg 

Anschrift des Korrespondenzautors: 

Dr. Peter Kreitmeier 


Universität Regensburg 

Universitätsstraße 31 

D-93053 Regensburg 

Tel.: +49 941 943 4648 

Fax: +49 941 943 4121 

E-mail: peter.kreitmeier@chemie.uni-regensburg.de 

Das vorliegende Werk wurde sorgfältig erarbeitet. Dennoch übernehmen die Autoren 

und der Verlag für die Richtigkeit von Angaben, Hinweisen und Ratschlägen sowie 

für eventuelle Druckfehler keine Haftung. 

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Genehmigung der Autoren. 

Die Wiedergabe von Warenbezeichnungen, Handelsnamen oder sonstigen Kennzeichen in 

diesem Buch berechtigt nicht zu der Annahme, dass diese von jedermann frei benutzt werden 

dürfen. Vielmehr kann es sich auch dann um eingetragene Warenzeichen oder sonstige gesetzlich 

geschützte Kennzeichen handeln, wenn sie als solche nicht eigens gekennzeichnet 

sind. 

ISBN 3-86541-148-7

Vorwort und Einführung 

Arbeitssicherheit, Schutz der Menschen und der Umwelt vor Schäden und Gefahren, die von 

der Chemie verursacht werden können, sind große Herausforderungen für die Chemiker. 

Zahlreiche Gesetze, Verordnungen und Vorschriften sollen dazu beitragen, die Sicherheit 

beim Umgang mit Chemikalien weiter zu erhöhen und Vorbehalte abzubauen. Es ist Aufgabe 

der Lehre, die Studierenden mit diesem Regelwerk frühzeitig vertraut zu machen. 

Solide, gründliche und zuverlässige Kenntnisse der experimentellen Arbeitstechniken bei präparativen 

chemischen Aufgabenstellungen sind eine unabdingbare Voraussetzung für Sicherheit 

und unfallfreies erfolgreiches Arbeiten im Labor. 

Im ersten organisch-chemischen Praktikum (im Normalfall im 4. Semester) arbeiten die 

Studierenden erstmals mit Glasgeräten für die organische Synthese. Die Anfänger wissen 

meist nicht, welche Geräte zur Verfügung stehen und wann sie einzusetzen sind, was sie beim 

Aufbau funktionstüchtiger Apparaturen z. B. zur Synthese, zur Destillation, zur Umkristallisation 

usw. beachten müssen. 

In den hier vorliegenden Arbeitsmethoden werden die Geräte und Apparaturen nicht nur – wie 

das meist der Fall ist – mehr oder weniger gut abgebildet. 

Sofern erforderlich und möglich, werden zunächst theoretische Grundlagen behandelt. Entsprechend 

werden die Apparaturen begründet und ihr Aufbau wird ebenso im Detail beschrieben 

wie ihre Inbetriebnahme. Für speziell entwickelte Geräte und Apparaturen, die nicht im 

Handel erhältlich sind, werden in den „Arbeitsmethoden im Internet“ Konstruktionszeichnungen 

zur Verfügung gestellt. 

Der Anfänger lernt zunächst das Arbeiten mit Standardgeräten für Versuchsansätze in der 

normalen Größenordnung (Flüssigkeitsvolumina > 10 ml, kristalline Produkte > 100 mg). 

Apparaturen für Arbeiten im Halbmikromaßstab (Flüssigkeitsvolumina 5–10 ml, kristalline 

Produkte 50–100 mg) und im Mikromaßstab (Flüssigkeitsvolumina < 5 ml, kristalline Produkte 

< 50 mg) schließen sich an. 

Folgende Kapitel werden behandelt: 

1 Sicherheit im Labor – Allgemeine Hinweise zum chemischen Arbeiten 

2 Glasgeräte und Reaktionsapparaturen 

3 Klassische Methoden zur Charakterisierung organischer Verbindungen 

4 Destillation 

5 Filtration 

6 Umkristallisation 

7 Sublimation 

I

8 Extraktion 

9 Chromatographie 

10 Gase – Arbeiten unter Schutzgas 

11 Trocknen von Feststoffen, Lösungen und Lösungsmitteln 

12 Chemische Analytik organischer Verbindungen 

13 Molekülspektroskopie 

14 Dokumentation – Literatur – Literaturrecherche 

In den Arbeitsmethoden haben jahrzehntelange praktische Erfahrungen der Autoren Eingang 

gefunden. 

Die aufgeführten Methoden und Verfahren gehen zum Teil weit über die Bedürfnisse des 

ersten organisch-chemischen Praktikums hinaus. Die Intention ist, dass sie als ‚Vademecum‘ 

generell für alle – auch spätere synthetisch organisch-chemischen Aufgabenstellungen – zu 

Rate gezogen werden können. 

Um lange Beschreibungen der Apparaturen und ihres Aufbaus zu vermeiden, wurden von den 

Autoren bereits 1979 Apparatesymbole eingeführt, die für sich sprechen und die auch von den 

Studierenden relativ leicht skizziert werden können, z. B.: 

• Einfache 3-Halskolben-Reaktionsapparatur mit KPG-Rührer, Tropftrichter mit Druckausgleich 

und Rückflusskühler mit Trockenrohr: 

• 3-Halskolben-Reaktionsapparatur mit KPG-Rührer, Innenthermometer und Anschützaufsatz 

mit Rückflusskühler, Trockenrohr und Tropftrichter mit Druckausgleich: 

II

• Einfache Destillationsapparatur mit Vigreux-Kolonne, absteigendem (Liebig-) Kühler 

und ‚Spinne‘ zum Auffangen von Fraktionen mit unterschiedlichen Siedepunkten: 

• Apparatur zur azeotropen Abtrennung von Reaktionswasser (z. B. bei Acetalisierungen 

und der Darstellung von Enaminen) mit NS29 Rundkolben, graduiertem Wasserabscheider, 

Rückflusskühler und Heizbad mit Magnetrührer: 

Die Apparatesymbole stehen auch im Internet zum Download zur Verfügung. 

Neben den Techniken für das Arbeiten im Labor führen die Arbeitsmethoden auch in die 

Grundlagen der chemischen und spektroskopischen Analytik (UV/Vis, IR, 1 H-NMR, 13 C- 

NMR, MS) ein. Die dramatisch zunehmende Fülle wissenschaftlicher Literatur veranlasste die 

Autoren, das Kapitel Dokumentation, Literatur und Literaturrecherche auf klassischem und 

elektronischem Wege in die Arbeitsmethoden mit aufzunehmen. 

Einführungspraktikum 

Zum Einüben der Arbeitsmethoden wird ein 1–2-wöchiges Einführungspraktikum vorgeschlagen. 

Hier sollen die Studierenden die wichtigsten Methoden vor dem Ernstfall (Praktikum) 

kennen lernen. Das Einführungspraktikum mit zahlreichen Versuchen, Aufgaben und 

Übungen ist nur über das Internet zugänglich. Der Praktikumsleiter kann hieraus ein individuelles 

Einführungspraktikum mit spezifischen Schwerpunkten zusammenstellen. 

III

Die Autoren hoffen und wünschen, dass Ihnen die Arbeitsmethoden auch nach dem Grundpraktikum 

bei allen experimentellen Aufgabenstellungen eine gute und zuverlässige Hilfe 


Regensburg, Würzburg im März 2006 

Siegfried Hünig 

Peter Kreitmeier 

Gottfried Märkl 

Jürgen Sauer 

IV

Inhaltsverzeichnis 

1 Sicherheit im Labor – Allgemeine Hinweise zum chemischen 

Arbeiten....................................................................................................................... 1 

1.1 Gesetzliche Grundlagen ............................................................................................... 2 

1.1.1 Regelwerk (Gesetzte, Verordnungen und Vorschriften) .................................... 2 

1.1.2 Arbeitsplatzgrenzwert (AGW) ........................................................................... 5 

1.1.3 Biologischer Grenzwert (BGW)......................................................................... 6 

1.1.4 Wassergefährdungsklasse (WGK)...................................................................... 6 

1.2 Allgemeine Regeln für das Arbeiten im Labor.......................................................... 7 

1.2.1 Zugang zu den einschlägigen Informationen ..................................................... 7 

1.2.2 Allgemeine Sicherheitseinrichtungen................................................................. 7 

1.2.3 Persönliche Schutzausrüstung und Hygiene....................................................... 8 

1.2.4 Weitere allgemeine Vorsichtmaßnahmen im Labor......................................... 10 

1.2.5 Entsorgung von Chemikalien ........................................................................... 11 

1.3 Gefahren durch reaktive Chemikalien..................................................................... 12 

1.3.1 Kenndaten......................................................................................................... 12 

1.3.2 Hochentzündliche, leichtentzündliche und entzündliche Substanzen .............. 13 

1.3.3 Explosionsgefährliche Substanzen ................................................................... 14 

1.3.4 Brandfördernde Substanzen.............................................................................. 15 

1.3.5 Weitere Gefahren durch die Reaktivität von Chemikalien ohne 

eigene Gefahrensymbole .................................................................................. 16 

1.4 Gefahren durch giftige (toxische) Chemikalien....................................................... 17 

1.4.1 Akut toxische Substanzen................................................................................. 17 

1.4.2 Ätzende und reizende Substanzen .................................................................... 19 

1.4.3 Krebserzeugende, erbgutverändernde und reproduktionstoxische Stoffe ........ 20 

1.4.4 Sensibilisierende Stoffe .................................................................................... 22 

1.5 Gefahren für die Umwelt ........................................................................................... 22 

1.6 Weitere typische Gefahren im Labor ....................................................................... 23 

1.6.1 Schnittverletzungen .......................................................................................... 23 

1.6.2 Verbrennungen und Verbrühungen .................................................................. 24 

1.7 Verhalten bei Laborunfällen ..................................................................................... 24 

1.7.1 Laborbrände...................................................................................................... 24 

1.7.2 Erste Hilfe bei Verletzungen ............................................................................ 25 

1.7.3 Verschüttete Chemikalien ................................................................................ 28 

1.8 Entsorgung von Chemikalien – Recycling ............................................................... 29 

Literaturverzeichnis ................................................................................................... 33 

V

2 Glasgeräte und Reaktionsapparaturen..........................................................35 

2.1 Schliff- und Schraubverbindungen ...........................................................................36 

2.1.1 Kegelschliffe (Normschliff)..............................................................................36 

2.1.2 Kugelschliffe.....................................................................................................37 

2.1.3 Planschliffverbindungen (Flanschverbindungen) .............................................37 

2.1.4 Behandlung von Schliffverbindungen ..............................................................37 

2.1.5 Spezielle Schliffe ..............................................................................................39 

2.1.6 Rohr- und Schlauchverbindungen.....................................................................39 

2.1.7 Hähne ................................................................................................................41 

2.2 Bauteile für Schliffapparaturen.................................................................................42 

2.2.1 Reaktionsgefäße................................................................................................42 

2.2.2 Kühler................................................................................................................42 

2.2.3. Tropftrichter......................................................................................................44 

2.2.4 Aufsätze und Übergangsstücke.........................................................................45 

2.2.5 Trockenrohre und Blasenzähler ........................................................................45 

2.2.6 Rühren...............................................................................................................46 

2.2.7 Heizen und Kühlen............................................................................................48 

2.2.8 Temperaturmessung..........................................................................................50 

2.3 Standard-Reaktionsapparaturen...............................................................................52 

2.3.1 Erhitzen unter Rückfluss...................................................................................52 

2.3.2 Varianten der einfachen Standardreaktionsapparatur .......................................53 

2.3.3 Mehrhalskolben-Apparaturen ...........................................................................54 

2.3.4 Varianten der Dreihalskolben-Apparatur – portionsweise Zugabe eines 

Feststoffs während der Reaktion.......................................................................55 

2.4 Standard-Destillationsapparaturen...........................................................................57 

3 Klassische Methoden zur Charakterisierung organischer 

Verbindungen..........................................................................................................61 

3.1 Der Schmelzpunkt.......................................................................................................62 

3.1.1 Physikalische Grundlagen.................................................................................62 

3.1.2 Eutektische Gemische.......................................................................................63 

3.1.3 Bestimmung des Schmelzpunkts ......................................................................65 

3.1.4 Bestimmungen von Mischschmelzpunkten ......................................................69 

3.2 Der Siedepunkt............................................................................................................70 

3.2.1 Bestimmung des Siedepunkts ...........................................................................70 

3.3 Der Brechungsindex, Refraktometrie .......................................................................72 


3.3.2 Prinzip des Abbé-Refraktometers......................................................................72 

3.4 Der spezifische Drehwert [α], Polarimetrie..............................................................74 


3.4.2 Messprinzip.......................................................................................................75 

VI

4 Destillation ............................................................................................... 77 

4.1 Physikalische Grundlagen ......................................................................................... 78 

4.1.1 Druckabhängigkeit des Siedepunkts................................................................. 78 

4.1.2 Ideale Mischungen............................................................................................ 81 

4.1.3 Nicht ideale Mischungen.................................................................................. 83 

4.2 Einstufendestillation................................................................................................... 84 

4.2.1 Aufbau und Inbetriebnahme einer einfachen Destillationsapparatur ............... 85 

4.2.2 Fraktionierende Einstufendestillation............................................................... 88 

4.2.3 Anwendungsbereiche der Einstufendestillation ............................................... 90 

4.2.4 Einstufen-Destillation bei vermindertem Druck .............................................. 91 

4.2.6 Anwendungsbereiche der Einstufendestillation bei vermindertem Druck....... 94 

4.2.7 Destillation unbekannter Produktgemische...................................................... 94 

4.2.8 Spezielle Apparaturen zu Einstufendestillation................................................ 94 

4.2.9 Destillation von Festsubstanzen ....................................................................... 96 

4.3 Mehrstufendestillation (Rektifikation)..................................................................... 98 

4.3.1 Apparaturen für Mehrstufen-Destillationen ..................................................... 99 

4.3.2 Destillations- Kolonnenkopf .......................................................................... 100 

4.3.3 Destilllationskolonnen – physikalische und theoretische Grundlagen – 

theoretische Bödenzahl – theoretische Trennstufen – Trennstufenhöhe........ 102 

4.4 Destillation azeotroper Mischungen ....................................................................... 106 

4.4.1 Siedeverhalten mischbarer Flüssigkeiten mit Azeotrop ................................. 106 

4.4.2 Siedeverhalten nicht mischbarer Flüssigkeiten mit Azeotrop ........................ 107 

4.4.2.1 Kontinuierliche Entfernung von Reaktionswasser aus einem 

Reaktionsgemisch durch azeotrope Destillation. ........................................... 108 

4.4.2.2 Wasserdampfdestillation ................................................................................ 110 

4.5 Halbmikro- und Mikrodestillationsapparaturen .................................................. 112 

4.5.1 Variable Halbmikro-Destillationsapparatur (5–80 ml) .................................. 112 

4.5.2 Kugelrohrdestillation (0.5–10 ml) .................................................................. 113 

4.5.3 Kurzwegdestillation und Mikrodestillation über einen Bogen (Krümmer) ... 114 

4.5.4 Mikrodestillation in Glasrohren ..................................................................... 115 

4.5.5 Destillationsaufsatz zur Destillation großer Flüssigkeitsmengen................... 115 

4.5.6 Ringspaltkolonnen.......................................................................................... 116 

4.6 Vakuumpumpen – Vakuummessgeräte ................................................................. 116 

4.6.1 Druck – Definition und Einheiten .................................................................. 116 

4.6.2 Wasserstrahlpumpen....................................................................................... 118 

4.6.3 Membranpumpen............................................................................................ 119 

4.6.4 Drehschieberpumpen (Ölpumpen) ................................................................. 120 

4.6.5 Vakuumpumpen für das Hochvakuum........................................................... 123 

4.6.7 Druckmessung ................................................................................................ 124 

Literaturverzeichnis ................................................................................................. 128 

VII

5 Filtration .................................................................................................................129 

5.1 Einfache Filtration ....................................................................................................131 

5.2 Filtration unter vermindertem Druck.....................................................................132 

5.3 Filtration mit Überdruck..........................................................................................135 

5.4 Filtrierhilfsmittel.......................................................................................................136 

5.5 Filtration durch Zentrifugieren...............................................................................137 

6 Umkristallisation..................................................................................................139 

6.1 Allgemeines Prinzip der Umkristallisation.............................................................140 

6.2 Umkristallisation im Makromaßstab......................................................................141 

6.3 Umkristallisation im Halbmikromaßstab...............................................................147 

6.4 Umkristallisation im Mikromaßstab.......................................................................148 

6.5 Umkristallisation unbekannter Verbindungen ......................................................149 

7 Sublimation ............................................................................................................157 

7.1 Physikalische Grundlagen........................................................................................158 

7.2 Sublimation als Reinigungsmethode .......................................................................160 

7.3 Apparaturen zur Sublimation .................................................................................161 

7.4 Gefriertrocknung ......................................................................................................164 

8 Extraktion...............................................................................................................167 


8.2 Flüssig-flüssig-Extraktion ........................................................................................169 

8.3 Fest-flüssig-Extraktion .............................................................................................175 

9 Chromatographie.................................................................................................177 

9.1 Physikalische Grundlagen der Flüssigkeitschromatographie ..............................179 

9.2 Dünnschichtchromatographie (DC) ........................................................................183 

VIII 

9.2.1 Durchführung der Dünnschichtchromatographie............................................183 

9.2.2 Identifizierung der Substanzflecken................................................................185 

9.2.3 Auswertung und Dokumentation ....................................................................187 

9.2.4 Kontrolle von Reaktionsabläufen....................................................................189

9.3 Säulenchromatographie (SC) .................................................................................. 190 

9.3.1 Grundlagen der Säulenchromatographie ........................................................ 191 

9.3.2 Ermittlung der Trennbedingungen mit Hilfe der DC ..................................... 197 

9.3.3 Praxis der Säulenchromatographie ................................................................. 198 

9.3.4 Rückgewinnung des Laufmittels .................................................................... 202 

9.3.5 Störungen und Fehler ..................................................................................... 203 

9.3.6 Flash-Chromatographie (Blitz-Chromatographie) ......................................... 204 

9.3.7 Hochdruckflüssigkeitschromatographie (HPLC) ........................................... 205 

9.4 Gaschromatographie (GC) ...................................................................................... 208 

9.4.1 Einführung...................................................................................................... 208 

9.4.2 Die Trennsäulen.............................................................................................. 209 

9.4.3 Physikalische Aspekte der Liquid Gas Chromatography (LGC) ................... 210 

9.4.4 Aufbau eines Gaschromatographen................................................................ 211 

9.4.5 Arbeitsweise des Gaschromatographen.......................................................... 212 


10 Gase – Arbeiten unter Schutzgas................................................................... 217 

10.1 Funktion von Gasen – Physikalische Daten ........................................................... 218 

10.2 Arbeiten mit Gasen................................................................................................... 221 

10.2.1 Druckgasflaschen............................................................................................ 221 

10.2.2 Reduzierventile (Druckminderventile)........................................................... 222 

10.2.3 Nadelventile (Regulierventile) ....................................................................... 224 

10.2.4 Einleiten von Gasen in Apparaturen............................................................... 225 

10.3 Arbeiten unter Schutzgas......................................................................................... 227 

10.3.1 Reinigung von Schutzgasen ........................................................................... 228 

10.3.2 Verteilerrechen ............................................................................................... 231 

10.3.3 Überdruckventile ............................................................................................ 232 

10.3.4 Reaktionsapparaturen unter Schutzgas........................................................... 233 

10.3.5 Entgasen von Flüssigkeiten ............................................................................ 235 

10.3.6 Umfüllen von luft- und feuchtigkeitsempfindlichen Flüssigkeiten................ 235 

10.3.7 Umfüllen von luft- und feuchtigkeitsempfindlichen Feststoffen ................... 237 

10.3.8 Spezielle Geräte für Arbeiten unter Schutzgas............................................... 237 

11 Trocknen von Feststoffen, Lösungen und Lösungsmitteln................... 239 

11.1 Trockenmittel............................................................................................................ 240 

11.2 Trocknen von Feststoffen......................................................................................... 245 

11.3 Trocknen von Lösungen........................................................................................... 246 

11.4 Reinigung und Trocknen von Lösungsmitteln....................................................... 247 

11.4.1 Trocknen mit Aluminiumoxid........................................................................ 248 

11.4.2 Trocknen mit Molekularsieben....................................................................... 249 

11.4.3 Trocknen mit Alkalimetallen und Metallhydriden ......................................... 250 

IX

11.5 Spezielle Reinigung und Trocknung häufig verwendeter Solventien ..................252 

11.5.1 Kohlenwasserstoffe.........................................................................................253 

11.5.2 Chlorierte Kohlenwasserstoffe........................................................................257 

11.5.3 Ether................................................................................................................258 

11.5.4 Ester ................................................................................................................263 

11.5.5 Aprotische, dipolare Lösungsmittel ................................................................264 

11.5.6 Amine..............................................................................................................266 

11.5.7 Alkohole..........................................................................................................269 

11.5.8 Carbonsäuren und Derivate.............................................................................271 

Literaturverzeichnis..................................................................................................273 

12 Chemische Analytik organischer Verbindungen......................................275 

12.1 Nachweis von Heteroelementen ...............................................................................277 

12.2 Trennungsgang für Produktgemische.....................................................................279 

12.2.1 Abtrennung leicht flüchtiger Verbindungen von höher siedenden 

Flüssigkeiten und Feststoffen .........................................................................279 

12.2.2 Trennung von Gemischen verschiedener Verbindungen durch 

fraktionierende Extraktion ..............................................................................282 

12.3 Nachweis funktioneller Gruppen.............................................................................285 

12.3.1 Chemischer Nachweis funktioneller Gruppen .................................................285 

12.3.2 Identifizierung von Verbindungen mit funktionellen Gruppen 

durch die Darstellung von Derivaten ..............................................................287 

Literaturverzeichnis..................................................................................................298 

13 Molekülspektroskopie ........................................................................................299 


13.2 UV/Vis/NIR/Spektroskopie ......................................................................................302 

13.2.1 Auswahlregeln ................................................................................................302 

13.2.2 Energieniveauschema......................................................................................303 

13.2.3 Inkrementsysteme ...........................................................................................305 

13.2.4 Aromatische Systeme......................................................................................306 

13.2.5 Aufnahme von UV/VIS-Spektren – Lösungsmittel für die 

UV-Spektroskopie...........................................................................................307 

13.3 Infrarotspektroskopie (IR-Spektroskopie).............................................................309 

13.3.1 Physikalische Grundlagen...............................................................................309 

13.3.2 Aufnahme von IR-Spektren ............................................................................311 

13.3.3 Probenbereitung ..............................................................................................312 

13.3.4 Interpretation von IR-Spektren .......................................................................316 

X

13.4 NMR-Spektroskopie................................................................................................. 320 

13.4.1 Physikalische Grundlagen .............................................................................. 320 

13.4.2 Die chemische Verschiebung ......................................................................... 322 

13.4.3 Intensität der Signale ...................................................................................... 323 

13.4.4 1 H-NMR-Spektroskopie ................................................................................. 324 

13.4.5 13 C-NMR-Spektroskopie ................................................................................ 328 

13.4.6 Inkrement-Systeme zur Abschätzung chemischer Verschiebungen 

in 1 H- und 13 C-NMR-Spektren ....................................................................... 330 

13.5 Massenspektrometrie ............................................................................................... 333 

13.5.1 Bildung von Molekülionen in der Gasphase .................................................. 334 

13.5.2 Massentrennung.............................................................................................. 336 

13.5.3 Massenspektrometrie von hochmolekularen Verbindungen 

und Verbindungen mit zahlreichen funktionellen Gruppen. .......................... 337 

13.5.4 Elektronenstoß-induzierte Bruchstückbildung – Fragmentierungen.............. 337 


14 Dokumentation – Literatur – Literaturrecherche................................... 343 

14.1 Dokumentation ......................................................................................................... 344 

14.2 Chemische Fachliteratur.......................................................................................... 346 

14.2.1 Primärliteratur................................................................................................. 346 

14.2.2 Sekundärliteratur ............................................................................................ 349 

14.3 Literaturrecherche ................................................................................................... 354 

14.3.1 Literaturrecherche mit Hilfe der Printmedien ................................................ 354 

14.3.2 Literaturrecherche mit elektronischen Medien............................................... 355 

14.4 Informationsquellen im Internet............................................................................. 358 

Anhang ................................................................................................................................ 361 

Liste der R-Sätze und S-Sätze ................................................................................. 362 

Register...................................................................................................................... 369 

XI

1. Sicherheit im Labor – Allgemeine Hinweise zum chemischen Arbeiten 

Kapitel 1 

Sicherheit im Labor – Allgemeine Hinweise 

zum chemischen Arbeiten 

1.1 Gesetzliche Grundlagen 

1.2 Allgemeine Regeln für das Arbeiten im Labor 

1.3 Gefahren durch reaktive Chemikalien 

1.4 Gefahren durch giftige (toxische) Chemikalien 

1.5 Gefahren für die Umwelt 

1.6 Weitere typische Gefahren im Labor 

1.7 Verhalten bei Laborunfällen 

1.8 Entsorgung von Chemikalien – Recycling 

Literaturverzeichnis 

1



Beim Arbeiten in chemischen Laboratorien ist der sichere Umgang mit Chemikalien, die 

Kenntnis der potentiellen Gefährdungen durch Chemikalien, die Beherrschung der apparativen 

Methoden und eine besondere Sorgfalt bei der Laborarbeit Voraussetzung für den Schutz 

der Menschen und der Umwelt. 

Sicherheit ist oberstes Gebot für jede Laborarbeit. Dieses Kapitel beschreibt die wichtigsten 

Sicherheitsaspekte, die beim Arbeiten in einem chemischen Labor zu beachten sind. 

Grundsätzlich muss davon ausgegangen werden, dass alle Chemikalien toxisch sind. Ihre 

Toxizität hängt allerdings in einem weiten Bereich von der Konzentration ab. Da nur relativ 

wenige Chemikalien vollständig auf ihre Toxizität geprüft sind, müssen alle Arbeiten im 

Labor so durchgeführt werden, dass ein Kontakt mit Chemikalien weitgehend ausgeschlossen 

wird. 

1.1.1 Regelwerk (Gesetze, Verordnungen und Vorschriften) 

Schon im Studium, insbesondere aber auch im späteren Berufsleben als Chemiker spielen die 

Sicherheitsfragen eine wichtige Rolle. Die Berufsgenossenschaft (BG) der Chemischen Industrie 

gibt laufend ergänzte und überarbeitete Unfallverhütungsvorschriften (BGV) und 

Richtlinien (BGR) für chemische Laboratorien heraus, die für die Betriebe in der Chemischen 

Industrie bindend sind [1]. Für staatliche Einrichtungen, also auch für Universitäten, 

gilt das Regelwerk des Bundesverbandes der Unfallkassen [2]. 

In vielen Gesetzen und Verordnungen werden Sicherheitsfragen behandelt und deren Zuständigkeit 

definiert. Im Rahmen der Harmonisierung des EU-Rechts wurden die Vorschriften der 

Mitgliedsstaaten vereinheitlicht und in nationales Recht umgesetzt. In Deutschland gilt für 

den Umgang mit Chemikalien vor allem das Chemikaliengesetz (ChemG). Einzelheiten 

werden in der Gefahrstoffverordnung (GefStoffV) geregelt und durch die Technischen 

Regeln für Gefahrstoffe (TRGS) ergänzt [3]. 

Neben diesen gesetzlichen Vorschriften sind weitere Richtlinien und Vorschriften von Berufsverbänden, 

Unfallversicherungsträger usw. zu beachten: 

• Unfallverhütungsvorschriften der Berufsgenossenschaften (BGV) und der gesetzlichen 

Unfallversicherer (GUV) 

• Normen des Deutschen Instituts für Normung e.V. (DIN) 

• Vorschriften des Verbands der Elektrotechnik, Elektronik und Informationstechnik 

(VDE) 

• Innerbetriebliche Vorschriften (Laborordnungen, Hausordnungen) 

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Für chemische Laboratorien an Universitäten gelten insbesondere die Regeln der gesetzlichen 

Unfallversicherer [2]: 

• GUV R 120 Laboratorien (bisher GUV 16.17) 

• GUV-SR 2005 Umgang mit Gefahrstoffen in Hochschulen (bisher GUV 19.17) 

Das Anliegen aller dieser Sicherheitsvorschriften kommt im §1 der Gefahrstoffverordnung 

zum Ausdruck: 

§1 GefStoffV: „Diese Verordnung gilt ... zum Schutz der Beschäftigten und 

anderer Personen vor Gefährdungen ihrer Gesundheit und Sicherheit 

durch Gefahrstoffe und zum Schutz der Umwelt vor 

stoffbedingten Schädigungen. ...“ 

Die Gefahrstoffverordnung verlangt auch, dass der Arbeitgeber für ausreichende Sicherheitseinrichtungen 

(siehe Kap. 1.2) und für die Einhaltung der einschlägigen Sicherheitsvorschriften 

zu sorgen hat. Hierher gehören auch regelmäßige Sicherheitsbelehrungen, die Erstellung 

von Betriebsanweisungen für gefährliche Stoffe und die Überwachung aller Sicherheitsvorschriften. 

Die Teilnahme an chemischen Praktika ist ohne eine dokumentierte einführende 

Sicherheitsbelehrung nicht erlaubt. 

Die spezifischen Gefahren in Laboratorien werden in zwei Klassen eingeteilt: 

• Gefahren durch fehlerhafte Arbeitsweisen und –techniken (Schnittwunden, Verbrennungen 

und Verbrühungen etc.) und 

• Gefahren, die von Chemikalien (Gefahrstoffe) herrühren. 

Gefahrstoffe werden nach dem Chemikaliengesetz und der Gefahrstoffverordnung nach ihren 

Gefährlichkeitsmerkmalen in Kategorien eingeteilt und gekennzeichnet. Zur Kennzeichnung 

gehören die vier nachstehenden Datensätze: 

• Gefahrensymbole 

• Gefahrenbezeichnung (mit Kurzbezeichnung) 

• R-Sätze 

• S-Sätze 

Die offiziellen Gefahrensymbole (Piktogramme) stellen eine eindeutige und optisch leicht 

erfassbare Information über die Art der Gefährlichkeit der betreffenden Verbindung dar. Das 

Gefahrensymbol wird ergänzt durch die entsprechende Gefahrenbezeichnung (Tab. 1.1). 

Die R-Sätze (engl. risk) geben eine genauere Auskunft über die Art der Gefahr, die S-Sätze 

(engl. safety) beschreiben die notwendigen Sicherheitsmaßnahmen zum Schutz vor diesen 

Gefahren oder Verhaltensregeln bei oder nach Unfällen. Die R- und S-Sätze sind standardisiert 

und werden oft als Kürzel angegeben (z.B. R 11 für „Leicht entzündlich“ oder S 16 für 

„Von Zündquellen fernhalten – Nicht rauchen“). Alle R- und S-Sätze sind im Anhang aufgelistet. 

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Tabelle. 1.1: Gefahrensymbole und -bezeichnungen 

Gefahrensymbol Kurzbezeichnung Gefahrenbezeichnung 

E 

Explosionsgefährlich 

O 

Brandfördernd 

F + 

Hochentzündlich 

F 

Leichtentzündlich 

T + 

Sehr giftig 

T 

Giftig 

Xn 

Gesundheitsschädlich 

C 

Ätzend 

Xi 

Reizend 

N 

Umweltgefährlich 

Chemikalien, deren gesundheitsschädliche Wirkung mit zeitlicher Verzögerung (oft erst nach 

Jahren) auftreten kann, bezeichnet man als nicht akut toxisch. Sie werden mit den Symbolen 

T, Xn oder Xi zusammen mit entsprechenden R-Sätzen gekennzeichnet (siehe Kapitel 1.4). 

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Nicht akute Toxizitäten: 

• Krebserzeugend (cancerogen) 

• Erbgutverändernd (mutagen) 

• Fruchtschädigend (terratogen) 

• Sensibilisierend 

• auf sonstige Weise chronisch schädigend 

Gefahren, die sich aus der Reaktivität von Chemikalien ergeben, wie z.B. heftige, explosionsartige 

Reaktionen mit Wasser, werden ebenfalls nur durch entsprechende R-Sätze ohne eigene 

Gefahrensymbole beschrieben. 

Dieser Abschnitt kann keinen vollständigen Überblick über alle Gefahren im chemischen 

Laboratorium bieten, man informiere sich deshalb auch in den Broschüren der Berufsgenossenschaft 

und den anderen angegebenen Literaturstellen. 

Bei sachgemäßem Umgang mit den Chemikalien und dem fachgerechtem Einsatz der 

geeigneten Apparaturen kann ein sicheres und unfallfreies Arbeiten im Labor erwartet 

werden. 

1.1.2 Arbeitsplatzgrenzwert (AGW) 

Der beste Schutz vor Gesundheitsgefährdung durch gefährliche Stoffe ist natürlich, jeden 

Kontakt mit ihnen völlig auszuschließen. In der Praxis ist das nur in wenigen Fällen möglich 

(z.B. in völlig abgeschlossenen Apparaturen). Realistischer ist die Einhaltung von festgelegten 

Grenzwerten, die eine mögliche Gesundheitsgefährdung auf ein vertretbares Minimum 

reduzieren. Bedeutung besitzen diese Grenzwerte im gewerblichen und industriellen Bereich, 

wo Personen nur mit einer begrenzten, definierten Anzahl von Gefahrstoffen während der 

gesamten Arbeitszeit in Berührung kommen. 

Für Laboratorien an Hochschulen oder in Forschungslabors ist die Kontrolle von Grenzwerten 

problematisch. Hier wird in der Regel mit vielen unterschiedlichen Stoffen gearbeitet, 

die meist nur kurzfristig eingesetzt werden. Zudem gelten Grenzwerte nur für einzelne Stoffe, 

in Gemischen können sich die Wirkungen der einzelnen Komponenten verstärken oder abschwächen. 

Modellrechnungen zeigen aber, dass bei laborüblichen Arbeiten mit kleinen 

Mengen unter einem Abzug (mit einer Saugleistung nach DIN 12924, Teil 1) die Grenzwerte 

in der Regel nicht überschritten werden. 

Der Begriff ‚Arbeitsplatzgrenzwert‘ wurde in der Gefahrstoffverordnung vom 23. 12. 2004 

neu aufgenommen und ersetzt den alten Begriff ‚Maximale Arbeitsplatzkonzentration‘ 

(MAK). 

Der Arbeitsplatzgrenzwert (AGW) ist die Konzentration eines Stoffes in der Luft am Arbeitsplatz, 

bei der im Allgemeinen die Gesundheit der Arbeitnehmer nicht beeinträchtigt wird. Die 

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Beurteilung erfolgt unter der Annahme einer Exposition von täglich 8 Stunden bei 40 Stunden/ 

Woche. Kurzfristige Überschreitungen des AGW-Wertes werden durch Kurzzeitwerte 

geregelt. 

AGW-Werte werden in ml/m 3 Luft (= ppm) oder mg/m 3 Luft angegeben. Sie werden in der 

TRGS 900 – Grenzwerte in der Luft am Arbeitsplatz – als Luftgrenzwerte bekannt gegeben 

und jährlich aktualisiert. 

Für einige Stoffe kann kein Grenzwert für eine gesundheitsgefährdende Wirkung angegeben 

werden: die Gefahr einer Schädigung verringert sich zwar mit der Konzentration des Stoffes, 

kann aber nie völlig ausgeschlossen werden. Dies betrifft vor allem krebserregende Stoffe der 

Kategorie 1 und 2. Um zumindest eine Minimierung der Risiken zu erreichen, wurde für diese 

Stoffe bis 2004 die ‚Technische Richtkonzentration‘ (TRK) angegeben. Sie wurde als die 

Konzentration definiert, die nach dem ‚Stand der Technik‘ eingehalten werden kann. Diese 

Definition widerspricht dem Schutzkonzept der neuen Gefahrstoffverordnung, weswegen die 

TRK vollständig weggefallen ist. 

1.1.3 Biologischer Grenzwert (BGW) 

Auch der Begriff ‚Biologischer Grenzwert‘ (BGW) wurde in der Gefahrstoffverordnung vom 

23.12.2004 neu eingeführt und ersetzt den bisherigen ‚Biologischen Arbeitsplatztoleranzwert‘ 

(BAT). Der Biologische Grenzwert ist die Konzentration eines Stoffes oder seines Umwandlungsproduktes 

im Körper oder die dadurch ausgelöste Abweichung eines biologischen Indikators 

von seiner Norm, bei der im Allgemeinen die Gesundheit der Arbeitnehmer nicht beeinträchtigt 

wird 

Im Gegensatz zum Arbeitsplatzgrenzwert ist der biologische Grenzwert also ein Maß für die 

tatsächlich in den Körper aufgenommene Menge eines Stoffes. Er wird durch regelmäßige 

Arbeitsmedizinische Untersuchungen kontrolliert. Bislang existieren nur für wenige Stoffe 

Werte (ca. 50 Einzelstoffe bzw. Stoffgruppen). 

1.1.4 Wassergefährdungsklassen (WGK) 

Die Wassergefährdungsklasse (WGK) leitet sich aus dem Wasserhaushaltsgesetz ab und wird 

in der ‚Verwaltungsvorschrift wassergefährdende Stoffe‘ (VwVwS) definiert [8]. Sie ist besonders 

wichtig für die Lagerung und den Transport von Chemikalien. Wassergefährdende 

Stoffe werden in drei Kategorien eingeteilt: 

WGK 1: 

WGK 2: 

WGK 3: 

Schwach wassergefährdende Stoffe. 

Wassergefährdende Stoffe. 

Stark wassergefährdende Stoffe. 

Nicht wassergefährdende Stoffe werden nicht eingestuft. Die Bewertung erfolgt unter anderem 

nach der biologischen Abbaubarkeit, Bioakkumulation und den R-Sätzen. Eine Liste der 

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offiziell eingestuften Stoffe wird vom Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit 

herausgegeben [8], alle anderen Stoffe müssen vom Hersteller bzw. Betreiber 

nach vorgeschriebenen Kriterien selbst eingestuft werden. Für die Arbeit im Labor hat die 

Wassergefährdungsklasse keine besondere Bedeutung. 


1.2.1 Zugang zu den einschlägigen Informationen 

Informieren Sie sich vor Beginn eines Versuches über die Eigenschaften aller eingesetzten 

Chemikalien, Intermediate und Reaktionsprodukte sowie den fachgerechten Einsatz der Arbeitsmethoden. 

Hinweise auf das Gefahrenpotential von Chemikalien findet man: 

• auf Etiketten der Chemikalienpackung und in den Chemikalienkatalogen. 

• auf Wandtafeln mit den Daten der wichtigsten Chemikalien. 

• in Betriebsanweisungen. 

• in Sicherheitsdatenblättern (stellt der Hersteller auf Anforderung zur Verfügung). 

• in der Stoffliste im Anhang I der Richtlinie 67/548/EWG [3]. 

• in Nachschlagewerken, z.B. dem sog. Kühn-Birett [5,6]. 

Meistens können die wichtigsten Informationen auch den Hausdatenbanken oder den 

WWW-Seiten der Chemikalienhersteller [7] entnommen werden. Eine sehr gute und umfangreiche 

Informationsquelle ist die frei zugängliche Gefahrstoffdatenbank der Länder 

(GDL) [4]. 

Vor Beginn eines Versuchs ist sicherzustellen, dass alle benötigten Chemikalien in ausreichender 

Menge zur Verfügung stehen. Darüber hinaus sind Materialien bereitzustellen, die 

der Entsorgung oder Desaktivierung der eingesetzten Chemikalien dienen. 

1.2.2 Allgemeine Sicherheitseinrichtungen 

Informieren sie sich über die vorhandenen Sicherheitseinrichtungen: Wo sind die nächsten 

Brandmelder, Telefone mit Notruf, Feuerlöscher, Löschdecken, Augenduschen, Notduschen, 

Fluchtwege und Notausstiege? Die Funktionsfähigkeit der Notduschen und der Augenduschen 

ist regelmäßig zu überprüfen. Feuerlöscher müssen auch nach einmaligem 

Gebrauch zum Nachfüllen gegeben werden. 

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Sicherheitseinrichtungen müssen stets funktionsfähig und erreichbar sein und dürfen deshalb 

nicht verstellt oder missbraucht werden. Defekte Geräte müssen unverzüglich gemeldet werden. 

Die Fluchtwege sind frei zu halten. Dazu gehören auch die Wege im Labor und im Haus. 

Stellen sie keine Hindernisse in die Fluchtwege, halten sie die Türen der Laborschränke geschlossen. 

Brandschutztüren sollen im Brandfall die Ausbreitung von Feuer und Rauch verhindern. 

Deshalb dürfen sie auf keinen Fall blockiert werden. 

Abzüge dienen generell dem Schutz vor Chemikalien (Gase, Dämpfe, Stäube etc.). Sie müssen 

mit einer Funktionsanzeige ausgestattet sein. Wenn eine Störung angezeigt wird, darf in 

diesem Abzug nicht weitergearbeitet werden. Für die einwandfreie Funktion muss der Frontschieber 

stets so weit wie möglich geschlossen gehalten werden. Eine optimale Absaugwirkung 

kann nur bei genauer Regelung der Frischluftzufuhr und der abgesaugten Luftmenge 

erreicht werden. Offene Türen und Fenster wirken sich negativ auf den Regelkreis – und damit 

auf die Absaugwirkung – aus, obwohl der subjektive Eindruck (Zufuhr von Frischluft) 

täuscht. 

Mit Chemikalien, die als sehr giftig, giftig, sensibilisierend, krebserzeugend, fruchtschädigend 

oder erbgutverändernd gekennzeichnet sind, darf prinzipiell nur im Abzug gearbeitet werden. 

1.2.3 Persönliche Schutzausrüstung und Hygiene 

Die Kleidung sollte nicht aus Kunstfasern bestehen, sie können im Brandfall schmelzen und 

dadurch großflächige Brandwunden verursachen. Überdies besteht die Gefahr der elektrostatischen 

Aufladung, die zur Zündung explosionsfähiger Gemische führen kann. 

Bei Verunreinigung der Kleidung durch Chemikalien muss diese sofort ausgezogen werden. 

Deshalb sollte immer Ersatzkleidung bereitgehalten werden. Über der Kleidung muss ein 

Labormantel getragen werden. Er ist keine Schutzkleidung im engeren Sinn, kann aber den 

Kontakt von Chemikalien mit der Kleidung verhindern oder zumindest verzögern. Als Material 

wird Baumwolle empfohlen, der Mantel sollte lang und vorne schließbar sein. Kunstfasern 

sind – wie bei der Kleidung (siehe oben) – ungeeignet. Ein mit Chemikalien verunreinigter 

Mantel muss sofort ausgezogen werden und darf erst nach der Reinigung wieder verwendet 

werden. Labormäntel können auch unbemerkt mit Chemikalien kontaminiert sein und 

dürfen deshalb außerhalb des Laborbereiches nicht getragen werden. 

Schuhe müssen geschlossen und trittsicher sein, also keine Sandalen oder hohe Absätze! 

Im Labor ist prinzipiell immer eine Schutzbrille mit seitlichem Spritzschutz oder eine Korbbrille 

zu tragen. ‚Normale‘ Brillen sind nicht ausreichend. Für Brillenträger gibt es ‚Über- 

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brillen‘, die über der optischen Korrekturbrille getragen werden können, besser ist eine eigene 

Schutzbrille mit geschliffenen Gläsern. Schutzbrillen dienen nicht nur dem Schutz beim eigenen 

Experimentieren, auch der Nachbar stellt eine Gefährdung dar! 

Kontaktlinsen sollten im Labor vermieden werden. Wenn trotz Schutzbrille eine Chemikalie 

in das Auge zwischen die Hornhaut und Kontaktlinse gelangt, kann das Spülen des Auges 

wirkungslos bleiben, das Auge wird stärker geschädigt. 

Handschuhe sollen verhindern, dass die Haut mit Chemikalien in Berührung kommt, die 

dann vom Körper aufgenommen werden. Das Material der Handschuhe muss gegenüber den 

verwendeten Chemikalien beständig sein, gleichzeitig darf der Tastsinn durch zu dicke Materialstärken 

nicht eingeschränkt werden, damit die sichere Handhabung der Apparaturen und 

Geräte verhindert wird. Schutzhandschuhe für den Laboreinsatz müssen die Anforderungen 

nach DIN EN 374 erfüllen und mit einer CE-Kennzeichnung versehen sein. Die Auswahlkriterien 

geeigneter Schutzhandschuhe werden in der GUV-Regel R 195 definiert [2]. 

In der Laborpraxis gibt es keine Handschuhe, die diese Kriterien universell erfüllten. Latex ist 

gut beständig gegenüber Aceton, aber unbeständig gegenüber Kohlenwasserstoffen, für 

Nitrilkautschuk ist die Beständigkeit genau umgekehrt. Zu beachten ist, dass bei längerem 

Tragen der Handschuhe die Haut durch Schwitzen aufquillt und dadurch das Eindringen von 

Chemikalien erleichtert wird. Die Chemikalienbeständigkeit der verschiedenen Handschuhe 

ist auf der Verpackung vermerkt und kann den Informationsbroschüren bzw. den Internet- 

Seiten der Hersteller entnommen werden. 

Beim normalen Arbeiten im Labor ist die Dauer und damit auch die Gefahr direkter Hautkontakte 

mit Chemikalien relativ gering. Sie beschränkt sich auf das Abwiegen, Abmessen, 

Umfüllen oder Absaugen von Chemikalien und das Spülen von Geräten. Hier sollten Einmalhandschuhe 

verwendet werden und unmittelbar nach Beendigung der Arbeit ausgezogen 

werden. 

Zum Arbeiten mit sehr giftigen, giftigen, ätzenden, hautreizenden, allergenen, krebserzeugenden, 

fruchtschädigenden oder erbgutverändernden Stoffe siehe Kapitel 1.4. 

Beim Umgießen und Umfüllen von Chemikalien sind in der Regel Flüssigkeitstrichter bzw. 

Pulvertrichter zu verwenden. Beim Abmessen von Flüssigkeiten empfiehlt sich die Verwendung 

von Pipetten mit Peleusball oder Saugkolben-Pipetten. 

Waagen, elektrische Geräte (Heizplatten, Heizhauben) oder Messgeräte (z.B. Spektrometer) 

dürfen auf keinen Fall kontaminiert werden. Refraktometer müssen nach der Messung sofort 

gereinigt werden. 

Kontaminierte Bereiche (z.B. durch Verschütten von Chemikalien) müssen sofort gereinigt 

werden. 

Lange Haare dürfen aus Sicherheitsgründen nicht offen getragen werden. 

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Vor Beginn der Laborarbeit sollten die Hände mit einer Hautcreme eingerieben werden, für 

den Chemiebereich gibt es spezielle Hautschutzpräparate. Diese Cremes sollen vor allem das 

Entfetten der Haut durch Lösungsmittelkontakt verhindern, sie sind auf keinen Fall ein Ersatz 

für Schutzhandschuhe! Geeignete Hautschutzpräparate und deren Verwendung muss vom 

Arbeitgeber in einem Hautschutzplan festgelegt werden. 

Wenn der Verdacht besteht, dass Chemikalien mit der Haut in Berührung kamen, müssen die 

entsprechenden Hautstellen sofort mit Wasser und Seife gründlich gereinigt werden. Nach der 

experimentellen Arbeit sind die Hände zu waschen. Nach dem Waschen das Eincremen nicht 

vergessen! 

Essen und Trinken im Labor ist nicht gestattet, Lebensmittel dürfen nicht im Labor oder in 

den Labor-Kühlschränken aufbewahrt werden. 

1.2.4 Weitere allgemeine Vorsichtmaßnahmen im Labor 

Der Transport von Chemikalien in zerbrechlichen Gefäßen (z.B. Glasflaschen) darf nur in 

bruchsicheren Behältern erfolgen, im einfachsten Fall werden stabile Kunststoffeimer verwendet. 

Die Aufbewahrung von Substanzen im Labor darf nur in verschlossenen (Schliffstopfen, 

Schraubdeckel) und gekennzeichneten Gefäßen erfolgen. Die Beschriftung muss deutlich lesbar 

und beständig sein, auf keinen Fall dürfen wasserlösliche Stifte verwendet werden. Am 

besten geeignet sind mit Bleistift beschriftete Klebeetiketten. Rundkolben müssen gegen Umkippen 

gesichert sein, Korkringe sind wenig geeignet, besser sind Bechergläser geeigneter 

Größe, in die der Kolben eingestellt wird. 

Zur Aufbewahrung von Chemikalien dürfen keine Lebensmittelpackungen oder solche Gefäße, 

die damit verwechselt werden können, verwendet werden (z.B. Getränkeflaschen, Mareadengläser). 

Chemikalienbehälter, die länger aufbewahrt werden, müssen vollständig gekennzeichnet werden: 

• Genauer und vollständiger Substanznamen. Formeln und Abkürzungen können zusätzlich 

angegeben werden, aber nicht ausschließlich. 

• Gefahrensymbol und Gefahrenbezeichnung. 

• R- und S-Sätze. 

• Name des Besitzers oder des Herstellers. 

Bei Chemikalien für den ‚Handgebrauch‘ ist eine vereinfachte Kennzeichnung mit Substanznamen 

und Gefahrensymbol mit Gefahrenbezeichnung ausreichend. Als Handgebrauch werden 

alle für die unmittelbare Arbeit bereitgestellten Stoffe in der minimal erforderlichen 

Menge angesehen. 

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Reaktionsgemische, die vor der weiteren Bearbeitung kurz aufbewahrt werden (z.B. über 

Nacht oder Wochenende) müssen ebenfalls eindeutig beschriftet werden. Hier ist der Name 

des Bearbeiters, Versuchsnummer und ergänzende Hinweise wie ‚Mutterlauge‘, ‚Destillation: 

Fraktion 2‘ oder ‚wässrige Phase‘ ausreichend. 

Apparaturen müssen sicher aufgebaut werden und dürfen nur unter ständiger Kontrolle betrieben 

werden. Besonderes Augenmerk ist zu richten auf: 

• Korrekten, spannungsfreien Aufbau der Apparatur. 

• Die verwendeten Glasgeräte dürfen keine Sprünge aufweisen. 

• Der Druckausgleich zwischen Apparatur und Atmosphäre muss sichergestellt sein. 

• Die Kühlung muss vor dem Versuch angeschlossen werden und auf Dichtigkeit überprüft 

werden. Kühlwasserschläuche sind auf jeden Fall zu sichern und ein Kontakt mit dem 

Heizbad oder der Heizplatte auszuschließen. 

• Heizquellen (z.B. Heizbäder) müssen sich ohne irgendeine Manipulation an der Apparatur 

leicht entfernen lassen, verwenden sie dazu eine Hebebühne. 

• Ist eine exotherme Reaktion zu erwarten, so muss ein Kühlbad bereitgehalten werden. 

Der betriebssichere Aufbau von Reaktionsapparaturen wird in den Kapiteln 2–10 beschrieben. 

Apparaturen, die über längere Zeit betrieben werden (z.B. über Nacht), dürfen nur in speziell 

ausgestatteten Räumen betrieben werden (Nachtlabor). Hier sind zusätzliche Maßnahmen 

notwendig: 

• Die Apparatur muss mit dem Namen des Bearbeiters, Reaktionsgleichung, Angaben zum 

Lösungsmittel, Solltemperatur, Beginn und Ende der Reaktion gekennzeichnet werden. 

• Die Apparatur muss bis zum Erreichen eines stabilen, konstanten Betriebs beaufsichtigt 

werden (Abklingen von exothermen Reaktionen, gleichmäßiges Sieden). Vor Verlassen 

des Labors muss nochmals der sichere Zustand überprüft werden (Kontrolle der Badtemperatur, 

Wasserkühlung etc.). 

• Als Heizquellen dürfen nur Heizplatten mit zusätzlicher Temperaturüberwachung (Kontaktthermometer) 

und Ölbäder verwendet werden. Elektrische Heizhauben können in der 

Regel nicht über ein zusätzliches Kontaktthermometer gesichert werden und sind deshalb 

ungeeignet. 

1.2.5 Entsorgung von Chemikalien 

Alle Reste von Chemikalien sowie Abfälle, die bei der Aufarbeitung von Reaktionen anfallen, 

müssen ordnungsgemäß entsorgt werden. Reaktive Substanzen müssen vor der Entsorgung 

deaktiviert werden. Chemikalienabfälle dürfen nicht in den Hausmüll gegeben werden. Sie 

müssen – nach Gruppen getrennt – in entsprechenden Behältern gesammelt werden. Die Klassifizierung 

der Behälter kann in den Instituten unterschiedlich sein, informieren sie sich über 

die örtlichen Gegebenheiten. Die Entsorgung wird in Abschnitt 1.8 beschrieben. 

11



1.3.1 Kenndaten 

In der Laborpraxis gehen große Gefahren von Chemikalien aus, die explosionsgefährlich sind, 

sich an der Luft oder bei Kontakt mit anderen Substanzen entzünden oder selbstentzündlich 

sind. Gase und leichtflüchtige Verbindungen können mit Luft explosionsfähige Gemische 

bilden. Aus der Kenntnis der gefährlichen Eigenschaften und der physikalischen Daten dieser 

Substanzen lassen sich Vorsichtsmaßnahmen treffen, die den gefahrlosen Umgang mit diesen 

Chemikalien ermöglichen. Der Beurteilung der Gefahren dienen einige Kenndaten: 

Flammpunkt: 

Der Flammpunkt ist die Temperatur bei Normaldruck, bei der sich 

Dämpfe einer brennbaren Substanz an der Luft durch eine Zündquelle 

(offenes Feuer oder Funken) entzündet werden können. 

Explosionsgrenzen: Der Konzentrationsbereich, in dem Gas/Luft- oder Dampf/Luft- 

Mischungen durch eine Zündquelle zur Explosion gebracht werden 

können. 

Zündtemperatur: 

Die Zündtemperatur ist die Temperatur bei Normaldruck, bei der 

sich Dämpfe einer brennbaren Substanz an der Luft oder einem 

heißen Gegentand von selbst entzünden können (Zündpunkt). 

Die Flammpunkte organischer Lösungsmittel können bereits bei tiefen Temperaturen liegen 

(z.B. bei –40 °C für Diethylether), aber auch relativ hohe Flammpunkte werden bei labortypischen 

Arbeiten wie Rückflusskochen oder Destillieren leicht überschritten. Deshalb müssen 

beim Erhitzen organischer Verbindungen grundsätzlich Rückflusskühler aufgesetzt werden. 

Die Explosionsgrenzen von Gas/Luft oder Dampf/Luft-Gemischen variieren in einem weiten 

Bereich. In Tabelle 1.2 werden die Explosionsgrenzen für häufig eingesetzte Solventien aufgelistet. 

Die Zündtemperaturen liegen meist sehr hoch (z.B. Diethylether: 180 °C, Cyclohexan 

260 °C), die Selbstentzündung im Labor stellt deshalb eine geringe Gefahrenquelle dar. Eine 

Ausnahme ist Schwefelkohlenstoff, der manchmal als Lösungsmittel eingesetzt wird. Seine 

Zündtemperatur liegt bei 95 °C und die Dämpfe sind schwerer als Luft. Bei unzureichender 

Kühlung können CS 2 -Dämpfe aus dem Rückflusskühler entweichen, nach unten fallen und 

sich an einer heißen Heizplatte entzünden. Deshalb sollte mit Schwefelkohlenstoff unbedingt 

im Abzug, am besten mit direkter Schlauchableitung vom Rückflusskühler hinter die Abzugsprallwand 

gearbeitet werden! 

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Tabelle 1.2: Siedepunkt, Flammpunkt, Explosionsgrenzen und Zündtemperatur einiger häufig 

eingesetzter Solventien: 

Substanz 

Sdp. 

(1013 hPa) 

Flammpunkt 

Explosionsgrenzen 

[Vol-%] 

Zündtemperatur 

Wasserstoff –252.8 °C –240 °C 4.0–75.6 560 °C 

Acetylen –84 °C 305 °C 1.5–100 325 °C 

Diethylether 34.6 °C –40 °C 1.7–36 180 °C 

n-Pentan 36.1 °C –49.4 °C 1.4–8 285 °C 

Dichlormethan 40 °C – – 13–22 605 °C 

Schwefelkohlenstoff 46.5 °C –30 °C 1–60 95 °C 

Aceton 56.2 °C –20 °C 2.6–13 465 °C 

Chloroform 61 °C – – – – 982 °C 

Methanol 64.5 °C 11 °C 5.5–36.5 455 °C 

Tetrahydrofuran 66 °C –20 °C 1.5–12.4 245 °C 

Essigsäureethylester 77 °C –4 °C 2.1–11.5 460 °C 

Ethanol 78.3 °C 12 °C 3.5–15 425 °C 

Cyclohexan 81 °C –18 °C 1.2–8.3 260 °C 

Toluol 110.6 °C 4 °C 1.2–8 535 °C 

Essigsäure 118 °C 39 °C 4–19.9 485 °C 

1.3.2 Hochentzündliche, leichtentzündliche und entzündliche Substanzen 

Entzündliche Substanzen werden entsprechend ihren Flamm- und 

Siedepunkten in drei Kategorien eingeteilt: 

Kriterien 

Gefahrenzeichen und R-Satz 

Flammpunkt < 0 °C und Siedepunkt ≤ 35 °C F + R 12: Hochentzündlich 

Flammpunkt < 21 °C, aber nicht „Hochentzündlich“ F R 11: Leichtentzündlich 

Flammpunkt zwischen 21 und 55 °C 

R 10: Entzündlich 

Gase, die sich bei Raumtemperatur entzünden lassen, werden ebenfalls mit „F + : Hochentzündlich“ 

gekennzeichnet. Stoffe, die bei Luftkontakt selbstentzündlich (pyrophor) sind oder 

bei Kontakt mit Wasser hochentzündliche Gase bilden (wie z.B. Natrium, Natriumhydrid, 

Lithiumaluminiumhydrid) werden mit „F: Leichtentzündlich“ und einem der R-Sätze „R 15: 

Reagiert mit Wasser unter Bildung leichtentzündlicher Gase“ bzw. „R 17: Selbstentzündlich 

an der Luft“ gekennzeichnet. 

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Vorsichtsmaßnahmen: 

Stellen Sie sicher, dass im Umkreis von 5 m alle offenen Flammen gelöscht sind. Lassen Sie 

Gefäße mit entzündlichen Substanzen nie offen stehen, auch nicht für kurze Zeit. Erhitzen Sie 

entzündliche Substanzen nur in Apparaturen mit ausreichend dimensionierten Kühlern. 

Arbeiten Sie mit hochentzündlichen Substanzen nur im Abzug. Informieren Sie sich vor der 

Verwendung dieser Substanzen über geeignete Löschmittel (siehe Abschnitt 1.7.1) und deren 

Standort. 

Chemikalien, die mit Wasser unter Bildung von leichtentzündlichen Gasen abreagieren 

(R 15) dürfen nur in wasserfreien, trockenen Apparaturen eingesetzt werden. Die Glas-Kühlschlangen 

in den normalen Rückflusskühlern können bei heftigen Reaktionen brechen, es 

empfiehlt sich der Einsatz von Metallkühlern (Kühlschlangen aus Metall). Kontrollieren Sie 

vor Beginn des Versuchs die Dichtigkeit der Kühlschlangen. Bei diesen Versuchen dürfen 

zum Heizen keine Wasserbäder verwendet werden! 

Pyrophore Substanzen (R 17) dürfen nur unter Inertgas-Atmosphäre umgesetzt werden. 

Hierbei gelten die Anweisungen für das Arbeiten unter Schutzgas (siehe Kap. 10). 

Flüssigkeiten können sich beim Umfüllen durch Reibung elektrostatisch aufladen („S 33: 

Maßnahmen gegen elektrostatische Aufladung treffen“). Ein plötzlicher Potentialausgleich 

(Funke) kann dann eine Dampf/Luft-Mischung zünden. Verwenden Sie beim Umfüllen größerer 

Volumina (> 5 l) nur geerdete Gefäße. Reiben Sie die Gefäße nie unmittelbar vor der Verwendung 

mit einem trockenen Tuch ab. Lassen Sie beim Umfüllen die Flüssigkeit immer 

langsam an der Gefäßwand herunter laufen. 

Auch die Kleidung (vor allem Kunstfasern) kann sich elektrostatisch aufladen: Wenn sie 

beim Berühren von Metallen oder sonstigen Gegenständen einen „elektrischen Schlag“ erhalten, 

ist Ihre Kleidung ungeeignet! 

1.3.3 Explosionsgefährliche Substanzen 

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Stoffe, die sich durch Schlag, Reibung, Erwärmung, Feuer oder andere Zündquellen 

auch ohne Beteiligung von Luftsauerstoff explosionsartig zersetzen 

können, z.B. organische Peroxide, Metallazide, Metallsalze der Pikrinsäure, 

werden als „E: Explosionsgefährlich“ zusammen mit den R-Sätzen „R 2: 

Durch Schlag, Reibung, Feuer oder andere Zündquellen explosionsgefährlich“ 

oder „R 3: Durch Schlag, Reibung, Feuer oder andere Zündquellen besonders 

explosionsgefährlich“ gekennzeichnet. 

Die Explosionsgefährlichkeit wird oft durch den Zusatz von Wasser oder anderen inerten 

Substanzen verringert (Phlegmatisierung).



Explosionsgefährliche Stoffe sind nur in möglichst geringen Mengen zu handhaben und immer 

kühl zu lagern. Hitzeeinwirkung, Schlag, Reibung und Metallspatel vermeiden. Auf keinen 

Fall verreiben oder mörsern! 

Häufig besitzen Reaktionen mit explosionsgefährlichen Stoffen eine Induktionsperiode, d.h. 

die Reaktion setzt erst ab einer bestimmten Temperatur oder verzögert ein, kann dann aber 

sehr heftig werden (z.B. Radikalreaktionen mit organische Peroxiden als Radikalstarter). 

Diese Reaktionen erfordern eine ständige Überwachung, ein Kühlbad für den Fall zu heftiger 

Reaktion ist bereitzustellen. Versichern Sie sich vor der Aufarbeitung, dass in der Reaktionsmischung 

keine explosionsgefährlichen Stoffe mehr vorhanden sind (im Falle von Peroxiden 

z.B. durch Kaliumiodid/Stärke-Papier, Blaufärbung bei Anwesenheit von Peroxiden). 

1.3.4 Brandfördernde Substanzen 

Stoffe, die selbst nicht brennen, aber durch Kontakt mit anderen, brennbaren 

Substanzen diese entzünden können oder die Heftigkeit eines Brandes erhöhen, 

werden als „O: Brandfördernd“ gekennzeichnet und durch die folgenden R- 

Sätze genauer spezifiziert: 

„R 7: Kann Brand verursachen“. 

„R 8: Feuergefahr bei Berührung mit brennbaren Stoffen“. 

„R 9: Explosionsgefahr bei Mischung mit brennbaren Stoffen“. 

In der Regel handelt es sich um starke Oxidationsmittel (z.B. Kaliumpermanganat, konzentrierte 

Salpetersäure, Chromschwefelsäure) oder Peroxide (z.B. Peressigsäure). 


Brandfördernde Stoffe dürfen auf keinen Fall mit brennbaren Materialien (z.B. Lösungsmittel, 

Filterpapier) oder Reduktionsmitteln in Berührung kommen. Versichern Sie sich vor der Aufarbeitung 

eines Reaktionsansatzes, dass kein Überschuss an Oxidationsmitteln mehr vorhanden 

ist, ansonsten muss desaktiviert werden (z.B. durch verdünnen mit Wasser und anschließender 

kontrollierter Reduktion). Reste brandfördernder Stoffe dürfen auf keinen Fall in den 

Sonderabfall gegeben werden. Hier könnte es zu unkontrollierten Reaktionen kommen bis zu 

Verpuffungen und Herausschleudern von Material. 

Häufig besitzen Reaktionen mit Oxidationsmitteln eine Induktionsperiode, d.h. die Reaktion 

setzt erst verzögert ein, kann dann aber sehr heftig werden. Diese Reaktionen erfordern eine 

ständige Überwachung, ein Kühlbad für den Fall zu heftiger Reaktion ist bereitzustellen. 

15


1.3.5 Weitere Gefahren durch die Reaktivität von Chemikalien ohne eigene Gefahrensymbole 

Reaktive Chemikalien, denen keines der Gefahrensymbole F + , F, E oder O zugeordnet wird, 

können dennoch durch physikalische Einwirkung (z.B. Erhitzen) oder durch Reaktion mit 

anderen Stoffen gefährlich werden. Diese Gefahren werden durch eigene R-Sätze beschrieben, 

z.B: 

„R 1: In trockenem Zustand explosionsgefährlich“ für Stoffe, die z.B. durch Zusatz von Wasser 

oder in Lösung phlegmatisiert sind und in dieser Form gefahrlos verwendet werden können. 

„R 4: Bildet hochempfindliche explosionsgefährliche Metallverbindungen“ für Verbindungen, 

die als solche nicht explosionsgefährlich sind, aber explosionsfähige Metallsalze bilden. 

„R 5: Beim Erwärmen explosionsfähig“ für Verbindungen, die bei normalen Temperaturen 

zwar stabil sind, aber beim Erhitzen explosionsartig zerfallen. 

„R 6: Mit und ohne Luft explosionsfähig“ 

„R 14: Reagiert heftig mit Wasser“ für Stoffe, die mit Wasser (und meist auch mit niederen 

Alkoholen, Säuren und Basen) zu einer heftigen, exothermen Reaktion führen. 

„R 16: Explosionsgefährlich in Mischung mit brandfördernden Stoffen“ für alle leicht oxidierbaren 

Stoffe (Reduktionsmittel). Mit einer heftigen, unter Umständen explosionsartigen 

Reaktion ist zu rechnen. 

„R 18: Bei Gebrauch Bildung explosionsfähiger/leichtentzündlicher Dampf-Luftgemische 

möglich“. 

„R 19: Kann explosionsfähige Peroxide bilden“ für Stoffe, die selbst keine Explosionsgefahr 

darstellen, aber mit Luft (oft unter Einwirkung von Licht und Metallspuren) leicht Peroxide 

bilden (z.B. Diethylether, THF und andere Ether). Die Peroxide reichern sich bei einer Destillation 

im Sumpf an und können dann explodieren. Lösungsmittel, die zur Bildung von Peroxiden 

neigen, müssen in braunen Flaschen aufbewahrt werden und mit Stabilisatoren versetzt 

werden, um die Peroxidbildung zu verhindern. Dennoch sollten immer folgende Vorsichtsmaßnahmen 

getroffen werden: 

Prüfen Sie vor der Destillation immer auf Peroxide (z.B. mit KI/Stärke-Papier oder spezielle 

Teststäbchen). Destillieren Sie problematische Lösungsmittel nie bis zur Trockne. Achtung: 

bei der Destillation wird auch der Stabilisator entfernt, im Destillat können sich sehr rasch 

Peroxide neu bilden. Für weitere Informationen siehe Kapitel 11. 

16



Bei der Giftigkeit wird prinzipiell zwischen akuter Wirkung und nicht akuter Wirkung 

unterschieden. Bei der akuten Wirkung setzt die Schädigung sofort oder nach kurzer Zeit ein, 

ein Zusammenhang zwischen Dosis und Wirkung lässt sich bestimmen. Für krebserzeugende, 

erbgutverändernde, fruchtschädigende, sensibilisierende oder auf sonstige Weise chronisch 

schädigende Stoffe kann keine Beziehung zwischen Dosis und Wirkung aufgestellt werden. 

Eine Schädigung kann (muss aber nicht) bereits bei einmaligen Kontakt erfolgen, die Wirkung 

tritt aber unter Umständen erst nach Jahren auf. 

Die Einstufung giftiger Substanzen erfolgt hauptsächlich nach ihrer akuten Toxizität, die 

durch Tierversuche ermittelt wird. Die Kenngrößen sind LD 50 für die Aufnahme über die 

Haut (dermal) oder durch Verschlucken (oral) und LC 50 für die Aufnahme über die Atmungsorgane 

(Inhalation). Der Wert (in mg/kg Körpergewicht oder mg/l Luft bei 4 h Expositionsdauer) 

gibt die Menge oder Konzentration an, bei der 50% der Versuchstiere verenden. 

Chronische Toxizitäten werden durch die Gefahrensymbole nur unzureichend dargestellt, hier 

muss auf die entsprechenden R-Sätze geachtet werden (siehe unten!). 

Die orale Aufnahme von Chemikalien und daraus resultierende Vergiftungen spielen im 

Labor praktisch keine Rolle, viel wichtiger ist die mögliche Aufnahme durch Einatmen von 

Dämpfen oder Stäuben und die Aufnahme durch die Haut. 

1.4.1 Akut toxische Substanzen 

Aufnahme durch Verschlucken: 

Giftige Stoffe werden in drei Klassen (sehr giftig, giftig und 

gesundheitsschädlich) eingeteilt. Die Einstufung erfolgt nach 

dem Aufnahmeweg und den LD 50 - bzw. LC 50 -Werten aus 

Tierversuchen: 

Symbol R-Satz LD 50 (oral) 

[mg/kg Körpergewicht] 

T+ R 28: Sehr giftig beim Verschlucken. < 25 

T R 25: Giftig beim Verschlucken. 25 – 200 

Xn R 22: Gesundheitsschädlich beim Verschlucken. 200 – 2000 

17



Die normalen Vorsichtsmaßnahmen sind ausreichend. Beim Pipetieren von Flüssigkeiten darf 

nicht mit dem Mund angesaugt werden. Man verwende Pipetten mit Peleusball oder Saugkolben-Pipetten. 

Aufnahme durch die Haut: 

Symbol R-Satz LD 50 (dermal) 

[mg/kg Körpergewicht] 

T+ R 27: Sehr giftig bei Berührung mit der Haut. < 50 

T R 24: Giftig bei Berührung mit der Haut. 50 – 400 

Xn R 21: Gesundheitsschädlich bei Berührung mit der 

Haut. 

400 – 2000 

Substanzen, die besonders leicht über die Haut aufgenommen werden können, sind in der 

TRGS 900 und TRGS 905 mit dem Buchstaben H (für hautresorptiv) gekennzeichnet. Im 

Allgemeinen können Flüssigkeiten wegen der größeren Kontaktfläche besser aufgenommen 

werden als Feststoffe. Achten Sie aber auf Stäube, die beim Umfüllen eventuell auf feuchten 

oder schweißnassen Händen oder Armen haften bleiben. Der S-Satz „S 28: Bei Berührung mit 

der Haut sofort abwaschen mit ...“ muss vom Hersteller mit geeigneten Reinigungsmethoden 

ergänzt werden. Sorgen Sie dafür, dass das angegeben Reinigungsmittel vorhanden ist! 


Wenn der Hautkontakt nicht sicher ausgeschlossen werden kann, müssen bei giftigen und sehr 

giftigen Stoffen Schutzhandschuhe verwendet werden. Nach Hautkontakt mit gefährlichen 

Stoffen müssen die betroffenen Hautstellen gründlich gereinigt werden (siehe Hinweise in 

„S 28“). 

Aufnahme durch die Atmungsorgane: 

Symbol R-Satz LC 50 (inhal.) [mg/l Luft], 

4 h Expositionsdauer 

T+ R 26: Sehr giftig beim Einatmen. < 0.5 

T R 23: Giftig beim Einatmen. 0.5 – 2 

Xn R 20: Gesundheitsschädlich beim Einatmen. 2 – 20 

Der häufigste Aufnahmeweg bei leichtflüchtigen Substanzen ist das Einatmen, ihre Flüchtigkeit 

kann über den Dampfdruck abgeschätzt werden. Naturgemäß ist bei Raumtemperatur der 

Dampfdruck von Flüssigkeiten höher als der von Feststoffen, Ausnahmen sind leicht sublimierbare 

Feststoffe wie z.B. Iod, Adamantan oder p-Benzochinon. Nicht unterschätzt werden 

darf das Einatmen von Stäuben, die beim Umfüllen oder Pulvern von Feststoffen entstehen. 

18



Gefäße mit leichtflüchtigen Stoffen immer verschlossen halten. Flüssigkeiten sollten nicht 

abgewogen, sonder mit Messzylindern, Pipetten oder Spritzen im Abzug abgemessen werden. 

Bei Staubentwicklung muss ebenfalls unter dem Abzug gearbeitet werden. 

1.4.2 Ätzende und reizende Substanzen 

Beruht die schädliche Wirkung eines Stoffes nicht auf der Toxizität 

durch Aufnahme in den Körper, sondern auf der direkten Einwirkung 

auf die Haut oder Schleimhäute (Mund, Lunge, Magen etc.), wird der 

Stoff als ätzend oder reizend eingestuft. 

Wird die Haut innerhalb von 4 h vollständig zerstört, wird der Stoff als „Ätzend“ mit dem 

Gefahrensymbol C und „R 34: Verursacht Verätzungen“ gekennzeichnet. Tritt die Zerstörung 

der Haut bereits innerhalb von 3 Minuten auf, gilt „R 35: Verursacht schwere Verätzungen“. 

Ist die schädliche Wirkung auf die Haut begrenzt auf Entzündungen, wird der Stoff als „Reizend“ 

mit dem Gefahrensymbol Xi gekennzeichnet. Durch R 36, 37 und/oder 38 wird die 

Wirkung weiter spezifiziert: 

„R 36: Reizt die Augen.“ 

„R 37: Reizt die Atmungsorgane.“ 

„R 38: Reizt die Haut.“ 

Ätzende Stoffe sind alle starken Säuren und Laugen. Schwache sowie verdünnte Säuren und 

Laugen wirken meist reizend. Beachten Sie, dass auch viele organische Basen (z.B. Amine 

oder Alkalialkoholate) bzw. ihre Lösungen ätzend sind. 

Viele organische Lösungsmittel sind als reizend eingestuft. Ihre Wirkung beruht meist auf der 

Entfettung der Haut, sie wird rissig und spröde. 

Die Augen sind besonders gefährdet, Verätzungen führen zur Trübung der Hornhaut, die vor 

allem bei Verätzungen mit Basen oft irreversibel ist. 

Eine besondere Gefahr stellen Verätzungen mit Fluss-Säure dar: in diesem Fall bildet sich 

kein Schorf, der den Verlauf der Verätzungen normalerweise verzögert. Verätzungen mit 

Fluss-Säure verlaufen rasch und dringen sehr tief in das Gewebe ein. 


Direkter Hautkontakt ist zu vermeiden, verwenden Sie für stark ätzende Substanzen immer 

Schutzhandschuhe. Nach Hautkontakt sofort mit viel Wasser abwaschen. 

19


Der Augenschutz vor Spritzern ist durch die obligatorische Schutzbrille gewährleistet. Sollte 

dennoch eine ätzende Substanz in die Augen gelangen, ist das Auge bei weit geöffnetem Lidspalt 

mindestens 15 Minuten lang gründlich mit der Augendusche zu spülen, anschließend 

muss sofort der Augenarzt aufgesucht werden. 

Ätzende, leichtflüchtige Substanzen immer im Abzug handhaben und die Gefäße stets verschlossen 

halten. 

1.4.3 Krebserzeugende, erbgutverändernde und reproduktionstoxische Stoffe 

Der Nachweis sogenannter CMR-Eigenschaften (C = cancerogen = krebserzeugend, M = 

mutagen = erbgutverändernd und R = reproduktionstoxisch = fortpflanzungsgefährdend) von 

Substanzen ist schwierig, ein eindeutiger Kausalzusammenhang für Menschen ist nur in 

wenigen Fällen nachgewiesen. Ergebnisse aus Tierversuchen, Tests an Zelllinien oder die 

Befunde epidemiologischer Studien sind oft strittig. 

Rechtlich bindend ist in Europa die Legaleinstufung nach der Stoffliste im Anhang I der 

Richtlinie 67/548/EWG. Ergänzungen auf nationaler Ebene sind möglich, sie werden in 

Deutschland durch die TRGS 905 bekanntgegeben. 

Daneben nimmt die ‚Senatskommission zur Prüfung gesundheitsschädlicher Arbeitsstoffe‘ 

der DFG eigene Einstufungen vor, die dem ‚Ausschuss für Gefahrstoffe (AGS)‘ vorgeschlagen 

werden. Nach der Bewertung durch den AGS können diese Vorschläge in die 

TRGS 905 aufgenommen werden oder bis zum Vorliegen eindeutiger Daten zurückgestellt 

werden. Dies kann dazu führen, dass ein Stoff nach den Erkenntnissen der Senatskommission 

als krebserzeugend anzusehen ist, nach der Legaleinstufung aber auf dem Flaschenetikett kein 

Hinweis auf die krebserzeugende Eigenschaft gegeben wird. 

Krebserzeugende Stoffe werden nach dem Anhang VI der Richtlinie 67/548/EWG in drei 

Kategorien eingeteilt: 

Kategorie 1: Die krebserzeugende Wirkung beim Menschen ist bekannt und ein Kausalzusammenhang 

zwischen Krebsentstehung und Exposition hinreichend nachgewiesen. 

Kategorie 2: Stoffe, die als krebserzeugend für den Menschen angesehen werden sollten. Es 

bestehen hinreichende Anhaltspunkte zu der Annahme, dass die Exposition eines Menschen 

gegenüber dem Stoff Krebs erzeugen kann. Diese Annahme beruht im Allgemeinen auf Langzeitversuchen 

bei Tieren oder sonstigen relevanten Informationen. 

Kategorie 3: Stoffe, die wegen möglicher krebserzeugender Wirkung beim Menschen Anlass 

zu Besorgnis geben, über die jedoch ungenügende Informationen vorliegen. Aus Tierversuchen 

liegen einige Anhaltspunkte vor, die jedoch nicht ausreichen, um einen Stoff in Kategorie 

2 einzustufen. 

20


Die Kennzeichnung erfolgt nach folgendem Schema: 

Kategorie R-Satz Gefahrensymbol 

K1 oder K2 R 45: Kann Krebs erzeugen. Oder: 

R 49: Kann Krebs erzeugen beim Einatmen. 

T 

T 

K3 R 45: Kann möglicherweise Krebs erzeugen. Xn 

Mutagene (erbgutverändernde) Stoffe führen eine dauerhafte Veränderung des Erbguts herbei. 

Es kann zur Veränderung einzelner Gene, ganzer Genblöcke oder des ganzen Chromosoms 

kommen, die Erbgutschädigung ist vererblich. Sie werden ebenfalls in drei Kategorien 

mit folgender Kennzeichnung eingeteilt: 


M1 oder M2 R 46: Kann vererbbare Schäden verursachen. T 

M3 R 68: Irreversibler Schaden möglich. Xn 

Bei reproduktionstoxischen (fortpflanzungsgefährdenden) Stoffen wird unterschieden 

zwischen: 

• Stoffen, welche die Fortpflanzungsfähigkeit (Fruchtbarkeit) gefährden (R F ) und 

• Stoffen, welche die Entwicklung ungeborener Kinder beeinträchtigen (fruchtschädigende 

Stoffe, R E ). 

Auch hier werden jeweils drei Kategorien unterschieden. Die Kennzeichnung erfolgt nach 

dem Schema: 


R F 1 oder R F 2 R 60: Kann die Fortpflanzungsfähigkeit beeinträchtigen. T 

R E 1 oder R E 2 R 61: Kann das Kind im Mutterleib schädigen. 

T 

R F 3 R 62: Kann möglicherweise die Fortpflanzungsfähigkeit Xn 

beeinträchtigen. 

R E 3 R 63: Kann das Kind im Mutterleib möglicherweise 

schädigen. 

Xn 


Prinzipiell sollten krebserzeugende, mutagene und reproduktionstoxische Stoffen vermieden 

und durch weniger gefährliche Stoffe ersetzt werden. Wenn das nicht möglich ist, muss die 

Exposition auf ein Minimum beschränkt, also direkter Hautkontakt und Einatmen vermieden 

werden. Es sind dieselben Vorsichtsmaßnahmen wie beim Umgang mit sehr giftigen Stoffen 

zu treffen. 

21


Schwangere Frauen dürfen nach der Mutterschaftsverordnung (MuSchV) mit krebserzeugenden, 

mutagenen und reproduktionstoxischen Stoffen überhaupt nicht in Berührung kommen. 

1.4.4 Sensibilisierende Stoffe 

Manche Stoffe können durch Einatmen oder Hautkontakt Allergien auslösen. Sie werden nach 

dem Anhang I der EG-Richtlinie 67/548 gekennzeichnet mit: 

Xn 

Xi 

„R 42: Sensibilisierung durch Einatmen möglich.“ 

„R 43: Sensibilisierung durch Hautkontakt möglich.“ 

Ergänzend dazu werden in der TRGS 907 Stoffe aufgelistet, die in der EG-Richtlinie noch 

nicht als sensibilisierend eingestuft wurden. 


Hautkontakt und Einatmen sollten vermieden werden, insbesondere wenn bereits eine Überempfindlichkeit 

gegenüber dem betreffenden oder auch anderen Stoffen besteht. 


Chemikalien können bei Freisetzung in die Umwelt Schäden anrichten, insbesondere 

wenn sie in das Abwasser gelangen. Diese Gefahren werden mit den 

R-Sätzen 50 bis 59 beschrieben, zusammen mit dem Gefahrensymbol N: 

R-Satz 

R 50: Sehr giftig für Wasserorganismen 

R 51: Giftig für Wasserorganismen 

R 54: Giftig für Pflanzen 

R 55: Giftig für Tiere 

R 56: Giftig für Bodenorganismen 

R 57: Giftig für Bienen 

R 58: Kann längerfristig schädliche Wirkungen auf die Umwelt haben 

R 59: Gefährlich für die Ozonschicht. 

R 52: Schädlich für Wasserorganismen 

R 53: Kann in Gewässern längerfristige schädliche Wirkungen haben. 

Gefahrensymbol 

N 

ohne 

Gefahrensymbol 

Im normalen Laborbetrieb werden alle gefährlichen Abfälle in besonderen Behältern gesammelt 

und einer ordnungsgemäßen Entsorgung zugeführt, so dass das Risiko einer Umwelt- 

22


schädigung eher gering ist (siehe Kapitel 1.8). Eine Ausnahme sind freiwerdende Dämpfe, die 

über die Abluft in die Atmosphäre gelangen können. 

Das Abdampfen von Lösungsmitteln oder anderen flüchtigen Stoffen im Abzug ist nicht erlaubt, 

auch wenn es in (älteren) Vorschriften empfohlen wird. Verwenden Sie zum Entfernen 

von Lösungsmitteln Destillationsapparaturen oder Rotationsverdampfer. Zur Vakuumerzeugung 

sollten Wasserstrahlpumpen durch Membranpumpen mit Emissionskondensator ersetzt 

werden, dadurch wird der Eintrag von flüchtigen Stoffen in das Abwasser sehr wirkungsvoll 

reduziert. Reste von gefährlichen flüchtigen Chemikalien (z.B. Brom) dürfen nicht im Abzug 

durch Verdampfen ‚entsorgt‘ werden, sondern müssen unmittelbar durch chemische Reaktionen 

zu ungefährlichen und nicht reaktiven Stoffen umgesetzt (‚vernichtet‘) werden (z.B. 

Reduktion von Brom zu Bromid). Danach können sie in die entsprechenden Sonderabfallbehälter 

gegeben werden. 

1.6 Weitere typische Gefahren im Labor 

1.6.1 Schnittverletzungen 

Schnittverletzungen sind die häufigsten Verletzungen im Labor, sie sind meist auf Unachtsamkeit 

und Missachtung der einfachsten Vorsichtmaßnahmen zurückzuführen: 

• Achten Sie darauf, dass alle verwendeten Glasgeräte einwandfrei sind, d.h. keine Sprünge, 

Risse oder scharfen Kanten haben. 

• Scherben oder Glasbruch (z.B. zerbrochene Pipetten, Glasrohre oder -stäbe) gehören 

ausschließlich in Sammelbehälter für Laborglasabfall. Fassen Sie Scherben nie mit der 

bloßen Hand, sondern nur mit (Tiegel-) Zangen, Pinzetten oder speziellen Schnittschutzhandschuhen 

an. 

• Verwenden Sie zum Aufziehen von Schläuchen auf Glasrohre und Glasoliven-Anschlüsse 

oder beim Durchführen von Glasrohren durch Gummistopfen immer einige Tropfen 

Gleitmittel, z.B. Glycerin. Gewaltanwendung kann zu Bruch und gefährlichen Handverletzungen 

führen. Bei PVC-Schläuchen hilft Eintauchen in warmes Wasser. Versuchen 

Sie nie, festsitzende Schläuche mit Gewalt abzuziehen, man schneidet sie besser ab. 

• Versuchen Sie nicht, festsitzende Schliffverbindungen durch kräftiges Ziehen zu lösen. 

Es besteht die Gefahr, dass sie zerbrechen. Sie können durch Klopfen mit einem Holzstück 

(z.B. Hammerstiel) und leichtem Zug gelockert werden. Durch Erwärmen mit einem 

Heißluftföhn oder einem Gasbrenner können festgebackene Schliffe ebenfalls gelöst 

werden, die Apparatur darf dann aber keine Chemikalien enthalten, die sich entzünden 

können! Das Einlegen in ein Ultraschallbad, am besten bei ca. 60 °C, hat sich ebenfalls 

bewährt. Wenn nichts hilft, den Glasbläser aufsuchen. 

23


1.6.2 Verbrennungen und Verbrühungen 

Verbrennungen an heißen Gegenständen oder Verbrühungen durch heiße Öl- oder Wasserbäder 

kommen im Labor relativ häufig vor: 

• Entnehmen Sie die Glasgeräte nie mit bloßen Händen aus dem (heißen) Trockenschrank. 

• Lassen Sie Apparaturen prinzipiell immer erst abkühlen, bevor Sie sie abbauen. Wenn mit 

heißen Lösungen gearbeitet wird (z.B. Umkristallisation aus heißen Solventien mit anschließender 

Heißfiltration) empfiehlt es sich, den heißen Kolben in der Stativklammer 

eingespannt zu lassen und die Klammer als ‚Haltegriff‘ zu verwenden. 

• Heiz- und Kältebäder sollten immer auf Laborhebebühnen stehen und sich durch einfaches 

Herunterdrehen der Hebebühne vollständig von der Apparatur entfernen lassen. 

• Heiße Heizbäder dürfen ebenso wie Kältebäder (Dewar-Behälter mit Kältemischungen) 

nicht transportiert werden. Lassen Sie Heizbäder zuvor abkühlen und Kältebäder auf 

Raumtemperatur kommen. 


Informieren Sie sich vor dem Arbeiten im Labor über alle Sicherheitseinrichtungen (Fluchtwege, 

Notruftelefon, Feuermelder, Rettungstreffpunkte, Feuerlöscher, Notduschen, Augenduschen, 

Löschdecken, Absperrventile für Gas und Strom usw.). Nur dann können Sie bei einem 

Unfall schnell handeln. Aus Sicherheitsgründen ist es grundsätzlich nicht gestattet, allein im 

Labor zu arbeiten! 

• Informieren Sie die Nachbarlabore und das technische Personal über den Unfall. 

• Verletzte Personen müssen schnellstens in Sicherheit gebracht und wenn nötig ärztlich 

versorgt werden. 

• Begeben Sie sich nie allein in Gefahr! Eine zweite Person muss die Sicherung übernehmen. 

1.7.1 Laborbrände 

• Bei Personen muss das Feuer so schnell als möglich mit der Löschdecke erstickt oder der 

Notdusche gelöscht werden. Bewährt haben sich auch kleine, tragbare Kohlendioxidlöscher. 

• Laborbrände sollten generell nicht mit Wasser gelöscht werden! Alkalimetalle, Metallhydride 

und komplexe Metallhydride können mit Wasser explosionsartig reagieren. Wenn 

Wasser in heiße Ölbäder gelangt, kann das explosionsartig verdampfende Wasser das 

heiße Öl im weiten Umkreis verspritzen. Hinweise auf geeignete Löschmittel finden Sie 

im S-Satz 43. 

24


• Kalte Flammen, z.B. von brennendem Ethanol, können mit einer Feuerlöschdecke oder 

einem Handtuch erstickt werden. 

• Bei normalen Bränden sind Kohlendioxid-Löscher die Methode der Wahl. 

• Bei Gas- oder Schwelbränden sollte ein Pulverlöscher verwendet werden. Der Einsatz 

von Pulverlöschern führt dazu, dass das gesamte Labor mit einer weißen Pulverschicht 

bedeckt wird. 

• Brände von Alkali- und Erdalkalimetallen und Hydride lassen sich weder mit 

Kohlendioxid- noch mit Pulverlöschern bekämpfen, Kohlendioxid unterhält den Brand in 

diesen Fällen sogar. Bei begrenzten Bränden kann das Abdecken mit Sand genügen, bei 

größeren Bränden müssen spezielle Metallbrandlöscher verwendet werden. 

• Brände sind immer von unten nach oben zu bekämpfen. Halten Sie Abstand zum 

Brandherd (etwa 2 m). 

• Veranlassen Sie, dass Neugierige den Unfallort verlassen. 

Wenn die Löschversuche nicht unmittelbar zum Erfolg führen, müssen weitere Maßnahmen 

ergriffen werden: 

• Lösen Sie Feueralarm aus (Feuermelder, Notruf über Telefon). 

• Versuchen Sie, die Ausweitung des Brandes zu verhindern, soweit es ohne Gefahr möglich 

ist. 

• Bringen Sie Lösungsmittelflaschen, Druckgasflaschen etc. aus dem Gefahrenbereich. 

• Trennen Sie die Gaszufuhr über die zentralen Absperrventile. 

• Trennen Sie die Stromversorgung über die Hauptsicherung. 

• Schließen Sie die Fenster und Labortüren. Dadurch kann die Ausbreitung des Feuers für 

einige Zeit verhindert werden. 

1.7.2 Erste Hilfe bei Verletzungen 

• Schnittwunden nicht auswaschen. Es ist besser, sie erst einige Zeit bluten zu lassen, 

dabei werden Fremdkörper oder Chemikalien ausgespült. Dann wird die Wunde mit Verbandmaterial 

abgedeckt. 

• Brandverletzungen müssen so schnell als möglich mit fließendem, kaltem Wasser behandelt 

werden, die Behandlung sollte längere Zeit erfolgen. 

• Verätzungen oder Kontamination der Haut mit Chemikalien werden ebenfalls mit 

fließendem, kaltem Wasser behandelt, wenn größere Hautpartien betroffen sind unter der 

Notdusche. Kleidung, die mit Chemikalien kontaminiert ist, muss unbedingt abgelegt 

werden. Ist die Chemikalie schlecht oder gar nicht wasserlöslich wird zunächst Seife 

benutzt, anschließend wird mit Polyethylenglykol 400 gewaschen. 

• Bei Verletzungen sollte nach der ersten Wundversorgung immer ein ausgebildeter Ersthelfer, 

bei größeren Verletzungen ein Arzt zu Rate gezogen werden. Informieren Sie den 

Arzt über den Unfallhergang und die verwendeten Chemikalien. Im Zweifelsfall Kontakt 

mit dem zuständigen Giftnotfallzentrum aufnehmen. 

25


Tabelle 1.3: Giftnotrufzentralen in Deutschland. 

Berlin 

BBGes – Giftnotruf Berlin 

Institut für Toxikologie 

Klinische Toxikologie und Giftnotruf Berlin 

Karl-Bonhoeffer Str. 285 

13437 Berlin 

Tel: 030-19240 

Fax: 030-3068-6721 

eMail: Mail@giftnotruf.de 

Internet: http://www.giftnotruf.de/ 

Charité - Universitätsmedizin Berlin 

Campus Virchow Klinikum 

Klinik für Nephrologie und internistische Intensivmedizin, Giftinformation 

Augustenburger Platz 1 

13353 Berlin 

Tel: 030-450-653555 

Fax: 030-450-553915 

eMail: giftinfo@charite.de 

Internet: http://www.charite.de/rv/nephro/ 

Bonn 

Erfurt 

Freiburg 

Informationszentrale gegen Vergiftungen 

Zentrum für Kinderheilkunde Universitätsklinikum Bonn 

Adenauerallee 119 

53113 Bonn 

Tel: 0228-19240 

Fax: 0228-287-3314 

eMail: GIZBN@ukb.uni-bonn.de 

Internet: http://www.meb.uni-bonn.de/giftzentrale/ 

Gemeinsames Giftinformationszentrum der Länder 

Mecklenburg-Vorpommern, Sachsen, Sachsen-Anhalt, und Thüringen 

Nordhäuser Str. 74 

99089 Erfurt 

Tel: 0361-730-730 

Fax: 0361-730-7317 

eMail: Info@ggiz-erfurt.de 

Internet: http://www.ggiz-erfurt.de 

Zentrum für Kinderheilkunde und Jugendmedizin 

Vergiftungs-Informations-Zentrale 

Mathildenstr. 1 

79106 Freiburg 

Tel: 0761-19240 

Fax: 0761-270-4457 

eMail: giftinfo@kikli.ukl.uni-freiburg.de 

Internet: http://www.giftberatung.de 

26


Tabelle 1.3 (Fortsetzung): Giftnotrufzentralen in Deutschland. 

Göttingen 

Homburg 

Mainz 

München 

Nürnberg 

Giftinformationszentrum-Nord der Länder Bremen, Hamburg, 

Niedersachsen und Schleswig-Holstein (GIZ-Nord) 

Universität Göttingen - Bereich Humanmedizin 

Robert Koch-Str. 40 

37075 Göttingen 

Tel: 0551-383180 

Fax: 0551-3831881 

eMail: giznord@giz-nord.de 

Internet: http://www.Giz-Nord.de 

Informations- und Beratungszentrum für Vergiftungsfälle 

Klinik für Kinder- und Jugendmedizin 

66421 Homburg / Saar 

Tel: 06841-1628314 

Fax: 06841-1628438 

Internet: http://www.uniklinikumsaarland.de/kinderklinik/Vergiftungszentrale/vergiftungszentrale.html 

Klinische Toxikologie und Beratungsstelle bei Vergiftungen der Länder 

Rheinland-Pfalz und Hessen 

Universitätsklinikum 

Langenbeckstr. 1 

55131 Mainz 

Tel: 06131-19240 oder 232466 

Fax: 06131-232469 oder 176605 

eMail: giftinfo@giftinfo.uni-mainz.de 

Internet: http://www.giftinfo.uni-mainz.de/ 

Giftnotruf München 

Toxikolog. Abt. der II. Med. Klinik und Poliklinik, rechts der Isar der Technischen 

Universität München 

Ismaninger Str. 22 

81675 München 

Tel: 089-19240 

eMail: tox@lrz.tu-muenchen.de 

Internet: http://www.toxinfo.org 

Giftnotrufzentrale Nürnberg 

Med. Klinik 2, Klinikum Nürnberg, Lehrstuhl Innere Medizin-Gerontologie, 

Universität Erlangen-Nürnberg 

Prof.-Ernst-Nathan-Str. 1 

90419 Nürnberg 

Tel: 0911-398 2665 

Fax: 0911-398 2192 

eMail: muehlberg@klinikum-nuernberg.de 

Internet: http://www.giftinformation.de 

27


• Wenn Chemikalien in die Augen gelangt sind, ist eine mindestens 15-minütige Spülung 

des Auges bei weit geöffnetem Lidspalt nötig. Meistens ist der Verletzte nicht in der Lage, 

das Auge geöffnet zu halten, deshalb muss ein Helfer das Auge geöffnet halten. Nach der 

Erstversorgung ist ein Augenarzt aufzusuchen. 

• Besteht der Verdacht, dass giftige oder ätzende Stoffe inhaliert wurden, muss der Betroffene 

rasch an die frische Luft gebracht und der Notarzt verständigt werden. Wenn 

vorhanden, kann bei Atemnot Cortison (z.B. Auxiloson-Spray) zur Lungenödem-Prophylaxe 

gegeben werden. Versuchen Sie Informationen über die Art des inhalierten Stoffes zu 

erhalten und informieren Sie den Notarzt. 

• Wurden Chemikalien verschluckt, darf auf keinen Fall Erbrechen ausgelöst werden. Sofort 

den Notarzt verständigen. Inzwischen klären, welche Chemikalien verschluckt wurden, 

viel Wasser trinken lassen und das zuständige Giftnotfallzentrum (Tab. 1.3) konsultieren. 

1.7.3 Verschüttete Chemikalien 

Sichern Sie die betreffende Stelle ab! Falls die Substanz im Abzug verschüttet wurde, wird 

der Frontschieber sofort geschlossen. Informieren Sie die Personen in der Umgebung! Die 

weitere Vorgehensweise richtet sich nach den Eigenschaften und der Menge der freigesetzten 

Chemikalien: 

• Kleine Mengen verschütteter, nicht reaktiver Flüssigkeiten sollten mit einem Papiertuch 

oder Zellstoff aufgenommen werden. Bei leichtflüchtigen Substanzen lässt man dann das 

getränkte Papier im Abzug ausdampfen, bei schwerer flüchtigen Flüssigkeiten wird das 

getränkte Papier in einem Kunststoffbeutel verpackt in den entsprechenden Sammelbehälter 

für Feststoffe gegeben. 

• Kleine Mengen von Säuren, Laugen oder Salzen (nicht Schwermetallsalze!) werden mit 

Wasser verdünnt und in das Abwasser gespült. 

• Reaktive Flüssigkeiten sowie alle größeren Flüssigkeitsmengen werden mit Adsorptionsmaterial 

aufgenommen (z.B. Vermiculite oder Chemizorb). Das getränkte Material 

muss falls nötig desaktiviert werden, danach in Kunststoffbeutel verpackt in die entsprechenden 

Sammelbehälter für Feststoffe geben. 

• Feststoffe werden vorsichtig zusammengekehrt, Staubentwicklung sollte durch Anfeuchten 

mit wenig Wasser verhindert werden. 

• Wenn sehr reaktive oder giftige Stoffe freigesetzt werden, muss das Labor sofort 

geräumt werden. Informieren Sie alle Personen! Die Entsorgung darf nur von erfahrenen 

Personen, evtl. mit Atemschutz und spezieller Schutzkleidung durchgeführt werden. 

• Wurde Quecksilber freigesetzt (z.B. beim Bruch eines Thermometers) muss es sorgfältig 

zusammengekehrt werden. Große Kugeln werden mit einer Quecksilberzange aufgenommen, 

kleinere Kügelchen mit Hilfe eines speziellen Absorptionsmittels (z.B. Mercurisorb). 

Alle quecksilberhaltigen Abfälle müssen in einem speziellen Behälter gesammelt werden. 

Ist Quecksilber auf den Boden gefallen, muss weiträumig (auch unter Schränken und 

zwischen den Bodenfugen) mit Absorptionsmittel gereinigt werden! 

28



Chemikalien dürfen niemals unkontrolliert in die Umwelt gelangen. Im Labor dürfen sie auf 

keinen Fall ins Abwasser gelangen. Verunreinigte Chemikalien müssen der geordneten 

Entsorgung zugeführt werden. 

Zur sicheren Entsorgung von Chemikalien (Feststoffe, Flüssigkeiten) müssen die anfallenden 

Laborabfälle – nach Gruppen getrennt – in speziellen Sonderabfallbehältern gesammelt 

werden, um sie später entsprechend ihrer Eigenschaften zu entsorgen. 

Die Entsorgungskonzepte können an den verschiedenen Instituten unterschiedlich sein, 

informieren Sie sich! 

Feststoffe werden einzeln verpackt und beschriftet (in Behältern oder in Plastiktüten) und 

getrennt nach anorganischen, organischen und schwermetallsalzhaltigen Stoffen in die Sammelbehälter 

für Feststoffe gegeben. Dadurch wird der direkte Kontakt von unverträglichen 

Substanzen verhindert. 

Flüssigkeiten müssen in allen Fällen getrennt gesammelt werden: 

• Organische, halogen- und wasserfreie Lösungsmittel 

• Organische, halogenhaltige, wasserfreie Lösungsmittel 

• Wässrige, halogenfreie Lösungsmittel und Waschwässer, verunreinigt mit organischen, 

halogenfreien Stoffen 

• Wässrige, halogenhaltige Lösungsmittel und Waschwässer, verunreinigt mit organischen, 

halogenhaltigen Stoffen 

• Wässrige Lösungen von Schwermetallen 

Desaktivierung reaktiver Chemikalien 

Chemikalienreste, die in die Sonderabfallbehälter gegeben werden, dürfen nicht reaktiv sein 

und keine unkontrollierten Reaktionen im Abfallbehälter verursachen, sie müssen vorher 

desaktiviert werden: 

• Natriumreste werden in der nebenstehenden Apparatur durch Zutropfen 

von 2-Propanol oder Ethanol zu Natriumalkoholaten umgesetzt. 

Wenn die Wasserstoffentwicklung beendet ist, wird vorsichtig 

mit Wasser versetzt. Nach der Neutralisation mit verdünnter Schwefelsäure 

wird die Lösung in den Sonderabfallbehälter für halogenfreie, 

wässrige organische Solventien gegeben. 

29


• Alkalihydride, Alkaliamide und Natriumdispersionen (häufig als Disperion in Weißöl) 

werden in der gleichen Apparatur in einem inertem Lösungsmittel (z.B. Toluol) suspendiert. 

Unter Rühren tropft man langsam 2-Propanol oder Ethanol zu. Wenn die Umsetzung 

unter Wasserstoffentwicklung beendet ist, wird mit Wasser verdünnt, mit verdünnter 

Schwefelsäure neutralisiert und in den Sonderabfallbehälter für halogenfreie, wässrige 

organische Solventien gegeben. 

• Lithiumaluminiumhydrid wird in der gleichen Apparatur in einem Ether (z.B. 1,4- 

Dioxan oder THF) aufgeschlämmt und tropfenweise unter Rühren mit einer 1:4-Mischung 

aus Ethylacetat und dem Ether versetzt. Dabei darf die Ethylacetat/Ether-Mischung nicht 

an der Kolbeninnenwand herunterlaufen, da sich sonst ‚Klumpen‘ bilden, die noch nicht 

hydrolysiertes Lithiumaluminiumhydrid einschließen. Wenn die Wasserstoffentwicklung 

beendet ist, wird zuerst vorsichtig Wasser zugegeben, anschließend wird mit verd. 

Schwefelsäure neutralisiert und in den Sonderabfallbehälter mit halogenfreien, wässrigen 

organischen Solventien gegeben. 

• Viele Hydrierkatalysatoren (z. B. Raney-Nickel) sind pyrophor. Sie können sich im 

trockenen Zustand an der Luft spontan entzünden und dürfen nie direkt in den Sonderabfall 

gegeben werden. Zur Entsorgung wird zu einer Suspension von Raney-Nickel in Wasser 

in der gleichen Apparatur vorsichtig konz. Salzsäure zugetropft, bis sich eine klare 

Lösung gebildet hat. Nach der Neutralisation kann diese Lösung in den wässrigen 

Schwermetallabfall gegeben werden. 

• Pyrophore Edelmetall-Katalysatoren werden getrennt (unter Wasser) gesammelt und der 

Wiederaufbereitung zugeführt. 

• Anorganische Säurechloride und Anhydride werden unter Rühren vorsichtig portionsweise 

in 2 M Natronlauge eingetragen. Nach Neutralisation mit verdünnter Salzsäure wird 

die Lösung in den Sonderabfallbehälter für halogenhaltigen, wässrigen anorganischen 

Sonderabfall gegeben. Die hydrolysierten Lösungen unproblematischer Säurechloride und 

Anhydride (z. B. Phosphorpentoxid, Phosphortrichlorid, Phosphoroxychlorid) können mit 

reichlich Wasser verdünnt ins Abwasser gegeben werden. 

• Organische Säurechloride und Anhydride werden vorsichtig unter Rühren und Kühlung 

in Ethanol getropft. Nach Neutralisation mit 2 M Natronlauge wird die Lösung in den 

Sonderabfallbehälter für halogenhaltige, wässrige organische Solventien gegeben. 

• Brom wird durch wässrige Sulfit- oder Thiosulfatlösung zu Bromid reduziert. Nach intensiver 

Verdünnung mit Wasser kann die Lösung dem Abwassersystem zugeführt werden. 

Die Sulfit- bzw. Thiosulfatlösung muss vor Beginn des Versuchs in einem großen Becherglas 

bereitgestellt werden, damit alle mit Brom verunreinigten Geräte sofort reinigen zu 

können. Auf keinen Fall dürfen Bromreste mit Aceton in Berührung kommen, da sich 

dabei stark tränenreizendes Bromaceton bildet. 

• Papierfilter und andere feste Materialien (z.B. Trockenmittel), die noch lösungsmittelfeucht 

sind, lässt man im Abzug liegen, bis die Solventien abgedampft sind. Erst dann 

werden sie in Plastikbeutel verpackt in den Abfallbehälter für Feststoffe verbracht. 

30


Redestillation (Recycling) von Lösungsmitteln – Recycling-Destillationslabor 

Die Entsorgung von Chemikalien durch Spezialfirmen ist außerordentlich teuer. Um die 

Menge der organischen Solventien und damit auch die Entsorgungskosten zu reduzieren, 

empfiehlt es sich, Lösungsmittel, die in größeren Mengen eingesetzt werden, getrennt zu sammeln 

und destillativ zu reinigen, so dass sie wieder verwendet werden können. 

Für die einzelnen Lösungsmittel stehen beschriftete Sammelbehälter auf. Das Recycling kann 

nur funktionieren, wenn die gebrauchten Lösungsmittel zuverlässig in die dafür vorgesehenen 

Behälter gegeben werden. Destillativ nicht trennbare Gemische können im Normalfall nicht 

recycelt werden – sie werden nicht getrennt gesammelt, sondern direkt der Entsorgung 

zugeführt. 

Das Recycling-Destillationslabor sollte wegen der anfallenden Solvensmengen ein gesonderter 

Raum sein, gegebenenfalls ist eine Explosionsschutz-Ausstattung notwendig. 

Die gesammelten einheitlichen Solventien werden zunächst in einem großen Rotationsverdampfer 

(25 l) von höher siedenden Verunreinigungen und Wasser abgetrennt (siehe auch 

Kapitel 4.2.8). Lösungsmittel, die leicht Peroxide bilden, müssen vor der Destillation auf Peroxide 

überprüft werden. Am besten wird bereits zu den Sammelbehältern ein geeigneter 

Stabilisator gegeben. 

In einem zum Destillationslabor gehörenden einfachen Gaschromatographen wird das 

Destillat auf mögliche Verunreinigungen geprüft. Das Rohdestillat wird anschließend über 

eine Destillationskolonne (~ 1 m) rektifiziert. Gut geeignet sind Destillationsanlagen mit 

programmierbarem, automatischem Fraktionswechsel. 

Das Feindestillat wird anschließend erneut durch eine einfache GC-Analyse auf seine Reinheit 

überprüft. Ein geringer Wassergehalt kann noch über ein Molekularsieb entfernt werden. 

Ethern, die Peroxide bilden, müssen wieder mit Stabilisator versetzt werden. 

Meist ist es nicht möglich, eine 100 %ige Reinheit der redestillierten Lösungsmittel zu 

erreichen. Es muss im Einzelfall entschieden werden, ob das redestillierte Solvens für eine 

Umsetzung geeignet ist. Deshalb sollten die redestillierten Solventien immer zusammen mit 

einem Analysenzertifikat abgegeben werden. Für Extraktionen (z.B. Ausschütteln bei der 

Aufarbeitung) ist die Verwendung der redestillierten Lösungsmittel in aller Regel ohne 

Einschränkung möglich. 

Bei Aceton, das zur Reinigung verwendet wird (‚Spülol‘) genügt die einfache Redestillation 

im Rotationsverdampfer. Bei den Kosten für reines Aceton und für dessen Entsorgung durch 

Spezialfirmen amortisieren sich allein dadurch die notwendigen Mittel für die Ausstattung des 

Destillationslabors relativ schnell. 

31


Wie erwähnt, müssen destillativ nicht trennbare Lösungsmittelgemische direkt der Entsorgung 

zugeführt werden. Definierte binäre Gemische, die in größeren Mengen in der Chromatographie 

eingesetzt werden, können aber durch einfache Destillation am Rotationsverdampfer 

und anschließender Trocknung über einen Molekularsieb zurückgewonnen werden. Die 

Zusammensetzung der destillierten Mischung wird überprüft (mit GC oder einfacher über den 

R F -Wert von Testsubstanzen, siehe Kap. 9, Chromatographie) und – wenn nötig – durch 

Zugabe einer der beiden Komponenten wieder auf die geforderte Zusammensetzung gebracht. 

32



[1] Unfallverhütungsvorschriften und Regeln der Berufsgenossenschaft der Chemischen 

Industrie, Jedermann-Verlag Dr. Otto Pfeffer, Heidelberg (Jeweils neueste Fassung). 

[2] Regelwerke des Bundesverbands der Unfallkassen: http://regelwerk.unfallkassen.de 

[3] Text der Gefahrstoffverordung (GefStoffV), der Technischen Regeln für Gefahrstoffe 

(TRGS) und der wichtigsten EG-Richtlinien auf der Homepage der Bundesanstalt für 

Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin (BAUA): http://www.baua.de und dort Themen von 

A-Z – Gefahrstoffe 

[4] Gefahrstoffdatenbank der Länder: http://www.gefahrstoff-info.de 

Siehe auch GESTIS-Datenbank (Gefahrstoffinformationssystem der gewerblichen 

Berufsgenossenschaften): http://www.hvbg.de/bgia/stoffdatenbank 

[5] Kühn-Birett, Merkblätter Gefährliche Arbeitsstoffe, ecomed-Verlag 

[6] Dr. U. Welzenbacher, Neue Datenblätter für gefährliche Arbeitsstoffe nach der 

Gefahrstoffverordnung, WEKA Fachverlag Augsburg 

[7] Sammlung von Sicherheitsdatenblätter verschiedener Hersteller: http://www.eusdb.de 

WWW-Seiten einiger Hersteller mit Sicherheitsdaten: 

Firma Acros: http://www.acros.be 

Firma Alfa Aesar: http://www.alfa-chemcat.com 

Firma Merck: http://www.chemdat.info 

Firma Sigma-Aldrich (einschließlich Fluka): http://www.sigmaaldrich.com 

[8] Wassergefährdende Stoffe auf der Homepage des Umweltbundesamtes: 

http://www.umweltbundesamt.de/wgs/index.htm. 

33


34

Kapitel 2 

Glasgeräte und Reaktionsapparaturen 

2.1 Schliff- und Schraubverbindungen 

2.2 Bauteile für Schliffapparaturen 

2.3 Standard-Reaktionsapparaturen 

2.4 Standard-Destillationsapparaturen 

35

2. Glasgeräte und Reaktionsapparaturen 

Die meisten Geräte und Apparaturen im chemischen Labor bestehen aus Spezialglas. Es ist 

chemisch sehr widerstandsfähig und lässt die Beobachtung von Vorgängen in der Apparatur 

zu. Für Reaktionsapparaturen werden heute meist Borsilikatgläser (z.B. Duran, Pyrex, Simax) 

verwendet. Sie besitzen einen kleinen thermischen Ausdehnungskoeffizienten und sind daher 

gegen Temperaturwechsel relativ unempfindlich. Zu plötzliches Abkühlen oder sehr schnelles 

Aufheizen kann trotzdem zum Zerspringen des Geräts führen. Für sehr hohe thermische Belastungen 

eignen sich Geräte aus dem teuren und nur schwer zu bearbeitendem Quarzglas. 

Für einfache Geräte wie Reagensgläser, Glasrohre und -stäbe, Pipetten und Siedekapillaren 

wird Kalknatronglas (z.B. AR-Glas) eingesetzt. Es zeichnet sich durch eine niedrigere Erweichungstemperatur 

aus und lässt sich relativ leicht bearbeiten (eine Bunsenbrennerflamme 

reicht bereits aus). Hier muss man auf die geringe Beständigkeit gegen Temperaturschwankungen 

achten. 

Bauteile aus Gläsern mit ähnlichen Ausdehnungskoeffizienten lassen sich leicht und dauerhaft 

miteinander verschmelzen. Größere Glasapparaturen werden in der Praxis meist aus Bauteilen 

aufgebaut, die durch Schliffe und Verschraubungen miteinander verbunden werden. Die 

Bauteile sind flexibel einsetzbar und können auch leichter gereinigt werden. 


2.1.1 Kegelschliffe (Normschliff) 

Die gebräuchlichsten Schliffverbindungen im chemischen Labor sind Kegelschliffe, sie bestehen 

aus der kegelförmig innen geschliffenen Hülse und dem außen geschliffenen Kern. 

Normschliffe werden nach DIN 12 242 mit einem Kegel 1:10 und in standardisierten Größen 

angefertigt und sind dadurch austauschbar (Abb. 2.1). Die Kernstücke gibt es in einfacher 

Ausführung oder mit Abtropfring oder -spitze; die beiden letzteren Arten werden dann eingesetzt, 

wenn Flüssigkeiten durch den Schliff tropfen und Schlifffett auswaschen könnten 

(z.B. bei Rückflusskühlern, siehe Abschnitt 2.2.2). Gebräuchlich sind die Größen NS 10/19, 

NS 14/23, NS 29/32 und NS 45/40. Die erste Zahl gibt die Weite in mm an, die zweite Zahl 

die Länge. Oft lässt man die Längenangabe weg und spricht nur von NS 14- oder NS 29- 

Schliffen. 

Für spezielle Anwendungen, bei denen es auf besondere Dichtigkeit ankommt (z.B. für Arbeiten 

im Hochvakuum) gibt es auch so genannte Langschliffe, z.B. NS 29/42. Kegelschliffe 

sind prinzipiell starre Verbindungen, sie lassen sich nur um die Längsachse drehen. Sie müssen 

daher spannungsfrei befestigt werden. 

36


Abb. 2.1: Normschliffverbindungen 

2.1.2 Kugelschliffe 

Beim Aufbau großer Apparaturen sind Kegelschliffe wegen ihrer Starrheit problematisch. Es 

erfordert viel Übung und Geschick, eine große Apparatur spannungsfrei aufzubauen. In diesen 

Fällen ist die Verwendung von flexiblen Kugelschliffverbindungen von Vorteil. Kugelschliffe 

bestehen aus einer kugelförmig geschliffenen Kugel und der Schale (Abb. 2.2). 

Abb. 2.2: Kugelschliff 

Auch Kugelschliffe sind in verschiedenen Größen 

gebräuchlich, z.B. KS 18, KS 28 oder KS 35. Die 

Zahl gibt den Kugeldurchmesser in mm an. 

Kugelschliffe müssen immer mit einer geeigneten 

Klammer fixiert werden. 

2.1.3 Planschliffverbindungen (Flanschverbindungen) 

Für Bauteile mit großem Durchmesser sind Kugel- und Kegelschliffe ungeeignet. Sie werden 

deshalb mit Planschliffen verbunden. Dabei werden die Geräte über plan geschliffene Glasflächen 

aufeinander gesetzt und mit speziellen Halteklammern oder Verschraubungen gegen 

Verrutschen fixiert. Im normalen Laborbetrieb werden Planschliffverbindungen seltener eingesetzt 

(z.B. bei Exsikkatoren oder Reaktionstöpfen mit Deckeln mit Planschliff, die 5 und 

mehr Schlifföffnungen tragen), bei Apparaturen im Technikumsmaßstab sind sie die Regel. 

2.1.4 Behandlung von Schliffverbindungen 

Auch Schliffverbindungen sind per se nicht vakuumdicht. Bei Kegelschliffen besteht außerdem 

die Gefahr, dass sie sich wegen der großen Schlifffläche beim Abbau der Apparatur nicht 

wieder lösen lassen (‚Festbacken des Schliffs‘). 

Deshalb müssen Schliffe vor dem Einsatz ‚gefettet‘ werden. Das Schlifffett soll sowohl die 

Dichtigkeit der Schliffverbindung gewährleisten als auch für eine leichte Lösbarkeit der Verbindung 

sorgen. Je nach Schliffart und Einsatzgebiet verwendet man verschiedene Fettsorten: 

37


• Für Planschliffe, Kegelschliffe und Schliffhähne mit geringer Beanspruchung können weiche 

Fette auf Vaselinebasis eingesetzt werden. Es sind auch wasserlösliche Sorten im 

Handel, die leicht zu entfernen sind und ausreichende Beständigkeit gegenüber vielen organischen 

Lösungsmitteln besitzen, von Wasser und niederen Alkoholen dagegen gelöst 

werden. 

• Für Kegel- und Kugelschliffe bei höherer Beanspruchung und Vakuumarbeiten sind vor 

allem Siliconfette mit unterschiedlichen Zähigkeiten und niedrigen Dampfdrucken im 

Handel. 

Wichtig ist das richtige Fetten der Schliffe: Überschüssiges Fett wird durch Lösungsmittel 

oder Destillationsgut herausgelöst und führt zu schwer zu entfernenden Verunreinigungen, zu 

wenig Fett führt zu undichten und verbackenen Schliffverbindungen. Am besten wird auf die 

obere Hälfte des Schliffkegels ein dünner Schlifffettring aufgetragen und durch Drehen der 

Hülse gleichmäßig verteilt. 

Die verwendeten Schliffe müssen völlig sauber und unbeschädigt sein. Eine richtig gefettete 

Schliffverbindung erscheint klar, ohne dass Schlifffett an den Enden austritt! 

Nach dem Abbau der Apparatur müssen die Schliffe sorgfältig gereinigt werden. Das Fett 

wird zunächst mit einem weichen Papiertuch abgewischt. Die verbliebenen Schlifffettreste 

werden mit einem mit Petrolether, Cyclohexan oder Ethylacetat befeuchteten Papiertuch entfernt. 

Die Reinigung der Schliffe ist wichtig, da beim Säubern der Apparatur insbesondere Reste 

von Silikonfett in die Apparatur gelangen können und diese mit einem dünnen, kaum wieder 

zu entfernenden Silikonfilm überziehen! 

Festsitzende (verbackene) Schliffverbindungen versucht man unter Zug durch vorsichtiges 

Klopfen mit einem Hammerstiel zu lockern. Auch die Erwärmung der Hülse mit einem 

Heißluftgebläse kann zum Lösen der Verbindung führen. Ist der Schliff durch Substanzreste 

verklebt (z.B. teerartige Harze nach einer Destillation) kann man die verklebende Verunreinigung 

unter Umständen durch Stehen lassen in einem Lösungsmittelgemisch herauslösen. Bewährt 

hat sich auch das Einlegen der festsitzenden Schliffverbindung in ein Ultraschallbad. 

Wenn das nichts hilft, bringt man die leere, saubere und trockene Apparatur mit dem festsitzenden 

Schliff am besten zum Glasbläser. 

Wenn erforderlich, können Kegelschliffverbindungen durch spezielle Klammern (z. B. KWS- 

Klammern, Keck-Klemmen, Gabel-Klemmen) gegen ein Auseinandergleiten gesichert werden 

(Abb. 2.3a). Spiralfedern können ebenfalls zum Sichern von Kegelschliffen verwendet werden. 

Sie werden in angeschmolzene Glasdornen (Abb. 2.3b) oder am Schliff angebrachte 

Metallhaken eingehängt. Kugelschliff- und Planschliffverbindungen müssen in jedem Fall 

gesichert werden. 

38


Abb. 2.3: Schliff-Sicherungen 

a) b) 

mit Keck-Klemme gesicherte 

Schliffverbindung 

mit Federn gesicherte Schliffverbindung 

links: Metallhaken, rechts Glasdornen. 

Soll ohne Schlifffett gearbeitet werden, da das Fett die Substanz möglicherweise verunreinigen 

könnte (z.B. bei analytischen Arbeiten), kann man statt Fett auch Teflonhülsen einsetzen, 

die über den Schliffkern gezogen werden. Es sind zwei Varianten im Handel: 

• Dünne Folien zum Einmalgebrauch, sie werden vor allem bei fest aufgebauten 

Apparaturen eingesetzt. 

• Dickere, wieder verwendbare Teflonhülsen. Hier ist unbedingt zu beachten, dass Teflon 

einen sehr viel höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzt als Glas. Bei starker 

Temperaturbelastung oder -unterschiede kann das zum Sprengen der Glasschliffhülse 

führen! 

Besser ist die Verwendung von Verschraubungen oder speziellen fettfreien Schliffverbindungen: 

2.1.5 Spezielle Schliffe 

Fettfreie kegel- oder kugelschliffartige Verbindungen werden von einigen Firmen (z.B. 

Young) angeboten (Abb. 2.4). Sie besitzen im Gegensatz zu den normalen Schliffverbindungen 

keine angerauhten Schliffoberflächen. Im Schliffkern sind ein oder zwei Dichtungsringe 

aus Teflon oder speziellen Gummisorten in Nuten eingelassen, die beim Einschieben in die 

Hülse abdichten. Bei den Kugeln befindet sich dieser Ring unten an der Kugel. 

Abb. 2.4: Young-Schliff mit Gummi- und Teflondichtring. 

2.1.6 Rohr- und Schlauchverbindungen 

Müssen rohrartige Bauteile wie Siedekapillaren, Thermometer oder Gaseinleitungsrohre in 

Apparaturen so eingesetzt werden, dass ihre Eintauchtiefe justierbar ist, können durchbohrte 

Gummistopfen verwendet werden (Abb. 2.5a). Das Rohr wird durch die Bohrung des Stopfens 

geschoben und auf die Apparaturöffnung gesetzt. Beim Einführen von Glasrohren be- 

39


steht hohe Bruchgefahr: Das Glasrohr wird zum Schutz vor Schnittverletzungen mit einem 

Tuch umwickelt und mit Glycerin oder Silikonfett ‚geschmiert‘. 

Mit Schraubverschlüssen lassen sich derartige Verbindungen einfacher und sicherer herstellen 

(Abb. 2.5b): Auf das Rohr wird eine teflonummantelte, konische Gummidichtung gesteckt 

(die teflonbeschichtete Seite in Richtung der Apparatur) und mit einer durchbohrten 

Gewindekappe auf die Gewindeanschluss-Öffnung geschraubt. Beim Festziehen wird die 

Dichtung gegen das Glasrohr gedrückt, die Rohrverbindung wird dadurch abgedichtet und in 

der Höhe fixiert. 

Für Normschliffapparaturen verwendet man ein kurzes Bauteil (Abb. 2.5c), das am unteren 

Ende einen Schliffkern, am oberen Ende mit einem Gewindeanschluss ausgestattet ist, in dem 

das Glasrohr fixiert ist (‚Quickfit‘). 

Abb. 2.5: Rohrdurchführungen und Schlauchanschlüsse: 

Wasser- und Vakuumschläuche werden über so genannte Oliven an Glasapparaturen angeschlossen 

(Abb. 2.5d). Das Aufziehen von Gummischläuchen wird durch etwas Glycerin oder 

Silikonöl erleichtert, bei relativ harten PE- oder PVC-Schläuchen hat sich das vorherige kurze 

Eintauchen des Schlauchendes in Aceton oder Erwärmen mit einem Fön bewährt. 

Prinzipiell besteht beim Aufziehen von Schläuchen Verletzungsgefahr durch Bruch der Glasolive, 

deshalb werden auch hier zunehmend Schraubverbindungen eingesetzt: Hier hat die 

Apparatur nicht eine Olive, sondern ist mit einem Gewindeanschluss ausgestattet, auf den 

eine Kunststoff-Schraubkappe mit Schlauchanschluss aufgeschraubt wird. Eine flache Gummischeibe 

in der Schraubkappe dichtet gegen das Glasgewinde ab (Abb. 2.5e). Dadurch wird 

das Verletzungsrisiko durch Glasbruch beim Aufziehen von Schläuchen auf Glasoliven ausgeschaltet. 

Gewindeschraubanschlüsse sind in verschiedenen Gewindegrößen und -arten erhältlich. Üblich 

sind die Gewindearten GL und RD, sie unterscheiden sich in der Steigung und Ausformung 

des Gewindes und sind nicht austauschbar. Nicht zueinander passende Gewindearten 

werden nicht dicht! 

40


Alle druckbelasteten Schlauchverbindungen (Wasserschläuche, Schläuche zum Einleiten von 

Gasen etc.) müssen unbedingt mit Schlauchschellen gegen Abplatzen gesichert werden. Festsitzende 

Schläuche nicht mit Gewalt abziehen, sondern abschneiden! 

2.1.7 Hähne 

Hähne werden zum Absperren oder Regulieren von Flüssigkeiten oder Gasen eingesetzt. 

Meist sind es Schliffhähne aus Glas. Die innen konisch geschliffene Hülse ist senkrecht zur 

Leitung angeordnet. Das mit einer Bohrung versehene Küken wird eingesteckt und mit einer 

Verschraubung gegen Herausfallen gesichert. Glasschliffhähne müssen wie alle Schliffverbindungen 

gefettet werden, dabei darf die Bohrung nicht mit Schlifffett zugeschmiert werden. 

Vor dem Zusammenbau ist darauf zu achten, dass Hülse und Küken zueinander passen, d.h. 

die Bohrung des Kükens muss in der Höhe des Durchgangsrohrs liegen (Abb. 2.6). 

Glasschliffhähne sind in verschiedenen, genormten Größen mit unterschiedlichen Bohrungsdurchmessern 

im Handel. Soll Schlifffett vermieden werden, können Schliffhähne mit Teflonküken 

verwendet werden. In diesen Hähnen ist die Hülse innen nicht rau geschliffen, 

sondern poliert (sie erscheint nicht trüb sondern klar). Teflonküken dürfen nie in normale 

Hahnhülsen eingesetzt werden, sie ‚fressen‘ sich durch die hohe Reibung fest, umgekehrt zerstört 

ein Glasschliffküken den polierten Schliff der Hülse von Teflonhähnen. 

Zum abwechselnden Arbeiten mit mehreren Medien (Vakuum und Schutzgas an der Apparatur) 

werden Zweiwegehähne eingesetzt (Abb. 2.6). Sie erlauben das wechselseitige Umschalten 

auf zwei Anschlüsse. 

Abb. 2.6: Ein- und Zweiwege-Schliffhahn und Spindelhahn. 

Zum feinen Regeln und Dosieren eignen sich einfache Schliffhähne nur eingeschränkt, hier 

verwendet man so genannte Nadel- oder Spindelventile: eine konische, durch ein Gewinde 

in der Höhe regelbare Spindel erlaubt ein feines Einstellen der Ventilöffnung. Solche Hähne 

werden z.B. in Büretten, Tropftrichtern oder als Auslaufhähne von Chromatographiesäulen 

verwendet. 

41



2.2.1 Reaktionsgefäße 

Umsetzungen mit nicht brennbaren und ungiftigen Substanzen können prinzipiell in offenen 

Gefäßen wie Bechergläsern oder Erlenmeyerkolben durchgeführt werden. Im organischpräparativen 

Labor werden aber im Normalfall Rundkolben mit Schliffen als Standardreaktionsgefäße 

verwendet (Abb. 2.7). Die Kolbengrößen sind standardisiert (10, 25, 50, 100, 250, 

500, 1000, 2000, 4000 und 6000 ml). 

Werden mehrere Schlifföffnungen benötigt, verwendet man Zweihals- oder Dreihals-Rundkolben. 

Ab einer Größe von 1000 ml sind auch Ausführungen mit 4 oder mehr Schlifföffnungen 

erhältlich. Aus konstruktiven Gründen sind Dreihalskolben mit weniger als 100 ml 

Volumen nicht möglich. Der mittlere Schliff dient gewöhnlich zur Aufnahme eines mechanischen 

Rührers mit NS 29 Rührhülse und ist daher festgelegt. Die seitlichen Schliffe können 

schräg oder gerade angesetzt und in verschiedenen Schliffgrößen ausgeführt sein. Gerade 

Seitenhälse erleichtern den Aufbau von komplizierteren Apparaturen (Abb. 2.7), bei kleinen 

Kolbengrößen bereitet das Aufsetzen von Geräten (Tropftrichter, Rückflusskühler) unter Umständen 

aber Probleme. 

Abb. 2.7: Verschiedene Rundkolben. 

2.2.2 Kühler 

Viele organisch-chemische Reaktionen müssen bei erhöhten Temperaturen durchgeführt werden. 

Siedende Lösungsmittel, Edukte oder Produkte verdampfen unter diesen Bedingungen 

und müssen wieder kondensiert werden. Wird das Kondensat in den Reaktionskolben zurückgeführt, 

spricht man von Rückflusskühlern, man arbeitet unter Rückfluss! Wird die siedende 

Verbindung in einem absteigenden Kühler in einer Vorlage aufgefangen, spricht man von 

einer Destillation. 

Die einfachste – aber am wenigsten effektive – Form eines Kühlers ist ein einfaches Glasrohr, 

das durch die umgebende Luft gekühlt wird (Luftkühler, Abb. 2.8a). Es wird nur in besonderen 

Fällen eingesetzt, z. B. bei sehr hoch siedenden Flüssigkeiten oder bei Substanzen, die 

42


unterhalb 20 °C fest werden. In einer Variante wird der Dampf durch mehrere Verjüngungen 

im Steigrohr besser verwirbelt, die Kühlleistung steigt (Kugelkühler, Abb. 2.8b). 

Wird das Glasrohr mit einem Mantel umgeben, durch den Kühlflüssigkeit (in der Regel Wasser) 

strömt, spricht man von einem Liebig-Kühler (Abb. 2.8c). Er wird häufig als Kühler in 

Destillationsbrücken eingesetzt. Als Rückflusskühler besitzt er nur eine mäßige Kondensationsleistung. 

Ein Kugelkühler mit Kühlmantel (Allihn-Kühler, Abb. 2.8d) besitzt eine etwas 

höhere Kondensationsleistung. 

Der gebräuchlichste Rückflusskühler ist der so genannte Dimroth-Kühler. Hier wird die 

Kühlflüssigkeit in einer Glaswendel durch das Kühlerrohr geleitet. Er ist sehr effektiv und 

kann in einem weiten Temperaturbereich eingesetzt werden (Abb. 2.8e). 

Der Metallkühler (Abb. 2.8f) ist eine Variante des Dimroth-Kühlers, er ist mit einer einsetzbaren 

Kühlschlange aus vernickeltem Kupfer oder Edelstahl ausgestattet. Er wird immer dann 

eingesetzt, wenn ein Bruch der Kühlwendel durch das austretende Kühlwasser explosionsartige 

Reaktionen bzw. Zersetzungen im Reaktionskolben verursachen kann, z.B. Reaktionen 

mit metallorganischen Verbindungen, Alkalimetallen, komplexen Metallhydriden (z.B. 

LiAlH 4 , NaH oder NaNH 2 ). 

Bei sehr leichtflüchtigen und niedrig siedenden Substanzen muss ein Intensivkühler (Abb. 

2.8g) eingesetzt werden. Es ist im Prinzip eine Kombination von Liebig- und Dimroth-Kühler. 

Die Kühlflüssigkeit strömt zuerst durch die Glaswendel und wird danach durch einen äußeren 

Kühlmantel geleitet, dadurch wird eine sehr große Kühlfläche erreicht. 

Abb. 2.8: Verschiedene Rückflusskühler. 

43


Bei allen Kühlern (außer Luftkühler) wird die Kühlflüssigkeit entgegengesetzt zur Strömungsrichtung 

des Dampfes geführt (Gegenstromprinzip). Dadurch lässt sich die maximale 

Kühlwirkung erzielen. In der Abbildung 2.8 ist der Kühlwasserfluss durch Pfeile angedeutet. 

Auf die Schläuche und Anschlüsse der Kühlflüssigkeit muss besonders geachtet werden: Die 

Schläuche dürfen nicht spröde oder gar rissig sein, Schlauchverbindungen müssen durch 

Klemmen oder Schlauchschellen gesichert sein. Das Abspringen von Kühlwasserschläuchen 

kann ernste Folgen haben: 

• Wasserschäden im Labor. 

• Explosionsartiges Zerspritzen eines heißen Ölbades beim Zulaufen von Wasser – Brandgefahr! 

• Löschen der Gasflamme, Ausströmen von Gas und Bildung explosiver Gas-Luft-Gemische. 

• Brand- und Explosionsgefahr durch nicht mehr kondensierte, aus dem Reaktionskolben 

abdestillierende Lösungsmittel. 

Die Kühlwasserschläuche sollten nicht zu lang sein. Es ist darauf zu achten, dass sie nicht 

abgeknickt sind, um ein Abplatzen der Schläuche zu verhindern. 

Wird mit Wasser gekühlt, darf der Wasserstrom nicht zu stark sein: Die engen Kühlwendel 

besitzen einen erheblichen Strömungswiderstand, bei zu starkem Wasserfluss können die 

Schläuche abplatzen. Der Wasserfluss ist von Zeit zu Zeit zu überprüfen: Die Dichtungen in 

den Wasserhähnen können mit der Zeit quellen, dadurch kann der Kühlwasserzufluss völlig 

unterbrochen werden. Bewährt hat sich hier der Einbau einer einfachen Kühlwasserflussanzeige 

in die Schlauchleitung (Wasserwächter!). 

2.2.3. Tropftrichter 

Zum Zutropfen von Flüssigkeiten und Lösungen zum Reaktionsansatz über einen längeren 

Zeitraum verwendet man einen Tropftrichter mit Schliffverbindung (Abb. 2.9). Er kann direkt 

auf die Reaktionsapparatur aufgesetzt werden und erlaubt ein genaues Dosieren durch 

den Schliffhahn. Der Schliffhahn ist vor dem Einbau zu fetten. Die aufgebrachte Skalierung 

ist als Orientierung zu verstehen, ein exaktes Abmessen ist damit in der Regel nicht möglich. 

Um ein Verdampfen der zuzutropfenden Lösung zu vermeiden, benutzt man in der Regel einen 

Tropftrichter mit Druckausgleich. Hier kann der Tropftrichter oben mit einem Stopfen 

verschlossen werden, der Druckausgleich der gesamten Apparatur muss aber gewährleistet 

sein (vorzugsweise über einen aufgesetzten Rückflusskühler). 

44


Abb. 2.9: Tropftrichter mit Symboldarstellung. 

2.2.4 Aufsätze und Übergangsstücke 

In manchen Fällen reichen die vorhandenen Schlifföffnungen eines Reaktionskolbens nicht 

aus. Der Zweihals-Aufsatz (Anschütz-Aufsatz) erlaubt die Erweiterung um einen weiteren 

Schliff (Abb. 2.10a). 

Die Verbindung von Glasgeräten mit unterschiedlichen Schliffgrößen ist mit Übergangsstücken 

möglich (Abb. 2.10b). Für den Anschluss von Schläuchen an Schliffe gibt es Übergangsstücke 

mit Olive (gerade oder gebogen) mit oder ohne Schliffhahn (Abb. 2.10c und d). 

Abb. 2.10: Anschützaufsatz und Übergangsstücke. 

2.2.5 Trockenrohre und Blasenzähler 

Viele Reaktionen müssen unter Ausschluss von Feuchtigkeit durchgeführt werden. Um zu 

verhindern, dass Feuchtigkeit aus der Luft in die Apparatur gelangt, wird ein Trockenrohr 

mit Schliff aufgesetzt (Abb. 2.11a). Das Trockenrohr wird zunächst mit etwas Glaswatte 

locker verschlossen, dann wird das gekörnte Trockenmittel eingefüllt (Abb. 2.11b). Man 

verschließt mit etwas Glaswolle und einem durchbohrten Gummistopfen. Vor Einsatz des 

Trockenrohrs prüfe man auf Durchlässigkeit. 

Zum Schutz von Vorstößen vor dem Eindringen von Feuchtigkeit kann man einfache gerade 

Trockenrohre verwenden, die mit einem Stück Vakuumschlauch an die Olive des Vorstoßes 

angeschlossen werden (Abb. 2.11c). 

45


Abb. 2.11 Trockenrohre und Blasenzähler 

Als Trockenmittel eignet sich grob gekörntes, wasserfreies Calciumchlorid oder besser 

gekörntes Kieselgel mit Feuchtigkeitsindikator. Es ist darauf zu achten, dass das Trockenrohr 

nicht durch zerfließendes Trockenmittel (z.B. bei Verwendung von Calciumchlorid) verstopft. 

Feine Trockenmittel besitzen einen zu großen Strömungswiderstand und sind daher 

ungeeignet. 

Soll bei einer Reaktion die Bildung von Gasen beobachtet werden, verwendet man einen Blasenzähler 

(Abb. 2.11d). Hier wird das entstehende Gas durch eine Sperrflüssigkeit geleitet 

und an den durchperlenden Blasen registriert. Als Sperrflüssigkeit verwendet man möglichst 

inerte Flüssigkeiten, z. B. Paraffinöl. 

Wenn in der Reaktionsapparatur ein Unterdruck entsteht, darf die Sperrflüssigkeit nicht in die 

Apparatur zurückgezogen werden. Das Einleitungsrohr ist deshalb so verdickt, dass die Sperrflüssigkeit 

aufgenommen werden kann. 

2.2.6 Rühren 

Reaktionsansätze müssen meist gerührt werden, insbesondere, wenn zwei nicht mischbare 

Phasen (fest/flüssig, flüssig/flüssig oder flüssig/gasförmig) vorliegen, eine Komponente zugetropft 

oder portionsweise zugegeben wird, ein rascher Temperaturausgleich der Reaktionsmischung 

mit dem Heiz- oder Kältebad erforderlich ist oder beim Rückflusskochen Siedeverzüge 

auftreten können. 

Bei kleinen und nicht zu viskosen (zähen) Reaktionsmischungen wird meist ein Magnetrührstab 

eingesetzt. Dabei wird der Rührstab (ein mit Teflon überzogener Stabmagnet) im Reaktionskolben 

mit einem Magnetrührer angetrieben. Das Rühren erfolgt durch einen mit Motor 

angetriebenen Permanentmagnet oder – bei kleineren Rührern – durch ein mit Spulen erzeugtes, 

zirkulierendes Magnetfeld. Die Magnetrührer besitzen meist auch eine regelbare 

Heizplatte. 

Magnetrührstäbe gibt es in zahlreichen Größen und Formen (Abb. 2.12). Für eine gute Durchmischung 

sollte der Rührstab nicht zu klein sein und gleichmäßig und ruhig im Kolben rotieren. 

Wird die Drehzahl des Magnetrührers zu hoch geregelt, springt der Rührstab im Kolben 

46


(Bruchgefahr) oder er bewegt sich gar nicht mehr. In diesen Fällen muss die Drehzahl reduziert 

werden. 

Abb. 2.12: Magnetrührstäbe. 

Circulus-Rührstab 

Die Auswahl des passenden Magnetrührstabs richtet sich nach der Kolbengröße und dem zu 

rührenden Medium: 

Rührstäbe, die für den eingesetzten Rundkolbens zu groß sind, laufen nicht ruhig, sie schlagen 

aus. Abhilfe schafft die Verwendung eines kleineren Rührstabs, eines Rührstabs mit einem 

übergezogenen Teflonring oder eines elliptischen Rührstabs. Viskose, schwer zu rührende 

Mischungen oder Suspensionen erfordern dickere (stärkere) Rührstäbe oder hantelförmige 

Circulus-Rührstäbe. 

Bei größeren Reaktionsansätzen, insbesondere wenn Niederschläge auftreten oder sich dichte 

Suspensionen bilden, versagen Magnetrührstäbe. In diesen Fällen muss mit einem mechanischen 

Rührer gearbeitet werden. 

Im Labormaßstab wird zum mechanischen Rühren ein KPG-Rührer (Kerngezogenes Präzisions-Glasgerät) 

verwendet (Abb. 2.13). Es handelt sich um einen Glasstab mit einem etwa 10 

cm langen, genormten Präzisions-Zylinderschliff (Rührwelle), der durch eine dazu passend 

geschliffene Rührhülse (Schaft) mit NS 29-Kernschliff geführt wird. Der Zylinderschliff dient 

als Lager und dichtet gleichzeitig den Kolben ab (Rührverschluss). 

KPG-Rührer können mit verschiedenen Rührern ausgestattet sein. Am gebräuchlichsten sind 

Rührblätter mit zum Kolben passender Rundung oder Flügelrührer. Die Rührblätter bestehen 

wegen der guten Chemikalienbeständigkeit meistens aus Teflon. 

KPG-Rührer müssen sehr sorgfältig behandelt werden. Vor dem Zusammenstecken von 

Rührer und Hülse müssen diese sorgfältig gereinigt werden. Die Achsen des Antriebsmotors 

und der Rührwelle müssen zusammenfallen, ein Verkannten kann zum ‚Ausschlagen‘ des 

Rührers und damit zur Zerstörung des Zylinderschliffs führen. Rührmotor und -welle werden 

deshalb mit einer flexiblen Kupplung verbunden. Im einfachsten Fall kann dazu ein etwa 7 

cm langes Stück Vakuumschlauch verwendet werden, das die Antriebsachse des Motors und 

der Rührwelle verbindet. Um ein Herausrutschen der Rührwelle zu verhindern (der Rührer 

kann den Reaktionskolben durchschlagen) werden die Verbindungsstellen mit Schlauchschellen 

gesichert. 

47


Der Zylinderschliff muss mit einem Spezialfett sorgfältig geschmiert werden. Dieses Fett darf 

auch bei thermischer Beanspruchung (z.B. beim Rückflusskochen der Reaktionsmischung) 

seine Schmier- und Dichtwirkung nicht verlieren. Das Herauslösen des Fetts während der 

Reaktion durch siedendes Lösungsmittel kann zum ‚Festfressen‘ des Rührers führen. 

Auch die Rührhülse kann sich während des Rührens lockern und herausgedreht werden und 

muss deshalb unbedingt angeklammert werden (siehe Abb. 2.19). 

Abb. 2.13: KPG-Rührer. 

2.2.7 Heizen und Kühlen 

Zum Heizen werden im Labor üblicherweise elektrische Heizplatten mit passenden Heizbädern 

verwendet. Die Heizplatte sollte eine Temperaturregelung besitzen, meist verwendet 

man Magnetrührer mit Heizplatte. Als Heizbad dient im einfachsten Fall ein Topf mit Wasser. 

Für Temperaturen über etwa 70 °C eignen sich Wasserbäder nicht, da zuviel Wasser 

verdampft. In diesen Fällen werden Ölbäder (Paraffinöl bis ca. 150 °C, Siliconöl bis ca. 220 

°C) verwendet. Für höhere Temperaturen lassen sich Metallbäder aus niedrig schmelzenden 

Legierungen (z.B. Wood'sche Legierung, Schmp. 94 °C) verwenden. 

Es ist unbedingt darauf zu achten, dass kein Wasser in die heißen Öl- oder Metallbäder gelangt, 

da die heiße Badflüssigkeit durch das verdampfende Wasser explosionsartig herausgeschleudert 

werden kann. Wenn dies geschehen ist, Heizung sofort abschalten und Heizbad 

runterfahren. 

48


Wasserhaltige Ölbäder können durch vorsichtiges Aufheizen unter Umrühren bis 150 °C 

‚ausgeheizt‘ werden. Im Handel sind auch mit Wasser mischbare Badflüssigkeiten aus Polyethylenglycol 

400 bzw. 600 erhältlich. 

Die Reaktionsapparaturen können auch mit elektrischen Heizhauben (‚Heizpilzen‘) erhitzt 

werden. Der Heizpilz wird so am Stativ geklammert, dass zwischen Reaktionskolben und der 

Heizung ein Abstand von 1–2 cm besteht (Abb. 2.14). 

Der Heizpilz besteht aus einem keramischen Fasergeflecht, in dem elektrische Heizdrähte 

eingearbeitet sind. Sie sind für alle Standardgrößen von Rundkolben erhältlich (50–2000 ml), 

die Heizleistung nimmt mit der Kolbengröße zu und ist so ausgelegt, dass Temperaturen von 

350–500 °C erreicht werden. Die Temperaturregelung bei einfachen Heizhauben ist problematisch, 

meist werden 2 bis 4 Heizzonen nacheinander eingeschaltet. Ist eine Zone eingeschaltet, 

läuft diese Zone mit voller Leistung, d.h., dass auch beim Betrieb von nur einer 

Heizzone in diesem Bereich hohe Temperaturen auftreten. 

Abb. 2.14: Elektrische Heizhaube. 

a) b) 

elektrische Heizhaube Abstand Reaktionskolben Abstand richtig! 

(Heizpilz) 

zum Heizpilz zu dicht. 

Beim Einsetzen der Reaktionskolben in den Heizpilz ist darauf zu achten, dass die Flüssigkeitsoberfläche 

im Kolben sich nicht im Heizpilz befindet, da es hier zu thermischen Zersetzungen 

der Produkte kommen kann. 

Der Reaktionskolben darf auch nicht auf dem Heizpilz aufsitzen, die Kolben können durch 

lokale Überhitzung springen (Abb. 2.14b). 

Magnetrührer können beim Heizen mit Heizpilzen nicht verwendet werden, da ihr Magnetfeld 

zu schwach ist, um durch den Heizpilz hindurch zu rühren. Für Heizhauben ab 500 ml mit 

Bodenloch sind spezielle Magnetrührer im Handel erhältlich, die das Durchrühren ermöglichen. 

Zum Kühlen von Reaktionsansätzen verwendet man am besten isolierende Styroporgefäße 

oder Dewar-Gefäße. Weniger geeignet sind einfache Al-Töpfe oder Glasgefäße, die nur für 

Eis/Wasser oder Eis/Kochsalz-Kühlmischungen eingesetzt werden können. Da diese Gefäße 

nicht isoliert sind, verbrauchen sich die Kühlmischungen rasch. 

49


Für tiefere Kühltemperaturen (T < –25 °C) müssen Dewar-Gefäße, die nach dem Prinzip der 

Thermoskannen gebaut sind, verwendet werden. 

Dewar-Gefäße sind mit Vorsicht zu verwenden. Auf Schlag oder Druck kann es zur Implosion 

des Vakuummantels kommen. 

Einige gebräuchliche Kältemischungen sind in Tab. 2.1 aufgeführt. 

Tabelle 2.1: Gebräuchliche Kältemischungen 

Mischung in Gewichtsanteilen 

Erreichte Temperatur [°C] 

4 Wasser + 1 Kaliumchlorid –12 

1 Wasser+ 1 Ammoniumnitrat –15 

1 Wasser + 1 Natriumnitrat + 1 Ammoniumnitrat –24 

3 Eis (gemahlen) + 1 Natriumchlorid –21 

1.2 Eis (gestoßen) + 2 Calciumchlorid-hexahydrat –39 

Trockeneis + Aceton, Ethanol oder 2-Propanol –78 

Flüssiger Stickstoff –196 

Achtung: Kältemischungen können bei Hautkontakt zu ‚Verbrennungen‘ führen. 

2.2.8 Temperaturmessung 

Zur Temperaturmessung werden fast immer Thermometer aus Glas eingesetzt. Je nach dem 

zu messenden Temperaturbereich werden verschiedene Thermometerflüssigkeiten verwendet. 

(Tab. 2.2). 

Tabelle 2.2: Gebräuchliche Thermometerflüssigkeiten. 

Füllung 

Temperaturbereich [°C] 

Quecksilber –10 bis +700 

Quecksilber-Thallium-Eutektikum ca. –60 bis +5 

Toluol oder Ethanol, gefärbt –100 bis +30 

Pentan, gefärbt –200 bis +30 

Im Normalfall decken Thermometer mit Quecksilberfüllung den in der Praxis wichtigsten 

Temperaturbereich von 0 bis 250 °C mit guter Genauigkeit ab, bei Bruch des Thermometers 

wird aber das giftige Quecksilber freigesetzt. Durch die Verwendung von teflonummantelten 

Thermometern kann diese Gefahr vermindert werden. Ist eine geringere Genauigkeit vertretbar, 

kann man auf Thermometer mit quecksilberfreien Ölfüllungen (Temperaturbereich etwa 

–20 bis +260 °C) ausweichen. Je nach der Reaktionsapparatur empfehlen sich verschiedene 

Thermometer-Typen. 

50


Abb. 2.15: Thermometer. 

a) b) c) 

Abb. 2.16: Thermometer in 

Destillationsapparaturen 

• Universal-Thermometer (Abb. 2.15a) werden als chemische 

Thermometer zur Temperaturmessung mit nicht zu 

hohen Ansprüchen an die Genauigkeit eingesetzt. Der 

Temperaturbereich liegt bei etwa -10 bis +250 oder 300 

°C, die Genauigkeit liegt bei 0.5 - 1 °C. Zu beachten ist, 

dass Universal-Thermometer meist ganzeintauchend skaliert 


• Stockthermometer (Abb. 2.15b) besitzen einen verlängerten 

Schaft. Dadurch kann das Thermometer tief eingetaucht 

werden, ohne dass die Skala verdeckt wird. 

• Normschliff-Thermometer (Abb. 2.15c) besitzen einen 

fest angeschmolzenen Normschliffkern am Thermometerschaft. 

Sie eignen sich besonders für den Einbau in Apparaturen 

(z.B. Destillationsapparaturen). Die Eintauchtiefe 

ist durch den Schliffkern fest vorgegeben und muss zur 

Apparatur passen. Oft wird sowohl bei der Apparatur als 

auch beim Schliffthermometer die Einbautiefe angegeben, 

sie ist der Abstand vom oberen Schliffende bis zur 

Unterkante des Thermometers. 

Beim Einsatz von Thermometern in Destillationsapparaturen 

ist darauf zu achten, dass die Quecksilber-Kugel etwas unterhalb 

des unteren Rands des absteigenden Kühlers steht, so 

dass sie vom heißen Dampf vollständig umspült wird (Abb. 

2.16). Andernfalls werden falsche Siedetemperaturen abgelesen. 

Kältethermometer decken den tiefen Temperaturbereich (–200 bis ca. +30 °C) ab. Sie werden 

meist als Stockthermometer zur Temperaturkontrolle von Kältebädern eingesetzt. 

Achtung: Kältethermometer sind sehr empfindlich! Rasche Temperaturänderungen (z.B. 

schnelles Eintauchen in sehr kalte Medien) führen meist zum Riss des Fadens und machen das 

Thermometer unbrauchbar. 

Elektronische Thermometer werden auch im Labor immer häufiger eingesetzt. Sie bestehen 

meist aus dem Messgerät mit Stromversorgung und einem separaten Messfühler (Thermoelement) 

mit Sensor. Gemessen wird die temperaturabhängige Widerstandsänderung des Sensors 

(Pt 100 oder NiCr-Ni). Sensor und Messgerät müssen zueinander passen! Durch die kleinen 

Maße der Sensoren ist eine sehr rasche und wenig träge Messung auch bei großen Temperaturänderungen 

möglich. Der Außenmantel des Messfühlers besteht meist aus Edelstahl. Für 

korrosive Medien sind auch glas- oder teflonummantelte Messfühler erhältlich, allerdings 

wird die Temperaturmessung durch die schlechte Wärmeleitfähigkeit der Umhüllung träger. 

51



Nachfolgend werden die am häufigsten eingesetzten Standard-Reaktionsapparaturen beschreiben. 

2.3.1 Erhitzen unter Rückfluss 

Die einfachste Reaktionsapparatur für Umsetzungen in siedenden Flüssigkeiten (Abb. 2.17) 

besteht aus einem Rundkolben (NS 14, NS 29) (1) mit aufgesetztem Rückflusskühler (2) und 

Magnetrührstab (3). Der Aufbau der Apparatur beginnt mit der Befestigung des Kolbens am 

Stativ mit einer Stativklammer (4) in einer Höhe, die es erlaubt, dass das Heizbad (5) mit dem 

Magnetrührer (mit Heizplatte) (6) mit der Hebebühne (7) soweit heruntergefahren werden 

kann, dass Magnetrührer und Heizbad problemlos von der Apparatur entfernt werden können. 

Abb. 2.17: Einfache Standard- 

Reaktionsapparatur 

Die Klammerung des Kolbens muss fest sein, da sie 

die gesamte Apparatur trägt. Die Apparatur muss exakt 

über der Stativplatte aufgebaut werden, da ansonsten 

Kippgefahr besteht! Besser ist es, die Apparatur an 

einem fest installierten Stativgestänge aufzubauen. Die 

Kolbengröße ist so zu wählen, dass er nach Zugabe 

aller Solventien und Reagenzien maximal zu ¾ gefüllt 

ist. 

Der Rückflusskühler wird im oberen Drittel mit einer 

weitern Stativklammer (4) locker fixiert, eine zu feste 

Klammerung kann zu Spannungen und zum Bruch der 

Apparatur führen! Die Apparatur muss völlig senkrecht 

stehen. 

Die Kühlwasserschläuche (mit Wasserwächter im Ablauf) 

müssen mit Schlauchschellen gesichert und auf 

Dichtigkeit geprüft werden, damit kein Wasser in das 

Ölbad gelangen kann. 

Die Apparatur wird jetzt – nach Wegnahme des Rückflusskühlers – über einen Trichter bzw. 

Pulvertrichter mit den Edukten und Solventien beschickt. Substanzreste im Pulvertrichter 

werden mit einem Teil des eingesetzten Solvens in den Kolben gespült. Wenn nötig, wird die 

Schliffhülse gereinigt und der jetzt gefettete Rückflusskühler wieder aufgesetzt. Die Kühlwasserschläuche 

werden nochmals auf Dichtigkeit geprüft und – wenn erforderlich – der Kühlwasserfluss 

nachgeregelt. 

52


Jetzt werden das Heizbad und der Magnetrührer mit der Hebebühne soweit hochgefahren, 

dass das Niveau des heißen Heizbades etwas unterhalb des Flüssigkeitsspiegels im Reaktionskolben 

bleibt (anderenfalls können sich am Flüssigkeitsrand Krusten von Edukten und/oder 

Produkten bilden). 

Nachdem noch ein Thermometer (8) in das Heizbad gehängt wurde, um die Badtemperatur zu 

kontrollieren, wird langsam bis zum Sieden der Reaktionsmischung aufgeheizt. Die Temperatur 

wird so eingestellt, dass sich ein mäßiger Rückfluss einstellt, die Kondensation des 

Solvens sollte bereits im unteren Drittel des Rückflusskühlers erfolgen. 

Die obere Schlifföffnung des Rückflusskühlers darf auf keinen Fall verschlossen werden, da 

ansonsten ein Überdruck in der Apparatur entsteht, der schlimmstenfalls zum Bersten führen 

kann. Mögliche Gasentwicklungen führen zum gleichen Effekt. 

2.3.2 Varianten der einfachen Standardreaktionsapparatur 

• Während der Reaktion entsteht ein Gas. Die Gasentwicklung soll zur Kontrolle des 

Reaktionsablaufs beobachtet werden (Abb. 2.18a): 

Auf den oberen Schliff des Rückflusskühlers wird ein Blasenzähler (9) mit einer geeigneten, 

gegenüber der Reaktionsmischung inerten Sperrflüssigkeit aufgesetzt. Das Durchperlen 

des entweichenden Gases kann so beobachtet werden. 

• Die Reaktion soll unter Feuchtigkeitsausschluss durchgeführt werden (Abb. 2.18b): 

Zunächst muss darauf geachtet werden, dass alle Bauteile wirklich trocken sind (zuvor einige 

Stunden in den Trockenschrank legen). Auf den oberen Schliff des Rückflusskühlers 

wird ein Trockenrohr (10) mit geeigneter Füllung (z.B. Kieselgelgranulat, grob gekörntes 

Calciumchlorid) aufgesetzt. Durch das Trockenrohr wird das Eindiffundieren von (feuchter) 

Umgebungsluft verlangsamt. 

Abb. 2.18: Varianten der einfachen Standardreaktionsapparatur mit Apparatursymbolen. 

53


2.3.3 Mehrhalskolben-Apparaturen 

Die am häufigsten eingesetzte Standard-Reaktionsapparatur in der organisch-chemischen 

Synthese ist der Dreihalskolben (1) mit KPG-Rührer (3), Rückflusskühler (2) und Tropftrichter 

mit Druckausgleich (9). Zu der gerührten, siedenden Reaktionslösung wird ein Reaktionspartner 

zugetropft. 

Für den Aufbau der Apparatur gilt grundsätzlich die in 2.3.1 beschriebene Vorgehensweise. 

Abbildung 2.19 zeigt die fertig aufgebaute Apparatur. 

Der Aufbau beginnt mit dem Dreihalskolben (1), der am mittleren Schliff an der Stativstange 

in einer Höhe festgeklammert wird, wie dies bei der einfachen Apparatur (2.3.1, Abb. 2.17) 

beschrieben wird ((4): Stativklammern, (5): Heizbad, (6): Heizplatte, (7): Hebebühne). 

Abb. 2.19: Reaktionsapparatur mit 

mechanischem Rührer und Tropftrichter: 

Anschließend wird der KPG-Rührer (3) auf den zentralen 

Schliff aufgesetzt. Die Rührwelle wird nur soweit 

gefettet, wie sie im Zylinderschliff der Hülse läuft. Bei 

Flügelrührblättern ist beim Einsetzen darauf zu achten, 

dass sie in eine korrekte Position gebracht werden 

(Flügel auf entgegengesetzten Seiten). Die Rührhülse 

wird ebenfalls fest geklammert, um ein Lockern während 

des Rührens zu verhindern. Am besten platziert 

man die Stativklammer so, dass sie unmittelbar oberhalb 

der Verdickung des Kernschliffes sitzt und ein 

Hochrutschen der Hülse somit verhindert wird. Der 

Kolben mit Rührer muss absolut senkrecht stehen, 

wenn nötig wird die Apparatur ausgerichtet. 

Nun wird der Rührmotor (11) so am Stativ (12) befestigt, 

dass die Motorwelle genau in der Achse der 

Rührwelle liegt. Die Klammerung des Motors muss 

sehr fest sein. Die flexible Verbindung (10) zwischen 

Antriebswelle und KPG-Rührer wird durch ein etwa 

10 cm langes Stück Vakuumschlauch hergestellt. (Sichern 

der Verbindung evt. durch Rohrschellen!). Die 

Höhe des Rührers muss so justiert werden, dass das 

Rührblatt etwa 0.5 cm Abstand zum Kolbenboden hat. 

Weder Rührblatt noch die Rührwelle dürfen im Reaktionskolben 

aufsitzen, ansonsten besteht Bruchgefahr! 

Ein Testlauf des Rührers zeigt, ob er ruhig läuft, die 

Apparatur darf dabei nicht merklich wackeln. Eventuell 

muss die Ausrichtung von Welle und Motor korrigiert 

werden. 

54


Der Rückflusskühler (2) wird (bei abgeschaltetem Rührmotor!) auf einen Seitenhals gesetzt, 

der Tropftrichter (NS 14) mit Druckausgleich (9) auf den anderen. Alle Schliffverbindungen 

werden gefettet. Sowohl der Kühler als auch der Tropftrichter müssen ausreichend 

Abstand zur Rührwelle (10) und dem Rührmotor haben, es darf nirgends zu Berührungen 

kommen (auch auf ausreichend Abstand zu den Sicherungen der flexiblen Verbindung achten!). 

Der Kühler wird durch eine Stativklammer (4) locker geklammert. Eine zu feste Klammerung 

kann durch Vibrationen beim Rühren leicht zu Bruch der Apparatur führen. Der 

Tropftrichter wird mit einer Schliffklemme gesichert. Nach dem Anbringen eines chemischen 

Thermometers (8) zur Kontrolle der Heizbadtemperatur ist die Apparatur einsatzbereit. In Abbildung 

2.20 ist der Aufbau der Apparatur nochmals schematisch dargestellt. 

Abb. 2.20: Aufbau einer Apparatur mit mechanischem Rührer. 

2.3.4 Varianten der Dreihalskolben-Apparatur – portionsweise Zugabe eines Feststoffs 

während der Reaktion 

Zu der Reaktionsmischung soll ein Feststoff über einen längeren Zeitraum portionsweise zugegeben 

werden. Dabei ist mit einer Erwärmung der Reaktionsmischung zu rechnen, die mit 

einem Innenthermometer verfolgt werden soll. Den Aufbau der Apparatur zeigt Abb. 2.21. 

Abb. 2.21: In eine Schlifföffnung des 3-Halskolbens (1) 

wird (evt. über ein Übergangsstück) mit Hilfe 

eines Schraubverschlusses (‚Quickfit‘) ein 

Stockthermometer (2) eingesetzt. Das Thermometer 

muss in der Höhe so justiert werden, 

dass die Thermometerkugel möglichst tief in 

die Reaktionsmischung eintaucht, der Rührstab 

aber nicht anschlagen kann. Das Thermometer 

darf nicht unter Spannung stehen (z. B. 

durch Anstoßen an die Kolbeninnenwand). 

Die zweite Schlifföffnung dient der Zugabe 

des Feststoffes, sie ist zunächst mit einem 

Schliffstopfen (3) verschlossen. 

55


Die feste Substanz wird über einen Schlifftrichter mit sehr breitem und kurzem Auslauf 

(Feststofftrichter) (4) zugegeben. Besonders geeignet sind Trichter, die an einer Seite 

abgeflacht sind. Nach jeder Zugabe wird der Trichter sofort wieder entfernt und die 

Schlifföffnung wieder mit dem Stopfen verschlossen. Am besten verwendet man einen 

Kunststoffschliffstopfen (in diesem Fall muss der Schliff nicht gefettet werden). Die Gefahr, 

dass Substanzreste am Schlifffett kleben bleiben und der Schliff dadurch beim Verschließen 

beschädigt wird oder nicht mehr dichtet, ist geringer. Für ein bequemes Zugeben des 

Feststoffes sollten Rechtshänder am besten den rechten Schliff verwenden, Linkshänder 

umgekehrt. 

In Abbildung 2.22 sind die Apparatesymbole weiterer Dreihalskolben-Varianten abgebildet. 

Abb. 2.22: Verschiedene Varianten 

der Dreihalskolben-Apparatur 

Abb. 2.22a: Wie bei Abb. 1.21 Zugabe einer Festsubstanz 

während der Reaktion, es muss aber mechanisch 

gerührt werden, Rückfluss. 

Abb. 2.22b: Zutropfen eines Edukts während der 

Reaktion, magnetisches Rühren, Rückfluss. 

Abb. 2.22c: Zutropfen eines Edukts während der 

Reaktion in einem Kältebad, Messung der Innentemperatur, 

mechanisches Rühren, Rückflusskühler 

nicht erforderlich. 

Abb. 2.22d: Zutropfen eines Edukts während der 

Reaktion, mechanisches Rühren, Rückfluss, Beobachtung 

einer Gasentwicklung mit dem Blasenzähler. 

Abb. 2.22e: Während der Reaktion wird eine Reaktionskomponente 

zugetropft, das Reaktionsgemisch 

enthält flüchtige Bestandteile und ist feuchtigkeitsempfindlich; 

durch die Verwendung eines sog. Anschützaufsatzes 

erreicht man, dass eine vierte NS- 

Schlifföffnung zur Verfügung steht. 

Abb. 2.22f: Während der Reaktion wird ein Gas – als 

Schutzgas oder Reaktionspartner – eingeleitet. Der 

Aufbau der Reaktionsapparatur mit KPG-Rührer, 

Innenthermometer, Rückflusskühler und Gaseinleitungsrohr 

wird durch die Verwendung eines Anschütz-Aufsatzes 

erreicht. Ein auf dem Rückflusskühler 

aufgesetzter Blasenzähler indiziert entweichende 

Gase und zeigt den ‚Gasstrom‘ an. 

56

2.4 Standard-Destillationsapparaturen 

Abb. 2.22g: Bei der Reaktion entweichende aggressive Gase werden in einer nachgeschalteten 

Waschflüssigkeit in einem Erlenmeyerkolben absorbiert. Um die Gefahr der Zurücksteigens 

der Absorptionsflüssigkeit zu vermeiden, empfiehlt sich – wie auch bei allen Gaseinleitungsoperationen 

– das Zwischenschalten einer Waschflasche (man achte auf deren ‚Schaltung‘!). 

2.4 Standard-Destillationsapparaturen (siehe Kap. 4) 

Einfache Destillationsapparatur mit absteigendem Kühler (Abb. 2.23). 

Auf den zu maximal ¾ gefüllten Destillationskolben wird ein absteigender Kühler (Claisen- 

Brücke) mit Vorstoß und Vorlagekolben gesetzt (Abb. 2.23). Weitere Hinweise siehe Kap. 4. 

Abb. 2.23: Einfache Destillationsapparatur (NS 14). 

57


Destillationsapparatur NS 14.5 mit Vigreux-Kolonne mit Vakuummantel (Abb. 2.24), absteigender 

Kühler, Vorstoß und ‚Spinne‘ mit 4 Vorlagekölbchen. 

Abb. 2.24: Destillationsapparatur mit Vigreux-Kolonne. 

Feststoff-Destillationsapparatur: Destillationskolben mit angeschmolzenem Anschütz-Aufsatz 

und absteigendem Rohr (Abb. 2.25). Der Vorlagekolben wird ohne Kühler angeschlossen. 

Zur Kühlung wird ein schwacher Wasserstrahl über den Vorlagekolben geleitet und mit 

einem an den Trichterauslauf angeschlossenen Schlauch dem Abwasser zugeführt. Die Vorlage 

übernimmt mit der angeschmolzenen Öffnung mit Olive zugleich die Funktion des Vorstoßes, 

z.B. zum Anlegen von Vakuum. 

58


Abb. 2.25: Feststoffdestille: 

Erhitzen der Reaktionsmischung in einem Rundkolben unter Rückfluss und kontinuierlicher 

Abscheidung von Reaktionswasser (Abb. 2.26). 

Bei Reaktionen, bei denen während der Umsetzung Wasser gebildet wird (z.B. H + -katalysierte 

Bildung von Acetalen und Ketalen aus Aldehyden bzw. Ketonen und Alkoholen oder 

H + -katalysierte Veresterung von Carbonsäuren mit Alkoholen), lassen sich die Produktausbeuten 

wesentlich verbessern, wenn man das Reaktionswasser kontinuierlich aus dem Reaktionsgemisch 

entfernt und damit dem Reaktionsgleichgewicht entzieht. 

Dies geschieht zweckmäßig durch ‚Azeotrope Destillation‘. Cyclohexan (Sdp. 81 °C) bildet 

z.B. mit Wasser ein Azeotrop (9 % Wasser, 81 % Cyclohexan, Sdp. 68.9 °C, mit dessen Hilfe 

man das Wasser aus dem Reaktionsgemisch ‚auskreisen‘ (‚ausschleppen‘) kann, Cyclohexan 

ist der sog. ‚Schlepper‘. 

Da sich Wasser praktisch nicht in Cyclohexan löst, besteht das azeotrope Destillat aus einer 

Cyclohexan- und einer Wasserphase. 

Mit Hilfe des ‚Wasserabscheiders‘ (Abb. 2.26), in dessen ‚Bürettenteil‘ das azeotrope Kondensat 

eintropft, kann man das sich absetzende spezifisch schwerere Wasser abtrennen (die 

Bürettengraduierung erlaubt zugleich, die Menge des abgeschiedenen Wassers zu bestimmen), 

während das spezifisch leichtere Cyclohexan in den Reaktionskolben zurückläuft. 

59


Abb. 2.26: Wasserabscheider für spezifisch leichtere Lösungsmittel. 

60

Kapitel 3 

Klassische Methoden zur Charakterisierung 

organischer Verbindungen 

3.1 Der Schmelzpunkt 

3.2 Der Siedepunkt 

3.3 Der Brechungsindex, Refraktometrie 

3.4 Der spezifische Drehwert [α], Polarimetrie 

61

3. Klassische Methoden zur Charakterisierung organischer Verbindungen 


Definition: 

Die Temperatur, bei der eine kristalline Substanz von der festen in die flüssige 

Phase übergeht, bezeichnet man als den Schmelzpunkt (Schmp.) oder Fließpunkt 

(Fp.). Bei dieser Temperatur bricht das Kristallgitter zusammen. 

3.1.1 Physikalische Grundlagen 

Der Zusammenhang zwischen der festen (kristallinen), der flüssigen und der gasförmigen 

Phase einer Verbindung wird durch das Zustandsdiagramm (Phasendiagramm) wiedergegeben. 

Das Zustandsdiagramm von Wasser zeigt Abb. 3.1. 

Abb. 3.1: Zustandsdiagramm von Wasser 

Jede Substanz besitzt eine Sublimationsdruckkurve (Kurve 1), eine Dampfdruckkurve 

(Kurve 2) und eine Schmelzdruckkurve (Kurve 3). Die Kurven grenzen die Existenzgebiete 

der Phasen voneinander ab. 

Entlang der Sublimationsdruckkurve steht die Festsubstanz mit der Gasphase im thermodynamischen 

Gleichgewicht. Auf der linken Seite liegt der kristalline, auf der rechten Seite 

der gasförmige Zustand vor. Im Grunde ist diese Kurve nichts anderes als die Dampfdruckkurve 

p(T) des festen Zustands (z.B. Eis). 

Die Dampfdruckkurve p(T) beschreibt die Phasengrenze Flüssigkeit – Gasphase. Entlang 

dieser Kurve steht der flüssige Zustand eines Stoffes mit seiner Gasphase im thermodynamischen 

Gleichgewicht, die Phasenübergänge werden als verdampfen (Übergang von flüssig 

nach gasförmig) bzw. kondensieren (Übergang von gasförmig nach flüssig) bezeichnet. Die 

Dampfdruckkurve endet auf der rechten Seite am kritischen Punkt. Rechts vom kritischen 

Punkt kann der flüssige Zustand nicht mehr vom gasförmigen Zustand unterschieden werden, 

man spricht von überkritischen Gasen. 

Der Phasenübergang vom festen in den flüssigen Zustand wird durch die Schmelzdruckkurve 

p(T) gekennzeichnet. Links von ihr liegt eine Substanz kristallin, auf der rechten Seite 

62


als Schmelze (Flüssigkeit) vor. Die Übergänge werden als schmelzen bzw. kristallisieren 

bezeichnet. 

Der Schnittpunkt der Kurven 1, 2 und 3 ist der Tripelpunkt, hier haben die feste und die flüssige 

Phase den gleichen Dampfdruck (Eis / Wasser / Wasserdampf: p = 6.09 hPa, T = 0.0098 

°C). Kristall, Schmelze und Dampf stehen miteinander im thermodynamischen Gleichgewicht. 

Schmelzpunkte und Siedepunkte sind bei gegebenem Druck charakteristische physikalische 

Stoffkonstanten und eignen sich prinzipiell zur Charakterisierung, z.T. auch zur Identifizierung 

chemischer Verbindungen. Tabelle 3.1 gibt hierfür einige Beispiele. 

Tabelle 3.1: Beispiele für stoffspezifische Schmelzpunkte. 

Isomorphe Monobromphenole 

Schmp. [°C] 

o-Bromphenol 

5.6 

m-Bromphenol 

32 

p-Bromphenol 

64 

Isomorphe Dichlorbenzole 

Schmp. [°C] 

o-Dichlorbenzol 

–17 

m-Dichlorbenzol 

–26 

p-Dichlorbenzol 

53 

Isomere Pentane 

Schmp. [°C] 

Isopentan 

–160 

n-Pentan 

–130 

Neopentan 

–17 

Die Beispiele zeigen, dass die Schmelzpunkte mit zunehmender Molekülsymmetrie ansteigen. 

Wie aus dem Phasendiagramm von Wasser (Abb. 3.1) zu ersehen ist, ist die Schmelzkurve in 

der Regel sehr steil. Tab. 3.2 gibt die Druckabhängigkeit des Schmelzpunkts von Wasser wieder. 

Tabelle 3.2: Druckabhängigkeit des 

Schmelzpunkts von Wasser 

Äußerer Druck (at) Schmp. (°C) 

1 0.0 

590 –5.0 

2045 –22.0 

8040 +15.0 

3.1.2 Eutektische Gemische 

Sehr hoch- oder nichtschmelzende Verunreinigungen, die sich in der Schmelze der Substanz 

nicht lösen, beeinflussen den Schmelzpunkt nicht. Der Schmelzfluss wird aber nicht klar und 

täuscht somit ein unvollständiges Schmelzen der Probe vor; eine exakte Bestimmung ist nicht 

möglich. 

Ist die Verunreinigung ebenfalls eine kristalline Substanz mit einem ‚normalen‘ Schmelzpunkt, 

dann beobachtet man eine Absenkung des Schmelzpunktes (Schmelzpunktsdepression), 

deren Größe von Art und Menge der Verunreinigung abhängig ist. 

63


Physikalische Grundlagen 

Das nachstehende Zustandsdiagramm (Abb. 3.2) gibt die Verhältnisse wieder. Geschmolzenes 

α-Naphthol (Schmp. 96 °C) besitzt einen von der Temperatur abhängigen Dampfdruck 

(Kurve 1), der bei der Zugabe von Naphthalin als ‚Verunreinigung‘ nach dem Raoult’schen 

Gesetz mit zunehmender Naphthalinkonzentration zunehmend kleiner wird (Kurven 2, 3). Die 

Dampfdruckkurve wird nach unten verschoben. 

Eine analoge Beziehung gilt für die Schmelzdruckkurve. Hier verschiebt sich die Schmelzdruckkurve 

von α-Naphthol mit zunehmender Verunreinigung nach links. Die Konsequenz 

daraus ist, dass der Schmelzpunkt mit zunehmender Verunreinigung von T S1 = (96 °C) → T S2 

absinkt (Schmelzdepression), bis bei einem Schmelzpunkt von T SE = 62 °C die Zusammensetzung 

des ‚Eutektikums‘ (60 % α-Naphthol und 40 % Naphthalin) erreicht wird. Das Eutektikum 

gibt die am ‚Eutektischen Punkt‘ vorliegende Mischung an. Unterhalb von T SE ist 

das System α-Naphthol/Naphthalin bei jeder Zusammensetzung fest. 

Abb. 3.2: Zustandsdiagramm von 1-Naphthol 

mit zunehmenden Mengen von Naphthalin als 

Verunreinigung 

Abb. 3.3: Schmelzdiagramm des binären 

Systems 1-Naphthol/Naphthalin 

Reines 1-Naphthol hat einen scharfen Schmelzpunkt, d.h. das Temperaturintervall (= 

Schmelzbereich) von Beginn des Schmelzvorgangs bis zur klaren Schmelze ist kleiner als 

1 °C. Mit zunehmender Beimischung von Naphthalin wird der Schmelzbereich größer und die 

klare Schmelze bereits bei niedrigeren Temperaturen erreicht. Das Schmelzdiagramm des 

binären Systems 1-Naphthol/Naphthalin (Abb. 3.3) veranschaulicht das Schmelzverhalten 

über den gesamten Mischungsbereich bei Normaldruck. 

In den Bereichen rechts und links des Eutektikums (Abb. 3.3: 60% 1-Naphthol, 40% Naphthalin, 

Schmp. 62 °C) befinden sich noch Naphthalin- bzw. 1-Naphthol-Kristalle in der 

Schmelze, die Folge ist eine Vergrößerung des Intervalls, in dem sich eine klare Schmelze 

bildet (Schmelzintervall). Bei einer Zusammensetzung von 80% 1-Naphthol / 20% Naphthalin 

liegt das Schmelzintervall bei 62–88 °C (siehe Abb. 3.3). 

64


Mit Ausnahme der sehr seltenen Fälle einer echten Mischkristallbildung (Isomorphie) – bei 

der sich die verschiedenen Molekülsorten ohne Störung im Kristallgitter vertreten können – 

zeigen alle Mischungen chemisch verschiedener, kristalliner Verbindungen eine Schmelzpunktdepression 

mit Vergrößerung des Schmelzintervalls ähnlich dem abgebildeten 

Schmelzdiagramm. 

• Der scharfe Schmelzpunkt einer Verbindung (Schmelzintervall 0.5–1.0 °C) ist ein einfaches 

und zuverlässiges Kriterium für deren Reinheit. Bei geringen Verunreinigungen 

(< 1%) ist eine Schmelzpunktdepression wie auch die Vergrößerung des Schmelzintervalls 

mit dem Auge nicht mehr zu erkennen, hier liegt die Nachweisgrenze. Tabelle 3.3 gibt einen 

Überblick über die Nachweisgrenzen von Verunreinigungen mit verschiedenen spektroskopischen 

und chromatographischen Methoden. 

• Wenn eine authentische Vergleichsprobe zur Verfügung steht, kann eine organische 

Verbindung durch die Bestimmung eines Mischschmelzpunktes, der keine Depression 

aufweisen darf (siehe unten), auch identifiziert werden. Normalerweise werden organische 

Verbindungen durch die Darstellung von Derivaten charakterisiert, deren Schmelzpunkte 

bei bekannten Verbindungen Tabellenwerten entnommen werden können. Wenn zwei verschiedene 

Derivate derselben Verbindung die in den Tabellen angegebenen Schmelzpunkte 

aufweisen, ist die Verbindung im Normalfall identifiziert. 

Für erstmals synthetisierte Verbindungen sind diese Methoden der Identifizierung natürlich 

nicht brauchbar. 

Tabelle 3.3: Nachweisgrenzen von Verunreinigungen. 

Methode 

Nachweisgrenze von 

Verunreinigungen 

Schmelzpunkt ca. 1 % 

IR-Spektroskopie ca. 3–5 % 

UV-Spektroskopie ca. 1–3 % 

NMR-Spektroskopie ca. 3–5 % 

Dünnschichtchromatographie ca 1 % 

Gaschromatographie < 0.1 % 

3.1.3 Bestimmung des Schmelzpunkts 

Schmelzpunktapparatur nach Thiele 

Die Schmelzpunktbestimmung erfolgt meist im so genannten Schmelzpunktröhrchen: Die 

Substanzprobe wird in einem einseitig abgeschmolzenen Glasröhrchen, ∅ ca. 1.0–1.5 mm, 

Länge ca. 7–8 cm (Schmelzpunktröhrchen, Schmelzpunktkapillare) etwa 3–5 mm hoch eingefüllt. 

65


Nach dem Einfüllen der Substanz (Eindrücken des Röhrchens in die Substanz) klopft man die 

Probe vorsichtig nach unten. Am Besten lässt man das Röhrchen in einem 30–40 cm hohen 

Glasrohr mehrmals auf eine harte Unterlage (Labortisch) fallen. Nach dieser Operation muss 

aber unbedingt geprüft werden, dass die Abschmelzung unbeschädigt ist, da die Substanz ansonsten 

in die Heizflüssigkeit gelangt. 

In der Schmelzpunktapparatur nach Thiele (Abb. 3.4) wird eine Heizflüssigkeit (Paraffinöl, 

Höchsttemperatur 180 °C oder Silikonöl, Höchsttemperatur 200–250 °C) mit einem Bunsenbrenner 

an der mit einem Kupfernetz überzogenen Stelle vorsichtig aufgeheizt. Das aufsteigende 

Glasknie erlaubt ein rasches, gleichmäßiges Aufheizen durch Wärmekonvektion. 

Das Thermometer (chemisches Thermometer, 0–250 °C) wird mit einem durchbohrten und 

ausgeschnittenen (Abb. 3.4) Korkstopfen zentrisch im Gerät befestigt. Der Ausschnitt erlaubt 

eine durchgehende Ablesung der Thermometerskala. 

Abb. 3.4: Schmelzpunktapparatur nach Thiele 

1 Thermometer 

2 Korkstopfen zur Thermometerhalterung 

2a Querschnitt des Korkstopfens mit Bohrung 

und Ausschnitt 

3 Kupferdrahtnetz 

4 Schmelzpunktröhrchen 

5 Halterung des Röhrchens (Schlauchstück 

oder Filterpapier) 

Seitenansicht 

Vorderansicht 

Das Schmelzpunktröhrchen wird nun durch die seitlichen Ansätze des Schmelzpunktapparates 

so eingeführt, dass die Substanzprobe sich unmittelbar vor der Thermometerkugel befindet 

(Thermometerhöhe genau einstellen!). Um das ‚Wegrutschen‘ des Röhrchens zu vermeiden, 

kann es mit einem durchstochenen kleinen Stück Filterpapier oder Gummischlauch fixiert 

werden. Bei Schmelztemperaturen über 200 °C muss der gemessene Wert an Hand einer 

Eichtabelle korrigiert werden. Die individuelle Eichung erfolgt mit Hilfe von käuflichen 

Eichsubstanzen. 

Anschließend wird langsam erhitzt, die Probe wird dabei genau beobachtet und Veränderungen 

zusammen mit der Temperatur protokolliert. Der Schmelzbeginn zeigt sich durch Tröpfchenbildung 

an der Glaswand des Röhrchens oder Abrundung von Ecken und Kanten der 

Kristallsplitter; das Ende ist erreicht, wenn eine klare Schmelze vorliegt. Die Werte von 

Schmelzbeginn bis zur Bildung der klaren Schmelze sind das Schmelzintervall. 

66


Weitere Veränderungen der Probe (Sintern = Zusammenbacken der Substanz ohne zu 

schmelzen, Gasentwicklung, Verfärbung, Zersetzung, Sublimation usw.) müssen ebenfalls 

protokolliert werden, da hieraus Rückschlüsse auf Verunreinigungen oder auf chemische bzw. 

physikalische Veränderungen möglich sind. 

Eine einwandfreie Schmelzpunktbestimmung setzt die langsame Erwärmung der Probe voraus, 

da die Wärmeübertragung vom Heizmedium auf die Probe und der Schmelzvorgang 

selbst eine gewisse Trägheit aufweisen. Eine Aufheizgeschwindigkeit von 1–2 °C/min. im 

Bereich des Schmelzpunkts ist in den meisten Fällen ausreichend, schnelleres Aufheizen 

täuscht einen zu hohen Schmelzpunkt und ein zu großes Schmelzintervall vor. 

Bei unbekannten Substanzen ist eine Aufheizgeschwindigkeit von 1–2 °C/min. nicht praktikabel. 

Deshalb schätzt man in diesen Fällen zuerst mit relativen hohen Aufheizraten (ca. 10- 

15 °C/min) die ungefähre Lage des Schmelzpunktes ab. Nach Abkühlen des Gerätes auf etwa 

20 °C unterhalb des abgeschätzten Schmelzpunktes wird die exakte Messung mit einer frischen 

Substanzprobe und langsamer Aufheizgeschwindigkeit durchgeführt. 

Alle Schmelzpunkte werden normalerweise in offenen Röhrchen unter Normaldruck bestimmt. 

Bei leicht flüchtigen Substanzen (z. B. Sublimation) muss das Röhrchen zugeschmolzen 

werden (protokollieren!). Wenn es sich um literaturbekannte Stoffe handelt, wird den 

eigenen Werten der Literaturwert – evtl. mit Quellenangaben – in Klammern gegenübergestellt: 

Schmp. 134–135 °C (Lit.: 135–136 °C) 

Schmp. 245–247 °C unter Zersetzung im abgeschmolzenen Röhrchen (Lit. 240–244 °C, 

Zers.) 

Schmelzpunktapparatur nach Tottoli 

Bei der Schmelzpunktapparatur nach Tottoli wird Öl als Wärmeüberträger eingesetzt, das Öl 

wird zum gleichmäßigen Aufheizen mit einem kleinen elektrischen Turbinenrührer umgepumpt. 

Die Heizung erfolgt ebenfalls elektrisch durch eine geregelte Heizspirale. Die Temperaturmessung 

erfolgt in der Regel elektronisch über einen Thermofühler, bei älteren Geräten 

über ein Thermometer. 

Der Vorteil gegenüber der Thiele-Apparatur ist die geregelte elektrische Heizung, die konstante 

Aufheizraten erlaubt und eine gleichmäßigere Temperaturverteilung der Heizflüssigkeit 

ermöglicht. 

67


Bestimmung hoher Schmelzpunkte mit dem Kupferblock 

Abb. 3.5: Schmelzpunktbestimmung 

im Kupferblock 

Bei Schmelzpunktbestimmungen im Kupferblock 

(Abb. 3.5) werden die Schmelzpunktröhrchen in Bohrungen 

eines massiven Metallblocks gestellt. Durch 

eine Bohrung auf der Vorderseite mit eingesetzter 

Lupe kann das Schmelzverhalten beobachtet werden. 

Durch den Metallblock wird die Wärme recht gleichmäßig 

im Probenraum verteilt, die Wärmeübertragung 

auf das Schmelzpunktröhrchen erfolgt durch die Luft 

im Probenraum. Der Kupferblock wird im einfachsten 

Fall mit einem Bunsenbrenner geheizt, moderne Geräte 

besitzen eine elektrische Heizung mit elektronischer 

Regelung. 

Da der Kupferblock kein Öl als Wärmeübertragungsmedium 

benutzt, können auch höhere Schmelzpunkte 

problemlos gemessen werden. Der Nachteil ist eine 

trägere Wärmeübertragung über die Luft, deswegen 

darf nur relativ langsam aufgeheizt werden. Im Übrigen 

gelten alle obigen Hinweise zur Schmelzpunktbestimmung 

(z. B. Thermometerkorrektur). 

Im Handel werden auch Geräte zur automatischen Bestimmung des Schmelzpunkts nach dem 

Kupferblock-Prinzip angeboten. Abbildung 3.6a zeigt das Messprinzip: Das Schmelzpunktröhrchen 

(2) sitzt hier zwischen einer Lichtquelle (1) und einem Detektor (4) (Photozellen). 

Feste (kristalline) Proben streuen das einfallende Licht, am Detektor wird nur eine geringe 

Transmission beobachtet. Beim Schmelzen nimmt die Lichtstreuung ab, die Transmission der 

Probe nimmt zu. 

Abb. 3.6: Automatische Schmelzpunktbestimmung. 

a) Messprinzip b) Transmissionskurve 

1 Lichtquelle 

2 Spalt 

3 Probe 

4 Detektor 

Die Auftragung der Transmission gegen die Temperatur zeigt im Schmelzbereich einen 

sprunghaften Anstieg der Kurve (Abb. 3.6b). Aus der Transmissionskurve kann der Schmelzbereich 

(a bis b) bestimmt werden. Einige Geräte werten die Kurve auch automatisch aus. 

68


Mikroskopische Bestimmung des Schmelzpunkts: Heizmikroskop nach Kofler 

Eine besonders präzise und trotzdem einfache Methode ist die Schmelzpunktbestimmung unter 

dem Heizmikroskop nach Kofler (Abb. 3.7). Dazu wird die Substanzprobe auf einem 

dünnen Glasobjektträger auf den elektrischen Heiztisch gelegt (2) und mit einem zweiten 

Objektträger abgedeckt. Durch eine Bohrung im Heiztisch wird die Probe von unten (also im 

Durchlicht) beleuchtet (3), bei Bedarf kann auch ein Polarisationsfilter in den Strahlengang 

gebracht werden. Die Beobachtung erfolgt durch ein Mikroskop (1). 

Diese Methode erlaubt Schmelzpunktbestimmungen im weiten Temperaturbereich bis 

T > 300 °C. Zur Temperaturmessung müssen geeichte Thermometersätze eingesetzt werden. 

Grundsätzlich ist auch die individuelle Erstellung einer Eichkurve mit käuflichen Substanzen 

möglich. 

Abb. 3.7: Heizmikroskop nach Kofler. 

2 

1 

Der Vorteil des Kofler Heiztisches liegt nicht 

nur im geringen Substanzbedarf sondern vor 

allem in der besseren Beobachtung der Probe. 

Veränderungen der Probe, wie Sublimation, 

Kristallumwandlungen, Abspaltung flüchtiger 

Substanzen usw. können leichter erkannt werden 

und liefern unter Umständen wichtige 

Zusatzinformationen. 

3 

3.1.4 Bestimmungen von Mischschmelzpunkten 

Die eindeutige Identifizierung von Substanzen nur durch den Schmelzpunkt ist nicht möglich, 

viele Substanzen besitzen einen sehr ähnlichen Schmelzpunkt. Die nahezu zweifelsfreie Identifizierung 

erfolgt über den Mischschmelzpunkt (siehe Kapitel 3.1.2 ‚Eutektische Gemische‘) 

mit einer authentischen Probe. Das folgende Beispiel veranschaulicht die Vorgehensweise: 

Aus der einfachen Schmelzpunktbestimmung einer farblosen, unbekannten Substanz ergibt 

sich ein Schmelzpunkt von 134–135 °C. Es könnte sich also um Harnstoff (Schmp. 132– 

133 °C), Acetylsalicylsäure (Schmp. 135–136 °C) oder Malonsäure (Schmp. 135–136 °C) 

handeln. Nun werden jeweils Mischungen der unbekannten Substanz mit Proben der in Frage 

kommenden Reinsubstanzen (authentische Proben) durch gründliches Verreiben in einer kleinen 

Achatreibschale oder zwischen zwei Glasplatten hergestellt und die Schmelzpunkte dieser 

Mischungen bestimmt. Während die Schmelzpunkte der Mischungen mit Harnstoff und Malonsäure 

deutlich niedriger liegen als der Schmelzpunkt der unbekannten Substanz (außerdem 

69


wird das Schmelzintervall signifikant größer) ist bei der Mischung mit Acetylsalicylsäure 

keine Änderung des Schmelzverhaltens zu beobachten. 

Harnstoff und Malonsäure verhalten sich in den Mischungen offenbar wie eine Verunreinigung 

(Schmelzpunktdepression, breites Schmelzintervall), Acetylsalicylsäure nicht. Bei der 

unbekannten Substanz muss es sich also ebenfalls um Acetylsalicylsäure handeln. 

3.2 Der Siedepunkt (siehe auch Kapitel 4, 4.1 Physikalische Grundlagen) 

In kristallinen Stoffen nehmen die Ionen oder Moleküle feste Gitterplätze ein. Die Moleküle 

einer Flüssigkeit sind dagegen beweglich, ständig entweichen Moleküle durch die Flüssigkeitsoberfläche 

in den umgebenden Gasraum (Verdampfung) und kehren wieder in die Flüssigkeit 

zurück (Kondensation). 

In einem abgeschlossenen System stellt sich ein Gleichgewicht zwischen Verdampfung und 

Kondensation ein; jede Flüssigkeit besitzt also einen charakteristischen, von der Temperatur 

abhängigen Dampfdruck. Mit steigender Temperatur steigt der Dampfdruck einer Verbindung 

in charakteristischer Weise. Der Dampfdruck bei 20 °C kann als Maß für die ‚Flüchtigkeit‘ 

einer Verbindung bei Raumtemperatur dienen. Die Abhängigkeit des Dampfdrucks einer 

Flüssigkeit von der Temperatur wird durch die Dampfdruckkurve dargestellt. 

Im offenen System kann sich der einer bestimmten Temperatur entsprechende Dampfdruck 

nicht einstellen, da die Flüssigkeit rasch verdunstet. Wird der Dampfdruck einer Verbindung 

gleich dem über dieser Verbindung herrschenden Druck, dann siedet die Verbindung (Sdp.: 

Siedepunkt, Kp.: Kochpunkt). Während des Siedens einer Substanz dient die zugeführte 

Energie dem Verdampfen der Flüssigkeit. 

Einheitliche Substanzen zeigen während des gesamten Siedevorgangs einen konstanten 

Siedepunkt; er ist bei gegebenem Druck eine charakteristische Stoffkonstante. Der Siedepunkt 

lässt sich für jeden Druck aus der Dampfdruckkurve ablesen. Mit fallendem äußeren 

Druck sinkt auch der Siedepunkt. 

3.2.1 Bestimmung des Siedepunkts 

Analytische Bedeutung des Siedepunkts 

Obwohl der Siedepunkt für reine Verbindungen eine charakteristische Stoffkonstante darstellt, 

ist die analytische Bedeutung vergleichsweise gering: Verunreinigungen bewirken zwar 

im Allgemeinen eine Siedepunkterhöhung, doch ist der Effekt deutlich geringer als beispielsweise 

beim Schmelzpunkt. Deshalb wird bei Flüssigkeiten neben dem Siedepunkt auch der 

Brechungsindex (siehe Abschnitt 3.3) angegeben. 

70

3.2 Der Siedepunkt 

Bestimmung des Siedepunkts im Mikromaßstab nach Siwolobow 

Abb. 3.8: Schmelzpunktbestimmung 

nach Siwolobow: 

Ein Mikroreagenzglas wird etwa 1 cm hoch mit der Substanz 

gefüllt, als Siedekapillare dient ein Schmelzpunktröhrchen, 

das mit der Öffnung nach unten in das Reagenzglas 

gestellt wird. Das Reagenzglas wird mit einem 

Gummi so an einem Thermometer befestigt, dass sich die 

Quecksilberkugel auf Höhe der zu untersuchenden Flüssigkeit 

befindet (Abb. 3.8). Nun wird in einem kleinen 

Ölbad langsam erhitzt. Sobald eine Kette kleiner Gasbläschen 

aufsteigt wird die Temperatur abgelesen. Das 

Heizbad wird wieder abgekühlt und sobald die Kette der 

Gasbläschen abreißt, wird nochmals die Temperatur abgelesen. 

Der Mittelwert der beiden Temperaturen ergibt 

den Siedepunkt der Probe mit einer Genauigkeit von ±2 

°C. 

Bestimmung des Siedepunkts im Makromaßstab 

Bei genügend großen Probemengen kann der Siedepunkt natürlich auch im Makromaßstab in 

‚konventionellen‘ Apparaturen bestimmt werden, Abb. 3.9 zeigt eine geeignete Apparatur. Es 

ist darauf zu achten, dass das Ölbad nur bis zum Flüssigkeitsspiegel in das Heizbad eintaucht, 

um eine Überhitzung zu vermeiden. Ebenso wichtig ist es, dass das Thermometer mit Hilfe 

eines sog. ‚Quickfits‘ so weit eingeführt wird, dass sich die Quecksilberkugel im Knie des 

Anschützaufsatzes (d.h., in der Höhe der ‚Abzeigung‘) befindet und vollständig vom Dampf 

umspült wird. Wenn die Substanz etwa 5 Minuten unter Rückfluss steht, wird die Temperatur 

am Innenthermometer abgelesen. 

71


Abb. 3.9: Apparatur zur Siedepunktbestimmung im Makromaßstab 

1 Rundkolben mit Substanzprobe und Magnetrührstab (um Siedeverzüge 

zu verhindern) 

2 Anschützaufsatz 

3 Rückflusskühler 

4 Innenthermometer (mit Quickfit befestigt) 

5 Heizbad (Ölbad) 

6 Elektrische Heizplatte mit Magnetrührer 

7 Heizbadthermometer zur Kontrolle der Heizbadtemperatur 



Wenn ein Lichtstrahl von einem optischen Medium in ein anderes übergeht, wird ein Teil des 

Lichtstrahls an der Grenzfläche reflektiert, der Rest dringt in das zweite Medium ein und breitet 

sich dort in einer neuen Richtung (d.h. mit neuer Geschwindigkeit) weiter aus (Abb. 3.10). 

Dieses Phänomen ist unter der Bezeichnung ‚optische Brechung‘ bekannt. Die Richtungsänderung 

des Lichtstrahls hängt dabei von den Eigenschaften der beiden Medien ab. 

Abb. 3.10: Optische Brechung 

α 1 

Medium 1 

n 1 

n 2 

α 2 

Medium 2 

Es gilt das Gesetz von Snellius: 

sina 

sina 

1 

2 

c1 

n 

= = 

c n 

2 

2 

1 

α 1 = Einfallswinkel 

α 2 = Ausfallswinkel 

c 1 = Lichtgeschwindigkeit im Medium 1 

c 2 = Lichtgeschwindigkeit im Medium 2 

n 1 = Brechungsindex im Medium 1 

n 2 = Brechungsindex im Medium 2 

72


Der Brechungsindex ist – wie die Lichtgeschwindigkeit – auf die Ausbreitung elektromagnetischer 

Wellen im Vakuum bezogen. Damit ergibt sich mit c = Lichtgeschwindigkeit im 

Vakuum: 

n 

1 

= 

c 

c 

1 

Da Licht bei unterschiedlichen Wellenlängen unterschiedlich gebrochen wird (Dispersion) 

und die Brechung, insbesondere von Flüssigkeiten, stark von der Temperatur abhängt, werden 

diese beiden Parameter angegeben. Üblich ist der Bezug auf die Natrium-D-Linie (λ = 589 

nm) und T = 20 °C, Schreibweise: n D 

20 

. 

Da der Brechungsindex eine Stoffkonstante ist und zum Teil sehr empfindlich auf Verunreinigungen 

reagiert, wird er häufig als Reinheitskriterium und zur Charakterisierung von 

Flüssigkeiten angeführt. Weitere Vorteile sind der geringe Substanzbedarf (bei Abbé- 

Refraktometern einige Tropfen) sowie die einfache und schnelle Messung. 

3.3.2 Prinzip des Abbé-Refraktometers 

Das Prinzip der Bestimmung des Brechungsindex mit Hilfe des Abbé-Refraktometers beruht 

auf der Beobachtung des sog. Grenzwinkels γ. Auf die Verwendung von monochromatischem 

Licht kann in der Praxis wegen der Achromasie des Grenzwinkels der Brechung 

verzichtet werden. Es tritt zwar zunächst ein Farbsaum an der Hell-Dunkel-Grenze auf, der 

jedoch mit Hilfe eines Kompensators korrigiert werden kann. 

Tritt Licht aus einem optisch dünneren Medium mit n 1 in ein 

optisch dichteres Medium mit n 2 und n 2 > n 1 ein, so werden 

alle Lichtstrahlen zum Lot hin gebrochen, sie werden auf einen 

Winkelbereich 2γ zusammengedrängt. Außerhalb dieses 

Winkelbereiches wird kein Lichtstrahl beobachtet, es entsteht 

eine Hell-Dunkel-Grenze am Grenzwinkel γ der Brechung. 

Der Winkel γ gehört zu dem streifenden Lichtstrahl (Abb. 

3.11). 

Abb. 3.11: Grenzwinkel 

der Totalreflektion 

n 1 

n 2 

γ γ 

Dabei gilt: sinγ = n 2 

n1 

Durchführung der Messung: 

Zuerst muss sichergestellt werden, dass der Thermostat die gewünschte Messtemperatur (in 

der Regel 20 °C) am Refraktometer einstellt. 

Das Beleuchtungsprisma (mit rauher Oberfläche) wird aufgeklappt und 2–3 Tropfen der Probenflüssigkeit 

werden mit einem Glasstab oder einer Pipette aufgebracht. Es soll ein gleich- 

73


mäßiger, dünner Film entstehen, dazu klappt man am besten das Prisma ein- bis zweimal auf 

und zu, anschließend wird es verriegelt. 

Zur Messung wird am Triebknopf solange gedreht, bis im rechten Okular eine Hell-Dunkel- 

Grenze erkennbar ist (Abb. 3.12). Mit dem Kompensator wird die Grenzlinie scharf gestellt, 

danach wird die Grenzlinie nochmals mit dem Triebknopf in den Schnittpunkt des Fadenkreuzes 

gelegt. Jetzt kann im linken Okular an einer Skala der Brechungsindex auf vier 

Dezimalstellen genau abgelesen werden. Zuletzt vergewissert man sich nochmals, ob die 

Grenzlinie noch im Fadenkreuz liegt und die Temperatur noch konstant gehalten wurde. 

Nach Ende der Messung werden die Prismen sofort mit einem weichen Papiertuch und mit 

Aceton gereinigt! 

Abb. 3.12: Blick durch die beiden Okulare eines Refraktometers bei korrekt eingestellter 

Grenzlinie. In diesem Fall beträgt der Brechungsindex n D 

20 

=1.3678. 

1.36 

1.37 

1.38 

Mögliche Fehler: 

• Es wird keine scharfe Grenze im Sehfeld beobachtet: Die Probenmenge ist zu gering oder 

die Substanz zu leichtflüchtig. Probenmenge erhöhen oder etwas Probensubstanz mit einer 

Pipette bei geschlossenen Prismen in den vorgesehenen Kanal geben. 

• Das Sehfeld bleibt immer dunkel: Möglicherweise gelangt kein Licht durch das Probenprisma, 

den Licht-Spiegel nachjustieren bzw. Beleuchtung kontrollieren. 

• Es werden systematisch falsche Brechungsindices erhalten: Die Temperatur des Messprismas 

weicht von der Solltemperatur ab, nachregeln; das Gerät ist dejustiert, Überprüfung 

mit Wasser ( n D 

20 

=1.3330). 



Optisch aktive chemische Verbindungen drehen die Schwingungsebene von linear polarisiertem 

Licht um einen bestimmten, charakteristischen Winkel α (Abb. 3.13). Der Drehwinkel 

α kann positiv (im Uhrzeigersinn) oder negativ sein. 

74


Abb. 3.13: Drehung der Schwingungsebene von linear polarisiertem Licht durch eine optisch 

aktive Substanz. 

Der Drehwinkel α hängt von der Substanz, der Schichtdicke l, der Temperatur und – soweit 

benötigt – auch vom Lösungsmittel ab. Man gibt in der Regel den spezifischen Drehwert 

[α] D 

20 

an; der Zusammenhang ist: 

t c ⋅l 

α = [ α] 

λ 

100 

oder 

t 

[ α] 

= 100 

λ α 

c ⋅l 

t: Temperatur in °C, oft 20 °C 

λ: Wellenlänge (D bedeutet die Wellenlänge der Natrium-D-Linie 

(λ = 589 nm) 

c: Konzentration in g/100 ml Lösung 

l: Schichtdicke in dm. 

Da der Drehwinkel auch vom Lösungsmittel und der Konzentration (durch Wechselwirkungen 

der Substanz mit dem Lösungsmittel) abhängt, werden sowohl das Lösungsmittel als 

auch die Konzentration c mit angegeben, z.B.: 

(S)-Phenylalanin, [α] D 

20 

= 35° (c = 0.02 gml -1 in Wasser) 

(R)-Phenylethanol, [α] D 

20 

= +44° (in Substanz) 

3.4.2 Messprinzip 

In einem einfachen optischen Polarimeter (Abb. 3.14) tritt der Lichtstrahl aus der monochromatischen 

Lichtquelle (1) durch den ersten, feststehenden Polarisator (2) (z.B. ein 

Nicolsches Prisma) und wird dadurch linear polarisiert. Nach dem Durchgang durch die 

Probenküvette (3) trifft er auf einen zweiten, drehbaren Polarisator (4) (dem Analysator). 

Im Okular müssen nun durch Drehen des Analysators zwei Halbfelder auf gleichmäßige Helligkeit 

gebracht werden (5). Der Drehwinkel kann auf einer Winkelskala abgelesen werden 

und liefert den gemessenen Wert α. 

Abb. 3.14: Prinzip eines optischen Polarimeters: 

75


Fehlerquellen: 

• Die Lösung in der Küvette ist nicht blasenfrei. 

• Der Drehwinkel kann mehrdeutig sein (ein Drehwinkel von +70° bzw. –290° erscheint 

z. B. identisch!). Abhilfe schafft eine zweite Messung mit unterschiedlicher Konzentration 

oder Schichtdicke. 

76

Kapitel 4 

Destillation 

Gängige Verfahren und Apparaturen 

4.1 Physikalische Grundlagen 

4.2 Einstufendestillation 

4.3 Mehrstufendestillation (Rektifikation) 

4.4 Destillation azeotroper Mischungen 

Spezielle Verfahren und Apparaturen 

4.5 Halbmikro- und Mikrodestillationsapparaturen 

4.6 Vakuumpumpen – Vakuummessgeräte 


77

4. Destillation 

Die Destillation ist die vielseitigste Methode zur Reinigung von Flüssigkeiten durch Abtrennung 

von schwerflüchtigen Verunreinigungen und zur Trennung von Flüssigkeitsgemischen. 

Voraussetzung ist, dass sich die Substanzen ohne Zersetzung bei Normaldruck oder bei vermindertem 

Druck verdampfen lassen. 


Moleküle einer Flüssigkeit entweichen ständig durch die Flüssigkeitsoberfläche in den umgebenden 

Gasraum (Verdampfung) und kehren wieder in die Flüssigkeit zurück (Kondensation). 

In einem abgeschlossenen System stellt sich ein Gleichgewicht zwischen Verdampfung und 

Kondensation ein; jede Verbindung besitzt einen charakteristischen, von der Temperatur abhängigen 

Dampfdruck, der mit steigender Temperatur steigt (Abb. 4.1 und Tab. 4.1). 

In einem offenen System kann sich der zu einer bestimmten Temperatur gehörende Dampfdruck 

nicht einstellen, da die Gasphase ‚unendlich groß‘ ist. Es geht ständig Substanz von der 

flüssigen Phase in die Gasphase über. Die Temperatur, bei der der Dampfdruck einer Verbindung 

den Außendruck erreicht, ist der Siedepunkt (Sdp.). Die zur Verdampfung eines Mols 

einer Verbindung am Siedepunkt benötigte Energie ist die Verdampfungsenthalpie (ΔH verd. ). 

Siedepunkt und ΔH verd. sind Stoffkonstanten. Die Verdampfungsenthalpie wird durch Heizung 

des Destillationskolbens in einem Heizbad aufgebracht. 

In der Destillationsapparatur (siehe Kapitel 4.2) wird der Dampf im Kühler kondensiert und in 

einem getrennten Gefäß aufgefangen (Übergang flüssig → gasförmig → flüssig). Dadurch 

kann eine Flüssigkeit von schwer verdampfbaren Verunreinigungen getrennt werden. 

4.1.1 Druckabhängigkeit des Siedunkts 

Den Zusammenhang zwischen Temperatur und Dampfdruck einer Verbindung gibt die Gleichung 

von Clausius-Clapeyron wieder: 

d ln p 

dT 

= 

ΔH 

RT 

verd 

2 

p 

ΔH verd 

T 

R 

Dampfdruck 

molare Verdampfungswärme 

abs. Temperatur 

Gaskonstante 

Gleichung 4.1 

Durch Integration erhält man: 

ΔH 

ln p = − verd 

+ const. 

RT 

ΔH bzw. log p = − verd + const'. 

2.303⋅ 

RT 

Gleichung 4.2 

78


Das Auftragen von ln p bzw. log p gegen 1/T ergibt nach Gleichung 4.2 eine Gerade, die 

sich konstruieren lässt, wenn man die Siedepunkte einer Verbindung bei mindestens drei verschiedenen 

Drucken kennt (Abbildung 4.1). 

Tabelle 4.1: Dampfdrucke verschiedener Verbindungen. Im Bereich der grau unterlegten Bereiche 

sind die Verbindungen bei Normaldruck gasförmig. 

Temperatur 

Dampfdruck (hPa [Torr]) 

T [°C] Wasser Diethylether Ethanol n-Pentan n-Heptan 

0 6.10 [4.58] 246.6 [185] 16.0 [12] 244 [183] 14.6 [11] 

10 12.28 [9.21] 389.2 [292] 32.0 [24] 376 [282] 28 [21] 

20 23.3 [17.5] 589 [442] 58.6 [44] 560 [420] 48 [36] 

30 42.4 [31.8] 862 [647] 105 [79] 814 [611] 77 [58] 

40 73.7 [55.3] 1228 [921] 180 [135] 1164 [873] 123 [92] 

50 123.3 [92.5] 1702 [1277] 296 [222] 1590 [1193] 188 [141] 

60 199.1 [149.4] 470 [353] 2139 [1605] 279 [209] 

70 311.5 [233.7] 722 [542] 2824 [2119] 403 [302] 

80 473.3 [355.1] 1084 [813] 3645 [2735] 569 [427] 

90 700.8 [525.8] 1582 [1187] 4662 [3498] 785 [589] 

100 1013 [760.0] 5878 [4410] 1060 [795] 

110 1433 [1075] 1398 [1049] 

120 1986 [1490] 1026 [1367] 

Sdp. bei (1013 

hPa / 760 Torr) 

100 °C 34.6 °C 78.3 °C 36.2 °C 98.4 °C 

Abb. 4.1: Dampfdruckkurven von Diethylether, Ethanol und Wasser. 

Druck 

[hPa] 

1000 

Ether 

log p 

3.0 

Ether 

Ethanol 

500 

Wasser 

2.0 

Wasser 

Ethanol 

0 

0 50 100 

Temperatur [°C] 

1.0 

0.0025 0.0030 0.0035 

T -1 [K -1 ] 

Destillationen bei Normaldruck (1013 hPa bzw. 760 Torr) sollte man nur bei Siedetemperaturen 

zwischen 35 °C und maximal 170 °C durchführen, bei höheren Temperaturen besteht die 

Gefahr der thermischen Zersetzung. 

Nach Gleichung 4.1 bzw. 4.2 lässt sich durch Verringerung des Drucks die Siedetemperatur 

herabsetzen; der Siedepunkt entspricht dann der Temperatur, bei der der Dampfdruck gleich 

dem angelegtem Druck ist (Destillation im Vakuum, (siehe 4.2.5). Abbildung 4.2 zeigt die 

Auftragung von log p gegen 1/T (Nomogramm) für einige ausgewählte Verbindungen. 

79


Abb. 4.2: Nomogramm der Druckabhängigkeit des Siedepunkts verschiedener Flüssigkeiten 

80


Als Faustregel für die Verminderung der Siedepunkte bei Reduzierung des Druckes gilt: 

Reduzierung des Druckes auf 

die Hälfte ~ 15 °C 

20 hPa (15 Torr) ~ 100 °C 

10 -1 –10 -3 hPa (7.5 · 10 –2 –7.5 · 10 –4 Torr) ~ 150–170 °C 

Erniedrigung des Siedepunktes 

Zur Erzeugung von verminderten Drucken werden Vakuumpumpen verwendet (siehe Abschnitt 

4.6). 

4.1.2 Ideale Mischungen 

Für das Verhalten der Dampfdrucke einer idealen Mischung zweier chemisch ähnlicher, inerter 

und unbegrenzt mischbarer Verbindungen gilt das Raoult’sche Gesetz. 

Der Dampfdruck einer Mischung ist gleich der Summer der Partialdrucke 

der beiden Komponenten, die Partialdrucke sind proportional 

den molaren Anteilen der Verbindung in der flüssigen Phase. 

Für binäre, ideale Mischungen gilt: 

P Misch = p A + p B ; p A = x A ·P O A 

; p B = x B · P O B 

P Misch Gesamtdampfdruck über der Mischung 

p A , p B Partialdruck der Verbindung A bzw. B. über der Mischung 

(A sei die leichter flüchtige Komponente) 

P O A 

, P O B 

Dampfdruck der reinen Verbindungen A bzw. B 

x A, x B Molenbrüche für die Verbindungen A bzw. B 

Durch Addition erhält man: p A + p B = x A P O A 

+ x B P O B 

Division unter Verwendung von x B = 1 − x A liefert: 

p 

p 

A 

B 

P x 

A · 

1− x 

A 

O 

A 

= 

O 

PB 

mit 

α = Dampfdruckverhältnis der reinen Verbindungen A und B 

P = α Gleichung 4.3 

P 

O 

A 

O 

B 

Die Partialdrucke p A und p B im Dampfraum sind mit dem Gesamtdruck P Misch außerdem über 

die Molenbrüche y A bzw. y B im Dampfraum verknüpft durch: 

p A = P Misch · y A und p B = P Misch · y B = P(1–y A ) 

81


Durch Einsetzen von p A und p B in Gleichung 4.3 erhält man: 

O 

yA 

PA 

xA 

= ⋅ 

O 

( 1− 

y ) PB 

(1 − xA) 

A 

oder: 

yA 

xA 

= α ⋅ 

Gleichung 4.4 

( 1− 

yA) 

(1 − xA) 

Der Wert α verknüpft die relative Konzentration x (als Molenbruch) der Komponenten A und 

B in der flüssigen Phase mit deren relativer Konzentration y (als Molenbruch) im Dampfraum. 

Durch Umformung von Gleichung 4.4 erhält man die Beziehung für den Molenbruch der 

leichter flüchtigen Komponente: 

y 

A 

1 

= 

1− 

x 

A 

α ⋅ x 

A 

+ 1 

Gleichung 4.5 

In Tabelle 4.2 wird der Molenbruch y A der leichter flüchtigen Komponente im Dampf in Abhängigkeit 

von ihrem Anteil x A in dem zu trennenden Gemisch der Substanzen A und B sowie 

dem Dampfdruckverhältnis angegeben. Die Bedingungen für eine Anreicherung von y A > 

95 % sind grau unterlegt dargestellt. 

Tabelle 4.2: Anreicherung der leichter flüchtigen Komponente in der Gasphase (y A ) bei unterschiedlichen 

Startbedingungen (x A in der flüssigen Phase) für verschiedene Werte von α: 

Molenbruch x A 0.90 0.50 0.10 

α = 5 (ΔSdp. ~35 °C ); y A 0.98 0.83 0.36 

α = 10 (ΔSdp. ~50 °C); y A 0.99 0.90 0.53 

α = 20 (ΔSdp. ~70 °C ); y A 0.99 0.95 0.69 

ΔSdp.: Siedepunktdifferenz zwischen Verbindung A und B 

Aus den Werten der Tabelle 4.2 ergibt sich die Faustregel: 

Bei einer Einstufen-Destillation lassen sich zwei Komponenten A und B, x A = 0.50 nur dann 

mit einer Reinheit von etwa 95 % trennen, wenn die Siedepunktdifferenz mindestens 70 °C 

beträgt. 

Mit abnehmender Konzentration der niedriger siedenden Komponente – z. B. im Verlauf der 

Destillation – sinkt der Reinheitsgrad des Destillats stark. Die Trennung von Mischungen mit 

Siedepunktsdifferenzen kleiner als 70 °C erfordert eine Mehrstufendestillation. 

Im Dampfdruckdiagramm wird die Dampfdruckkurve und die Zusammensetzung der Gasphase 

in ein Diagramm eingetragen. Die beiden Kurven begrenzen ein Zweiphasengebiet, innerhalb 

dessen Dampf und Flüssigkeit im thermodynamischen Gleichgewicht koexistieren. 

In der Praxis wird die Destillation bei konstantem Druck durchgeführt. Deshalb werden statt 

der Dampfdruckdiagramme in der Regel Siedediagramme verwendet. Die Beziehung zwi- 

82


schen Siedepunkt und Zusammensetzung der Mischung kann nicht einfach berechnet werde, 

die Siedediagramme werden deshalb experimentell bestimmt. Abbildung 4.3 zeigt den Zusammenhang 

zwischen Partial- und Gesamtdruck, Dampfdruckdiagramm und Siedepunktdiagramm 

für die ideale Mischung Benzol und Toluol. 

Abb. 4.3: Partial- und Gesamtdruck, Dampfdruckdiagramm und Siedepunktdiagramm für die 

ideale Mischung Benzol und Toluol. 

a) Gesamt- und Partialdrucke 

T = 20 °C 

b) Dampfdruckdiagramm 

T = 20 °C 

c) Siedediagramm 

p = 1013 hPa 

Die praktische Bedeutung der Siedediagramme wird in Abschnitt 4.3, Rektifikation besprochen. 

4.1.3 Nicht ideale Mischungen 

In idealen Mischungen sind die Wechselwirkungen der reinen Komponenten A bzw. B weitgehend 

vergleichbar mit den Wechselwirkungen zwischen den verschiedenen Molekülarten 

A/B bzw. B/A. Nur in diesen Fällen gilt das Raoult’sche Gesetz exakt: der Gesamtdruck dieser 

Mischung ändert sich linear mit der Zusammensetzung der Mischung (Abb. 4.3a). 

In nicht idealen Mischungen sind die Wechselwirkungen zwischen verschiedenartigen Komponenten 

unterschiedlich (entweder größer oder kleiner) zu den Wechselwirkungen der reinen 

Komponenten. In diesen Fällen erhält man im Siedediagramm Kurven mit Minima oder 

Maxima (Abb. 4.4). Die Zusammensetzung der Mischungen an den Extrema werden als azeotrope 

Mischungen oder kurz Azeotrope bezeichnet. Azeotrope Mischungen verhalten sich 

bei der Destillation wie reine Stoffe: Bei der Destillation solcher nicht idealen Mischungen ist 

die vollständige Trennung der einzelnen Komponenten nicht möglich (siehe Kapitel 4.3). 

83


Abb. 4.4: Siedediagramme nicht idealer Mischungen (p = 1013 hPa): 

a) Ethanol/Benzol b) Aceton/Chloroform 


Bei der Destillation wird die zu destillierende Flüssigkeit, das Destillationsgut, in einer Destillationsapparatur 

zum Sieden erhitzt. Der entweichende Dampf wird durch Wasserkühlung 

so kondensiert, dass das Destillat nicht in den Destillationskolben zurückfließt, sondern in einer 

Vorlage aufgefangen wird. 

Einstufen-Destillation = Einmaliges Verdampfen und Kondensieren der Verbindung 

Anwendung: • Reinigung von Flüssigkeiten durch Abtrennung von Verunreinigungen 

mit sehr hohen Siedepunkten. 

• Abtrennung von Lösungsmitteln aus Lösungen von höher siedenden 

Verbindungen oder Feststoffen. 

Für die Destillation sollte die Siedetemperatur bei Normaldruck im Bereich von 30–150 °C 

liegen; bei höherer Temperatur besteht häufig die Gefahr der Zersetzung des Destillationsgutes, 

bei tieferen Temperaturen ist die Kondensation der Dämpfe durch Wasserkühlung nicht 

mehr möglich. 

Eine Verbindung mit hohem Siedepunkt z.B. 300 °C bei Normaldruck (1013 hPa) muss man 

bei vermindertem Druck destillieren. Nach der Faustregel (Kapitel 4.1.1) kann der Siedepunkt 

durch Verringerung des Druckes auf 0.01 hPa um etwa 150 °C abgesenkt werden, Die 

Destillation kann dadurch im optimalen Temperaturbereich durchgeführt werden. 

84


4.2.1 Aufbau und Inbetriebnahme einer einfachen Destillationsapparatur (Abb. 4.5) 

Abb. 4.5: Einfache Destillationsapparatur 

1 Destillationskolben 

2 Claisen-Brücke 

(Destillationsbrücke 

mit absteigendem 

Kühler) 

3 Vorstoß mit 

4 Anschluss für ein 

Trockenrohr oder 

eine Vakuumpumpe 

5 Vorlagekolben 

6 Thermometer 

7 Heizbad 

8 Magnetrührer 

9 Hebebühne 

10 NS 14.5-Schliffstopfen 

11 Heizbadthermometer 

12 Stativklammern 

Aufbau der Apparatur 

• Man beginnt mit dem Anklammern eines mit Magnetrührstab tarierten Destillationskolbens 

(1) mittig über der Stativplatte, er muss in einer Höhe eingespannt werden, dass 

Heizquelle und Heizbad rasch und mühelos nach unten entfernt werden können. Dazu verwendet 

man zweckmäßig eine Laborhebebühne (9), mit der sich der Magnetrührer (8) 

mit regulierbarer Heizplatte und das Heizbad (7) rauf- und runterfahren lassen. 

• Der tarierte Vorlagekolben (5) wird an einem zweiten Stativ geklammert (12). Der Abstand 

der senkrechten Stativstange und die Höhe der Klammerung wird so ausgerichtet, 

dass sich die Claisenbrücke zusammen mit dem Vorstoß problemlos auf den Destillationskolben 

(1) und den Vorlagekolben (5) setzen lässt. 

• Anschließend wird die Claisenbrücke (Claisen-Aufsatz mit absteigendem Liebigkühler) 

(2) zusammen mit dem Vorstoß (3) aufgesetzt. Die mit Schlauchklemmen gesicherten 

Kühlwasserschläuche werden so angeschlossen, dass das frische Kühlwasser von unten 

in den Liebigkühler einströmt (Gegenstromprinzip). Danach werden die Schlauchanschlüsse 

auf Dichtigkeit überprüft. Es ist darauf zu achten, dass bei einer möglichen Undichtigkeit 

kein Wasser ins Ölbad gelangt und die Schläuche nicht mit der Heizplatte oder 

dem Heizbad in Berührung kommen können. 

85


• Jetzt wird das abgewogene Destillationsgut mit Hilfe eines Trichters in den tarierten Destillationskolben 

(1) gefüllt. 

• Hierauf wird das Schliffthermometer (6) auf die Claisenbrücke aufgesetzt. Die Quecksilberkugel 

muss knapp unterhalb des Übergangs zum absteigenden Kühler sitzen, nur 

dann kann sie vom Dampf vollständig umspült werden. Das Thermometer wird mit einer 

Schliffklammer gesichert, die zweite Schlifföffnung mit einem Glasstopfen (10) verschlossen. 

Zur Messung der Heizbadtemperatur wird ein Thermometer (11) eingetaucht. 

• Da in jeder Destillationsapparatur eine von der Größe der Apparatur abhängige Menge 

Destillationsgut zurückgehalten wird (Retentionsvolumen), muss die Apparatur der 

Menge des Destillationsgutes angepasst werden: der Destillationskolben sollte mindestens 

zur Hälfte, maximal zu zwei Drittel gefüllt sein. 

• Die seitliche Oliven- oder Schrauböffnung (4) am Vorstoß darf nicht verschlossen werden. 

Sie dient dem Druckausgleich, dem Anschluss an eine Vakuumleitung oder der Verbindung 

mit einem Trockenrohr (vgl. Kap. 2.2.5). Nie in einer völlig verschlossenen 

Apparatur destillieren! Explosions- und Feuergefahr durch Überdruck! 

Vorbereitung der Destillation 

• Um während der Destillation Siedeverzüge (explosionsartige Verdampfung) im Destillationskolben 

zu vermeiden, gibt man vor Beginn der Destillation entweder einen Magnetrührstab 

oder Siedesteine in den Destillationskolben. 

• Um eine Massenbilanz erstellen zu können, müssen Vorlagekolben und Destillationskolben 

(am besten zusammen mit Magnetrührstab oder Siedesteinen) vor dem Einbau gewogen 

(tariert) werden. Am besten stellt man sie auf einen Korkring, der mitgewogen wird. 

• Das Kühlwasser wird vorsichtig angestellt, bei zu starkem Wasserdruck besteht die Gefahr, 

dass die Wasserschläuche abplatzen. Bei der Verwendung von Ölbädern kann Wasser 

in das heiße Öl gelangen, das durch das verdampfende Wasser explosionsartig herausgeschleudert 

wird (Brand- und Verbrennungsgefahr!). 

• Der Destillationskolben wird bis unter den Schliffansatz in das noch kalte Heizbad eingetaucht. 

So wird ein maximaler Wärmekontakt gewährleistet. Bei höher siedenden Flüssigkeiten 

sollte der Destillationsaufsatz durch Umwickeln mit Aluminiumfolie gegen Wärmeverluste 

geschützt werden. Dadurch vermeidet man die Kondensation des Destillationsgutes 

bereits im oberen Teil des Destillationskolbens bzw. im Destillationsaufsatz. 

• Bei der Destillation von leichtflüchtigen, hochentzündlichen, giftigen oder aggressiven 

Substanzen unter Normaldruck wird auf die Olive am Vorstoß (4) ein Schlauch aufgezogen, 

der hinter die Abzugsprallwand geführt wird. Die Entzündung von nicht kondensierten 

entzündbaren Dämpfen durch offene Flammen oder heiße Oberflächen wird so 

vermieden. Freiwerdende giftige oder aggressive, leicht flüchtige oder gasförmige Substanzen 

sollten in geeigneten Waschflüssigkeiten absorbiert werden. 

86


Durchführung der Destillation 

• Das Heizbad wird langsam bis zum Sieden des Destillationsgutes aufgeheizt, dabei müssen 

die Apparatur und die Temperatur des Heizbades ständig überwacht werden. Wenn 

das erste Destillat in den Vorlagekolben tropft, protokolliert man Ölbadtemperatur, Siedetemperatur 

und die Zeit. 

• Von diesem Zeitpunkt an sollte die Heizbadtemperatur konstant bis leicht steigend sein 

(sie liegt meist etwa bei 30–50 °C oberhalb des Siedepunktes), die Destillationsgeschwindigkeit 

sollte ca. 2–4 Tropfen/Sekunde betragen. Der Siedepunkt bei einer einheitlichen 

Substanz sollte während der gesamten Destillation innerhalb eines Intervalls von ca. 2 °C 

konstant bleiben. Eine zu niedrige Badtemperatur führt zu falschen Siedetemperaturen, da 

der Dampf die Thermometerkugel nicht ausreichend umspült. Eine zu hohe Badtemperatur 

verfälscht den Siedepunkt ebenfalls, da der Dampf überhitzt wird. Bei starker Überhitzung 

(zu hohe Badtemperatur) besteht die Gefahr des Überschleuderns oder Überschäumens 

des Destillationsgutes (Brandgefahr!). 

• Der Kühlwasserfluss muss während der Destillation immer wieder kontrolliert werden. 

Die unvollständige Kondensation brennbarer Dämpfe (z. B. Diethylether, Petrolether) 

kann zu Bränden führen. Der Kühlwasserfluss lässt sich mit einem einfachen Durchflussmesser 

(‚Wasserwächter‘) in der Wasserzuleitung beobachten. 

• Während der Destillation sollten alle 5–10 min die Ölbadtemperatur und die Siedetemperatur 

registriert werden. 

• Das Ende der Destillation erkennt man an der abfallenden Siedetemperatur. Jetzt werden 

nochmals die Siedetemperatur, Badtemperatur und die Zeit protokolliert. Im Normalfall 

destilliert man aus Sicherheitsgründen nie bis zur Trockene des Destillationskolbens! Im 

Destillationsrückstand (Sumpf) könnten sich Substanzen befinden, die sich bei Überhitzung 

explosionsartig zersetzen. Vor allem Ether bilden beim längeren Stehen durch Autoxidation 

Peroxide, die sich thermisch explosionsartig zersetzen können (siehe Kap. 11.4). 

• Man entfernt das Heizbad und lässt die Apparatur abkühlen, danach wird sie in umgekehrter 

Reihenfolge abgebaut. Abschließend werden durch Rückwiegen des Vorlagekolbens 

bzw. des Destillationskolbens die Menge des Destillats und deren Brechungsindex sowie 

die Menge des Rückstands bestimmt und protokolliert. Aus der Differenz von Einwaage 

und der Summe des Destillats und des Rückstands wird der Substanzverlust bestimmt. 

Abschließend werden der Siedepunkt und der Brechungsindex der destillierten Substanz – 

wenn möglich – mit Literaturdaten verglichen. Zu einem vollständigen Protokoll gehören 

auch Angaben über die verwendete Apparatur (auch die Größe, Beobachtungen während 

der Destillation (z. B. Schäumen) und Beschreibung des Destillats. 

87


Beispiel eines Destillationsprotokolls: 

Destillation von Ethanol unter Normaldruck in einer NS 14-Destillationsapparatur mit 

100 ml Destillations- und Vorlagekolben: 

Einwaage: 65.2 g verunreinigtes Ethanol, schwach gelblich. 

Zeit 

Ölbadtemperatur 

Siedetemperatur 

Menge 

Destillat 

13.05–13.25 108–115 °C 77–78 °C 59.8 g 1.3620 

Destillationsrückstand: 4.10 g 

Verlust bei der Destillation: 1.30 g 

Destillat: 

59.8 g Ethanol, farblose Flüssigkeit, Sdp. 77–78 °C, 

(Lit: Sdp. 78 °C, n = 1.3621) 

20 

D 

20 

n 

D 

= 1.3620 

20 

n D 

4.2.2 Fraktionierende Einstufendestillation (Abb. 4.6) 

In der Praxis steht man meist vor dem Problem, dass die zu destillierende Substanz mit Substanzen 

verunreinigt ist, die selbst destillieren. Dies führt dazu, dass der Siedepunkt während 

der Destillation nicht konstant bleibt, in diesem Fall ist der Vorlagekolben zu wechseln. Sehr 

einfach gelingt dies durch Verwendung einer so genannten Spinne (14) zusammen mit einem 

Vorstoß mit gebogenem Auslauf (13) (Vorstoß nach Bredt): Durch einfaches Drehen können 

mehrere Vorlagekolben (5) (meist vier) in den Auslauf des Vorstoßes gedreht werden (Abb. 

4.6). Die einzelnen Fraktionen werden nach der Destillation getrennt untersucht (z. B. Bestimmung 

der Brechungsindizes). 

• Der Aufbau der Apparatur erfolgt analog zur einfachen Destillationsapparatur. Statt des 

Vorlagekolbens wird die Spinne so geklammert, dass sie zwar fest, aber noch drehbar ist. 

Die tarierten und nummerierten Destillationskolben werden mit Federn oder Klemmen an 

die Spinne fixiert. 

• Die Durchführung der Destillation ist analog zur einfachen Destillation. Der Destillationskolben 

und alle Vorlagekolben müssen vorher tariert worden sein. Im ersten Vorlagekolben 

sammelt man das Destillat bis zum konstanten Siedepunkt, dann dreht man zum 

zweiten Kolben. Ändert sich die Siedetemperatur signifikant (mehr als 2 °C), dreht man 

den nächsten Kolben in den Auslauf und so weiter. Abb. 4.7 zeigt schematisch die beiden 

häufigsten Destillationsverläufe. 

• Das Destillationsprotokoll für eine fraktionierende Destillation entspricht dem der einfachen 

Destillation, die Fraktionen werden durchgehend nummeriert. Die Einteilung der 

Fraktionen in Vorlauf, Hauptlauf, Nachlauf sind eine Interpretation der erhaltenen Ergebnisse, 

sie erfolgt erst am Schluss unter Berücksichtigung der Mengen und der Brechungsindizes. 

• 

88


Abb. 4.6: Apparatur zur fraktionierenden Destillation 


mit Magnetrührstab 

2 Claisen-Brücke 

(Destillationsbrücke 

mit absteigendem 

Kühler) 

5 4 Vorlagekolben 

6 Thermometer 

7 Heizbad 

8 Magnetrührer 

9 Hebebühne 

10 NS 14.5-Schliffstopfen 

11 Heizbadthermometer 

12 Stativklammern 

13 Vorstoß mit 

gebogenem Auslauf 

14 Spinne 

Abb. 4.7: Typische Destillationsabläufe 

Es ist möglich (z. B. wegen verschiedener Ölbadtemperaturen), dass zwei Fraktionen mit etwas 

unterschiedlichen Siedepunkten (1–3 °C) identisch sind (gleicher Brechungsindex) und 

deshalb vereinigt werden können. 

89


Beispiel eines Destillationsprotokolls: 

Fraktionierende Destillation von Toluol unter Normaldruck. Destillationsapparatur mit 

100 ml Destillationskolben und verschiedenen Vorlagekolben (1x100, 3x25 ml). 

Einwaage: 63.2 g verunreinigtes Toluol, schwach gelblich. 

20 

Fraktion Zeit Ölbadtemperatur Siedetemperatur Destillat n 

D 

1 13.25-13.30 130–135 °C bis 109 °C 2.42 g 1.4930 

2 13.30-13.45 135–140 °C 109–111 °C 40.50 g 1.4959 

3 13.45-13.55 140–143 °C 111–112 °C 15.04 g 1.4960 

4 13.55-13.58 143–145 °C 112–103 °C 1.02 g 1.4965 

Destillationsrückstand: 3.10 g 

Verlust bei der Destillation: 1.12 g 

Wegen der fast identischen Brechungsindizes und der sehr ähnlichen Siedepunkte können 

Fraktion 2 und 3 als Hauptlauf vereinigt werden. 

Ausbeute: 59.8 g Toluol, farblose Flüssigkeit, Sdp. 109–112 °C, 

(Lit.: Sdp. 110.6 °C, n = 1.4960) 

20 

D 

20 

n 

D 

= 1.4959 

4.2.3 Anwendungsbereiche der Einstufendestillation 

Bei Gemischen destillierbarer Verbindungen ist der Dampfdruck der Mischung gleich der 

Summe der Partialdrucke beider Verbindungen (Gesetz von Raoult, siehe Abschnitt 4.1.2). 

Eine Trennung mehrerer Komponenten mit der einfachen Destillationsapparatur ist nur in folgenden 

Fällen möglich: 

• Die Flüssigkeit enthält nichtflüchtige oder schwerflüchtige Verunreinigungen, z. B. gelöste 

Salze, fein verteilte (nichtfiltrierbare) feste Partikel, dunkle Zersetzungs- oder Polymerisationsprodukte. 

• Die Flüssigkeit enthält ein leichtflüchtiges Lösungsmittel, in dem das schwerflüchtige 

bzw. nichtflüchtige Reaktionsprodukt gelöst ist (z. B. nach dem Ausschütteln einer Verbindung 

aus einem Reaktionsansatz). 

• Die Flüssigkeit enthält mehrere Komponenten, die sich in den Siedepunkten um mindestens 

70 °C unterscheiden. In diesem Fall lassen sich die Komponenten destillativ trennen. 

Zwischen den Hauptfraktionen der reinen Produkte können Zwischenfraktionen mit entsprechenden 

Produktgemischen liegen. 

90


4.2.4 Einstufen-Destillation bei vermindertem Druck 

Destillationen bei Normaldruck (1013 hPa bzw. 760 Torr) sollte man nur bei Siedetemperaturen 

zwischen 35 °C und maximal 170 °C durchführen, bei höheren Temperaturen besteht die 

Gefahr der thermischen Zersetzung. Die Siedetemperatur lässt sich durch Destillation im Vakuum 

herabsetzen (siehe 4.1.1). 

Aufbau und Inbetriebnahme einer Apparatur für die Destillation bei verminderten 

Drucken 

Prinzipiell kann die Destillationsapparatur für die fraktionierende Destillation bei Normaldruck 

(Abb. 4.6) verwendet werden: 

Die Apparatur (Abb. 4.8) wird über dickwandige Vakuumschläuche (1) (Innendurchmesser 

6–8 mm) an die Vakuumpumpe (Vakuumpumpen und Vakuum-Messgeräte Kap. 4.6) angeschlossen. 

Achtung: Zu lange Schlauchleitungen bzw. zu kleine lichte Weiten des Vakuumschlauches 

verschlechtern das Vakuum in der Apparatur drastisch. 

Zur Verminderung des Drucks in der Destillationsapparatur verwendet man je nach angestrebtem 

Druckbereich verschiedene Vakuumpumpen: 

• Membranpumpen, Wasserstrahlpumpen (Grobvakuum) 

• Drehschieberpumpen (Feinvakuum) 

• Öldiffusionspumpen (Hochvakuum) 

16 bis 19 hPa (12–14 Torr) 

10 –1 bis 10 –3 hPa 

10 –3 bis 10 –6 hPa 

Vorbereitung der Destillation bei vermindertem Druck 

• Vor dem Aufbau der Apparatur sind sämtliche Glasteile auf Sprünge oder ‚Sternchen‘ zu 

untersuchen, schadhafte Glasgeräte können beim Evakuieren implodieren! 

• Mit der zwischengeschalteten Woulff’schen Flasche (3) lässt sich die unter Vakuum stehende 

Apparatur bei geschlossenem Absperrventil (5) zur Vakuumpumpe belüften. Insbesondere 

beim Anfahren der Destillation kann Destillationsgut überschäumen. Die 

Woulff’sche Flasche (auf die richtige Schaltung achten!) fängt das Produkt auf und verhindert 

so eine Verunreinigung der Pumpe. 

• Dichtigkeit der Apparatur: Die leere Apparatur – ohne Destillationsgut – wird bei geschlossenem 

Hahn (4) an die Vakuumpumpe angeschlossen (vorsichtiges Öffnen des Absperrhahns 

(5). Wenn das der Pumpe entsprechende Endvakuum auch nach ‚Hin- und 

Herdrehen‘ der Schliffverbindungen nicht erreicht wird, hat die Apparatur ein ‚Leck‘. In 

diesem Fall sind die Schliffverbindungen zu überprüfen und evtl. nachzufetten. 

• Wenn die Apparatur dicht ist, wird in die nicht evakuierte Apparatur mit aufgesetztem 

Trichter das Destillationsgut eingefüllt. 

91


Abb. 4.8: Apparatur zur einfachen Destillation unter vermindertem Druck. 

Variante mit Siedekapillare: 

1 Vakuumschläuche 

2 Vakuummessgerät 

3 Woulff’sche Flasche 

4 Hahn zum Belüften der Apparatur 

5 Hahn zum Absperren von der Vakuumpumpe 

6 Magnetrührstab 

7 Siedekapillare 

• Zur Vermeidung von Siedeverzügen während der Destillation (plötzliches, explosionsartiges 

Verdampfen des Destillationsgutes) wird während der Destillation mit einem Magnetrührstab 

und Magnetrührer gerührt. Alternativ kann auch eine Siedekapillare (7) eingesetzt 

werden, die im Vakuum eine Kette kleiner Luftperlen durchlässt. Prinzipiell ist auch 

die Verwendung hochaktiver, poröser Siedesteinchen möglich, die Wirksamkeit der Siedesteinchen 

lässt bei Vakuumdestillationen allerdings rasch nach, besonders, wenn das 

Destillationsgut sehr viskos ist. 

• Bei der Destillation sinkt die über die Gasphase transportierte Stoffmenge (und Wärmemenge) 

mit fallendem Druck stark ab; der Abstand zwischen der Flüssigkeitsoberfläche 

und des Heizbads zum absteigendem Kühler sollte daher möglichst klein sein. Deshalb 

muss dieser Teil der Apparatur gegen Wärmeverluste mit Alufolie isoliert werden. 

92


Durchführung der Destillation bei vermindertem Druck 

• Zuerst wird der Destillationskolben in das kalte Ölbad eingetaucht und der Magnetrührmotor 

eingeschaltet. 

• Bei geschlossenem Belüftungshahn (4) wird durch vorsichtiges Öffnen des Absperrhahns 

(5) Vakuum angelegt. Häufig kommt es hierbei zu einem Aufschäumen des Destillationsguts, 

in diesem Fall wird der Hahn (5) wieder geschlossen, nach dem Abklingen des 

Schäumens wird der Vorgang wiederholt. 

• Werden Siedesteine oder eine Siedekapillare verwendet, muss bei voll angelegtem Vakuum 

geprüft werden, ob die Siedekapillare (feines Perlen) bzw. die Siedesteinchen 

(schwaches Gasen) funktionieren, im Zweifelsfalle müssen Kapillare bzw. Siedesteinchen 

erneuert werden. 

• Das Heizbad wird langsam aufgeheizt, bis die Substanz zu sieden beginnt (erster Vorlagekolben). 

• Nach dem Erreichen eines konstanten Siedepunkts wird die Vorlage gewechselt (zweiter 

Vorlagekolben). 

• Wenn gegen Ende der Destillation die Siedetemperatur fällt, wird die Vorlage erneut gewechselt. 

• Wie bei 4.2.2. ist ein Destillationsprotokoll zu führen. Neben der Siedetemperatur ist der 

Druck anzugeben, bei dem die entsprechende Fraktion übergegangen ist. 

Achtung: Ein während der Destillation schlechter werdendes Vakuum führt zu einem Anstieg 

der Siedetemperatur, wodurch eine neue Fraktion vorgetäuscht wird. 

• Nach dem Ende der Destillation wird zuerst das Heizbad entfernt. Erst nach Abkühlen der 

Apparatur wird der Absperrhahn (5) zur Vakuumpumpe geschlossen und die Apparatur 

vorsichtig belüftet (Hahn 4). 

Wenn eine Drehschieberpumpe (Ölpumpe) verwendet wird, muss verhindert werden, dass 

leichtflüchtige Bestandteile des Destillationsguts in die Pumpe gelangen – was zu einer deutlichen 

Verschlechterung des Vakuums führt: 

• Im Grobvakuum (‚Wasserstrahlvakuum‘, ca. 10 hPa) bis ~80–90 °C Badtemperatur werden 

zunächst leicht flüchtige Anteile abdestilliert. Anschließend entfernt man das Heizbad 

wieder und lässt abkühlen. Erst danach wird die Apparatur an die Drehschieberpumpe angeschlossen 

und die Destillation im Feinvakuum fortgesetzt. 

• Geringe Mengen von im Ölpumpenvakuum flüchtigen Produkten werden durch zwei auf 

–78 °C gekühlte Kühlfallen (Aceton/Trockeneis) vor der Pumpe kondensiert. Effektiver 

ist die Kühlung mit flüssigem Stickstoff (–196 °C). 

93


4.2.6 Anwendungsbereiche der Einstufendestillation bei vermindertem Druck 

Für die Anwendungsbereiche gilt im Prinzip das unter 4.2.3 Gesagte. 

• Die Substanz wird von nicht oder schwer flüchtigen Verunreinigungen, z.B. gelösten Salzen, 

fein verteilten (nicht filtrierbaren) festen Partikeln, dunklen Zersetzungs- oder Polymerisationsprodukten 

abgetrennt. 

• Die Flüssigkeit besteht aus mehreren Komponenten, die sich auch bei vermindertem 

Druck im Siedepunkt um mindesten 70–80 °C unterscheiden. In diesem Fall lassen sich 

die Komponenten destillativ trennen. Zwischen den Hauptfraktionen der reinen Produkte 

liegen aber Zwischenfraktionen aus entsprechenden Produktgemischen. 

4.2.7 Destillation unbekannter Produktgemische 

• Bei unbekannten Produktgemischen destilliert man zunächst mit einer Destillationsapparatur 

mit Spinne bei Atmosphärendruck bis zu einer Badtemperatur von etwa 100– 

150 °C. 

• An den erkalteten Destillationsrückstand wird nun Wasserstrahlvakuum angelegt (wenn 

nötig, muss das Destillationsgut zuvor in ein kleineres Kölbchen überführt werden). Man 

destilliert auch hier bis zu einer Badtemperatur von etwa 150 °C. 

• Der erkaltete Destillationsrückstand wird anschließend mit der Ölpumpe bei vermindertem 

Druck destilliert. Wenn die Gefahr besteht, dass Produktgemische bei längerer thermischer 

Belastung Veränderungen oder Zersetzungen erfahren, wird das Gemisch zunächst 

in einer einfachen Destillationsapparatur im Ölpumpenvakuum vollständig – ohne 

auf eine Trennung zu achten – abdestilliert. Die Vorlage muss mit Aceton/Trockeneis oder 

mit flüssigem Stickstoff gekühlt werden, damit leichtflüchtige Komponenten nicht verloren 

gehen. Das Destillat kann anschließend wie oben beschrieben destillativ aufgearbeitet 

werden. 

4.2.8 Spezielle Apparaturen zu Einstufendestillation 

Rotationsverdampfer 

Der Rotationsverdampfer ist besonders geeignet für die rasche und schonende Abdestillation 

größerer Lösungsmittelmengen (50 ml bis mehrere Liter) bei vermindertem Druck (bis zu ca. 

20 hPa = 15 Torr). Im Gegensatz zur oben beschriebenen ‚normalen‘ Destillation wird die 

Heizbadtemperatur konstant gehalten und der Siedepunkt des Lösungsmittels durch kontrollierte 

Absenkung des Drucks eingestellt. 

Für eine rasche Destillation wählt man eine Temperaturdifferenz zwischen der Badtemperatur 

und dem Siedepunkt von etwa 20 °C, gleichzeitig muss die Temperaturdifferenz zwischen 

Siedepunkt und Kühler auch etwa 20 °C betragen, um eine ausreichende Kondensation der 

94


Dämpfe zu gewährleisten. In der Praxis stellt man für ein optimales Destillationsergebnis die 

Heizbadtemperatur auf 60 °C ein (Kühlwassertemperatur 20 °C). Der Arbeitsdruck muss nun 

so gewählt werden, dass das Lösungsmittel bei 40 °C siedet. Deshalb wird am Rotationsverdampfer 

mit geregeltem Vakuum gearbeitet. In Tabelle 4.3 sind die Parameter für die gebräuchlichsten 

Lösungsmittel aufgeführt. 

Der Destillationskolben (1) rotiert im Heizbad, dadurch bildet sich auf der gesamten Oberfläche 

des Kolbens ein dünner Flüssigkeitsfilm, der laufend erneuert wird. Diese große Oberfläche 

erlaubt eine rasche Destillation. Der Dampf steigt durch die Hohlwelle (2) in den Kühler 

(4), wo er kondensiert wird und in den Auffangkolben (5) tropft (Abb. 4.9). 

Zwischen dem Rotationsverdampfer und dem Drucksensor ist eine Woulff’sche Flasche zum 

Schutz des Sensors und der Pumpe. 

Abb. 4.9: Schematischer Aufbau eines Rotationsverdampfers. 

1 Destillationskolben 8 Anschluss zur Vakuumpumpe 

2 rotierende massive Hohlwelle (Dampfdurchführungsrohr) 9 Schraubklammern 

3 Motor mit Regler für die Rotationsgeschwindigkeit 10 Woulff'sche Flasche 

4 Kühler 11 Drucksensor 

5 Auffangkolben 12 Magnetventil 

6 Heizbad 13 Controller 

7 Hahn mit Ansaugstutzen in den Destillationskolben 

• Bei hohen Destillationsgeschwindigkeiten kann das Lösungsmittel im Kühler möglicherweise 

nicht mehr vollständig kondensiert werden. Deshalb ist als Vakuumpumpe eine 

‚chemiefeste‘ Membranpumpe vorzuziehen: Auf der ‚Auspuffseite‘ der Pumpe werden 

Lösungsmitteldämpfe über einen Kühler unter Normaldruck kondensiert. 

95


• Wenn die Siedepunktdifferenz zwischen Lösungsmittel und Produkt kleiner als 60–80 °C 

ist, kann das Produkt bereits mitverdampfen (Ausbeuteverluste!). 

• Der Destillationskolben darf maximal nur zur Hälfte gefüllt werden, ansonsten kann bei 

starkem Schäumen Lösung überspritzen. 

• Manche Lösungen oder Flüssigkeiten neigen prinzipiell zu starkem Schäumen. In diesen 

Fällen destilliert man nur kleinere Mengen und führt das Destillationsgut portionsweise 

oder kontinuierlich über den Einlass (7) aus einem Vorratsgefäß zu. 

• Niedrig siedende Flüssigkeiten (z. B. n-Pentan oder Diethylether) werden bei Normaldruck 

abdestilliert. Um Überdruck in der Apparatur zu vermieden, muss der Belüftungshahn 

der Woulff’schen Flasche geöffnet sein. 

Tabelle 4.3: Parameter häufig verwendeter Lösungsmittel am Rotationsverdampfer: 

Lösungsmittel Einzustellender Druck [hPa] für Sdp. bei 40 °C 

Aceton 555 

Benzol 235 

tert-Butylmethylether 500 

Chloroform 475 

Cyclohexan 235 

Dichlormethan 

Normaldruck! 

Diethylether 

Normaldruck! 

Dioxan 105 

Essigsäure 45 

Essigsäurethylester (Ethylacetat) 240 

Ethanol 175 

n-Heptan 120 

n-Hexan 335 

Methanol 335 

Methylethylketon (2-Butanon) 245 

n-Pentan 

Normaldruck! 

1-Propanol 65 

2-Propanol 135 

Tetrahydrofuran (THF) 355 

Toluol 75 

Wasser 70 

Xylol 25 

4.2.9 Destillation von Festsubstanzen 

Auch Feststoffe lassen sich destillieren, wenn ihre Schmelzpunkte nicht zu hoch liegen. Da 

aber die Gefahr besteht, dass die Produkte bereits im Kühler wieder kristallisieren und die 

Apparatur verstopfen, muss mit speziellen Destillationsapparaturen gearbeitet werden. Es 

empfiehlt sich folgende (nicht im Handel erhältliche) Apparatur, die auch für die Destillation 

hochviskoser Substanzen geeignet ist (Abb. 4.10a, b): 

96


Abb. 4.10: Feststoffdestillationsapparatur 

1 Destillationskolben (Mindestgröße 10 ml) mit angeschmolzenem Claisenaufsatz und seitlich 

absteigendem Rohr für das Destillat (Ø 10 mm, Länge 5-8 cm). Das absteigende Rohr besitzt 

an der Anschmelzung am Claisenaufsatz einen Spritzschutz (7), der das Überspritzen von 

Produkt erschwert. 

2 Magnetrührer. 

3 Thermometer mit Schraubverschluss (Quickfit). 

4 Vorlagekolben mit Vakuumanschluss 

5 Glasrohr für Kühlwasser 

6 Trichter für Kühlwasserablauf 

7 Spritzschutz 

8 Schliffverbindung mit weitlumiger Durchführung 

9 Liebigaufsatz 

10 Schlenk-Kolben 

Ersatzweise kann die Feststoffapparatur auch aus handelsüblichen Bauteilen zusammengesetzt 

werden (Abb. 4.10c) Durch die zusätzlichen Schliffverbindungen und längeren Wege 

kann es jedoch leichter zur Kristallisation des Produktes an den Glaswänden und damit zum 

Verstopfen der Apparatur kommen. 

Spezielle Destillationsapparaturen, z. B. zur Destillation kleiner Mengen (Mikrodestillation, 

Kugelrohrdestillation) siehe Kap. 4.5. 

97



Bei Siedepunktunterschieden von weniger als 60–80 °C führt eine einfache Destillation nicht 

mehr zur Auftrennung eines Gemisches in die reinen Komponenten. Durch Mehrstufendestillation 

= Rektifikation gelingt meist eine Trennung oder wenigstens eine Anreicherung der 

Komponenten. 

Im folgenden Siedediagramm (Abb. 4.11) des ideal mischbaren Systems Benzol – Toluol 

wird das Prinzip der fraktionierenden Destillation erläutert. 

Abb. 4.11: Siedediagramm des Systems Benzol – Toluol 

Man geht von einem Gemisch der Zusammensetzung x 0 (70% Toluol, 30% Benzol) aus: 

• Am Siedepunkt der Mischung (= Schnittpunkt mit der ‚Siedekurve‘) ist der Dampf mit der 

leichter flüchtigen Komponente (Benzol) angereichert. Die Zusammensetzung entspricht 

dem Molenbruch x 1 . (Schnittpunkt der ‚Taukurve‘ mit dem Siedepunkt der ursprünglichen 

Mischung, ca. 47% Toluol, 53% Benzol). Wird der Dampf kondensiert ist bereits eine 

gewisse Anreicherung erreicht. 

• Mit dem erhaltenen Kondensat der Zusammensetzung x 1 .wird eine weitere Destillation 

durchgeführt, die Zusammensetzung des Kondensats dieser Destillation entspricht dem 

Molenbruch x 2 .usw. 

• Nach der 4. Destillation erreicht man im Kondensat die Zusammensetzung x 4 , entsprechend 

5% Toluol und 95% Benzol. 

• Natürlich ändert sich durch jede Kondensatentnahme die Zusammensetzung der flüssigen 

Phase, sie wird immer in Richtung der höher siedenden Komponente (Toluol) angereichert. 

Deshalb dürfen nur kleine Kondensatmengen entnommen werden. 

Um das Flüssigkeitsgemisch in die reinen Komponenten zu trennen, müsste man eine große 

Zahl kleiner Fraktionen auffangen und diese noch mehrmals erneut destillieren (x 0 nach x 1 , x 1 

nach x 2 usw.). Eine solche diskontinuierlich verlaufende fraktionierende Destillation ist expe- 

98


rimentell sehr aufwendig und unrationell. Eine effektive Trennung gelingt durch eine kontinuierliche 

fraktionierende Destillation mit ‚Destillationskolonnen‘, die eine Mehrstufendestillation 

erlauben. 

4.3.1 Apparaturen für Mehrstufen-Destillationen 

Im Gegensatz zur Einstufen-Destillation ist die Mehrstufendestillation eine in einem Arbeitsgang 

sich ‚unendlich wiederholende Destillation‘ in einer Destillationskolonne. Es sind 

noch Trennungen von Komponenten möglich, deren Siedepunktdifferenz nur 5–20 °C beträgt. 

Apparaturen für fraktionierende Destillationen bestehen aus der Destillationskolonne (Abb. 

4.12) und einem Kolonnenkopf (Abb. 4.13). Eine vollständige Apparatur ist in Abb. 4.14 

dargestellt. 

Destillationskolonnen 

Eine Destillationskolonne ist im Prinzip ein vertikales Rohr zwischen Destillationskolben 

(‚Blase‘) und Kühler, in dem ein Teil des im Kolonnenkopf kondensierten Dampfes als Kondensat 

zur ‚Blase‘ zurückfließt. Das Kondensat unterliegt an der Phasengrenzfläche mit dem 

aufsteigenden heißen Dampf einem Wärme- und Stoffaustausch; ein Teil der herabfließenden 

Flüssigkeit wird wieder verdampft, gleichzeitig kondensiert ein Teil des aufsteigenden Dampfes. 

Wie das Siedediagramm (Abb. 4.11) zeigt, wird bei jeder Teilverdampfung bevorzugt die 

tiefer siedende Komponente im Dampf, bei jeder Teilkondensation dagegen bevorzugt die 

höher siedende Komponente im Kondensat angereichert (‚Gegenstromdestillation‘). Auf 

diese Weise erfolgt automatisch eine gegenüber der einfachen Destillation vervielfachte 

Trennung. Dieses Verfahren nennt man Rektifikation. Nachstehend sind zwei typische Destillationskolonnen 

abgebildet (Abb. 4.12). 

In einer Destillationskolonne muss nach dem Gesagten zur Einstellung des thermodynamischen 

Gleichgewichts (Gas → ← 

Flüssigkeit) an jedem Punkt der Kolonne ein sehr intensiver 

Stoff- und Wärmeaustausch zwischen flüssiger und dampfförmiger Phase erfolgen. Dies wird 

erreicht durch eine Vergrößerung der Oberfläche, an der ein solcher Austausch erfolgen kann, 

sowie der Verlängerung der Strömungswege. Eine Störung dieses Gleichgewichts (z. B. durch 

kalte Außenluft) vermindert die Trennleistung der Säule. Deshalb isoliert man Kolonnen 

grundsätzlich durch einen verspiegelten Vakuummantel. 

Die Wahl der Kolonnenart hängt vom Trennproblem ab: Füllkörperkolonnen sind bei gleicher 

Länge effektiver als Vigreux-Kolonnen, sie besitzen bei gleicher Länge eine größere Zahl 

theoretischer Böden. Nachteilig ist das sehr viel größere Retentionsvolumen (Menge des in 

der Kolonne verbleibenden Produkts, Betriebsinhalt). Deshalb werden im Labor häufiger 

Vigreux-Kolonnen eingesetzt, Füllkörperkolonnen eignen sich besser für die Destillation 

großer Mengen (z.B. Lösungsmittelreinigung). 

99


Abb. 4.12: Verschiedene Kolonnen 

Vigreux-Kolonne 

Füllkörper-Kolonne 

Wirksame Höhe der Kolonnen: 20–120 cm 

1 Vakuummantel 

2 Stützringe 

3 Vakuumabschmelzung 

4 Schliffanschlüsse 

5 Dornartige Glasausbuchtungen 

6 Füllkörper 

Häufig verwendete Füllkörper: 

Muss unter vermindertem Druck destilliert werden, sind Füllkörperkolonnen wenig geeignet. 

Durch die Füllung erhöht sich der Strömungswiderstand, dadurch ergibt sich eine deutliche 

Druckdifferenz innerhalb der Kolonne. Besser geeignet sind in diesem Fall Vigreux-Kolonnen. 

Ist eine höhere Trennleistung erforderlich, empfehlen sich Ringspalt- oder Drehband- 

Kolonnen (siehe Abschnitt 4.5). 

4.3.2 Destillations- Kolonnenkopf 

Jede Abnahme von Destillat am Kopf der Kolonne bedeutet eine Störung des thermodynamischen 

Gleichgewichts Dampf/Flüssigkeit in der Kolonne. Die Trennwirkung ist also abhängig 

von der Destillationsgeschwindigkeit. 

Durch einen Destillations-Kolonnenkopf (Abb. 4.13), der den absteigenden Kühler bei einer 

einfachen Destillation ersetzt, kann man das Verhältnis der Menge von entnommenem 

Destillat (D) und Rücklauf (R) – das Rücklaufverhältnis V = R/D – steuern. Wie oben gezeigt 

wurde, bedeutet ein hohes Rücklaufverhältnis zwar optimale Trennwirkung, aber auch lange 

Destillationszeiten und hohe thermische Belastung des zu trennenden Gemisches. 

100


Abb. 4.13: Handgeregelter Destillationskolonnenkopf 

1 Kernschliff mit Abtropfspitze (wird auf die 

Kolonne gesetzt) 

2 Thermometer 

3 Kühler 

4 Kernschliff zum Vorlagekolben 

5, 6 Spindelhähne im Destillatablauf 

7, 9 Vakuumabsperrhähne 

8 Vakuumanschluss 

10 Belüftungshahn für Vorlagekolben 

Kolonnendestillation bei Normaldruck 

Der Kolonnenkopf wird mit Schliff 1 auf die Kolonne gesetzt und der erste Vorlagekolben am 

Schliff 4 befestigt. Die Hähne 7, 9 und 10 stehen offen. Zunächst wird Hahn 5 geschlossen, 

Hahn 6 kann geöffnet werden. Der Destillationskolben wird erhitzt. Nach einiger Zeit stellt 

sich am Kühler (3) ein gleichmäßiger Rückfluss ein. Jetzt kann Hahn 5 vorsichtig bis zum 

gewünschten Rücklaufverhältnis geöffnet werden. 

Zum Wechsel der Vorlage wird Hahn 6 geschlossen, nach Wiederöffnung von 6 kann mit eingestellten 

Rücklaufverhältnis weiterdestilliert werden. 

Kolonnendestillation im Vakuum: 

Der Kolonnenkopf wird mit Schliff 1 auf die Kolonne gesetzt und der erste Vorlagekolben am 

Schliff 4 befestigt. Die Hähne 6, 7, 9 stehen offen, Hahn 5 und 10 geschlossen. Am Anschluss 

8 wird das Vakuum angelegt. Erst danach darf mit dem Aufheizen des Destillationskolbens 

begonnen werden. Nachdem sich ein konstanter Rückfluss eingestellt hat wird am Hahn 5 das 

Rücklaufverhältnis eingestellt. 

Wechsel der Vorlage: Die Hähne 6 und 9 werden geschlossen, mit Hahn 10 wird die Vorlage 

4 belüftet. Nach Wechsel der Vorlage wird Hahn 10 und 7 geschlossen und durch Öffnen von 

Hahn 9 die Vorlage evakuiert. Wenn das Endvakuum erreicht ist, werden die Hähne 7 und 6 

wieder geöffnet. 

Beenden der Destillation (Aufhebung des Vakuums in der Kolonne): Zuerst wird das Heizbad 

entfernt. Nach Abkühlen der Apparatur werden die Hähne 6, 7 und 9 geschlossen. Die Vorlage 

wird durch Öffnen von Hahn 10 belüftet. Die Verbindung zur Vakuumpumpe 8 wird getrennt 

und durch langsames Öffnen von Hahn 7 wird die Kolonne belüftet. 

101


4.3.3 Destilllationskolonnen – physikalische und theoretische Grundlagen – theoretische 

Bödenzahl – theoretische Trennstufen – Trennstufenhöhe 

Die Trennwirkung einer Destillationskolonne wird durch den Faktor n th beschrieben, um 

den der Molenbruch y A (Raoult’sches Gesetz) der Komponente A in der Dampfphase angereichert 

worden ist. 

O th 

y ⎛ 

A 

P ⎞ 

A 

xA 

= 

O 

y 

⎜ ⋅ 

A 

P 

⎟ 

1− ⎝ B ⎠ 1− 

x 

n 

A 

n th : Zahl der theoretischen Trennstufen (‚Böden‘) 

Die Zahl der ‚Böden‘ einer Destillationskolonne lässt sich experimentell ermitteln bzw. abschätzen 

[10]. 

Der effektive Wirkungsgrad einer Destillationskolonne nimmt zu: 

• mit der Länge der Kolonne (siehe Trennstufenhöhe) 

• mit der Intensität des Dampf/Flüssigkeitsaustausches 

• mit abnehmender Destillationsgeschwindigkeit (großer Rücklauf und geringe Entnahme 

von Destillat) 

• mit der Wärmeisolierung der Kolonne (bei gut isolierten Kolonnen liegt die Badtemperatur 

nur 10–20 °C oberhalb des Siedepunktes der übergehenden Fraktion). Bei hoch siedenden 

Flüssigkeiten oder sehr langen Kolonnen arbeitet man mit elektrisch beheizten 

Mänteln, deren Temperatur schwach unterhalb der Siedetemperatur gehalten wird. Bei einer 

schlecht isolierten Kolonne liegen die erforderlichen Badtemperaturen zur Destillation 

weitaus höher als bei gut isolierten Kolonnen. Zusammen mit einem hohen Rücklaufverhältnis 

(siehe oben) kann dies zur partiellen Zersetzung des Destillationsguts führen. 

• Der Wirkungsgrad einer Destillationskolonne wird durch die Zahl der effektiv erreichten 

Böden (Trennstufen) bestimmt. Die Trennstufenhöhe gibt an, wie viel Zentimeter 

der Kolonne notwendig sind, um die Wirkung von einem theoretischen Boden zu erzielen. 

Trennstufenhöhe 

(cm) = 

Höhe der Kolonne (cm) 

Zahl der theoretischen Böden(n 

th 

) 

Trennleistungen gebräuchlicher Destillationskolonnen 

Vigreux-Kolonne: 

Trennstufenhöhe 6–12 cm (0.08–0.16 theoretische Böden/cm). Mäßige Trennwirkung, geringer 

Betriebsinhalt, geringer Druckverlust; die Vigreux-Kolonne eignet sich nur für einfache 

Trennprobleme kleiner Substanzmengen bei Atmosphärendruck und im Vakuum. 

102


Füllkörper-Kolonne: 

Die Trennleistung ist abhängig von der Art der verwendeten Füllkörper: 

Füllkörper Trennstufenhöhe Theoretische Böden 

Raschig-Ringe 6–9 cm 0.11–0.16/cm 

Braunschweiger Wendeln 2–3 cm 0.33–0.50/cm 

Da bei den Füllkörperkolonnen sowohl Betriebsinhalt als auch Druckverluste stark ansteigen 

(1 m-Kolonne: Betriebsinhalt 50 ml, Druckabfall 5–10 hPa), sind sie nur bei größeren Mengen 

Destillationsgut bei Atmosphärendruck sinnvoll. 

50–100 Trennstufen sind bei Destillationskolonnen nur mit erheblichem Aufwand zu verwirklichen, 

während 1000–10000 Trennstufen bei der präparativen Gaschromatographie und der 

Hochdruckflüssigkeitschromatographie (siehe Kap. 9.3 und 9.4) leicht zu erreichen sind. 

Praxis der Mehrstufen-Destillation (Kolonnendestillation) – Allgemeine Hinweise und 

Ratschläge 

Neben den oben behandelten Grundlagen der Kolonnendestillation sind in der Praxis noch 

weitere Kenngrößen der Kolonnen von Bedeutung. Abb. 4.14 zeigt die komplette Destillationsapparatur 

mit Füllkörperkolonne und Kolonnenkopf und das Apparatesymbol. Die Bezifferungen 

sind in Abb. 4.12 und 4.13 aufgeführt. 

• Der Betriebsinhalt oder das Retentionsvolumen einer Kolonne ist die in der Kolonne befindliche 

Substanzmenge, die zur Rektifikation nötig ist und die daher am Schluss auch in 

der Kolonne bleibt und nicht als Destillat übergeht. 

• Der Druckverlust in der Kolonne ist die Druckdifferenz zwischen Destillationskolben 

und Kolonnenkopf. Der Druckverlust sollte möglichst klein sein, um die Siedetemperatur 

bei Vakuumdestillationen genügend senken zu können. 

• Die optimalen Forderungen – große Trennstufenzahl/cm, hohe Belastbarkeit, geringer Betriebsinhalt 

und geringer Druckverlust – schließen sich gegenseitig aus. Der jeweils beste 

Kompromiss richtet sich nach dem Trennproblem. Dabei ist insbesondere auch die thermische 

Dauerbelastbarkeit des Destillationsgutes zu berücksichtigen. 

• Die Belastbarkeit der Kolonne gibt an, wie viel aufsteigender Dampf und rücklaufendes 

Kondensat in der Kolonne pro Zeiteinheit tragbar sind, ohne dass die Kolonne flutet (‚absäuft‘). 

Die Belastbarkeit soll möglichst groß sein, um die Destillationsdauer abzukürzen. 

103


Abb. 4.14: Destillationsapparatur mit Kolonne und Kolonnenkopf und Apparatesymbol 

Die notwendige Zahl der theoretischen Böden einer Kolonne für die Trennung zweier Substanzen 

A und B ist umso größer, je kleiner die Siedepunktsdifferenz ist (Abb. 4.15, Tab. 4.4). 

Tab. 4.4: Für die Trennung von 2 Flüssigkeiten erforderliche theoretische Bodenzahl (n th ). 

Sdp.-Differenz Erforderliche theor. Bodenzahl (n th ) bei einer beabsichtigten Trennung von 

[°C] 90% 99% 99.9% 

80 1 2 4 

40 2 5 7 

10 8 20 40 

1 80 200 ~280 

104


Abb. 4.15: Benötigte Bodenzahl für die Trennung binärer Systeme bei 90.0- und 99.9-%iger 

Trennung: 

Jede Entnahme von Destillat stört das thermodynamische Gleichgewicht der Destillation: Die 

Trennung der beiden Komponenten verschlechtert sich. Die Beeinflussung des Trenneffekts − 

effektive Zahl der theoretischen Böden − durch das Rücklaufverhältnis zeigt Abb. 4.16. 

Abb. 4.16: Abhängigkeit des Trenneffekts einer Kolonne vom Rücklaufverhältnis. 

Bei der wirksameren Kolonne (1) ist die maximale Zahl der theoretischen Böden n th ≅ 8, sie 

wird bei V = 70:1 erreicht; bei V = 10:1 verringert sich die Bödenzahl auf n th ≅ 6.7; bei Kolonne 

(2) ist n th (maximal) ≅ 6.5, dieser Wert wird erst bei V = 100:1 erreicht; bei V = 10:1 ist 

n ≅ 4.4. 

105



Mischungen, die ein Azeotrop bilden, können durch Destillation prinzipiell nicht getrennt 

werden. Die azeotrope Mischung verhält sich bei der Destillation wie eine reine Flüssigkeit. 

4.4.1 Siedeverhalten mischbarer Flüssigkeiten mit Azeotrop 

Am Beispiel der nicht idealen Mischung Ethanol – Benzol wird der typische Verlauf der 

Destillation einer binären Mischung von Flüssigkeiten mit Azeotropbildung (Abb. 4.17) erläutert. 

Geht man von einer Zusammensetzung von 80% Ethanol und 20% Benzol (x 0 ) aus, reichert 

sich die azeotrope Mischung (ca. 45% Ethanol, 55% Benzol) im Dampf an, in der kondensierten 

Phase wird Ethanol angereichert. Bei der Destillation über eine Kolonne mit 3 theoretischen 

Böden erhält man im Destillat (über x 1 und x 2 ) eine Mischung x 3 mit dem Siedepunkt 

von ca. 67 °C, die der azeotropen Zusammensetzung entspricht. 

Gleichzeitig reichert sich in der flüssigen Phase (über x' 1 und x' 2 ) Ethanol bis zu einer Zusammensetzung 

x' 3 an, der Siedepunkt der flüssigen Phase steigt dabei an. 

Wird die Destillation mit einer Zusammensetzung rechts vom Azeotrop (z.B. 80% Benzol, 

20% Ethanol) begonnen, erhält man im Destillat ebenfalls die azeotrope Mischung, in der 

flüssigen Phase reichert sich das Benzol an. 

Abb. 4.17: Siedediagramm der Mischung Ethanol – Benzol: 

Durch Destillation kann also prinzipiell nur eine der beiden Komponenten rein gewonnen 

werden, die andere nur als Mischung mit der azeotropen Zusammensetzung. Der azeotrope 

Punkt kann bei der Destillation nicht überwunden werden. 

106


Um Flüssigkeitsgemische mit azeotropem Verhalten dennoch zu trennen, gibt es verschiedene 

Möglichkeiten: 

• Destillation bei vermindertem Druck: die Dampfdruckkurven der zwei Flüssigkeiten besitzen 

unterschiedliche Steigungen. Dadurch wird bei niedrigen Temperaturen die relative 

Flüchtigkeit der nieder siedenden Komponente erhöht. Durch Destillation im Vakuum 

kann bei niedrigeren Temperaturen gearbeitet werden, der azeotrope Punkt verschiebt sich 

in Richtung der schwerer flüchtigen Komponente und verschwindet im Idealfall ganz. 

• Entfernung einer Komponente durch Ausfrieren: Unterscheiden sich die Schmelzpunkte 

der Flüssigkeiten deutlich, kann die höher schmelzende Komponente eventuell durch Abkühlen 

zumindest teilweise kristallisiert und durch Filtration aus der Mischung entfernt 

werden. Dadurch wird der azeotrope Punkt überwunden. 

• Entfernung einer Komponente durch Extraktion: In einigen Fällen kann eine Komponente 

durch Extraktion aus der Mischung entfernt werden (im obigem Beispiel kann Ethanol 

durch Extraktion mit Wasser weitgehend entfernt werden). Auch dadurch wird der azeotrope 

Punkt überwunden. 

• Chemische Umsetzung einer Komponente: Im Beispiel der Mischung Ethanol – Benzol 

kann Ethanol durch Umsetzung mit Natrium oder Natriumhydrid in das Ethanolat überführt 

werden. Anschließend lässt sich Benzol einfach abdestillieren. 

• Bildung höherer Azeotrope: Durch Zugabe einer weiteren Substanz kann sich ein Azeotrop 

höherer Ordnung bilden. Ein Beispiel ist die destillative Darstellung von wasserfreiem 

Ethanol: Ethanol besitzt mit Wasser ein Azeotrop (ca. 96 Gewichts-% Ethanol, 4% 

Wasser). Durch Zugabe von Benzol bildet sich ein ternäres Azeotrop (19 Gewichts-% 

Ethanol, 74% Benzol, 7% Wasser, Sdp. 65 °C). Das ternäre Azeotrop destilliert zunächst 

so lange ab, bis alles Wasser aus der Mischung entfernt ist, danach geht das binäre Azeotrop 

Benzol – Ethanol (32 Gewichts-% Ethanol, 68 % Benzol) über, bis im Destillationsrückstand 

reines Ethanol überbleibt. 

4.4.2 Siedeverhalten nicht mischbarer Flüssigkeiten mit Azeotrop 

Während bei homogenen Mischungen der Gesamtdampfdruck nach dem Raoult’schen Gesetz 

vom Molenbruch der Komponenten bestimmt wird, ist bei nicht mischbaren Systemen der 

Gesamtdruck stets gleich der Summe der Dampfdrucke beider Komponenten (unabhängig 

von der Zusammensetzung der Komponenten). Normalerweise besitzen die Mischphasen kleinere 

Partialdrucke als der Normaldruck, deshalb liegt der Siedepunkt des Mischsystems niedriger 

als die Siedepunkte der einzelnen Komponenten. Bei der Kondensation des Dampfes 

erfolgt die spontane Entmischung der Komponenten. 

Bei den wichtigsten praktischen Beispielen ist eine der beiden Komponenten Wasser (siehe 

Tab. 4.5). Abb. 4.16 zeigt das Siedediagramm der azeotropen Mischung Toluol/Wasser. 

107


Tab. 4.5: Azeotrope Gemische mit Wasser 

Komponenten Organisches Solvens 

Sdp. [°C] 

Azeotrop 

Sdp. [°C] 

Wassergehalt im 

Azeotrop 

H 2 O/CH 2 Cl 2 40.1 38.8 1 % 

H 2 O/MTB 55.0 53.0 4 % 

H 2 O/Ethylacetat 78.0 70.0 9 % 

H 2 O/CCl 4 77.0 66.0 4 % 

H 2 O/Cyclohexan 81.0 70.0 9 % 

H 2 O/Benzol 80.6 69.2 9 % 

H 2 O/Toluol 110.6 84.1 20 % 

Abb. 4.18: Schematisches Siedediagramm der Mischung Wasser/Toluol: 

Die Destillation azeotroper Gemische mit Wasser wird in der organischen Chemie vielfältig 

genutzt: 

• zur destillativen Abtrennung von Reaktionswasser 

• zur Wasserdampfdestillation 

• zur Trocknung organischer Solventien (siehe Kap. 11, Reinigung und Trocknung organischer 

Solventien). 

4.4.2.1 Kontinuierliche Entfernung von Reaktionswasser aus einem Reaktionsgemisch 

durch azeotrope Destillation. 

Bei zahlreichen Reaktionen, bei denen Wasser ein Reaktionsprodukt ist (z. B. Veresterung, 

Acetal-, Ketal-, Enamin-Bildung), kann man durch kontinuierliche Entfernung des Reaktionswassers 

das Gleichgewicht in Richtung der Produkte verschieben. Die oben aufgeführten 

Azeotrope ermöglichen es, mit Hilfe eines ‚Wasserabscheiders‘ das organische Solvens im 

Kreislauf zu führen, das Wasser wird hierbei ‚ausgekreist‘ bzw. ‚ausgeschleppt‘ (Abb. 

4.19): 

Die azeotrope Mischung von Wasser und Cyclohexan enthält beispielsweise 9 % Wasser 

(Tab. 4.5). Die Löslichkeit von Wasser in Cyclohexan beträgt bei Raumtemperatur indes nur 

etwa 0.01 %! Wird der Dampf dieser Mischung mit der Zusammensetzung des Azeotrops 

kondensiert, tritt spontane Entmischung der Phasen ein. 

108


Prinzip des Wasserabscheiders (Abb. 4.19): 

Das aus dem Reaktionskolben (1) über (2) abdestillierende Azeotrop wird im Rückflusskühler 

(3) kondensiert und tropft in das graduierte Trennrohr (4) des Wasserabscheiders. 

Abb 4.19: Apparaturen zum Auskreisen von Wasser. 

a) Wasserabscheider (Dean-Stark-Falle) zum Auskreisen von Wasser mit spezifisch leichteren Solventien 

(Benzol, Toluol, Cyclohexan). 

b) Wasserabscheider zum Auskreisen von Wasser mit spezifisch schwereren Solventien (z. B. Chloroform, 

Dichlormethan). 

c) Wasserabscheider zum Auskreisen von Wasser mit spezifisch schwereren Solventien mit Möglichkeit 

zur Entnahme des Reaktionswassers. 

1 Reaktionskolben 

2 Steigrohr 

3 Kühler 

4 graduiertes Trennrohr 

5 Ablasshahn 

Beim Auskreisen mit spezifisch leichteren Lösungsmitteln setzt sich das spezifisch schwerere 

Wasser im Trennrohr ab, das organische Solvens fließt in den Reaktionskolben zurück 

(Abb. 4.19a). Bei spezifisch schwereren Solventien setzt sich das organische Lösungsmittel 

unten ab (z. B. Chloroform) und wird in den Reaktionskolben zurückgeführt (Abb. 4.19b, c). 

Die Graduierung erlaubt in beiden Fällen die kontinuierliche Messung der Wasserbildung und 

damit die Verfolgung des Reaktionsablaufs. 

109


4.4.2.2 Wasserdampfdestillation 

Die Wasserdampfdestillation ist eine Variante der azeotropen Destillation. Einer Mischung 

von Substanzen wird bewusst Wasser zugesetzt. Dadurch können die Bestandteile der Mischung, 

welche ein Azeotrop mit Wasser bilden, sehr schonend destillativ abgetrennt werden 

(Voraussetzung: Der Dampfdruck der organischen Verbindung ist bei 100 °C größer als 

10 hPa und die Verbindung ist nicht oder nur schwer mit Wasser mischbar). Die Wasserdampfdestillation 

wird häufig bei der Auftrennung komplexer Mischungen aus natürlichen 

Pflanzenmaterialien (Isolierung ‚etherischer Öle‘), kann aber auch in einigen Fällen bei der 

Trennung von Produktmischungen aus organischen Synthesen eingesetzt werden (z.B. Trennung 

von p-Benzochinon/Hydrochinon oder o-Nitrophenol/p-Nitrophenol). Bei der Destillation 

gehen Wasser und Substanz in einem konstanten Verhältnis über, man kann also die 

übergetriebene Menge Substanz pro Zeiteinheit steigern, wenn man eine möglichst große 

Wassermenge destilliert. 

Apparaturen zur Wasserdampfdestillation: 

Einfache Wasserdampfdestillation 

Im einfachsten Fall wird die Suspension von Wasser und der zu reinigenden Substanz in einer 

einfachen Destillationsapparatur bis zum Sieden erhitzt. Für eine raschere Destillation wird 

das Substanz/Wasser-Gemisch im Heizbad auf 100 °C erhitzt und noch zusätzlich überhitzter 

Wasserdampf in den Destillationskolben eingeleitet (der Wasserdampf wird in speziellen 

Dampfgeneratoren erzeugt). 

Abb. 4.20: Apparatesymbol für eine Wasserdampfdestillationsapparatur 

1 Scheidetrichter zur Abtrennung von Kondenswasser 

2 Auf etwa 100 °C erhitzter Destillationskolben 

mit dem Destillationsgut in wässriger Suspension 

3 Liebigkühler bzw. Claisenbrücke 

4 Vorlage 

5 Eisbad zur Kühlung der Vorlage 

6 Heizplatte 

Der Kühlwasserstrom darf nicht zu schwach sein, sonst kann die große Menge Wasserdampf 

nicht vollständig kondensiert werden. Der Vorlagekolben wird zusätzlich mit Eis gekühlt. 

Das Ende der Destillation erkennt man daran, dass das Destillat nicht mehr trüb ist. 

Am Ende der Destillation wird zuerst der Ablasshahn des Scheidetrichters (1) geöffnet, erst 

dann darf der Wasserdampfgenerator abgeschaltet werden. Wird das nicht beachtet, kann 

beim Abkühlen der heiße Inhalt des Destillationskolbens über das Dampfeinleitungsrohr in 

110


den Scheidetrichter und möglicherweise weiter in den Wasserdampfgenerator zurückgesaugt 

werden. 

Aus dem erkalteten Wasserdampfdestillat werden kristalline Verbindungen abgesaugt, flüssige 

Produkte im Scheidetrichter abgetrennt oder in organischen Solventien aufgenommen. 

Wasserdampfdestillation unter gleichzeitiger Extraktion des Produktes mit einem organischen 

Solvens 

Der nachstehend abgebildete Aufsatz (Abb. 4.21) ist das ‚Kernstück‘ dieser speziellen 

Wasserdampfdestillationsapparatur: 

Abb. 4.21: Phasenteiler für die Wasserdampfdestillation unter gleichzeitiger Extraktion mit 

einem spezifisch schwereren Lösungsmittel und Apparatesymbol 

1 Kolben mit Wasser und der zu isolierende Substanz 

2 Kolben mit organischem Lösungsmittel 

3 Phasenteiler 


A Aufsteigender Dampf des organischen Lösungsmittels 

B Aufsteigender Wasserdampf mit der zu isolierenden Substanz 

C Kondensat (Wasser, Substanz, organisches Lösungsmittel) 

D Wasserüberlauf 

E Organisches Lösungsmittel mit gelöster Substanz 

111


Beschreibung der Funktionsweise: 

Man erhitzt das Wasser mit dem Produkt im Destillationskolben 1 zum Sieden, hier findet die 

Wasserdampfdestillation statt. Gleichzeitig wird in der Vorlage 2 Dichlormethan zum Sieden 

erhitzt. Bei der gemeinsamen Kondensation der Dämpfe extrahiert das organische Solvens das 

durch den Wasserdampf mitgeführte Produkt. Im Phasenteiler wird das in Dichlormethan gelöste 

Produkt von der Wasserphase getrennt und in den Kolben 2 geleitet; die Wasserphase 

fließt in den Koben 1 zurück. Durch die kontinuierliche Arbeitsweise kann auf das Einleiten 

von Wasserdampf verzichtet werden; durch die Rückführung kommt man mit einem geringen 

Wasservolumen aus. Außerdem erübrigt sich durch die gleichzeitige Extraktion auch das 

nachträgliche Ausschütteln des destillierten Produkts aus einem großen Wasservolumen. 

Dieser Methode erlaubt beispielsweise die Reinigung von ca. 10 g o-Nitrophenol/Stunde 

durch Wasserdampfdestillation. 

Für die gleichzeitige Extraktion mit einem spezifisch leichteren Lösungsmittel werden die 

beiden Kolben 1 und 2 vertauscht. 

Destillation (spezielle Verfahren und Apparaturen) 


4.5.1 Variable Halbmikro-Destillationsapparatur (5–80 ml) 

(Zur Destillation bei Atmosphärendruck und im Vakuum) 

Die abgebildete, inzwischen auch handelsübliche Destillationsapparatur (Abb. 4.22) [11] 

empfiehlt sich bei Flüssigkeitsmengen von etwa 5–80 ml. Die Apparatur zeichnet sich durch 

sehr kurze Wege für Dampf und Kondensat aus, Substanzverluste und das Vermischen von 

Fraktionen werden vermieden. Bei Vakuumdestillationen muss man zur Vermeidung von 

Siedeverzügen mit dem Magnetrührer arbeiten. Der Knick im Anschützaufsatz dient als 

Spritzschutz. 

Wenn verschiedene Fraktionen nicht zu erwarten sind, kann man an den Vorstoß direkt einen 

Kolben anschließen (7). 

Bei sehr kleinen Mengen (2-10 ml) kann man an Stelle von Kolben auch konisch zulaufende 

Röhrchen mit Schliff verwenden (8). Als Variante ist auch eine Spinne mit Schraubanschlüssen 

im Handel, an die direkt kleine ‚Präparategläschen mit Gewinde‘ sogenannte ‚Vials‘ 

angeschlossen werden können. 

112


Abb. 4.22: Halbmikrodestillationsapparatur (10–80 ml) 

1 Destillationskolben NS 14 

2 Destillationsaufsatz mit angeschmolzenem kurzen Liebigkühler mit Schliff- oder Schraubenanschluss 

für Thermometer. 

3 Thermometer 

4 Kühlwasser 


6 Spinne (NS 14) mit 3 Kölbchen 

7 Direkter Anschluss eines Vorlagekolbens 

8 Glasröhrchen als Vorlage für kleine Destillatmengen 

4.5.2 Kugelrohrdestillation (0.5–10 ml) 

(Zur Destillation im Vakuum, auch Feststoffdestillation) 

Auf den Destillationskolben 1 werden ‚Destillationskugeln‘ 2 (A–C) aufgesetzt und auf die 

Glashohlwelle (4) gesteckt. Die Hohlwelle – und damit auch der Destillationskolben mit den 

Kugeln – wird von einem Motor in der Längsachse gedreht und durch den Heizofen im Luftbad 

geheizt. Man verzichtet auf das Innenthermometer und registriert lediglich die Ofentemperatur 

[12]. 

Der Destillationskolben 1 wird mit den Kugeln A und B in den Heizofen gebracht. Die letzte 

Kugel C dient als Vorlage, sie muss außerhalb der Heizzone bleiben. Zur thermischen Isolierung 

wird die Irisblende 6 am Ausgang des Heizofens geschlossen. In der Regel wird am 

Hahn 5 Vakuum angelegt. Die Destillation von Kugel zu Kugel verläuft rasch und schonend 

(kurze Abstände). Wegen der Rotation erneuert sich die Oberfläche ständig. Die letztlich als 

Vorlage benutzte Kugel C muss – um Verluste zu vermeiden – sehr gut (am besten mit Trockeneis) 

gekühlt werden. 

113


Abb. 4.23: Schematische Abbildung einer Kugelrohrdestillationsapparatur 

1 Rundkolben mit Destillationsgut 4 rotierende Glashohlwelle 

2 Destillationskugeln A-C 5 Zweiwegehahn 

3 Glasrohr gefüllt mit Trockeneis 6 Irisblende 

Drei Vorlagekugeln erlauben auch eine gewisse Fraktionierung. Man heizt zunächst die Kugeln 

1, A und B vorsichtig auf und destilliert das leichtflüchtigste Produkt in Kugel C. Hierauf 

werden nur noch die Kugeln 1 und A geheizt, B wird zur Vorlage für die 2. Fraktion usw. 

Es empfiehlt sich, die leichtflüchtigen Fraktionen in C und B vor Fortsetzung der Destillation 

wegzunehmen. 

4.5.3 Kurzwegdestillation und Mikrodestillation über einen Bogen (Krümmer) 

(Halbmikro- oder Mikrodestillation) 

Abb. 4.24: a) Kurzwegdestillation, b) Mikrodestillation über einen Bogen 


(Mindestgröße 10ml) 

2 Claisenaufsatz 

3 Vorlagekolben mit seitlichem 

Hahn zum Vakuumanschluss 

(Schlenk-Kolben) 

4 Thermometer 

5 Kühlbad 

6 Bogen (Krümmer) 

In beiden Apparaturen wird der Vorlagekolben mit Aceton/Trockeneis oder flüssigem Stickstoff 

gekühlt, um Substanzverluste zu vermeiden. Auf diese Weise können vor allem schwer 

destillierbare Substanzen und Feststoffe destilliert werden, da der Destillationsweg kurz ist. 

Der Destillationskolben kann mit einem Heißluftgebläse zusätzlich geheizt werden. 

114


4.5.4 Mikrodestillation in Glasrohren 

Abb. 4.25: a) Mikrodestillationsapparatur mit Luftkühlung, b) Mikrodestillationsapparatur für 

leichtflüchtige Produkte 


2 Absteigendes Glasrohr mit 

Haltestab 

3 Vorlagekolben mit seitlichem 

Hahn zum Vakuumanschluss 

(Schlenk-Kolben) 

4 Spitzkolben mit 

angeschmolzenem Bogen und 

Einbuchtung zur Kühlung 

5 Übergangsstück 

6 Kühlbad 

Beide in Abb. 4.25 dargestellten Apparaturen (NS 10) sind für die Destillation kleiner Mengen 

geeignet. Während man die Variante a) für Substanzen mit relativ hohen Siedepunkten 

verwendet (die Luftkühlung reicht zur Kondensation weitgehend aus), wird die Variante b) 

bei leichter flüchtigen Produkten bevorzugt; der Spitzkolben als Vorlage ist innen eingebuchtet 

zur Aufnahme von Trockeneis. 

Beide Apparaturen sind auch für die Destillation luftempfindlicher Substanzen geeignet, da 

die Vorlage vor der Destillation mit Schutzgas gespült werden kann. 

4.5.5 Destillationsaufsatz zur Destillation großer Flüssigkeitsmengen 

Der in Abb. 4.26 dargestellte Aufsatz eignet sich zur Destillation größerer Mengen stark 

schäumender und spritzender Substanzen bei Normaldruck wie im Vakuum. Auch bei der raschen 

Destillation großer Wassermengen (z. B. bei der Wasserdampfdestillation, siehe Abschnitt 

4.4.2.2) ist dieser Aufsatz von Vorteil. 

Abb. 4.26: Spezialaufsatz für die Destillation großer Flüssigkeitsmengen 

1 Schraubverschluss für Thermometer 

2 Spritzschutz 

3 Schlangenkühler 

4 Schliffverbindungen NS 29 

5 Angeschmolzener gerader Vorstoß mit 


115


4.5.6 Ringspaltkolonnen 

Die Ringspaltkolonne (Abb. 4.27) besteht aus zwei konzentrischen Rohren. Der aufsteigende 

Dampf wird durch den Spalt zwischen innerem und äußerem Rohr geführt. Das Kondensat 

läuft in spiralförmige Nuten an den dampfberührenden Seiten der Rohre zurück. Das führt zur 

Verwirbelung des Dampfes und einem effektiven Stoffaustausch zwischen Dampf und Kondensat. 

Die Kolonnen haben bei mäßigem Durchsatz eine große Wirkung (Trennstufenhöhe 

0.5–1 cm), verbunden mit sehr geringem Betriebsinhalt und Druckverlust. 

Mit Ringspaltkolonnen können Menge bis zu mehreren Litern, aber auch – wegen des kleinen 

Retentionsvolumens – kleine Mengen bis 5 ml bei Atmosphärendruck und auch im Vakuum 

rektifiziert werden. Besonders wichtig für eine optimale Trennwirkung ist die exakt senkrechte 

Aufstellung der Ringspaltkolonne [13]. 

Abb. 4.27: Schematische Darstellung einer Ringspaltkolonne 

Längsschnitt 

Querschnitt 

4.6 Vakuumpumpen – Vakuummessgeräte [14] 

4.6.1 Druck – Definition und Einheiten 

Der Druck ist zusammen mit der Temperatur und dem Volumen eine der Zustandsgrößen, die 

ein makroskopisches System beschreiben. Der Druck ist dabei physikalisch als Quotient der 

Normalkraft F auf eine Fläche durch den Flächeninhalt A definiert: 

dF 

p = 

dA 

116


Aus dieser Definition ergibt sich nach dem internationalen SI-Einheitensystem für die Einheit 

des Drucks: 

Newton 

N 

[ p ] = = Pascal oder = Pa 

2 2 

Meter 

m 

Andere zulässige Einheiten sind: 

1 bar = 10 5 Nm −2 = 10 5 Pa = 0.1 MPa und 1 mbar = 1 hPa 

Außerdem sind – vor allem in der älteren Literatur – noch folgende Druckeinheiten zu finden: 

1 dyn = 1 g · cm · s –2 = 10 –5 N (Einheit des früher gebräuchlichen cgs-Systems) 

1 Torr = 133.3224 Pa = 1.33 hPa = 1.33 bar 

1 at = 1 kp · cm –2 (technische Atmosphäre, 1 kp = 9.81N, 1 at = 0.981 bar) 

1atm = 760 Torr (physikalische Atmosphäre, 1 atm = 1.013 bar = 1.033 at) 

Die SI-Einheiten (Système International d’Unitès) wurden 1977 nach Vereinbarungen der 

ISO (International Organisation for Standardisation) eingeführt. In Deutschland sind diese 

Einheiten für den Druck in der DIN 1314 definiert. 

Einige wichtige Definitionen der Vakuumtechnik: 

Totaldruck im Vakuumraum: Summer aller Partialdrucke aller im Gasraum befindlichen 

(nicht kondensierbaren) Gase und (kondensierbaren) Dämpfe, z. B.: Wasserdampf aus der 

Atmosphäre, Öldampf aus der Pumpe etc. 

Enddruck im Vakuum: Der niedrigste mit einer bestimmten Anordnung (Pumpe + Behälter) 

erreichbare Druck. Der Enddruck ist die Summe der Partialdrucke der im Vakuumraum noch 

verbleibenden nicht kondensierbaren Gase. Bei den Pumpenkenndaten werden meist die Endpartialdrucke 

angegeben. Während bei den zweistufigen Drehschieberpumpen der Endpartialdruck 

ca. 10 –4 mbar beträgt, erreicht der Endtotaldruck durch die Dämpfe (Wasser, Öl) im 

Vakuumraum nur Werte von 10 –2 mbar. Der Enddruck einer Pumpe wird nicht nur vom 

Saugvermögen, sondern auch vom Dampfdruck der verwendeten Dichtungs-, Treib- und 

Schmiermittel bestimmt. 

Saugvermögen S einer Pumpe: Gasvolumen, das in der Zeiteinheit durch den Ausgangsquerschnitt 

der Pumpe strömt. 

dV 

S = 

dt 

Arbeitsdruck p: Der in einer Destillationsapparatur niedrigste, erreichbare Druck; dieser 

hängt ab: 

117


• vom Enddruck der Pumpe (P end ) 

• vom effektiven Saugvermögen (S eff ) 

(siehe unten) 

• von der sog. Leckrate q L 

• von der Gasabgabe der Apparatur 

q 

S 

L 

p = + 

eff 

P 

end 

Effektives Saugvermögen S eff : Saugvermögen an der Apparatur (l/s) 

mit: L = Strömungsleitwert (siehe unten) 

S ⋅ L 

S eff 

= 

S + L 

Strömungsleitwert L: Der Strömungsleitwert ist ein Maß für den Strömungswiderstand einer 

Leitung bzw. Apparatur. Der Strömungsleitwert ist dabei definitionsgemäß der reziproke 

Wert des Strömungswiderstandes R. 

Um das Saugvermögen einer Pumpe gut auszunutzen, muss der Strömungsleitwert L möglichst 

groß werden. 

Für hintereinander geschaltete Bauteile gilt: 

Für parallel geschaltete Bauteile gilt: 

1 1 

= ∑ 

L Ges 

L 

L 

= 

i 

∑ 

Ges 

L i 

i 

i 

Mit Hilfe des Hagen-Poiseuille’schen Gesetzes kann der Druckabfall Δp für die laminare 

Strömung von Gasen in Röhren abgeschätzt werden. Es gilt: 

8V 

⋅ L 

Δ p = 

4 

r 

mit: 

V = Strömungsgeschwindigkeit 

n = Zähigkeit des Gases 

L = Länge des Rohres 

r = Radius des Rohres 

Der Druckverlust wächst linear mit dem Abstand L zwischen Destillationsgut und Pumpe und 

sinkt mit dem Quotienten 1/r 4 ! Außerdem sinkt die Leitfähigkeit einer Leitung mit jeder 

Krümmung stark ab. 

4.6.2 Wasserstrahlpumpen 

Wasserstrahlpumpen sind die einfachsten Vakuumpumpen im Labor (Abb. 4.28): Der Wasserstrahl 

wird beim Durchtritt durch die Lavaldüse (3) auf hohe Geschwindigkeit beschleunigt 

und in eine Staudüse expandiert, durch die er aus dem Pumpengehäuse austritt. Der aus 

der Düse austretende Wasserstrahl transportiert in seinen äußeren Schichten die abzusaugen- 

118


den Gas- bzw. Luftmoleküle ab. Die Wasserstrahlpumpe gehört also zu den sog. ‚Treibmittelpumpen‘. 

Abb. 4.28: Bauprinzip einer Wasserstrahlpumpe 

1 Wasseranschluss mit Gewinde 

2 Ansaugstutzen 

3 Lavaldüse 

4 Staudüse 

Der Endtotaldruck wird durch den Dampf des Wassers bei der Wassertemperatur bestimmt, 

das Saugvermögen ist vom Wasserdruck abhängig. 

Technische Daten der Wasserstrahlpumpe: 

Saugvermögen bei einem Wasserdruck von 4 bar 

Endtotaldruck bei einer Wassertemperatur von 12 °C 

Auspumpzeit für einen 5-l-Behälter (großer Exsikkator) 

Wasserverbrauch 

200–400 l/h 

16 mbar (12 Torr) 

6–10 min 

200–500 l/h 

Da beim Absinken des Wasserdrucks das Wasser in die unter Vakuum stehende Apparatur 

‚zurückschlagen‘ kann, enthalten viele Wasserstrahlpumpen ein Rückschlagventil. Eine 

‚Sicherheitsflasche‘ dient als Auffanggefäß beim evt. Zurückschlagen des Wassers und 

zugleich als ‚Druckpuffer‘ zum Ausgleich von Druckschwankungen. 

Der Nachteil der Wasserstrahlpumpen ist weniger das geringe Saugvermögen als der recht 

hohe Wasserverbrauch und die Tatsache, dass alle abgesaugten Substanzen in die Kanalisation 

gelangen. Deshalb ist man heute bestrebt, Ersatzlösungen für Wasserstrahlpumpen im 

Laborbereich zu finden. 

4.6.3 Membranpumpen 

Membranpumpen können Wasserstrahlpumpen weitgehend ersetzen. Ihr Einsatzbereich liegt 

ebenfalls im Grobvakuumbereich, bei geeigneter Schaltung können bis zu 10 mbar (2-stufig) 

oder 2 mbar (4-stufig) erreicht werden. Der Vorteil von Membranpumpen liegt in ihrer hohen 

Saugleistung (etwa 2 m 3 /h) und – bei geeigneter Ausstattung (PTFE-Beschichtung) – in der 

geringen Empfindlichkeit gegenüber den geförderten Medien. 

119


Das Arbeitsprinzip einer Membranpumpe ähnelt einer Hubkolbenpumpe, durch die flexible 

Membran wird jedoch ein geringeres Totvolumen und damit ein besseres Endvakuum 

erreicht: 

Eine zwischen Zylinderkopf und Gehäuse eingespannte Membran wird über ein Pleuel auf 

und nieder bewegt. Die Membran trennt dabei den Antriebsraum vom Förderraum. Wird 

die Membran nach unten bewegt, wird Gas bzw. Dampf über das Einlassventil in den Förderraum 

gesaugt und bei der anschließenden Aufwärtsbewegung der Membran komprimiert und 

über das Auslassventil ausgestoßen. Die ausgestoßenen Dämpfe können durch einen nachgeschalteten 

Kühler (mit Wasserkühlung) kondensiert werden. 

Membranpumpen sind aus Gründen des Umweltschutzes den Wasserstrahlpumpen vorzuziehen: 

Lösungsmitteldämpfe können nicht in das Abwasser gelangen, mit nachgeschaltetem 

Kühler können sie bis zu 99% kondensiert werden. Der wesentlich geringere Wasserverbrauch 

ist ein weiteres Argument für ihren Einsatz. 

Abb. 4.29: Funktionsweise der Membranpumpe 

1 Zylinderkopf 

2 Gehäuse 

3 Kurbelwelle mit Elektromotor 

4 Pleuel 

5 Membran 

6 Einlassventil 

7 Auslassventil 

4.6.4 Drehschieberpumpen (Ölpumpen) 

Drehschieberpumpen sind ein- oder zweistufige Vakuumpumpen, die bis in den 

Feinvakuumbereich (10 –3 hPa bzw. mbar) eingesetzt werden können. Abb. 4.30 zeigt das 

Bauprinzip und die Funktionsweise dieser Pumpen. 

In dem Pumpenzylinder (1) dreht sich ein exzentrisch gelagerter Rotor (2). Zwei federbelastete 

Schieber sorgen für die Abdichtung des Schöpfraumes. Wenn der Schieber an der Ansaugöffnung 

(4) vorbei gleitet, entsteht ein Schöpfraum mit sichelförmigem Querschnitt, in den 

das abgesaugte Gas einströmt (A und B). Durch weitere Drehung des Rotors wird der Schöpfraum 

abgeschlossen (C). Im weiteren Verlauf wird das Gas durch die Verkleinerung des 

Schöpfraums zunächst komprimiert (D). Sobald der Schieber die Auslassöffnung freigibt, 

kann das komprimierte Gas über das Auslassventil in den Gasraum der Pumpe ausgestoßen 

werden (E) und gelangt durch die Auspufföffnung (6) aus der Pumpe. Der Pumpvorgang (pro 

Rotorumdrehung zweimal) setzt sich aus den drei Phasen Ansaugen – Komprimieren – Ausstoßen 

– zusammen. 

120


Abb. 4.30: Aufbau und Funktionsweise von Drehschieberpumpen. 

1 Pumpenzylinder 

2 Rotor 

3 Schieber 

4 Ansaugstutzen 

5 Auslassventil 

6 Auspufföffnung 

7 Ölvorrat 

Der Pumpenkörper ist von Öl umgeben (Ölkapselung). Vom Ölvorrat (7) im Pumpengehäuse 

wird über eine Pumpe den Lagerstellen und Schiebern ständig Öl zugeführt. Neben der 

Schmierung sorgt der Ölfilm auch für die Abdichtung der gleitenden Teile. Das angesaugte Öl 

wird zusammen mit dem geförderten Gas durch das Ventil (5) wieder in den Ölvorrat gefördert. 

Schmutz und evtl. vorhandene Verschleißteilchen werden mit dem Öl aus dem Arbeitsraum 

in den Ölvorrat gespült. Sie lagern sich auf dem Boden des Pumpengehäuses ab und 

können nicht mehr in den Ölkreislauf gelangen. 

Bei einer 2-stufigen Drehschieberpumpe wird an der Auslassöffnung an Stelle des Ventils 

eine zweite, synchron laufende Drehschieberpumpe nachgeschaltet. Bei der Förderung großer 

Gasvolumnia ist die Abtrennung des mit dem Gas mitgeförderten Öls im Gasraum der Pumpe 

nicht mehr ausreichend, zusammen mit dem Gas gelangt das Öl in Form feiner Tröpfchen 

(Ölnebel) über die Auspufföffnung ins Freie. In diesem Fall sollte unbedingt ein Ölnebelfilter 

nachgeschaltet werden. 

Technische Daten von Drehschieberpumpen für den Laboreinsatz: 

einstufige Pumpen zweistufige Pumpen 

Saugvermögen (m 3 ⋅h –1 ) 1.75–2.50 2.50–7.60 

Endpartialdruck ohne Gasballast (mbar) 3·10 –2 2.5·10 –4 

Endtotaldruck mit Gasballast (mbar) 3·10 –1 < 1.3·10 –2 

Wie Abb. 4.31a zeigt, bleibt bei Drehschiebervakuumpumpen das Saugvermögen bis 1 mbar 

konstant, vermindert sich bis 0.1 mbar um etwa 10 % und fällt gegen den Enddruck rasch ab. 

Hieraus resultiert für einstufige Drehschiebervakuumpumpen der Einsatz bis etwa 0.1 mbar. 

Wie gezeigt, ist der Endtotaldruck im Vakuumraum die Summe aller Partialdrucke der 

nichtkondensierbaren Gase und des Öldampfes. Da sich nicht kondensierte Dämpfe aus 

dem Destillationsgut im Pumpenöl lösen, wird der Endtotaldruck dadurch noch erheblich ver- 

121


schlechtert. Um dieses zu verhindern müssen die nicht kondensierten Dämpfe aus dem 

Destillationsgut in Kühlfallen mit Aceton/Trockeneis oder besser noch mit flüssigem 

Stickstoff vor der Pumpe ausgefroren werden. 

Produkte, die bei der Destillation korrosive Gase, z. B. Chlorwasserstoff, abgeben, dürfen 

nicht mit Ölpumpen destilliert werden, da die Metallteile der Pumpe angegriffen werden. 

Erreicht die Pumpe auch ohne Belastung das Endvakuum nicht mehr, ist ein Ölwechsel 

erforderlich. 

Abb. 4.31: Charakteristische Kennkurven einer einstufigen Ölpumpe. 

a) Saugvermögen b) Auspumpzeit eines 10 l-Behälters 

Gasballast 

Werden Dämpfe angesaugt, können diese nur bis zu ihrem Sättigungsdampfdruck bei der 

Betriebstemperatur der Pumpe komprimiert werden. Bei höherer Verdichtung kondensiert ein 

Teil des Dampfes im Pumpenraum. Beispielsweise kann ein Luft-Wasserdampf-Gemisch 

bei 70 °C Pumpentemperatur nur bis zu einem Wasser-Partialdruck von 312 mbar verdichtet 

werden. Bei weiterer Kompression kondensiert der Wasserdampf. Die Folge ist 

eine Vermischung des Wassers mit dem Pumpenöl und eine Verschlechterung des erreichbaren 

Enddruckes! 

Um diese Kondensation zu verhindern, wird zu Beginn der Kompression in den Schöpfraum 

der Pumpe soviel Luft eingelassen, dass das Luft-Dampf-Gemisch während der Kompression 

den für das Öffnen des Auslassventils nötigen Druck erreicht, noch ehe der Dampf den zur 

Pumpentemperatur gehörigen Sättigungsdruck erreicht hat. Der Dampf wird mit der Luft in 

die Atmosphäre ausgestoßen, bevor er kondensieren kann. Die zusätzliche Luft nennt man 

den Gasballast, das für die Dosierung notwendige Ventil das Gasballastventil. Der erreichbare 

Enddruck verschlechtert sich dabei etwa um eine Zehnerpotenz, die Auspumpzeiten 

verlängern sich ebenfalls. 

122


In der Praxis ist die Gasballastmenge so dosiert, dass das Kompressionsverhältnis nicht größer 

als etwa 10:1 wird. Das bedeutet, dass der Partialdruck der angesaugten Dämpfe nur so 

hoch sein darf, dass diese bei der Verdichtung um den Faktor 10 bei der Betriebstemperatur 

der Pumpe noch nicht kondensieren können. Aus diesem Grunde ist es zweckmäßig, die 

Pumpe vor der Benutzung etwa 30 Minuten warmlaufen zu lassen. 

4.6.5 Vakuumpumpen für das Hochvakuum 

Die genaue Ausführung von Pumpen und Apparaturen für das Hochvakuum kann hier nur angedeutet 

werden. Prinzipiell gilt für alle Hochvakuum- und Ultrahochvakuumpumpen, dass 

das Vakuum nicht in einer Stufe erreicht werden kann, sondern dass eine oder mehrere ‚Vorpumpen‘ 

vor die eigentliche Hochvakuumpumpe geschalten werden müssen. Gleichzeitig 

ergeben sich aus der Theorie der Laminarströmung eine ganze Reihe von Randbedingungen 

für die Dimensionierung von Pumpe und Apparatur. Hier werden nur zwei Pumpentypen 

kurz behandelt: 

Dampfstrahl- und Diffusionspumpen 

Bei den Dampfstrahlpumpen werden geeignete ‚Treibmittel‘ (z. B. hoch siedende Mineralöle, 

Silikonöle oder Quecksilber) durch eingebaute elektrische Heizwendeln zum Sieden erhitzt. 

Der erzeugte Dampfstrom wird nun den Düsen zugeführt. Diese Düsen (Lavaldüsen) 

sind so konstruiert, dass der Dampfstrahl auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt und 

in einem bestimmten Winkel auf das Pumpengehäuse gelenkt wird. Das Pumpengehäuse wird 

gekühlt, das dampfförmige Treibmittel kondensiert und wird als Flüssigkeit wieder in das 

Siedegefäß zurückgeführt. Die Pumpwirkung kommt – ähnlich wie bei der Wasserstrahlpumpe 

– durch die Transportfähigkeit des Dampfstrahls für Gase zustande. Das abzupumpende 

Gas wird hierbei so stark komprimiert, dass es durch eine geeignete Vorvakuumpumpe 

(in der Regel eine Ölpumpe) abgesaugt werden kann. Bei Dampfstrahlpumpen ist die 

Dampfdichte im Strahl sehr hoch, so dass nur die äußeren Randschichten des Dampfstrahls 

vom abzusaugenden Gas durchsetzt werden. Dampfstrahlpumpen besitzen den Vorteil, schon 

ab Drucken von 10 –2 bis 1 mbar einsatzfähig zu sein, der Nachteil ist ihr geringes spezifisches 

Saugvermögen. 

Bei Diffusionspumpen ist die Dampfdichte im Treibdampfstrahl (Quecksilber- oder Öldampfstrahl) 

sehr niedrig. Dadurch können die Gasmoleküle nahezu vollständig in den 

Dampfstrahl eindiffundieren. So kann der größte Teil der im Dampfstrom aufgenommenen 

Moleküle abgesaugt werden. Aus diesem Grund ist das Saugvermögen von Diffusionspumpen 

bezogen auf die Fläche der Ansaugöffnung außerordentlich hoch und über den ganzen 

Arbeitsbereich (von etwa 10 –3 bis zu 10 –7 mbar) konstant. Um ihren Arbeitsdruck zu erreichen, 

benötigen Diffusionspumpen für den Betrieb immer eine entsprechend dimensionierte 

Vorvakuumpumpe (in der Regel eine zweistufige Ölpumpe). 

123


Turbomolekularpumpen 

Turbomolekularpumpen sind im Prinzip sehr schnell laufende Turbinen (bis zu 50000 Umdrehungen/Minute). 

Trifft ein Molekül auf die rotierende Schaufel, so erfährt es einen Impuls 

tangential in der Bewegungsrichtung der Rotorschaufel. Durch geeignete Konstruktion von 

Rotor und Stator der Turbine werden die Moleküle bevorzugt in die Saugrichtung der Turbomolekularpumpe 

beschleunigt. Da dieses Prinzip erst im Bereich der Molekularströmung (ab 

etwa 10 –3 mbar) einsatzfähig ist, muss auch für Turbomolekularpumpen das notwendige Vorvakuum 

mit ausreichend dimensionierten Vorvakuumpumpen eingestellt werden. Die 

extremen Drehzahlen stellen hohe Ansprüche an die mechanischen Bauteile, der Vorteil dieser 

Pumpen liegt in der Erzeugung eines kohlenwasserstofffreien Vakuums bis in den Bereich 

von 10 –11 mbar bei einem gleichzeitig hohen und über weite Bereiche konstanten Saugvermögen. 

Der wichtigste Einsatzbereich für Turbomolekularpumpen in der Chemie ist die Erzeugung 

von Hochvakuum in der Massenspektroskopie. 

4.6.6 Druckmessung 

Die Geräte zur Druckmessung werden vom Vakuumbereich und der erforderlichen Genauigkeit 

bestimmt. Im Folgenden wird eine Übersicht der gebräuchlichsten Vakuummessgeräte für 

das Grob- und Feinvakuum gegeben: 

Quecksilber-Zweischenkelmanometer, 1000–3 mbar (760–2 Torr) 

Das einfachste und trotzdem genaue Gerät zur Druckmessung im Grobvakuum ist das U-Rohr 

oder Quecksilber-Zweischenkelmanometer (Abb. 4.32). Ein an einem Ende verschlossenes U- 

Rohr aus Glas wird mit Quecksilber gefüllt, am anderen Ende wird das zu messende Vakuum 

angelegt. Dadurch entsteht im abgeschmolzenem Ende des U-Rohrs ein Gasraum, der nur 

Quecksilberdampf enthält; der dort herrschende Druck entspricht somit exakt dem Dampfdruck 

von Quecksilber bei der Messtemperatur. Aus der Differenz der beiden Quecksilberniveaus 

in den Schenkeln kann der Druck direkt bestimmt werden. Die Anzeige ist unabhängig 

vom Atmosphärendruck. Die Differenz Δh der beiden Quecksilberspiegel – gemessen in mm 

– ergibt den Druck in Torr. Das erklärt die weite Verbreitung dieser Druckeinheit, die in hPa 

umgerechnet werden muss. 

Abb. 4.32: Zweischenkelmanometer 

124


Feder-Vakuummeter 

Für den Bereich des Grobvakuums sind auch relativ einfache und billige Feder-Vakuummeter 

erhältlich: Das Innere eines kreisförmig gebogenen und an einem Ende befestigten Rohrs wird 

an das zu messende Vakuum angeschlossen. Durch den äußeren Luftdruck wird diese ‚Rohrfeder‘ 

mehr oder wenig stark verbogen und über eine Mechanik wird ein Zeigerwerk betätigt. 

Da diese Druckmessung vom äußeren Luftdruck abhängig ist, kann die Genauigkeit nur etwa 

±10 mbar betragen – solange nicht auf den äußeren Luftdruck korrigiert wird. Feder-Vakuummeter 

werden deshalb dort eingesetzt, wo nur eine grobe Kontrolle des Drucks notwendig ist. 

Membran-Vakuummeter 

Ein etwas anderes Messprinzip liegt den Membran-Vakuummetern zugrunde: Sie bestehen 

aus einer evakuierten Dose, die mit einer dünnen Membran gegen den Messraum abgedichtet 

ist. Je nach Druckdifferenz zwischen dem Messraum und dem Referenzdruck im Inneren der 

Dose beult sich die Membran mehr oder weniger aus. Diese mechanische Bewegung wird 

gemessen: 

• Mechanische Übertragung auf Zeiger: Auflösung ca. 0.1 mbar. 

• Die Membran bildet eine Platte eines Plattenkondensators, die zweite Platte befindet sich 

im Inneren der Referenzdose. Gemessen wird die Änderung der Kapazität des Kondensators 

durch die Änderung des Plattenabstands: Auflösung bis zu 10 –3 mbar. 

• Auf die Membran werden Halbleiterwiderstände aufgebracht und die Änderung des 

Stromflusses bei einer Verformung der Membran gemessen. Auch hier sind Auflösungen 

bis zu 10 –3 mbar möglich. 

In der Regel werden Membran-Vakuummeter im Grobvakuum und Feinvakuum bis etwa 

0.1 mbar eingesetzt. Die Möglichkeit der elektronischen Messung wird vor allem bei der 

Druckregelung (Vakuumkonstanter) genutzt. 

Kompressions-Vakuummeter 

Eine Verfeinerung des Zweischenkelmanometers stellt das Kompressionsmanometer dar. Die 

Funktionsweise beruht darauf, dass eine Gasmenge, die zunächst ein relativ großes Volumen 

einnimmt, auf ein kleineres Volumen komprimiert wird, Bei bekannten geometrischen Verhältnissen 

kann der im abgeschlossenen Vakuumbehälter herrschende Druck nach dem Boyle- 

Mariottschen Gesetz (pV = const.) bestimmt werden. Die Kompression des Gasvolumens erfolgt 

in der Regel durch das Heben einer Quecksilbersäule. Bedingt durch die Kompression 

trägt nur der Anteil der Gase und Dämpfe zur Messung bei, die nicht während der Kompression 

auskondensieren. 

In der Praxis verwendet man meist das Vakuskop nach Gaede (Abb. 4.33). Es besteht aus einer 

Kombination von Zweischenkelmanometer und Kompressionsmanometer, die Auflösung 

beträgt 50–0.01 mbar (≡ 35–0.005 Torr). 

125


Das Vakuskop lässt sich um den Kegelschliff 1 in zwei Stellungen drehen: Zwischen 4 und 

50 mbar wird der Druck im abgekürzten U-Rohr-Vakuummeter gemessen (Stellung A). Die 

andere Seite des Vakuskops ist ein sog. Kompressions-Vakuummeter. In Stellung B wird das 

Gasvolumen im Kapillarschenkel vom Quecksilber abgesperrt und zugleich komprimiert. 

Damit werden nur die nicht kondensierten Gase erfasst, während Dämpfe kondensiert werden 

können und das Manometer verschmutzen. 

Abb. 4.33: Vakuskop nach Gaede 

1: Kegelschliff-Anschluss 

Stellung A: Grobmessung 

Stellung B: Feinmessung 

Die Druckmessung darf daher nur zwischen Pumpe und Kühlfalle erfolgen, der hier gemessene 

Druck gibt deshalb die Druckverhältnisse in der Destillationsapparatur nur ungenau wieder. 

Ganz allgemein dürfen Quecksilber-Manometer zur Vermeidung von Verunreinigungen 

des Quecksilbers durch aggressive Gase und Dämpfe nur im Nebenschluss verwendet werden 

(siehe auch Kap. 4.2.5, Abb 4.8); die Absperrhähne werden jeweils nur kurz für die Messung 

geöffnet. 

Vakuumkonstanthalter (Vakuumcontroller) 

Vor allem bei Destillationen im Vakuum ist ein konstanter Druck während der gesamten 

Destillationsdauer von entscheidender Bedeutung. Wird bei einem Druck gearbeitet, der dem 

effektiv erreichbaren Enddruck einer Vakuumpumpe entspricht (ca. 16 mbar bei der Wasserstrahlpumpe, 

10 –2 mbar bei einer zweistufigen Ölpumpe), stellt diese Bedingung kein Problem 

dar. In allen anderen Fällen muss das Vakuum auf andere Weise eingestellt werden. 

Am einfachstem ist es, über ein im Nebenschluss geschaltetes Nadelventil eine regelbare 

Menge Permanentgas (Luft) einzulassen. Diese Variante ist nur bei Pumpen mit relativ geringem 

Saugvermögen praktikabel. Werden Kühlfallen zur Kondensation benutzt, muss auf die 

Schaltung geachtet werden: Der Gaseinlass muss sich zwischen Kühlfalle und Pumpe befinden. 

Das in der Laborpraxis bessere Verfahren drosselt das Saugvermögen der Vakuumpumpe 

durch ein geeignetes Ventil. Dieses Verfahren ist in allen heute gebräuchlichen Vakuumkonstantern 

realisiert: 

Ein im Nebenschluss geschaltetes Vakuummeter (4) misst laufend den Arbeitsdruck in der 

Apparatur. Wird ein einstellbarer Schwellendruck überschritten, so öffnet die Regelung ein in 

die Saugleitung zur Pumpe eingefügtes Ventil (3), die Pumpe (1) evakuiert die Apparatur. 

126


Sobald der Schwellendruck wieder unterschritten wird, wird auch das Saugleitungsventil geschlossen. 

Die Belüftung der Apparatur erfolgt meistens durch den Controller über ein eingebautes 

Belüftungsventil (5). Zur Belüftung der Pumpe muss ein handbetätigtes Ventil (Hahn) 

(2) vorhanden sein. Die Woulfsche Flasche (6) schützt das Ventil und den Sensor vor mitgerissenen 

Flüssigkeitströpfchen. Wird eine Drehschieberpumpe verwendet, muss zusätzlich 

eine Kühlfalle (7) vor die Pumpe geschaltet werden; bei Membranpumpen entfällt sie. 

Abb. 4.34: Schaltung eines Vakuumkonstanters 

1 Vakuumpumpe 

2 Handbetätigtes Belüftungsventil 

3 Elektromagnetisch betätigtes Saugleitungsventil 

4 Drucksensor 

5 Elektromagnetisch betätigtes Belüftungsventil 

6 Woulf'sche Flasche 

7 Kühlfalle 

Die Druckmessung- und Regelung erfolgt in modernen Vakuumkonstantern elektronisch, die 

Ventile werden über Elektromagneten geschaltet. Ein häufiges Problem bei der Verwendung 

von Pumpen mit hoher Saugleistung an relativ kleinen Apparaturen sind die raschen Druckänderungen 

beim Öffnen des Saugleitungsventils. Diese Druckänderungen können entweder 

durch einen ausreichend großen Ausgleichsbehälter oder besser durch ein kurzes Rohrstück 

mit geringem Querschnitt (Drossel) gedämpft werden. 

Werden zur Vakuumerzeugung Membranpumpen eingesetzt (bis zu 2 mbar), kann ein anderes 

Regelprinzip angewandt werden: Das Saugleitungsventil entfällt, dafür steuert der Vakuumcontroller 

die Motordrehzahl und damit das Saugvermögen der Pumpe. Diese Regelung vermeidet 

rasche Druckänderungen und ist insbesondere für Destillationen besser geeignet. 

127



[1] G. M. Barrow, Physical Chemistry; 6 th Edition, McGraw Hill, New York 1996; 

Deutsche Ausgabe: Physikalische Chemie, 5. Auflage, Bohmann Verlag: Wien 1984. 

[2] K. Sigwart, Destillieren und Rektifizieren, in: Houben-Weyl, Methoden der Organischen 

Chemie, Bd. I/1, 781–887; Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart 1958. 

[3] W. Frank und D. Kutsche, Die schonende Destillation; Krausskopf-Verlag GmbH, 

Mainz, 1969. 

[4] E. Krell, Einführung in die Trennverfahren, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, 

Leipzig 1975. 

[5] E. Krell Handbuch der Laboratoriumsdestillation, 3. Aufl. Dr. A. Hüthig Verlag, 

Heidelberg, Basel, Mainz, 1976; daselbst umfangreiche weitere Literaturangaben. 

[6] Organikum, Organisch-chemisches Grundpraktikum, Wiley-VCH Verlag GmbH, 

Weinheim, 22. überarb. Auflage 2004. 

[7] R. Timmermans, Physicochemical Constants of Binary Systems, 2, Interscience Publ, 

Inc. New York 1959. 

[8] H. Röck, Destillation im Laboratorium, Extraktive und azeotrope Destillation 

in Fortschritte der Physikalischen Chemie; Dr. Dietrich, Steinkopf-Verlag, Darmstadt 

1960. 

[9] D.P. Tassios, Extractive and Azeotropic Distillation“, Advances in Chemistry Steries 

115, American Chemical Society, Washington, D.C. 1972. 

[10] International Critical Tables, Mc. Graw Hill Book Co.; New York 1926–1930. 

[11] z. B. Gebr. Rettberg GmbH, Göttingen; http://www.rettberg.biz/ 

[12] z. B. Büchi Labortechnik GmbH, Essen; http://www.buechigmbh.de/ 

[13] PILODIST GmbH, Bonn; http://www.pilodist.de 

[14] Druckschrift der Firma Leybold AG, Vakuumtechnik für die Chemie. 

128

Kapitel 5 

Filtration 

5.1 Einfache Filtration 

5.2 Filtration unter vermindertem Druck 

5.3 Filtration mit Überdruck 

5.4 Filtrierhilfsmittel 

5.5 Filtration durch Zentrifugieren 

129

5. Filtration 

Die Filtration dient der Abtrennung von Feststoffen (mechanische Verunreinigungen, schwerlösliche 

Produkte, Reaktionsprodukte) aus Flüssigkeiten. Im einfachsten Fall kann man den 

Feststoff absetzen lassen und die überstehende Flüssigkeit vorsichtig abgießen (abdekantieren). 

Dieses Verfahren führt allerdings nicht zur vollständigen Trennung, auch bei sorgfältigem 

Arbeiten verbleibt immer ein Rest der Flüssigkeit im Feststoff zurück. Um eine vollständige 

Trennung zu erreichen, muss filtriert werden. 

Filter bestehen aus einem porösen Material. Die zu filtrierende Suspension läuft durch das 

Filter, die enthaltenen Feststoffteilchen werden dabei an der Oberfläche oder im Inneren des 

Filters zurückgehalten. Das Rückhaltevermögen eines Filters wird durch die Porengröße 

bestimmt, die Filtrationsgeschwindigkeit von der Filterfläche, Porengröße, Viskosität der 

Flüssigkeit und dem Druckunterschied zwischen Zu- und Ablauf des Filters. Im einfachsten 

Fall sorgt die Schwerkraft für den nötigen Druckunterschied. Durch Vakuumfiltration (Kap. 

5.2) oder Druckfiltration (Kap. 5.3) wird der Druckunterschied erhöht, die Filtrationsgeschwindigkeit 

nimmt zu. 

Die am häufigsten verwendeten Filtertypen sind: 

• Ein in den Trichterauslauf eingebrachter Wattebausch aus Cellulose oder Glaswolle. Es 

werden nur grobe Feststoffe zurückgehalten. 

• Papier- oder Glasfaserfilter sind die wichtigsten Filtermaterialien. Sie bestehen aus einem 

regellos verfilzten Fasergeflecht. Aufgrund ihrer Struktur besitzen diese Filter keine 

definierte Porengröße sondern einen Rückhaltebereich. Häufig verwendet wird ein Rückhaltebereich 

von 4–7 μm für mittelfeine Niederschläge. 

• Fritten aus gesintertem Glas, Metall oder auch Kunststoff. Zur Herstellung wird das Frittenmaterial 

zu einem feinen Gries vermahlen und gesintert, dadurch entstehen feine Porenkanäle. 

Glasfilterfritten zur Filtration werden in Porositätsklassen eingeteilt (siehe Tab. 

5.1). 

• Membranfilter besitzen eine präzise Oberflächenstruktur mit genau definierten Poren. 

Filtermaterialien können hydrophile Eigenschaften (z.B. Celluloseacetat oder Polyamid 

für wässrige Lösungen) oder hydrophobe Eigenschaften (z.B. PTFE für organische Lösungsmittel) 

besitzen. Die Filtration erfolgt im Wesentlichen an der Filteroberfläche. Erhältliche 

Porenweiten sind 10 μm bis zu 0.01 μm, häufig verwendet werden die Porenweiten 

0.2 und 0.45 μm zur Filtration analytischer Proben (HPLC-, NMR oder UV-Messungen). 

Neben der Porosität muss bei der Auswahl des geeigneten Filters auch die chemische Beständigkeit 

des Filtermaterials berücksichtigt werden: Starke Säuren oder Laugen greifen die 

Cellulose-Fasern von Papierfiltern an. In diesem Fall müssen Glasfaserfilter oder Glasfilterfritten 

verwendet werden. 

130



Bei der Filtration wird die Suspension im einfachsten Fall durch einen Filter gegossen. Als 

Filter verwendet man zur Tüte gefaltete Rundfilter oder Faltenfilter (Abb. 5.1) in einem geeigneten 

Glastrichter (der Abstand des Filters zum Glasrand des Trichters sollte mindestens 1 

cm betragen). Im Vergleich zum einfachen Rundfilter besitzen Faltenfilter eine größere Oberfläche, 

die Filtration verläuft schneller. Zum Abfiltrieren von sehr groben Feststoffen kann 

auch ein in den Trichterauslauf gestopfter Wattebausch verwendet werden. 

Abb. 5.1: Einfache Filtration. 

Zur Filtration wird die Suspension vorsichtig (an einem Glasstab entlang) in den Filter gegossen 

(nicht bis zum Filterrand auffüllen). Das durchlaufende Filtrat wird in einem Erlenmeyerkolben 

aufgefangen. Werden organische Lösungsmittel filtriert, sollte der Trichter während 

des Filtrationsvorgangs mit einem Uhrglas abgedeckt werden, um Verdampfungsverluste und 

damit das Entweichen von Lösungsmitteldämpfen zu vermeiden. Überdies müssen die Filter 

vor der Filtration mit dem eingesetzten Solvens angefeuchtet werden. 

Wann kann die einfache Filtration eingesetzt werden? 

• Die bei der Aufarbeitung eines Reaktionsansatzes erhaltene Lösung des Produkts in einem 

organischen Solvens wurde mit einem anorganischen Trockenmittel (z. B. CaCl 2 , 

Na 2 SO 4 ) getrocknet. Die Abtrennung des Trockenmittels kann durch Filtration durch 

einen Faltenfilter erfolgen. Da Lösung durch das Trockenmittel festgehalten wird, 

muss allerdings gründlich mit dem Solvens ‚nachgewaschen‘ werden. Am Filterrand 

durch Verdunsten des Solvens auskristallisierendes Produkt muss mit Solvens aus einer 

Pipette gelöst werden. Wegen des hohen Lösungsmittelverbrauchs ist diese Methode 

nur 2. Wahl. 

• Die Lösung des Produkts ist nicht klar (Schwebeteilchen, mechanische Verunreinigungen, 

ein schwerlösliches zweites Reaktionsprodukt); man filtriert durch einen Faltenfilter 

und wäscht mit wenig Solvens nach. 

131

5. Filtration 

• Nicht durch Papierfilter filtriert werden können heiße, gesättigte Lösungen einer Verbindung, 

aus denen beim Abkühlen während des langsamen Filtrationsvorgangs Produkt 

auskristallisiert. 

• Feine Schwebstoffe können die Poren des Filters verstopfen, der Filter arbeitet dann 

nicht mehr (hier kann die Verwendung von Filterhilfen (siehe unten) weiter helfen). 


Die langsame Filtrationsgeschwindigkeit bei Papierfiltern in einem Glastrichter führt bei 

vielen Filtrationen zu erheblichen Nachteilen (Verdampfen des Solvens, Verstopfen der Filterporen 

durch Auskristallisation des Produkts u.a.) Die Standardfiltration in der präparativen 

organischen Chemie wird deshalb unter vermindertem Druck durchgeführt. 

Zum Einsatz kommen meist genormte, massive Porzellantrichter (Abb. 5.2) mit gelochter 

Bodenplatte (Büchner-Trichter). Die Normgrößen reichen von 5 cm–20 cm Durchmesser, 

die entsprechenden Papierrundfilter sind handelsüblich. 

Zur Filtration wird der Büchner-Trichter über einen breiten, konischen Gummiring (Guko- 

Ring) auf eine sog. Absaugflasche aus dickwandigem, vakuumfestem Glas (Abb. 5.2) aufgesetzt. 

Der Guko-Ring darf nicht zu klein sein, da er dann beim Anlagen des Vakuums 

‚durchgezogen‘ werden kann und der Büchner-Trichter auf die Absaugflasche ‚knallt‘, Bruchgefahr! 

An der Olive der Absaugflasche wird über eine Woulff’sche Flasche ein schwacher Unterdruck 

(Wasserstrahlvakuum, Belüftungshahn, z. T. geöffnet) angelegt. Der in den Büchner- 

Trichter eingelegte Papier-Rundfilter wird bei leichtem Unterdruck mit dem verwendeten 

Solvens angefeuchtet und auf der Filterplatte angedrückt. Das Filtergut wird jetzt unter 

schwachen Unterdruck portionsweise auf den Trichter gegeben. Achtung: Bei zu starkem 

anfänglichem Unterdruck können die Poren des Filters verstopft werden, die Filtration misslingt. 

Über den Absperrhahn stellt man einen Unterdruck ein, bei dem die Filtration zügig 

abläuft. 

Im weiteren Verlauf der Filtration kann der Unterdruck erhöht werden, gleichzeitig wird der 

‚Filterkuchen‘ mit einem Glasstopfen fest auf den Trichter gedrückt. Auf diese Weise wird 

das Solvens weitgehend abgesaugt. 

Absaugflaschen sollten durch Anklammern an einem Stativ gegen Umfallen gesichert werden. 

Wenn die Lösung eines Produkts in einem leichtflüchtigen Solvens filtriert werden soll, darf 

nur mit einem sehr schwachen Unterdruck gearbeitet werden, da ansonsten Solvens abgezogen 

wird und auskristallisierendes Produkt den Filter verstopft. 

132


Lösungen mit feindispersen Verunreinigungen können ebenfalls den Filter verstopfen. Auch 

hier empfiehlt sich der Einsatz von Filtrierhilfen (siehe unten). 

Abb. 5.2: Büchner-Trichter mit Absaugflasche. 

1 Büchnertrichter 

2 Lochplatte 

3 Guko-Ring 

4 Absaugflasche 

5 Woulff'sche Flasche 

6 Absperrhahn 

7 Stative 

Die Filtration mit Büchner-Trichtern eignet sich für Flüssigkeitsmengen von 50–2000 ml. 

Trichter und Absaugflaschen sind der Menge des Filtrationsgutes anzupassen. Am Ende der 

Filtration sollte die Absaugflasche maximal zu etwa 2/3 gefüllt sein. 

Einsatzmöglichkeiten von Büchner-Trichtern mit Papierfiltern. 

In folgenden Fällen empfiehlt sich das Arbeiten mit Büchner-Trichtern: 

• Abtrennung von Trockenmitteln aus einer Produktlösung. Durch Anpressen des Trockenmittels 

auf dem Trichter (z. B. mit einem Schliffstöpsel oder einem breiten, abgeknickten 

Spatel) und Nachwaschen mit dem verwendeten Solvens ist eine quantitative 

Isolierung des Produkts möglich. 

• Abfiltrieren von schwerlöslichen und unlöslichen Verunreinigungen aus einer heißen 

Lösung des Produkts (Heißfiltration). Um das Abdestillieren von Solvens und damit 

ein vorzeitiges Auskristallisieren des Produkts während der Filtration zu vermeiden, 

darf nur bei schwachen Unterdrucken gearbeitet werden. Zur Vermeidung des vorzeitigen 

Auskristallisierens versetzt man die heiß gesättigte Lösung zusätzlich mit etwa 

5–10 Volumenteilen heißem Solvens, das entweder schon während des Filtrationsvorganges 

wieder abgezogen oder nach der Filtration im schwachen Vakuum abgedampft 

wird. 

• Isolierung der kalten Lösung eines aus einem Solvens auskristallisierten Produkts. Zur 

vollständigen Isolierung des Kristallisats spült man den im Kolben verbliebenen Kristallrückstand 

mit etwas klarem Filtrat auf den Trichter. Das Filtrat wird auf dem Filter 

fest abgedrückt und mit wenig kaltem Solvens nachgewaschen. 

• Bei der Filtration kleiner Lösungsmittelmengen (max. 100 ml) in allen drei oben angeführten 

Fällen empfiehlt sich auch die Verwendung eines sog. Hirschtrichters aus 

Porzellan (Abb. 5.3a). 

133

5. Filtration 

Abb. 5.3: a) Hirschtrichter, b) Hirschtrichter auf einem geraden Vorstoß mit Gukoring 

Der gerade Vorstoß zum Absaugen ist nicht im 

Handel erhältlich. Skizze für die Glasbläser auf 

der Webseite zu den ‚Arbeitsmethoden‘. 

Zur Aufnahme des Filtrats eignet sich eine kleine Absaugflasche (anklammern!) oder ein NS 

14.5-Vorlagekolben (Abb. 5.3b). Die zu verwendenden Papierrundfilter (ca. ∅ 2 cm) sind 

handelsüblich. Der Filtrationsablauf erfolgt wie oben beim Einsatz der Büchner-Trichter beschrieben. 

Glasfilterfritten 

Für die Filtration stark saurer, alkalischer oder oxidierender Lösungen sind Papierfilter ungeeignet. 

In diesem Fall werden Glasfilterfritten (Glasfilternutschen) eingesetzt. Es sind 

Büchner- und Hirsch-Trichter, bei denen die gelochten Bodenplatten durch poröse Glasfilter 

(Glasfrittenböden) ersetzt sind, die Fritten sind nicht aus Porzellan sondern aus Glas. Für die 

verschiedenen Filtrationsprobleme sind nachstehende Glasfrittenböden handelsüblich (Tab. 

5.1). 

Tabelle 5.1: Handelsübliche Glasfrittenböden 

Porosität Bezeichnung Porenweite Anwendung 

nach ISO 4793 (μm) 

00 P 500 250 – 500 Gasverteilung 

0 P 250 160 – 250 Gasverteilung, Filtration sehr grober Niederschläge 

1 P 160 100 – 250 Filtration grober Niederschläge 

2 P 100 40 – 100 Präp. Filtration krist. Niederschläge 

3 P 40 16 – 40 Präp. Filtration feiner Niederschläge 

4 P 16 10 – 16 Analytische Feinfiltration 

5 P 1.6 1.0 – 1.6 Bakterienfiltration, Sterilfiltration 

Problematisch beim Einsatz von Glasfritten ist ihre Reinigung. Wenn Lösungen mit schwerund 

unlöslichen Verunreinigungen mit Glasfritten filtriert werden, ist die Reinigung der Fritten 

problematisch. In den schwierigsten Fällen muss mit heißer Chromschwefelsäure gereinigt 

werden. Wenn möglich, sollte hier mit Büchner-Trichtern und Papierfiltern gearbeitet werden. 

Vorteilhaft ist häufig die Verwendung des sog. Witt'schen Topfes (Abb. 5.4a). Der Witt'sche 

Topf besitzt einen Planschliffdeckel. Im unteren Teil ist das Auffanggefäß (z.B. Rundkolben). 

Durch Korkringe oder Holzplättchen kann die Höhe so justiert werden, dass der Auslauf des 

Filters in die Vorlage reicht. Durch eine seitliche Olive kann der notwendige Unterdruck angelegt 

werden. 

134

5.3 Filtration unter Überdruck 

Abb. 5.4: a) Witt'scher Topf, b) Allihn’sches Rohr 

Für die Isolierung geringer Substanzmengen in größeren Solvensvolumina (ca. 50 ml) (siehe 

Kap. 6, Umkristallisation) eignen sich Glasfilterfritten aus dickwandigem Glas, sog. Allihn’sche 

Rohre mit Glasfritten von 1–2 cm Durchmesser (Abb. 5.4b). Trotz größerer Solvensvolumina 

können geringe Substanzmengen auf einer kleinen Glasfritte gesammelt werden. 

Im Allihn’schen Rohr kann auch durch Anlegen von Überdruck filtriert werden (siehe 

unten). 

5.3 Filtration mit Überdruck 

Die Druckfiltration dreht das Prinzip der Vakuumfiltration um. Hier wird die zu filtrierende 

Flüssigkeit unter Druck durch das Filter gepresst, während das Filtrat unter Normaldruck 

bleibt. Durch diese Technik ist die Filtration mit leichtflüchtigen Lösungsmittel weniger 

problematisch, nachteilig ist der apparative Aufwand zur Druckerzeugung. Mittlerweile sind 

allerdings vollständige Druckfiltrationsanlagen im Laborfachhandel erhältlich. 

In der Laborpraxis sind zwei einfache Varianten üblich: 

Ein Allihn'sches Rohr wird mit der zu filtrierenden Flüssigkeit gefüllt. Anschließend wird 

über einen Gummistopfen ein Handgebläse aufgesetzt und damit ein leichter Überdruck erzeugt 

(Abb. 5.5a). Wenn eine Stickstoff- oder Pressluftversorgungsleitung vorhanden ist, 

kann sie unter Zwischenschalten eines Druckminderers ebenfalls zur Druckfiltration verwendet 

werden. In jedem Fall ist darauf zu achten, dass das Filterohr für den angewandeten Druck 

geeignet ist! 

135

5. Filtration 

Abb. 5.5: a) Druckfiltration mit 

Handgebläse und b) Spritzenfilter. 

Um kleine Volumina von Lösungen zu klären, 

kann man Spritzen mit aufgestecktem Filter zur 

Druckfiltration einsetzen: Dazu wird die zu filtrierende 

Flüssigkeit in einer Spritze aufgesaugt. Dann 

wird ein Spritzenfilter aufgesetzt und die Flüssigkeit 

wieder aus der Spritze gedrückt (Abb. 5.5b). 

Dabei ist darauf zu achten, dass der Filter nicht 

durch zu hohen Druck abspringt. Bewährt haben 

sich Spritzen und Vorsatzfilter mit Schraubverbindung 

(Luer-Lock-Anschluss). Diese Methode ist 

insbesondere zur Feinfiltration von Probenlösungen 

mit Membranfiltern geeignet, wenn Schwebstoffe 

das Gerät gefährden oder schlechte Messwerte 

verursachen können (z.B. HPLC- oder 

NMR-Proben). 

Behelfsweise kann auch ein kleiner Wattebausch in einer Tropfpipette verwendet werden. Die 

Pipette wird mit der zu filtrierenden Suspension gefüllt. Mit einem Handgebläse oder einem 

Pipettenhütchen wird der nötige Druck erzeugt (siehe auch Kapitel 6.4). Das Filtrationsergebnis 

kann verbessert werden, wenn der Wattebausch zusätzlich mit etwas Kieselgur (Celite) 

überschichtet wird. 

5.4 Filtrierhilfsmittel 

Manche Suspensionen lassen sich nur schwer filtrieren: das Filter verstopft durch sehr feine 

Feststoffanteile, verklebt durch teerartige Bestandteile oder das Filtrat läuft trüb durch das 

Filter. Wenn nur das Filtrat benötigt wird, kann die Verwendung von Filtrierhilfsmitteln von 

Vorteil sein. 

Häufig verwendete Filtrierhilfsmittel sind Celluloseflocken, Kieselgur (Celite) oder Aktivkohle. 

Welche dieser Filtrierhilfen geeignet ist, hängt vom jeweiligen Problem ab. 

Bei trüben Filtraten und durch feine Feststoffe verstopfenden Filtern gelingt die Filtration 

meist durch Zusatz von Celluloseflocken oder Kieselgur. Man kann zwei Methoden einsetzen: 

• Das Filtrierhilfsmittel wird in die zu filtrierende Lösung eingerührt. Anschließend wird 

normal abfiltriert (vorzugsweise bei Unterdruck). 

• Das Filtrierhilfsmittel wird mit dem reinen Lösungsmittel der zu filtrierenden Suspension 

angerührt und bei schwachem Unterdruck als 1–3 cm dicke Schicht auf das Filter eines 

Büchnertrichters aufgeschlämmt. Danach kann wie gewohnt filtriert werden, wobei beim 

Aufbringen des Filtrationsgutes das Filtrierhilfsmittel nicht aufgewirbelt werden darf. 

136


Teerartige Verunreinigungen in polaren Lösungsmitteln wie z.B. Wasser oder Alkohol 

(häufig oligomere oder polymere Nebenprodukte in Reaktionsmischungen) können in der 

Regel an Aktivkohle gebunden und dann abfiltriert werden. Dazu rührt man Aktivkohle in die 

zu filtrierende Suspension ein. Gekörnte Aktivkohle ist leichter hand zu haben, aber weniger 

aktiv als gepulverte Aktivkohle. Anschließend wird – wie oben beschrieben – über eine ca. 1 

cm dicke Schicht Kieselgur abgesaugt. 

Achtung: Bei der Zugabe von Aktivkohle können heiße Lösungen durch die Aufhebung 

von Siedeverzügen heftig aufsieden. Brandgefahr! Oxidationsempfindliche Substanzen 

können in Gegenwart von Aktivkohle durch Luftsauerstoff leichter oxidiert werden. 

Alle Verfahren basieren auf der Adsorption an der Oberfläche des Filtrierhilfsmittels. Es 

muss sichergestellt werden, dass das zu reinigende Produkt nicht ebenfalls adsorbiert wird. 

Um Ausbeuteverluste zu vermeiden, sollte die Menge an Filtrierhilfsmittel möglichst knapp 

bemessen werden. Der Filterrückstand muss in jedem Fall gut nachgewaschen werden, um 

Ausbeuteverluste zu vermeiden. 


Besonders feine, auch schmierige, klebrige, harzige, schwer oder gar nicht filtrierbare, unlösliche 

Verunreinigungen lassen sich häufig effektiv durch Zentrifugation abtrennen. 

Zum Zentrifugieren eignen sich in diesen Fällen einfache Labor-Tischzentrifugen mit vier 

Zentrifugengläsern und bis zu 15000 Umdrehungen/min bzw. einer Beschleunigung von bis 

zu 3000 g. Die dickwandigen Zentrifugengläser haben ein Fassungsvermögen von 100 ml, mit 

besonderen Einsätzen lassen sich stattdessen auch jeweils vier 20 ml Zentrifugengläser in die 

Rotoren einsetzen. 

Die gefüllten Zentrifugengläser müssen paarweise gegenüber mit einer speziellen, einfachen 

Waage exakt austariert werden. Die Dauer des Zentrifugierens und die Drehgeschwindigkeit 

sind abhängig von der Natur der Verunreinigungen, sie müssen in jedem Fall problemorientiert 

individuell ermittelt werden. Die nach dem Zentrifugieren überstehende klare Lösung 

kann durch einfaches Dekantieren isoliert werden. 

Umgekehrt lassen sich auch feine Produktniederschläge durch Zentrifugieren isolieren. Aus 

der zentrifugierten Lösung lässt sich durch einfaches Dekantieren des überstehenden Solvens 

das Produkt als Bodensatz isolieren. 

Geringe Mengen Substanz in größeren Solvensmengen lassen sich durch portionsweises 

Zentrifugieren im gleichen Zentrifugenglas quantitativ isolieren. 

137

5. Filtration 

138

Kapitel 6 

Umkristallisation 

6.1 Allgemeines Prinzip der Umkristallisation 

6.2 Umkristallisation im Makromaßstab 

6.3 Umkristallisation im Halbmikromaßstab 

6.4 Umkristallisation im Mikromaßstab 

6.5 Umkristallisation unbekannter Substanzen 

Achtung: Vor dem Studium der Umkristallisation muss 

Kap. 5, Filtration durchgearbeitet werden. 

139

6. Umkristallisation 


Unter Umkristallisation versteht man das Auflösen einer Verbindung in einem geeigneten 

Lösungsmittel in der Hitze und die anschließende Auskristallisation der Verbindung aus der 

gesättigten Lösung in der Kälte. Die Löslichkeit der Verbindung muss also einen großen 

Temperaturgradienten in dem zur Umkristallisation verwendeten Solvens aufweisen. Voraussetzung 

ist natürlich, dass die Verbindung überhaupt kristallin ist. 

Ziel der Umkristallisation ist meist die Reinigung eines kristallinen Rohproduktes, d.h. die 

Abtrennung von 

• mechanischen Verunreinigungen (Filterpapier, Siedesteinchen usw.). 

• chemischen Verunreinigungen (Nebenprodukte der Synthese, harzige und schmierige 

Produkte, stark färbende Verunreinigungen usw.). 

• Mechanische Verunreinigungen lassen sich relativ leicht durch Heißfiltration entfernen. 

Chemische Verunreinigungen können ebenfalls durch Heißfiltration abgetrennt werden, 

wenn sie in dem entsprechenden heißen Solvens unlöslich sind. Unter Umständen müssen 

hier Filtrierhilfen, z. B. Aktivkohle eingesetzt werden. 

• Umgekehrt gelingt es, chemische Verunreinigungen abzutrennen, wenn sie sich in dem zur 

Umkristallisation verwendeten Solvens sehr leicht lösen und in der Kälte nicht mehr auskristallisieren. 

Die Kristallisation wie auch die Umkristallisation sind ein ‚Kunsthandwerk‘, für dessen Beherrschung 

eine lange Erfahrung vonnöten ist. Am wichtigsten ist die Wahl des geeigneten 

Solvens, das die obigen Bedingungen erfüllt und im Idealfall eine nahezu quantitative Auskristallisation 

des Produkts bei einem hohen Reinigungseffekt ermöglicht (siehe Kap. 6.4). 

Das Prinzip der Umkristallisation lässt sich am Beispiel der Benzoesäure aufzeigen. In 

kaltem Wasser löst sich Benzoesäure praktisch nicht (1.70 g/l bei 0 °C), in siedendem Wasser 

löst sie sich gut (68.0 g/l bei 95 °C). 68.0 g Benzoesäure in 1 Liter Wasser gehen beim Erhitzen 

langsam in Lösung, bis sich in siedendem Wasser eine klare Lösung bildet (Abb. 6.1 (1)). 

In der Kälte (Kühlschrank, Eisbad) kristallisiert die Benzoesäure in schönen, farblosen Nadeln 

aus (Abb. 6.1 (2)). Die Filtration über einen Büchertrichter (3) liefert nach dem Trocknen 

66.3 g Benzoesäure (4), 1.7 g verbleiben im Filtrat (5) (Mutterlauge). 

Da es sich bei Wasser und Benzoesäure um nicht brennbare und ungiftige Substanzen handelt, 

kann im offenen Gefäß (Erlenmeyerkolben) gearbeitet werden. Der Erlenmeyerkolben sollte 

maximal bis zur Hälfte gefüllt sein (im vorliegenden Fall muss also aus einem 2 l-Erlenmeyerkolben 

umkristallisiert werden). 

140


Abb. 6.1: Umkristallisation von Benzoesäure 

An diesem Beispiel werden die einzelnen Arbeitsgänge der Umkristallisation deutlich: 

• Auflösen der Substanz in einem geeigneten Solvens (im Normalfall in der Siedehitze) (1) 

• Auskristallisation in der Kälte (2) 

• Isolierung des Kristallisats (3) 

• Trocknung des Kristallisats (4) 

• Reinheitskontrolle und Ausbeutebestimmung 

• Mutterlauge (zunächst aufbewahren) (5) 

Die Heißfiltration ist nur dann erforderlich, wenn die Lösung des Produktes nicht klar ist 

(mechanische Verunreinigungen, unlösliche Nebenprodukte, Harze usw.); sie stellt einen der 

schwierigsten Schritte der Umkristallisation dar und wird in Kap. 6.2 ausführlich behandelt. 

Entscheidend für den Erfolg der Umkristallisation ist die Auswahl des geeigneten Lösungsmittels 

und die Verwendung der gerade ausreichenden Menge an Solvens. Zuviel Lösungsmittel 

führt zu Verlusten, zuwenig Lösungsmittel liefert verunreinigte Produkte. 

Ist das geeignete Solvens und die benötigte Menge nicht bekannt, müssen vor der Umkristallisation 

Vorproben durchgeführt werden (siehe Kap. 6.5). 


Unter Makromaßstab versteht man das Arbeiten mit größeren Mengen Substanz (ca. 3 g bis 

mehrere 100 g). Diese Mengen erlauben ein bequemes Arbeiten mit den üblichen Standardapparaturen 

(siehe Kap. 5, Filtration). Im Folgenden werden die einzelnen Arbeitsschritte der 

Umkristallisation beschrieben: 

Lösen der Substanz 

Die Standardapparatur ist eine Schliffapparatur mit Rundkolben und aufgesetztem Rückflusskühler 

mit Heizbad auf einer Laborhebebühne und Heizbadbadthermometer (Abb. 6.2). 

141


Der Kolben (1) mit der eingewogenen umzukristallisierenden Substanz wird an einer Stativstange 

(6) fest geklammert. Die Höhe ist so zu wählen, dass das Heizbad bei heruntergefahrener 

Hebebühne entfernt werden kann. 

Die Größe des Kolbens (1) sollte so gewählt werden, dass er mit der benötigten Lösungsmittelmenge 

knapp zur Hälfte gefüllt ist. 

Um Siedeverzüge beim Erhitzen zu verhindern, wird mit einem Magnetrührstab gerührt, danach 

wird der Rückflusskühler (2) aufgesetzt und locker geklammert. Die Wasserschläuche 

werden angeschlossen, mit Klemmen gesichert und auf Dichtigkeit überprüft. 

Das benötigte Lösungsmittel wird bereitgestellt. Dazu misst man die voraussichtlich benötigte 

Lösungsmittelmenge in einem Messzylinder ab und notiert die Menge. Dadurch kann man 

später auf das tatsächlich verbrauchte Lösungsmittelvolumen zurückrechnen. 

Abb. 6.2: Standardapparatur zur 


Auf die obere Schlifföffnung des Rückflusskühlers 

wird nun ein Trichter (3) gesetzt und etwa 

70 bis 80% des voraussichtlich benötigten Lösungsmittels 

eingefüllt. Der Kolben soll in das 

Ölbad (4) bis knapp unter das Lösungsmittelniveau 

eintauchen. Danach wird langsam unter 

(nicht zu heftigem) Rühren zum Sieden erhitzt. 

Zur Kontrolle der Heizbadtemperatur wird noch 

ein Badthermometer (5) eingesetzt. 

Wenn sich nach 10–15 Minuten Sieden die Substanz 

noch nicht vollständig gelöst hat, gibt man 

über den Trichter portionsweise weiteres Solvens 

zu. Nach den einzelnen Zugaben sollte 

jeweils 10–15 Minuten unter Rückfluss gekocht 

werden. Organische Substanzen lösen sich 

häufig nur sehr langsam, dadurch gibt man 

sehr schnell zu viel Lösungsmittel zu. Aus den 

verdünnten Lösungen kristallisiert das Produkt 

dann gar nicht mehr oder mit schlechten Ausbeuten! 

Wenn eine klare Lösung vorliegt, wird das Heizbad abgeschaltet und heruntergefahren. Um 

Verbrennungen mit heißem Öl zu vermeiden, lässt man das Heizbad am besten zum Abkühlen 

unter der Apparatur stehen. Die Wasserkühlung bleibt angestellt! 

142


Wenn sich noch ungelöstes Produkt auch bei Zugabe von weiterem Solvens nicht mehr löst, 

liegt wahrscheinlich eine schwerlösliche Verunreinigung vor. Bei weiterer Zugabe von Solvens 

würde die gesättigte Lösung verdünnt und die Ausbeute an auskristallisierendem Produkt 

reduziert. In diesem Fall muss die schwerlösliche Verunreinigung durch Heißfiltration 

abgetrennt werden. 

Heißfiltration 

Die Heißfiltration dient der Entfernung von schwerlöslichen Verunreinigungen aus heißen, 

gesättigten Lösungen. Die Schwierigkeit besteht darin, das Kristallisieren der Substanz während 

der Filtration zu verhindern. Dadurch würde der Filter verstopft und die weitere Filtration 

letztlich verhindert. Im schlimmsten Fall müsste das Produkt durch Auflösen in einem 

geeigneten Solvens ‚zusammengespült‘ werden, um die Umkristallisation zu wiederholen. 

Wie lässt sich dieses Problem vermeiden? 

• Die apparative Anordnung muss eine schnelle Filtration erlauben. 

• Der zur Filtration angewandete Unterdruck darf nicht zu Solvensverlusten führen. 

• Man gibt zur heißen gesättigten Lösung noch etwas Solvens (5–10 Volumenprozent), so 

dass eine spontane Kristallisation unterbleibt. Bei der Filtration unter Unterdruck wird 

das überschüssige heiße Solvens wieder abgezogen (siehe auch Kapitel 5.2). 

Im einfachsten Fall – bei kleinen Solvensmengen – kann über einen Faltenfilter in einen 

Enghals-Erlenmeyerkolben filtriert werden. Der Erlenmeyerkolben sollte durch das Filtrat zu 

etwa 3/4 gefüllt werden, dadurch wird ein günstigeres Oberfläche/Volumen-Verhältnis 

erreicht und die Verdunstung verringert. Der Trichter sollte einen möglichst dicken, kurzen 

Auslauf besitzen, dadurch wird ein Verstopfen verhindert. Trichter und Erlenmeyerkolben 

müssen vorgewärmt werden (Trockenschrank), der Erlenmeyerkolben wird auf eine 

wärmeisolierende Unterlage (z. B. Korkplatte) gestellt. 

Erst wenn alles zur Filtration bereitsteht wird das Heizbad von der Umkristallisationsapparatur 

entfernt. Man wartet noch das Ende des Rückflusses ab, dann entfernt man den Rückflusskühler 

und nimmt den heißen Kolben an der Klammer vom Stativ. Dadurch vermeidet man 

Verbrennungen oder Verbrühungen durch den heißen Kolben oder den Inhalt. 

Die heiße Lösung wird portionsweise in den mit Lösungsmittel angefeuchteten Filter gegeben; 

der Filter wird dazwischen immer wieder mit einem Uhrglas abgedeckt. Nach beendeter 

Filtration verschließt man den Erlenmeyerkolben lose mit einem Stopfen oder deckt mit 

einem Uhrglas ab und lässt das Filtrat langsam abkühlen. 

In den meisten Fällen ist die Filtration über einen Hirschtrichter oder ein Allihn’sches Rohr 

vorzuziehen. 

143


Größere Lösungsmengen filtriert man über einen Büchnertrichter oder eine Glasfilternutsche 

(Porosität 3) mit Absaugflasche und Gummidichtungsring (Gukoring). Zur apparativen 

Anordnung siehe Kap. 5.2 (Abb. 5.2). Auch hier muss möglichst rasch mit vorgewärmten 

Geräten gearbeitet werden. Es darf nur ein sehr schwacher Unterdruck angelegt werden 

(Vakuumabsperrhahn nur ganz kurz öffnen!). Bei zu starkem Unterdruck verdampft Lösungsmittel, 

das Filter verstopft durch Kristallisat. Im Übrigen verfährt man wie oben beschrieben. 

Kristallisation 

Beim Abkühlen der Lösung kristallisiert das Produkt aus. Zur Vervollständigung der Kristallisation 

stellt man die erkaltete Lösung im verschlossenen Kolben in ein Eisbad (Kolben anklammern!) 

oder lässt über Nacht im Kühlschrank stehen. Durch die tieferen Temperaturen 

kristallisiert noch mehr Produkt aus. Die Temperatur darf aber nicht zur Kristallisation des 

Lösungsmittels führen (z. B. Cyclohexan, Schmp. 6 °C). 

Die Reinheit des Kristallisats ist erfahrungsgemäß am größten, wenn Kristalle mittlerer 

Größe (1–5 mm) aus der Lösung auskristallisieren. 

Zu kleine Kristalle adsorbieren an ihrer Oberfläche leicht Verunreinigungen; sie entstehen bei 

zu rascher Kristallisation durch schnelles Abkühlen. Zu große Kristalle schließen oft Lösungsmittel 

ein; sie entstehen bei sehr langsamer Kristallisation. 

Für die Kristallisation leiten sich daraus folgende Regeln ab: 

• Lösungen zur Kristallisation sollten nur langsam abgekühlt werden. 

• Falls sich beim Heißfiltrieren an der Glaswand des Erlenmeyer-Kolbens bzw. der 

Absaugflasche bereits Kristalle abgeschieden haben, erhitzt man nochmals vorsichtig, bis 

wieder eine klare Lösung vorliegt. 

• Wenn sich in der Lösung auch bei Raumtemperatur noch keine Kristalle gebildet haben, 

leitet man die Kristallisation ein. Dies geschieht durch ‚Animpfen‘ (man verreibt einige 

Kristalle des kristallinen Rohprodukts oder bei Vorproben erhaltener Kristalle an der 

Glaswand in der Lösung) oder durch ‚Anreiben‘ (Reiben an der Glaswandinnenseite des 

Gefäßes in der Lösung mit einem Spatel oder einem Glasstab). In beiden Fällen wird die 

Zahl der Kristallkeime erhöht. 

Die Kristallisationgeschwindigkeit kann stark schwanken und Minuten, Stunden oder sogar 

Tage betragen. Beobachtungen bei den Vorproben helfen, die benötigte Zeit abzuschätzen. 

Faustregel: 

Die Kristallkeimbildung erfolgt etwa 100 °C unterhalb des Schmelzpunktes der 

Substanz am schnellsten, das Kristallwachstum etwa 30–50 °C unterhalb des 

Schmelzpunkts. 

144


Schwierigkeiten bei der Kristallisation: 

• Bei niedrigen Schmelzpunkten kann sich beim Abkühlen der Lösung die Substanz unter 

Umständen ölig abscheiden. In diesen Fällen nimmt die Löslichkeit der Substanz im Lösungsmittel 

rascher ab als sie kristallisiert. Diese Schwierigkeit lässt sich häufig beheben, 

wenn man die sich abkühlende Lösung zum richtigen Zeitpunkt animpft oder anreibt. 

• Eingeschlepptes Schlifffett (Silikonfett!) kann gerade bei kleinen Mengen die Kristallisation 

verzögern oder zu schmierigen Niederschlägen führen. Deshalb sollten Schliffgeräte 

zur Umkristallisation nur wenig am oberen Rand gefettet werden. Wenn es die Löslichkeit 

erlaubt, nimmt man das Produkt zunächst in Ethanol auf (Silikonfette sind in Ethanol unlöslich), 

filtriert und zieht das Solvens wieder ab. 

• Wenn auch nach dem Abkühlen, Animpfen oder Anreiben keine Kristallisation eintritt 

wurde vermutlich zu viel Lösungsmittel verwendet. Durch Einengen der Lösung (z. B. am 

Rotationsverdampfer) kann man die Kristallisation unter Umständen doch noch erreichen. 

Isolierung des Kristallisats 

Das umkristallisierte Produkt wird durch Filtration bei vermindertem Druck von der überstehenden 

kalten Lösung (‚Mutterlauge‘) abgetrennt. Die Wahl der Trichter und Nutschen wird 

durch die Menge des Kristallisats bestimmt (nicht von der Menge der Mutterlauge!). 

Bei der Verwendung von Hirsch- oder Büchner-Trichtern muss das eingelegte Rundfilter exakt 

auf der Filterplatte aufliegen, da sonst Produkt in das Filtrat gelangt. Dies erreicht man 

durch Anfeuchten des Filters mit dem zur Kristallisation benutzten Solvens bei schwachem 

Unterdruck (siehe auch Kap. 5.2). 

Die Mutterlauge wird zunächst nicht verworfen, sondern in einem geschlossenen, beschrifteten 

Gefäß aufbewahrt. Wenn die Ausbeute an Kristallisat zu gering ist, muss die Mutterlauge 

unter Umständen aufgearbeitet werden (siehe unten). 

Das Kristallisat überführt man möglichst vollständig aus dem Kolben auf das Filter (ein gebogener 

Spatel ist hier sehr hilfreich). Die im Kolben verbliebenen Kristalle können mit wenig 

kalter Mutterlauge auf den Filter gespült werden. Man saugt sofort scharf ab, auf keinen 

Fall darf man das Lösungsmittel abdunsten lassen, da hierdurch das reine Kristallisat durch 

Rückstände in der Mutterlauge wieder verunreinigt wird. 

Das abgesaugte Kristallisat wird mit wenig kaltem Lösungsmittel nachgewaschen. Um den 

Ausbeuteverlust bei gutem Wascheffekt möglichst gering zu halten, wäscht man 2–3 mal mit 

wenig kaltem Lösungsmittel, statt einmal mit einer größeren Menge. Nach jedem Waschvorgang 

wird belüftet. Größere Mengen an Kristallisat arbeitet man mit dem kalten Solvens mit 

dem Spatel gründlich durch (dabei aber darauf achten, dass der Filter nicht durchstoßen 

wird!). Zum Schluss wird scharf abgesaugt und das Kristallisat dabei mit einem abgebogenen, 

breiten Spatel oder einem umgekehrten Glasstopfen festgedrückt. 

145


Hochsiedende oder polare Lösungsmittel z.B. Pyridin oder Eisessig werden oft von den Kristallen 

festgehalten. In diesen Fällen wäscht man das Kristallisat noch einige Male mit einem 

Solvens, in dem das Kristallisat unlöslich ist, das sich aber mit dem zur Umkristallisation benutzten 

Lösungsmittel (Pyridin, Eisessig) mischt. 

Trocknung des Kristallisats – Ausbeutebestimmung 

Die abgesaugten und gewaschenen Kristalle werden in eine tarierte Schale überführt und im 

Exsikkator im Vakuum über einem geeigneten Trockenmittel bis zur Gewichtskonstanz 

getrocknet. Kleinere Mengen belässt man am besten im Allihn'schen Rohr oder in der Mikrofilternutsche 

(vor dem Absaugen tarieren) und trocknet direkt im Exsikkator. 

Hierauf werden Ausbeute (bezogen auf das zur Umkristallisation eingesetzte Produkt), 

Schmelzpunkt des Kristallisats und Aussehen und Farbe der Kristalle (im Vergleich zum 

eingesetzten Rohprodukt) registriert. Soweit möglich werden den beobachteten Werten die 

Literaturwerte gegenübergestellt. 

Eine Umkristallisation ohne diese Angaben erlaubt keine Erfolgskontrolle! 

Wenn sowohl die Reinheit der Verbindung als auch die Ausbeute bei der Umkristallisation 

zufrieden stellend sind, kann die Mutterlauge verworfen werden. Bei zu geringer Ausbeute 

muss sie weiter aufgearbeitet werden (Einengen, nochmalige Kristallisation usw.). Ist die 

Reinheit nicht zufrieden stellend, muss ein weiteres Mal, eventuell aus einem anderen Lösungsmittel, 

umkristallisiert werden. 

Beispiele zur Protokollführung bei der Umkristallisation: 

1. Beispiel: 

Rohprodukt: 8.90 g, brauner Feststoff, Schmp. 105–117 °C. 

Umkristallisation aus 54 ml siedendem Ethanol (96%), Trocknen im Vakuum. 

Ausbeute: 7.95 g beige, büschelartige Nadeln, Schmp. 135–138 °C. 

Da das Produkt offensichtlich noch nicht rein ist, wurde nochmals aus 50 ml Ethanol (96%) 

umkristallisiert: 

Ausbeute : 7.68 g farblose Nadeln, Schmp. 140–140.5 °C (Lit.: 140–141 °C). 

Das große Schmelzintervall des Rohprodukts deutet in diesem Beispiel auf starke Verunreinigungen 

hin. Die Ausbeute nach der 1. Umkristallisation ist zufrieden stellend, das Schmelzintervall 

von 3 °C zeigt aber, dass die Substanz noch nicht rein ist. Nach der 2. Umkristallisation 

ist die Substanz farblos und analysenrein (Schmelzintervall 0.5 °C), der Literaturwert 

wird erreicht. 

146


2. Beispiel: 

Rohprodukt: 12.3 g, orange Plättchen, Schmp. 147–151 °C. 

Umkristallisation aus 125 ml siedendem Cyclohexan, Trocknen im Vakuum. 

Ausbeute : 6.63 g gelbe, hexagonale Plättchen, Schmp. 152.5–153 °C. 

Die Mutterlauge wurde am Rotationsverdampfer auf ca. 40 ml eingeengt. In der Kälte kristallisiert 

weiteres Produkt aus. Nach dem Trocknen erhält man eine zweite Kristallfraktion: 

3.90 g gelbe Plättchen, Schmp. 152–153 °C. 

Die Reinheit bei der 1. Umkristallisation war befriedigend, die Ausbeute mit nur 50% aber 

nicht tolerierbar. Offenbar wurde zuviel Lösungsmittel verwendet. Deshalb wurde die Mutterlauge 

eingeengt. Die Reinheit der 2. Kristallfraktion ist zwar etwas geringer aber noch akzeptabel. 

Insgesamt beträgt die Ausbeute der Umkristallisation nun 85%. 


Die Umkristallisation kleiner Substanzmengen (1–5 g) erfolgt im Prinzip wie bei 6.2. Allerdings 

müssen die Geräte den geringeren Solvensmengen, die zur Umkristallisation benötigt 

werden, angepasst werden. 

Man verwendet NS 14-Schliffgeräte und Kolbengrößen von 5–50 ml. Zum Absaugen der 

Kristalle verwendet man Hirschtrichter oder Glasfilternutschen. Bei kleinen und sehr kleinen 

Lösungsmengen (1–20 ml) sind das Allihn'sche Rohr, Mikrofilternutschen zusammen mit 

geradem Vorstoß oder ein Absaugfinger besser geeignet (siehe Kapitel 5). Diese Methoden 

bieten den Vorzug, dass die Flüssigkeitsoberfläche im Vergleich zur Flüssigkeitsmenge klein 

ist. Während des Absaugens kann deshalb weniger Solvens verdampfen. Sehr gut geeignet ist 

auch die einfache Druckfiltration im Allihn'schem Rohr mit einem Handballon (Kap. 5.3). 

Die abgesaugten Kristalle werden wie üblich in ein tariertes Schälchen überführt und im Exsikkator 

mit einem geeigneten Trockenmittel im Vakuum getrocknet. Bei kleinen Mengen 

kann man die Kristalle auch auf dem Mikrofilter belassen und im Exsikkator trocknen (Filter 

vor dem Absaugen tarieren!). 

Die Heißfiltration von kleinen Lösungsmittelmengen ist besonders problematisch, da sie sehr 

rasch abkühlen, was zu hohen Ausbeuteverlusten führen kann. In diesen Fällen kann ein spezielles 

Heißfiltrationsgerät eingesetzt werden (Abb. 6.3): 

147


Abb. 6.3: Heißfiltrationsgerät 

Zuerst wird ein Wattebausch mit einem Draht 

locker in den Auslauf gestopft. Die umzukristallisierende 

Substanz wird eingewogen und 

im Solvens vorsichtig in einem Heizbad gelöst 

(Siedesteinchen verwenden, im Abzug 

arbeiten, alle offenen Flammen löschen!). 

Die heiße Lösung wird unter Druck mit einem 

Handballon durch den Wattebausch in ein 

vorgewärmtes Reagenzglas oder einen kleinen 

Erlenmeyerkolben filtriert. 


Bei sehr kleinen Substanzmengen (< 1 g) und Lösungsmittelvolumina (< 2 ml) kann u.U. 

noch mit kleinen NS 14- oder NS 10-Geräten gearbeitet werden, häufig wird man aber in einem 

kleinen Reagenzglas umkristallisieren (Abb. 6.4). Dazu wird die Substanz in das Reagenzglas 

eingewogen, die Größe richtet sich nach der benötigten Lösungsmittelmenge: Das 

Reagenzglas sollte zu 1/8 bis max. 1/4 gefüllt werden. Es wird ein Siedesteinchen hinzugegeben 

und mit einer Tropfpipette mit wenig Lösungsmittel versetzt (1). Unter leichtem Umschütteln 

wird vorsichtig in einem Heizbad erwärmt (2). Wenn nötig wird noch tropfenweise 

frisches Solvens zugegeben (im Abzug arbeiten) . 

Zur Heißfiltration der Lösung wird ein kleiner Wattebausch in das Reagenzglas gegeben und 

die heiße Lösung mit einer vorgewärmten Tropfpipette mit Pipettenhütchen durch den Wattebausch 

aufgesaugt (3) und sofort in ein angewärmtes, frisches Reagenzglas überführt, das mit 

einem Gummistopfen verschlossen wird (4). 

Abb. 6.4: Umkristallisation im Mikromaßstab: 

148


Nach der Kristallisation in der Kälte wird auf einer Mikrofilternutsche mit Saugfinger abgesaugt. 

Sehr kleine Kristallmengen werden am besten mit einer an der Verjüngung abgeschnittenen 

Tropfpipette mit Pipettenhütchen aufgesaugt und auf die Mikrofritte (Allihn’sches 

Rohr) gebracht (5). 

Sehr vorteilhaft zur präparativen Isolierung sehr kleiner Kristallmengen ist das Abzentrifugieren 

der Mutterlauge in Craig-Röhrchen (Abb. 6.5, Inhalt 1–3 ml). Dazu wird die heiße 

Lösung in dickwandige Röhrchen mit einem geschliffenen ‚Hals‘ überführt und darin in der 

Kälte kristallisiert (1). In die Verjüngung wird ein Schliff-Stempel eingesetzt, anschließend 

wird das Röhrchen um 180° gedreht und in ein Zentrifugenglas gestellt (besser stülpt man das 

Zentrifugenglas über das Craig-Röhrchen und dreht es dann) (2). Beim Zentrifugieren wird 

die Mutterlauge am Stempel vorbei in das Zentrifugenglas gedrückt, das Kristallisat bleibt im 

Craig-Röhrchen zurück (3). Zum Waschen gibt man wieder etwas frisches, kaltes Solvens in 

das Craig-Röhrchen zum Kristallisat und zentrifugiert erneut (Abb. 6.5). 

Abb. 6.5: Abzentrifugieren kleiner Kristallisatmengen mit dem Craig-Röhrchen: 

6.5 Umkristallisation unbekannter Verbindungen 

Wenn das Lösungsmittel für die Umkristallisation nicht bekannt ist (z. B. bei neuen, noch 

nicht beschriebenen Verbindungen), müssen Vorproben durchgeführt werden: Dabei werden 

geringe Mengen der umzukristallisierenden Substanz (Spatelspitzen) in kleinen Reagensgläsern 

(10 x 1 cm) tropfenweise mit den zu testenden Lösungsmitteln (oder Lösungsmittelgemischen) 

versetzt und vorsichtig unter Schütteln zum Sieden erhitzt. Ein ideales Solvens liegt 

dann vor, wenn die Lösung durch das auskristallisierende Produkt praktisch breiartig erstarrt. 

Zur Isolierung wird der abgeschiedene Kristallbrei am besten mit einer abgeschnittenen 

Tropfpipette aufgesaugt und auf eine Tonplatte oder einem Stück Filterpapier aufgebracht. 

Man wäscht mit 1–2 Tropfen eiskaltem Solvens nach. Nach kurzem Trocknen wird der 

Schmelzpunkt bestimmt. Im Einzelnen ist zu protokollieren: 

149


• Eingewogene Probenmenge (innerhalb einer Reihe möglichst gleich, 10–20 mg sind ausreichend). 

• Löslichkeit im kalten Solvens (durch Abschätzen: sehr schlecht bis sehr gut; zur Umkristallisation 

ungeeignet). 

• Benötigte Solvensmenge zum vollständigen Lösen in der Hitze. 

• Sind unlösliche Bestandteile zu beobachten (Heißfiltration)? 

• Kristallisationsgeschwindigkeit und -bedingungen (spontane Kristallisation beim Abkühlen, 

Kristallisation erst beim Anreiben, gar keine Kristallisation). 

• Aussehen, Einheitlichkeit der Kristalle (Lupe!), Schmelzpunkt und Ausbeute der umkristallisierten 

Probe. 

In einem geeigneten Solvens löst sich die Probe bei Raumtemperatur möglichst schlecht, zur 

vollständigen Lösung in der Hitze wird nur wenig Solvens benötigt (großer Temperaturgradient 

der Löslichkeit). Die Kristallisation setzt spontan ein. Das Schmelzintervall sollte möglichst 

klein sein, der Schmelzpunkt soll der höchste innerhalb der Probenreihe und die Ausbeute 

möglichst gut sein. Unter Umständen muss ein Kompromiss zwischen hoher Reinheit 

und guter Ausbeute eingegangen werden. 

Die in den Vorproben ermittelte Lösungsmittelmenge ist ein guter Hinweis für die zur Umkristallisation 

benötigte Solvensmenge. 

Anmerkungen zur Wahl des Lösungsmittels für die Umkristallisation 

Für die Auswahl des Lösungsmittels sind folgende Randbedingungen zu beachten: 

• Die Substanz darf sich bei der Umkristallisation chemisch nicht verändern. Es dürfen 

keine chemischen Reaktionen mit dem Solvens eintreten (z.B. Säurechloride reagieren mit 

Wasser und Alkoholen). Durch die thermische Belastung während der Umkristallisation 

können Umlagerungen, Decarboxylierung, Stickstoffeliminierung oder Zersetzung stattfinden, 

in diesen Fällen muss ein niedriger siedendes Solvens eingesetzt werden. 

• Das Lösungsmittel sollte nach Möglichkeit keine Einlagerungsverbindungen mit der Substanz 

eingehen (Hydrate etc.). 

• Sehr hoch siedende Lösungsmittel bereiten bei der Trocknung oft Probleme. 

• Der Siedepunkt des Lösungsmittels sollte mindestens 15–20 °C unter dem Schmelzpunkt 

der umzukristallisierenden Substanz liegen, ansonsten besteht die Gefahr, dass 

die Substanz nicht kristallisiert, sondern sich ölig abscheidet und erst dann erstarrt. Der 

Reinigungseffekt ist dann gering. Man kann das Problem eventuell umgehen, wenn bei 

der Umkristallisation die Lösung nur bis zu etwa 15 °C unter den Schmelzpunkt der Substanz 

erhitzt wird. 

Nach dem alten Leitsatz der Chemiker „similia similibus solvuntur“ lösen sich polare Substanzen 

gut in polaren und unpolare Substanzen gut in unpolaren Lösungsmitteln (z.B. Zucker 

in Wasser und Naphthalin in Benzol oder Toluol). Diese Kombinationen sind zum Umkristal- 

150


lisieren ungeeignet: Voraussetzung ist ja eine möglichst geringe Löslichkeit der Substanz bei 

Raumtemperatur und ein großer Temperaturgradient! 

Für stark polare Substanzen wählt man deshalb mäßig polare Solventien (z.B. Alkohole für 

Zucker), für mäßig polare Substanzen unpolare Solventien (z.B. Tetrachlorkohlenstoff oder 

Cyclohexan für Triphenylmethanol ). 

Diese einfache Regel kann nur zur Orientierung dienen, langjährige Erfahrung kann sie nicht 

ersetzen. Einen besseren Anhaltspunkt geben die Solvensparameter, mit denen sich die Solventien 

in vier Gruppen zusammenfassen lassen (Tabelle 6.1). Als Anhaltspunkt für die Polarität 

von Solventien kann man die Dielektrizitätskonstanten (DK) heranziehen, geeigneter 

sind aber die von K. Dimroth und Ch. Reichardt eingeführten E T (30)-Werte. 

Tabelle 6.1: Solvensparameter einiger gebräuchlicher Lösungsmittel: 

Sdp. Schmp. DK E T (30) 

Aprotische Solventien mit geringer Polarität 

Petrolether (40/60) 40–60 °C ca. –95 °C 1.9 ca. 31 

Benzol 80 °C 5.5 °C 2.3 34.3 

Toluol 110 °C –95 °C 2.4 33.9 

Chloroform 61 °C –63 °C 4.7 39.1 

Aprotische Solventien mit mäßiger Polarität 

Tetrahydrofuran (THF) 66 °C –108 °C 7.4 37.4 

Essigsäureethylester 77 °C –83 °C 6.0 38.1 

Aceton 56 °C –95 °C 20.7 42.2 

Dipolare aprotische Solventien 

Acetonitril 82 °C –43 °C 37.5 45.6 

Dimethylformamid (DMF) 153 °C –61 °C 36.7 43.2 

Nitromethan 101 °C –28 °C 38.6 46.3 

Protische Solventien 

Wasser 100 °C 0 °C 78.5 63.1 

Methanol 65 °C –98 °C 32.6 55.4 

Ethanol 78 °C –118 °C 24.3 51.9 

2-Propanol 82 °C –90 °C 18.3 48.4 

Essigsäure (Eisessig) 118 °C 16 6.2 51.7 

N-Methylpyrrolidon (NMP) 202 °C –24 °C 

Ameisensäure 101 °C 8 °C 54.3 

1-Butanol 117 –89 °C 17.8 49.7 

Man prüft zunächst ein Solvens aus jeder Gruppe und variiert dann innerhalb der für die Umkristallisation 

am besten geeigneten Gruppe (der erfahrene Chemiker kann die Polarität einer 

Verbindung ungefähr abschätzen und wird unmittelbar die Solventien mit entsprechender 

Polarität und evtl. Protonität heranziehen!). 

Beispiel: Wenn sich eine Substanz mit dem Schmp. ~150 °C in Wasser auch in der Kälte gut 

löst und aus Ethanol mit geringen Ausbeuten umkristallisierbar ist, wird man zu 2-Propanol 

(sekundärer Alkohol!) oder zu 1-Butanol (längerer Alkylrest) übergehen. Im letzteren Falle 

151


nutzt man außerdem wegen des Siedepunktes von 117 °C einen größeren Temperaturbereich 

aus. 

Man beobachtet sehr oft den Fall, dass eine Substanz in einer Gruppe von Solventien (z.B. 

protischen) sehr leicht löslich, in einer anderen Gruppe (z.B. aprotischen) hingegen wenig 

löslich oder unlöslich ist. Keines dieser Lösungsmittel ist daher zur Umkristallisation geeignet. 

Aus Gemischen dieser Lösungsmittel, im einfachsten Fall aus zwei Solventien, kann man 

diese Verbindungen aber häufig sehr gut umkristallisieren (Tab. 6.2). 

Tabelle 6.2: Häufig angewandte Lösungsmittelgemische: 

Solvens (Sdp.) zur Lösung 

Solvens (Sdp.) zur Verringerung der Löslichkeit 

Ethanol (78 °C) 

Wasser (100 °C) 

Dioxan (102 °C) 


Eisessig (118 °C) 


Ethanol (78 °C) 

Essigsäurethylester (77 °C) 

Aceton (56 °C) 

Petrolether (40-60 °C) 

Chloroform (61 °C) 

Diethylether (35 °C) 


Essigsäureethylester (77 °C) 



Benzol (80 °C) 


Toluol (111 °C) 

Acetonitril (82 °C) 

Essigsäureethylester (77 °C) 

Petrolether 60/80 (60-80 °C) 





Ameisensäure (101 °C) Eisessig (118 ° C) 

Dimethylformamid (153 °C) 



Toluol (111 °C) 



Bei den Lösungsmittelgemischen ist darauf zu achten, dass die Komponenten nach Möglichkeit 

unbegrenzt miteinander mischbar sind! Einen Überblick über die gegenseitige Mischbarkeit 

gebräuchlicher Lösungsmittel gibt die nachstehende Abbildung 6.6: 

Abb. 6.6: Mischbarkeit gebräuchlicher Lösungsmittel: 

152


Die Mischung Ethanol/Wasser kann zwei Funktionen übernehmen: 

• Sehr viele in Ethanol leicht lösliche organische Substanzen, die in Wasser schwer löslich 

sind, kristallisieren bei Zugabe von Wasser zur ethanolischen Lösung. 

• Gut wasserlösliche Substanzen (z.B. verschiedene Salze organischer Säuren) lassen sich 

unter Umständen durch Zugabe von Ethanol zur wässrigen Lösung zur Kristallisation 

bringen. 

Zu große Löslichkeiten in mäßig polaren Lösungsmitteln (z.B. Acetonitril oder Dimethylformamid) 

lassen sich durch Zugabe von stärker oder schwächer polaren Solventien herabsetzen. 

Technik der Umkristallisation aus Lösungsmittelgemischen 

Zur Umkristallisation aus Solvensgemischen werden verschiedene Methoden eingesetzt: 

• Im einfachsten Fall kann direkt aus der Mischung umkristallisiert werden. Vorproben 

liefern das am besten geeignete Verhältnis. 

• Man stellt zunächst mit dem gut lösenden Solvens eine heiße, konzentrierte Lösung der 

Probe her, die dann langsam so lange mit dem schlechter lösenden Solvens versetzt wird, 

bis eine schwache Trübung auftritt, die auch beim Umschütteln nicht mehr verschwindet. 

Beim Abkühlen sollte nun die Kristallisation einsetzen. 

• Fällt das Produkt ölig an, so hilft es meist, den Anteil an gut lösendem Solvens wieder 

etwas zu erhöhen und Impfkristalle zuzugeben. 

• Ist die Kristallisation nur sehr unvollständig, wird vorsichtig noch weiteres schlecht 

lösendes Solvens zugesetzt. 

• Das Mischungsverhältnis der Solventien sollte bekannt sein, da man das abgesaugte 

Kristallisat mit der gleichen Mischung nachwaschen muss, um die Abscheidung von Verunreinigungen 

aus der verdunstenden, anhaftenden Mutterlauge zu vermeiden. Deshalb 

misst man zweckmäßig beide Lösungsmittel aus Messzylindern ab, zumindest sollte man 

am Kolben (Erlenmeyer) die Füllhöhe vor und nach Zusatz der jeweiligen Solventien 

markieren, so dass sich das Mischungsverhältnis abschätzen lässt. 

Eine Variante verzichtet auf erhöhte Temperaturen zur Herstellung der Lösungen. Man versetzt 

hier eine bei Raumtemperatur gesättigte Lösung der umzukristallisierenden Substanz 

langsam mit dem schlechter lösenden Solvens. Dabei wird das zweite Lösungsmittel so langsam 

zugeben, dass die Kristallisation stets schneller verläuft als die Löslichkeit der Substanz 

abnimmt. Selbstverständlich sollte das Mischungsverhältnis der beiden Solventien auch hier 

bekannt sein. 

Beispiel: Quartäre Ammoniumsalze ([R 4 N] + Hal − ) lösen sich leicht in dipolar aprotischen und 

in protischen Solventien bereits in der Kälte. Bei vorsichtiger Zugabe von Diethylether bzw. 

Ethylacetat kristallisieren die Salze aus. 

153


Allgemeine Ratschläge und Hinweise zur Reinigung kristalliner Verbindungen durch 


Bei stark mit Harzen und Schmieren verunreinigten Produkten sollte man stets prüfen, ob 

nicht eine Vorreinigung durch Sublimation, Wasserdampfdestillation oder (Vakuum)-Destillation 

möglich ist. 

Für die Vorreinigung sind auch chromatographische Methoden wegen ihrer besseren Trennung 

und geringen Verluste vorteilhaft. Bei größeren Ansätzen ist dies aber unter Umständen 

sehr kostspielig und zeitraubend. Man kann dieses Verfahren vereinfachen, indem man versucht 

die Verunreinigungen durch Adsorption an geeigneten Adsorbentien (Aluminiumoxid, 

Kieselgur, Aktivkohle etc) zu entfernen. Diese Vorreinigung durch Adsorption bewährt sich 

insbesondere auch dann, wenn die Rohprodukte durch Verunreinigungen stark gefärbt sind. 

Wenn als Feststoffe zu erwartende Produkte ölig anfallen, kann dies mehrere Gründe haben: 

• Der Siedepunkt des eingesetzten Solvens liegt deutlich über dem Schmelzpunkt des Produkts. 

Beim Abkühlen der Lösung wird die Löslichkeit des Produkts unterschritten, die 

Temperatur des Solvens liegt aber noch über dem Schmelzpunkt des Produkts. 

• Das Rohprodukt ist sehr stark verunreinigt: Man prüft deshalb analytisch (IR, NMR, 

usw.) auf die vorhandenen Verunreinigungen (Edukte, Nebenprodukte, Harze usw.) und 

trennt diese nach Möglichkeit spezifisch ab: Harze durch Adsorption, andere Stoffe durch 

Chromatographie, gegebenenfalls auch durch spezifische chemische Reaktionen (z.B. 

Ausschütteln von Säuren mit NaHCO 3 -Lösung, von Basen mit verdünnten Säuren). 

Wenn die nicht kristallisierende Substanz nur geringfügig verunreinigt ist, muss man versuchen, 

mit einigen ‚Tricks‘ die Kristallisation zu erreichen: 

• Die Substanz kristallisiert sehr langsam: Man verreibt auf einem Uhrglas wenig Substanz 

mit 1–2 Tropfen eines flüchtigen Solvens (z.B. Ether, Aceton oder Dichlormethan) mit 

einem Glasstab oder Spatel. Nach Verdunsten des Solvens wiederholt man den Vorgang 

mit dem gleichen oder einem anderen Solvens. Nach einiger Zeit können sich Kristalle 

bilden, die sich beim Stehen lassen noch vermehren. Man presst die kristallhaltige 

Schmiere auf einer Tonplatte ab (eventuell mit einem Tropfen eines mäßig lösenden Solvens 

nachwaschen). Mit den erhaltenen Kristallen impft man die Hauptmenge des Öls an 

und ‚walkt‘ es, eventuell unter Zusatz von wenig Solvens durch, bis überall die Kristallisation 

einsetzt. Nach längerem Stehen arbeitet man mit einem schwach lösenden Solvens 

durch, saugt ab und kristallisiert das Rohprodukt entsprechend dem Ergebnis von Vorproben 

um. 

• Hohe Ausbeuten bei der Umkristallisation verlangen einen großen Temperaturkoeffizienten 

der Löslichkeit. Dieser kann bei thermisch empfindlichen Substanzen auch so verwirklicht 

werden, dass man bei Raumtemperatur (20 °C) löst und auf –70 °C abkühlt 

(Aceton/Trockeneis). Diese Temperaturdifferenz (ΔT = 90 °C) entspricht der Umkristallisation 

aus einem bei 110 °C siedendem Solvens und Kristallisation bei 20 °C. Zum Ab- 

154


saugen bei tiefen Temperaturen müssen spezielle Geräte verwendet werden (z.B. Glasfilterfritten 

mit Kühlmantel). 

Manche Substanzen sind hygroskopisch, das heißt, sie nehmen sehr leicht Feuchtigkeit auf, 

die zum Zerfließen der Kristalle führen kann. Bei der Umkristallisation dürfen in diesem Fall 

nur trockene (wasserfreie) Lösungsmittel verwendet werden, alle verwendeten Geräte müssen 

absolut trocken sein. Beim Umkristallisieren wird ein Trockenrohr auf den Rückflusskühler 

aufgesetzt, der Kontakt mit der Raumluft ist möglichst kurz zu halten oder ganz auszuschließen. 

Unbedingt zu vermeiden ist das längere Durchsaugen von Luft beim Absaugen. 

Ist die Substanz luft- und feuchtigkeitsempfindlich (d.h. sie kann mit dem Luftsauerstoff und 

der Feuchtigkeit aus der Luft reagieren) müssen spezielle Methoden und Apparaturen verwendet 

werden (siehe Kap. 10.3, Arbeiten unter Schutzgas). 

Die Umkristallisation ist die universellste Methode zur Reinigung von Feststoffen und unerlässlich 

zur Herstellung von analysenreinen kristallinen Substanzen. Kristalle, die für Verbrennungsanalysen 

(Elementaranalyse) bestimmt sind, dürfen nicht von einer Glasfritte oder 

einem Papierfilter abgekratzt werden, da Glassplitter oder Papierfasern das Produkt verunreinigen 

können und damit das Analysenergebnis verfälschen. 

155


156

Kapitel 7 

Sublimation 


7.2 Sublimation als Reinigungsmethode 

7.3 Apparaturen zur Sublimation 

7.4 Gefriertrocknung 

157

7. Sublimation 

Unter Sublimation versteht man den direkten Übergang einer Verbindung vom kristallinen in 

den gasförmigen Zustand. Die Sublimation erfolgt meist bei höheren Temperaturen, an kühlen 

Stellen geht die Verbindung wieder direkt vom gasförmigen in den kristallinen Zustand über. 

Mechanische Verunreinigungen und nicht sublimierende Substanzen (z. B. harzige Produkte) 

lassen sich so leicht abtrennen. 


In Kap. 3.1 ‚Der Schmelzpunkt‘, zeigt das Zustandsdiagramm von Wasser, dass der Dampfdruck 

von festen, kristallinen Verbindungen mit Erhöhung der Temperatur ansteigt. 

Eine kristalline Verbindung, deren Dampfdruck noch vor Erreichen des Schmelzpunkts den 

Druck der äußeren Umgebung erreicht, geht – ohne vorher zu schmelzen – direkt vom festen 

in den gasförmigen Zustand über. Diesen Vorgang bezeichnet man als Sublimation. Die 

Temperaturabhängigkeit des Dampfdrucks einer festen Substanz wird durch die Sublimationskurve 

wiedergegeben (Abb. 7.1). Sublimierende Verbindungen gehen dementsprechend 

bei Temperaturen unterhalb des Schmelzpunktes aus der Gasphase direkt wieder in den festen, 

kristallinen Zustand über. 

Die Verhältnisse werden nachstehend am Beispiel von Hexachlorethan und Phthalsäureanhydrid 

dargestellt. 

Die Sublimationsdruckkurven (Abb. 7.1) liegen definitionsgemäß unterhalb der Temperatur 

des Tripelpunktes, bei der die Substanz schmilzt und Flüssigkeit sowie Festsubstanz den gleichen 

Dampfdruck besitzen. 

Abb. 7.1: Schematische Phasendiagramme 

a) Hexachlorethan b) Phthalsäureanhydrid 

Hexachlorethan besitzt bereits bei 185 °C, d.h. 1° unterhalb des Schmelzpunktes, einen 

Dampfdruck von 1013 hPa. Festes Hexachlorethan ‚verdampft‘ = sublimiert also bei Atmos- 

158


phärendruck, ohne vorher zu schmelzen. Erst im geschlossenen System, z.B. in einem abgeschmolzenen 

Schmelzpunktröhrchen schmilzt Hexachlorethan (Schmp. 186 °C), hierbei steht 

die Substanz unter ihrem eigenen Dampfdruck von 1040 hPa. 

Im Gegensatz hierzu besitzt Phthalsäureanhydrid an seinem Schmelzpunkt (131 °C) nur 

einen Dampfdruck von 12 hPa. Ein präparativ nutzbarer Stofftransport pro Zeiteinheit ist hier 

nur möglich, wenn man unter vermindertem Druck arbeitet. 

Sublimation bei Normaldruck 

Ähnlich hohe Dampfdrucke wie Hexachlorethan besitzen z.B. die folgenden Verbindungen: 

Cl 

N 

Cl 

Cl 

N 

N 

N 

O 

Cl 

Cl 

Cl 

Adamantan 

Schmp = 270 °C 

Urotropin 

Schmp = 290 °C (Zers.) 

Campher 


Hexachlorbenzol 


Die Molekülmodelle zeigen, dass zwischen Sublimationsdampfdruck und Molekülgestalt ein 

Zusammenhang besteht. Es sind mehr oder weniger kugelförmige Moleküle, die sehr leicht 

sublimieren, da ihre bindenden Wechselwirkungen im Kristallgitter nur gering sind. 

Sublimation unter vermindertem Druck 

Die extrem hohen Sublimationsdampfdrucke der oben aufgeführten Verbindungen sind relativ 

selten, bei den meisten Verbindungen sind die Dampfdrucke bei der Temperatur des Schmelzpunktes 

sehr viel kleiner. Tabelle 7.1 zeigt, dass die meisten organischen Verbindungen 

schmelzen, lange bevor ihr Dampfdruck Atmosphärendruck erreicht. 

Grundsätzlich kann jede Substanz, die bei Atmosphärendruck schmilzt, sublimiert werden, 

wenn die Sublimationsdrucke unterhalb des Schmelzpunktes noch einen ausreichenden Stofftransport 

/ Zeiteinheit zulassen, d.h., wenn die Sublimationsgeschwindigkeit noch genügend 

groß ist. Zur Erhöhung der Sublimationsgeschwindigkeit arbeitet man, wie oben erwähnt, 

zweckmäßig im Grob- bzw. Feinvakuum. Phthalsäureanhydrid lässt sich z.B. im präparativen 

Maßstab im Ölpumpenvakuum (10 -2 hPa) bei 110–125 °C befriedigend sublimieren. 

Generell sollte man aber – wie bei der Destillation – beachten, dass mit sinkendem Druck 

auch der Stofftransport über die Gasphase sinkt. 

159


Tab. 7.1: Dampfdrucke verschiedener kristalliner Verbindungen 

Substanz Schmelzpunkt [°C] Dampfdruck am Schmelzpunkt [hPa] 

Hexachlorethan 186 1039 

Campher 176 493 

Anthracen 218 54 

Benzol 5.5 48 

Benzoesäure 121 9.3 

Phthalsäureanhydrid 131 12 

Wasser 0 6.1 


Verunreinigte kristalline Substanzen, die bei normalem oder vermindertem Druck sublimierbar 

sind (also merkliche Dampfdrucke im Temperaturbereich ihrer Schmelzpunkte besitzen 

und sich unter den Bedingungen chemisch nicht verändern), lassen sich elegant und schnell 

durch Sublimation reinigen. Thermisch empfindliche Substanzen können – wenn überhaupt – 

nur unter besonderen Bedingungen sublimiert werden. 

Voraussetzung für den Reinigungseffekt ist, dass der Dampfdruck der begleitenden Verunreinigungen 

vergleichsweise klein ist. Verunreinigungen mit vergleichbaren Dampfdrucken lassen 

sich durch Sublimation nicht abtrennen! 

Ölige oder harzige Verunreinigungen erschweren häufig eine Reinigung durch Sublimation, 

wenn sie während der Sublimation mitdestillieren. In diesen Fällen muss man versuchen, 

diese Verunreinigungen mit geeigneten Solventien auszuwaschen oder durch Abdrücken auf 

einer Tonplatte zu entfernen. 

Um ein Schmelzen des Rohprodukts und damit durch eine starke Verkleinerung der Oberfläche 

eine Verringerung der Sublimationsgeschwindigkeit zu vermeiden, arbeitet man bei der 

Sublimation etwa 5–10 °C unterhalb des vorher festgestellten Schmelzpunktes des Rohproduktes. 

Um ein Zusammenbacken des Rohprodukts zu verhindern, kann man es z. B. auch mit 

etwas Seesand vermischen. 

Die durch Sublimation erhaltenen, kristallinen Produkte, die Sublimate, sind in der Regel 

sehr rein. Die Methode eignet sich – bei geeigneter Wahl der Sublimationsapparaturen – für 

Mengen im 100 g-Maßstab ebenso wie für Mengen im Bereich einiger mg. Die Sublimation 

sehr kleiner Mengen ist meist sehr viel weniger verlustreich als deren Umkristallisation. 

160


Vorproben 

Einfache Vorproben geben Auskunft, ob eine Substanz sublimierbar ist: 

• Ist bei der Schmelzpunktbestimmung einer Substanz im Schmelzpunktröhrchen eine Sublimation 

zu beobachten (in der kalten Zone des Schmelzpunktröhrchens scheidet sich Sublimat 

ab), kann die Substanz bei Normaldruck, ganz sicher aber bei Unterdruck sublimiert 

werden. 

• Eine mögliche Vorprobe für die Sublimationsfähigkeit einer Verbindung ist auch deren 

Beobachtung im Kofler-Heizmikroskop in einem hohl geschliffenen Objektträger (siehe 

auch Kap. 3.1.4). 

• Eine Spatelspitze Substanz wird in ein Mikroreagenzglas gegeben, das mit einem Vakuumschlauch 

an eine Wasserstrahl- oder Membranpumpe angeschlossen wird (Druck ca. 16 

hPa). Das Reagenzglas wird nun vorsichtig (z.B. über der Sparflamme eines Bunsenbrenners 

oder im Ölbad) erhitzt. Scheidet sich in der kalten Zone ein Sublimat ab, lässt sich die 

Substanz bei Unterdruck sublimieren. Unter Umständen muss man diesen Test bei 0.1 hPa 

wiederholen. 

Mit dem Sublimat der Vorprobe führt man anschließend eine Reinheitskontrolle durch: 

Schmelzpunktbestimmung im abgeschmolzenen Röhrchen, evtl. auch dünnschichtchromatographische 

oder IR-spektroskopische Kontrolle. 


Die einfachste Sublimationsapparatur, die man bei Atmosphärendruck wie unter verminderten 

Drucken verwenden kann, besteht aus einem ‚Kühlfinger‘ mit eingeschmolzener Wasserzuleitung, 

der mit einem durchbohrtem Gummistopfen in das Sublimationsgefäß gesteckt wird 

(Abb. 7.2a). Apparaturen dieses Typs lassen sich sowohl für größere Mengen Sublimationsgut 

(1–10 g, äußerer ∅ ~ 10-15 cm) wie für mg-Mengen (äußerer ∅ ~ 1–2 cm) einsetzen. Der 

Abstand zwischen Kühlfinger und Sublimationsgut lässt sich durch einfaches vertikales Verschieben 

des Kühlfingers im Gummiring variieren. 

Wenn bei vermindertem Druck sublimiert wird, ist es vorteilhaft eine Sublimationsapparatur 

mit Schliffverbindungen zu verwenden (Abb. 7.2b). Dadurch wird vermieden, dass der Kühlfinger 

unter dem angelegten Vakuum in die Apparatur ‚hineingezogen‘ wird und unter Umständen 

das Sublimationsgefäß durchstößt. Das Sublimationsgefäß besitzt in der Regel einen 

Kernschliff. Dadurch wird verhindert, dass beim Zerlegen der Apparatur das Sublimat mit 

dem Schlifffett in Berührung kommt. 

Wird die Sublimation bei niedrigen Temperaturen (< 40–50 °C Badtemperatur) durchgeführt, 

kann das Sublimat mit normaler Wasserkühlung nicht mehr vollständig abgeschieden werden. 

161


In diesem Fall verwendet man Kühlfinger, die sich über die obere Öffnung mit Eis oder Trockeneis 

füllen lassen (Abb. 7.2b, (10)). 

Bei größeren Substanzmengen hat sich besonders die Sublimationsapparatur nach Rettberg 

(Abb. 7.2c) bewährt. Hier ist der Kühlfinger als ein sich nach oben verjüngender Kegel ausgebildet, 

der Vakuumanschluss befindet sich an der Kegelspitze. Durch diese Bauform lässt sich 

das Sublimat leicht isolieren. 

Abb. 7.2: Verschiedene Sublimationsapparaturen. 

a) Einfache Sublimationsapparatur 

1 Sublimationsgefäß 

2 Kühlfinger 

3 Gummidichtung (durchbohrter Gummistopfen) 

4 Wasseranschlüsse 

5 Heizbad 

6 Thermometer 

7 Stativklammer 

8 Substanz 

9 Sublimat 

10 Kühlfinger für Trockeneiskühlung 

b) Sublimationsapparatur mit Schliffen und 

verschiedenen Kühlfingern 

c) Sublimationsapparatur nach Rettberg 

162


Durchführung einer Sublimation mit der Sublimationsapparatur Abb. 7.2a 

Das Sublimationsgefäß (1) mit der Substanz wird – bei Normaldruck oder im Vakuum – im 

Ölbad auf die geeignete Temperatur aufgeheizt, die zu reinigende Substanz (8) sublimiert 

hierbei an den Kühlfinger (2) (Sublimat (9)). Der Abstand zwischen Substanzoberfläche und 

Kühlfinger muss bei sehr kleiner Sublimationsgeschwindigkeit klein gewählt werden (~1 cm), 

normalerweise ist der Kühlfinger 2–3 cm oberhalb der Substanzoberfläche. Um zu verhindern, 

dass sich das Sublimat an der kalten Glaswand des Sublimationsgefäßes abscheidet, 

muss die Apparatur möglichst tief in das Heizbad eingetaucht werden. 

Die Substanzfüllhöhe sollte nicht mehr als etwa 1 cm betragen. Um zu vermeiden, dass Verunreinigungen 

an den Kühlfinger gelangen, deckt man das Sublimationsgut vorteilhaft mit 

einer dünnen Schicht (2–3 mm) Glaswolle ab. 

Nach beendeter Sublimation muss der Kühlfinger (beim Arbeiten im Vakuum nach Belüften) 

sehr vorsichtig herausgenommen werden, sonst kann Sublimat vom Kühlfinger in den Sublimationsrückstand 

zurückfallen. Wenn möglich, führt man diese Operation in horizontaler 

Anordnung der Apparatur durch. Unter Umständen muss das Produkt in mehreren kleinen 

Portionen sublimiert und das Sublimat jeweils sofort vom Kühlfinger abgeschabt oder abgeklopft 

werden. 

Sublimation in horizontal angeordneten Apparaturen 

Die einfache Sublimationsapparatur von Abb. 7.2 lässt sich im Prinzip auch horizontal einsetzen. 

(Abb. 7.3a). Als Heizquelle benutzt man einen Rohrofen, den Ofen einer ‚Trockenpistole‘ 

oder einer Kugelrohrdestille. Mit dieser Anordnung lässt sich die Substanzoberfläche 

erheblich vergrößern und damit die Sublimationsgeschwindigkeit erhöhen. Komplette Sublimationsapparaturen 

mit horizontaler Anordnung sind auch im Handel erhältlich. 

Um mechanische Verunreinigungen zuverlässig abzutrennen, ist es möglich, die Substanz 

durch eine Fritte zu sublimieren (Abb. 7.3b). Die Glasfritte muss innerhalb der Heizzone liegen 

und sollte möglichst grob sein (Porosität 00). Bei dieser Anordnung können nur hochschmelzende, 

thermisch stabile Verbindungen (z.B. Alizarin) sublimiert werden, da eine 

Wasserkühlung nicht möglich ist. 

163


Abb. 7.3: Sublimation mit horizontaler Anordnung 

a) mit horizontalem Kühlfinger 

1 Sublimationsgefäß 

2 Kühlfinger 

3 Zweiwegehahn 

4 Substanz 

5 Sublimat 

6 Glasfritte (Porosität 00) 

b) mit Glasfritte 


Unter Gefriertrocknung (Lyophilisierung) versteht man im engeren Sinne die Entfernung 

von Wasser aus wässrigen Substanzlösungen durch Sublimation. 

Das Zustandsdiagramm von Wasser zeigt, dass Eis bei 0.0 °C einen Dampfdruck von 6.10 

hPa besitzt. Bei Drucken unterhalb 6 hPa lässt sich Wasser absublimieren. In der Praxis verwendet 

man einen Druck von < 0.1 hPa und Drehschieberpumpen. Um einen ausreichenden 

Dampftransport zu gewährleisten, müssen weitlumige Geräte verwendet werden. 

Die wässrige Lösung, die gefriergetrocknet werden soll, wird zunächst in einer Kältemischung 

bis zur vollständigen Eisbildung abgekühlt. Im Feinvakuum wird nun aus der erstarrten 

Substanzlösung (nach Wegnahme der Kältemischung) das Eis in die vorgelegte Kühlfalle 

absublimiert. Durch die hohe Sublimationswärme des Wassers schmilzt das Eis auch ohne 

weitere Kühlung während der Sublimation nicht mehr, d.h. das Einengen wässriger Lösungen 

zur Trockene nach dieser schonenden Methode erfolgt bei T < 0 °C. 

Auf die gleiche Weise können auch einige organische Lösungsmittel, z.B. Benzol, absublimiert 

werden, man spricht auch hier von Gefriertrocknung. Voraussetzung hierfür ist eine 

hohe Sublimationswärme. 

Die Gefriertrocknung hat den Vorteil, dass insbesondere bei thermolabilen Produkten die 

thermische Belastung während des Abdestillierens der Solventien entfällt. Die Gefriertrocknung 

wird insbesondere auch zur Isolierung biologischer Materialien, z.B. von Enzymen, 

164


Zellbestandteilen oder ganzen Zellen (z.B. Hefezellen), aus ihren wässrigen Lösungen und 

Suspensionen herangezogen. Im Handel sind zahlreiche Apparaturen zur Gefriertrocknung im 

Mikro- wie im Makromaßstab erhältlich. 

Abbildung 7.4 zeigt eine einfache Apparatur zur Gefriertrocknung. Da recht große Mengen 

Wasser über die Gasphase in die Kühlfalle sublimiert werden, sollten möglichst weitlumige 

Vakuumverbindungen verwendet werden, die Kühlfalle muss ausreichend groß dimensioniert 

sein und gut gekühlt werden. Man achte auf die Schaltung der Kühlfalle, die verhindert, dass 

das Einleitungsrohr durch das Eis verstopft wird. 

Abb. 7.4: Einfache Apparatur zur Gefriertrocknung. 

1 Kolben mit der zu Eis gefrorenen 

wässrigen Lösung 

2 Kühlfalle 

3 Dewar-Gefäß mit Kühlflüssigkeit 

4 Absublimiertes Eis 

165


166

Kapitel 8 

Extraktion 


8.2 Flüssig-flüssig-Extraktion 

8.3 Fest-flüssig-Extraktion 

167

8. Extraktion 

Die unterschiedlichen Löslichkeiten von Flüssigkeiten und Feststoffen in verschiedenen Lösungsmitteln 

bieten eine gute Möglichkeit zur Isolierung von reinen Produkten, zur Trennung 

von Stoffgemischen und zur Abtrennung von Verunreinigungen. Für die Aufarbeitung von 

Reaktionsgemischen ist diese Methode unverzichtbar. 

Die wichtigsten Verfahren sind: 

• Das Verteilen einer gelösten Substanz zwischen zwei nicht mischbaren Lösungsmitteln 

durch Ausschütteln oder kontinuierliche Extraktion (Perforation). 

• Die Extraktion fester Stoffe mit kalten oder heißen Lösungsmitteln. Diese Methode steht 

häufig am Anfang der Isolierung von Naturstoffen aus pflanzlichem oder tierischem Material. 

Schwerlösliche Verbindungen können auf diese Weise auch umkristallisiert werden 

(siehe Abschnitt 8.3). 


Gibt man zur Lösung einer Verbindung (A) in einem Solvens (1) ein zweites, mit (1) nicht 

mischbares Solvens (2), so verteilt sich – nach Einstellung des Gleichgewichts – die Verbindung 

A zwischen den beiden Solventien entsprechend dem Verhältnis der Löslichkeit von A 

in diesen beiden Solventien. Die Gleichgewichtslage wird durch den Nernst'schen Verteilungssatz 

beschrieben: 

[A] 

Solv.2 

c = 2 

c: Gleichgewichtskonzentration der Substanz A in den 

= k 

[A] 

Solv.1 

c 

Solventien 1 bzw. 2 [mol/l] 

1 

k: Verteilungskoeffizient (temperaturabhängig!) 

Im Gleichgewicht ist also das Verhältnis der Konzentrationen c 2 /c 1 der gelösten Verbindung 

A in den Solventien 1 und 2 konstant und damit unabhängig von der Gesamtmenge an Substanz 

A. Eine Substanz lässt sich umso vollständiger aus dem Solvens 1 in das Solvens 2 

überführen, je kleiner seine Löslichkeit in 1 und je größer sie im Solvens 2 ist. 

Beispiel: Aus der Lösung einer Verbindung A in einem Solvens 1 soll A mit der gleichen 

Menge eines Solvens 2 extrahiert werden. Welche Ergebnisse werden in Abhängigkeit von k 

erzielt? (Tab. 8.1). 

Tab. 8.1: Verteilung von A in Solvens 1 bzw. 2 nach einmaliger Extraktion. 

k Solvens 1 Solvens 2 

∞ 0 % 100 % 

1000 0.09 % 99.91 % 

100 0.99 % 99.01 % 

10 9.09 % 90.91 % 

1 50.0 % 50.0 % 

0.1 90.9 % 9.1 % 

168


Hieraus ergibt sich: 

• bei k > 100 genügt eine einmalige Extraktion. 

• bei 10 < k

8. Extraktion 

der Austausch und die Gleichgewichtseinstellung über die Phasengrenze. Eine große Phasengrenze 

beschleunigt also die Gleichgewichtseinstellung. 

Extraktion mit dem Scheidetrichter (Ausschütteln) 

Das einfachste Gerät zur Extraktion von Lösungen ist der Scheidetrichter (Abb. 8.1) mit einer 

Schlifföffnung (NS 14.5 oder NS 29) und einem Schliff-Ablasshahn. Der Scheidetrichter wird 

in einen an einem Stativ befestigten Eisenring eingehängt. Anschließend gießt man die zu extrahierende 

Lösung und das organische Solvens zur Extraktion in den Scheidetrichter. Man 

achte darauf, dass spezifisch leichtere Solventien die obere, spezifisch schwerere Solventien 

die untere Phase bilden (Abb. 8.1a). Zur Extraktion wird der Scheidetrichter mit einem 

Schliffstopfen verschlossen und einige Minuten nach ‚Barmixerart‘ geschüttelt (‚Ausschütteln‘) 

(Abb. 8.1b). 

Auf diese Weise wird eine gute Durchmischung der Phasen und somit eine große, sich ständig 

erneuernde Phasengrenze geschaffen. Man wartet die Trennung der Phasen ab und trennt sie 

durch Ablassen der spezifisch schwereren Phase durch den Ablasshahn. Der konisch zulaufende 

Scheidetrichter lässt eine gute Trennung der beiden Phasen zu. Wenn erforderlich, wird 

das Ausschütteln wiederholt. 

Abb. 8.1a: Scheidetrichter 

Abb. 8.1b: Ausschütteln mit dem Scheidetrichter 

Wichtige Hinweise für die Durchführung der Extraktion: 

• Der Auslaufhahn des Scheidetrichters muss gut gefettet sein, die Bohrung des Hahnkükens 

darf aber nicht verstopft werden. Unzureichend gefettete Hähne ‚fressen‘ sich fest, 

die Phasen können nicht sauber getrennt werden. 

• Der Scheidetrichter sollte maximal zu etwa 3/4 gefüllt sein. Ist er zu voll, kann keine 

wirksame Durchmischung beim Schütteln erfolgen. 

170


• Noch bevor man zu schütteln beginnt, wird durch vorsichtiges Öffnen des Hahns eventueller 

Überdruck aus dem Scheidetrichter abgelassen (Belüftung). Nach kurzem, vorsichtigem 

Umschütteln wird wieder belüftet und die Prozedur solange wiederholt, bis sich 

kein merklicher Überdruck mehr bildet. Achtung! Beim Ausschütteln wässriger Lösungen 

mit leichtflüchtigen Lösungsmitteln (z. B. Diethylether) oder von organischen Lösungen 

mit NaHCO 3 -Lösung (Entfernung von Säuren!) kann sich ein erheblicher Druck aufbauen. 

Warme Lösungen entwickeln ebenfalls starken Überdruck. Häufiges Belüften ist hier unbedingt 

erforderlich! 

• Zur Extraktion wird jeweils einige Minuten geschüttelt, dazwischen immer wieder belüftet. 

Häufig bilden sich Emulsionen, die sich auch nach längerer Zeit nicht wieder auflösen. 

Wenn sich schon beim ersten vorsichtigen Schütteln zeigt, dass die Mischung zur 

Emulsionsbildung neigt, wird man das Verteilungsgleichgewicht nur durch vorsichtiges 

Kreisen und Schwenken des Scheidetrichters herstellen und zwischendurch immer wieder 

absitzen lassen (siehe unten). 

• Für die Dauer der Phasentrennung wird der Scheidetrichter in den Stativring gehängt. 

Die Phasentrennung benötigt Zeit! Durch wiederholtes kreisförmiges Schwenken des 

Scheidetrichters kann die Phasentrennung beschleunigt werden. 

• Nach erfolgter Phasentrennung wird der Stopfen des Scheidetrichters entfernt und durch 

vorsichtiges Öffnen des Hahns die spezifisch schwerere, untere, meist wässrige Phase in 

einen Erlenmeyerkolben abgelassen. Der Erlenmeyer wird beschriftet, mit einem Uhrglas 

oder Stopfen verschlossen und beiseite gestellt. 

• Die obere, spezifisch leichtere Phase – meistens ist das die organische Phase – wird ebenfalls 

in einen beschrifteten Erlenmeyerkolben abgelassen. 

• Falls erforderlich, wird die Extraktion der Wasserphase wiederholt. 

Mehrfache Extraktion (Zwei-Scheidetrichter-Technik) 

Wie oben ausgeführt, ist die Extraktion viel wirksamer, wenn man statt einmal eine große 

Menge Lösungsmittel mehrmals kleine Mengen verwendet. 

Wenn das Lösungsmittel die obere spezifisch leichtere Phase bildet, wird die wässrige Phase 

mit Resten der zu extrahierenden Substanz aus dem Scheidetrichter (1) in den Scheidetrichter 

(2) abgelassen und dort mit frischem Lösungsmittel extrahiert. Die organische Phase der ersten 

Extraktion wird in einem Enghals-Erlenmeyer-Kolben aufbewahrt, so dass der Scheidetrichter 

(1) wieder für die Aufnahme der wässrigen Phase zur Verfügung steht. Die organischen 

Extrakte vereinigt man (Abb. 8.2). 

In der Regel enthält die organische Phase das Produkt. Sie wird zunächst mit einem geeigneten 

Trockenmittel (z. B. Natriumsulfat oder Calciumchlorid) getrocknet, nach dem Abfiltrieren 

des Trockenmittels wird das Solvens abdestilliert. Die saubere Abtrennung der 

Wasserphase im Scheidetrichter ist wichtig, um Trockenmittel zu sparen. Wassertropfen in 

der organischen Phase kann man durch Klopfen an die Glaswand des Scheidetrichters in die 

Wasserphase ‚runterschütteln‘. 

171

8. Extraktion 

Abb. 8.2: Mehrfach-Extraktion mit der ‚Zwei-Scheidetrichter-Technik‘. 

Ratschläge zum Ausschütteln 

• Häufig ist nur schwer zu entscheiden, welche Phase die Wasser- und welche die organische 

Phase ist. Normalerweise bilden die gegenüber Wasser spezifisch leichteren Solventien 

(z.B. Ether, Toluol, Essigsäureethylester) die obere, spezifisch schwerere Solventien 

(z.B. CH 2 Cl 2 , CHCl 3 , CCl 4 ) die untere Phase. 

Besonders bei stark salzhaltigen Lösungen kann es selbst beim Ausschütteln mit spezifisch 

schweren Solventien, z. B. Dichlormethan, zur Vertauschung der Phasen kommen. 

Zur Prüfung entnimmt man mit der Tropfpipette eine Probe und verdünnt diese im Mikroreagenzglas 

mit etwas Wasser oder Solvens. 

• Filmbildung an der Grenzfläche: Dieses häufig beobachtete Phänomen erschwert die 

genaue Trennung der Phasen. Im Zweifelsfall trennt man die Phasen großzügig und 

schüttelt nochmals aus. 

Zur Auflösung von Emulsionen, die eine Trennung der Phasen erschweren oder sogar verhindern, 

kann man folgende Tricks anwenden: 

• Der Wasserphase wird etwas Salz zugesetzt (NaCl, Na 2 SO 4 ). Dies ist beim Ausschütteln 

wässriger Phasen mit spezifisch leichteren Solventien grundsätzlich zu empfehlen. In Extremfällen 

muss die wässrige Phase mit Salz gesättigt werden. 

• Die Dichtedifferenz der beiden Phasen wird vergrößert z. B. durch Zusatz von Petrolether 

zu einer leichten oder Tetrachlorkohlenstoff zu einer spezifisch schwereren organischen 

Phase. 

• Der Mischung werden einige Tropfen eines primären Alkohols (Methanol, Ethanol) oder 

eine Spur Silikonentschäumer zugesetzt. 

172


• Zusatz einiger Tropfen BaCl 2 -Lösung. Dies ist nur sinnvoll bei basischen Lösungen, die 

besonders leicht Emulsionen bilden. 

• Warten! Nach Stehen lassen über Nacht (verschlossener Scheidetrichter) lösen sich viele 

Emulsionen von selbst auf! 

Abschätzung des Verteilungskoeffizienten k, Auswahl des Solvens 

Der präparativ arbeitende Chemiker ist in den meisten Fällen nicht an der Bestimmung des 

Verteilungskoeffizienten interessiert, sondern nur an einem ungefähren Wert für k, um über 

das Verteilungsgleichgewicht (z.B. im System Wasser/organisches Solvens) Substanzen abtrennen 

oder reinigen zu können. Die Tabelle 8.2 vermittelt einige Anhaltspunke. 

Tab. 8.2: Geschätzte Verteilungskoeffizienten k für organische Verbindungen im System unpolares, 

organisches Solvens (c 1 ) / Wasser (c 2 ): 

Verbindungen k = c 1 /c 2 

Kohlenwasserstoffe > 100 

Kohlenwasserstoffe mit Sauerstoff- und/oder stickstoffhaltigen funktionellen 

Gruppen: 

mit 5 C-Atomen / funktionelle Gruppe ca. 10 

mit 2 C-Atomen / funktionelle Gruppe ca. 1 

mit 1 C-Atom / funktionelle Gruppe ca. 0.1 

Salze organischer Säuren < 0.1 

Salze von Aminen und quartäre Ammoniumsalze < 0.1 

Anorganische Salze (z.B. NaCl, K 2 CO 3 , Na 2 SO 4 ) < 0.1 

Geht man von dem häufigsten Fall aus, dass eine Substanz aus wässriger Lösung ausgeschüttelt 

werden soll, wird die Wahl des organischen Solvens von folgenden Faktoren bestimmt: 

• Das Solvens muss gegenüber der Verbindung inert sein (man wird z. B. nicht n-Butylamin 

mit Essigsäureethylester ausschütteln: Mögliche Amidbildung!). 

• Die Löslichkeit der Substanz im Solvens soll möglichst groß sein (hoher k-Wert), um sie 

dem Wasser voll entziehen zu können. 

• Das Solvens soll nach Möglichkeit etwa 100 °C tiefer sieden als die Substanz, damit beim 

späteren Abdestillieren des Solvens keine Trennprobleme auftreten, hier liegen die großen 

Vorteile von Diethylether (Sdp. 35 °C), tert-Butylmethylether (Sdp. 54 °C), Dichlormethan 

(Sdp. 41 °C) und Petrolether (Sdp. 40–60 °C). 

• Bei hoher Wasserlöslichkeit der zu extrahierenden Verbindungen (z.B. durch die Ausbildung 

von Wasserstoffbrücken) wird man das organische Solvens polarer wählen, z.B. Essigsäureethylester 

(Sdp. 77 °C) oder Isobutanol (Sdp. 61 °C). 

• Wird zur Extraktion ein mit Wasser mischbarer Alkohol verwendet – z.B. n-Propanol 

(Sdp. 97 °C) – muss die Phasentrennung durch Sättigen der wässrigen Phase mit Salzen, 

z.B. NaCl, Na 2 SO 4 oder Na 2 CO 3 , erzwungen werden. Dieses ‚Aussalzen‘ empfiehlt sich 

grundsätzlich bei sehr leicht wasserlöslichen Substanzen. 

173

8. Extraktion 

Wenn mehrfach ausgeschüttelt werden muss, könnte man die Dichte des zur Extraktion verwendeten 

Solvens so wählen, dass es spezifisch schwerer ist und nach der Phasentrennung 

einfach ‚abgelassen‘ werden kann. Dadurch werden Ausbeuteverluste durch Umfüllen vermieden. 

Wird zum Beispiel eine wässrige Lösung ausgeschüttelt, ist Dichlormethan oder 

Chloroform als spezifisch schwereres Solvens vorteilhaft. Soll hingegen eine organische Lösung 

mit Wasser ausgeschüttelt werden, sollte die organische Phase nach Möglichkeit die 

spezifisch leichtere sein (Ether, Essigsäureethylester, aromatische und aliphatische Kohlenwasserstoffe). 

Der Verwendung chlorierter organischer Lösungsmittel stehen allerdings ihre hohe (Öko-) 

Toxizität und die hohen Kosten ihrer Entsorgung entgegen. 

Kontinuierliche Extraktion (Perforation) 

Bei Verteilungskoeffizienten k < 10 ist zur quantitativen Isolierung der Substanz vielfaches 

Ausschütteln erforderlich. Dieses Verfahren ist sehr zeitaufwendig und es wird viel Solvens 

benötigt. Eleganter ist der Einsatz von kontinuierlichen Flüssigextraktionsgeräten (Perforatoren). 

Für spezifisch leichtere Lösungsmittel kann der in Abb. 8.3 gezeigte Extraktor eingesetzt 

werden. Da die Kolbengröße (2) variabel ist, eignet sich diese Apparatur auch für die Extraktion 

von großen Mengen. 

Abb. 8.3: Einfacher Flüssigextraktor. 

Das Extraktionsgut wird in den Extraktionskolben 

(1) gefüllt und mit soviel Extraktionsmittel 

überschichtet, dass es gerade im Ansatz 

des Steigrohrs (3) überläuft. Der Kolben (2) 

wird etwa zur Hälfte mit Extraktionsmittel 

gefüllt und zum Sieden erhitzt. Der Lösungsmitteldampf 

steigt über das Steigrohr (3) in 

den Kühler (4), wo er kondensiert wird und in 

den Extraktionskolben tropft. Durch Rühren 

wird die Grenzfläche laufend erneuert, das 

Produkt wird kontinuierlich extrahiert. Die 

gesättigte, leichtere organische Phase läuft 

ständig über das Steigrohr zurück in den Kolben 

(2) und die extrahierte Substanz reichert 

sich in (2) an. 

Der Flüssigextraktor nach Kutscher-Steudel (Abb. 8.4) arbeitet nach dem gleichen Prinzip: 

Hier wird das im Kühler (5) kondensierte Solvens über einen Trichter (3) gesammelt und 

durch ein Rohr nach unten geleitet, wo es durch eine grobe Glasfilterfritte durch das wässrige 

174


Extraktionsgut (4) nach oben perlt. Hierdurch ergibt sich eine große Phasenoberfläche, gleichzeitig 

wird das Extraktionsgut durchmischt. Über das Steigrohr (2) gelangt das gesättigte 

Extraktionsmittel wieder in den Kolben (1), wo es am Sieden gehalten wird. Ein Ablasshahn 

erlaubt die bequeme Entnahme der schwereren Phase nach der Extraktion. 

Abb. 8.4: Flüssigextraktor nach Kutscher-Steudel. 

1 Kolben mit Lösungsmittel zur Extraktion 

2 Steigrohr 

3 Fallrohr mit Trichter und Glasfrittenboden 

4 Extraktionsgut 



Die fest-flüssig-Extraktion wird seltener eingesetzt. Im einfachsten Fall wird der zu extrahierende 

Feststoff mit einem geeigneten Lösungsmittel versetzt und bis zur Sättigung des Lösungsmittels 

gerührt (digeriert). Danach dekantiert man die klare Lösung vom Feststoff ab 

und wiederholt den Vorgang nötigenfalls. 

Wichtiger sind kontinuierliche Verfahren zur Feststoffextraktion. 

Heißdampfextraktion 

Im Heißdampfextraktor (Abb. 8.5a) wird das Extraktionsgut in eine Extraktionshülse (3) aus 

Papier oder Glasfasern eingebracht, mit etwas Glaswolle abgedeckt und in das unten und oben 

offene Extraktionsrohr (2) gestellt. Die obere Schliffhülse muss weit sein (NS 45), um die 

Extraktionshülse einstellen zu können. Im Kolben (1) wird das Lösungsmittel zum Sieden 

erhitzt. Der heiße Dampf streicht durch das Extraktionsrohr und wird im Kühler kondensiert. 

Dabei wird die Extraktionshülse vom heißen Dampf umspült und aufgeheizt. Das Kondensat 

tropft vom Rückflusskühler (4) direkt in die Hülse mit dem Extraktionsgut. Das Lösungsmittel 

mit dem extrahierten Produkt fließt durch die Hülse in den Kolben (1) zurück. 

Die Heißdampfextraktion ist auch zur extrahierenden Umkristallisation von schwer löslichen 

Produkten einsetzbar. Hier wird das Rohprodukt in die Extraktionshülse eingebracht und ex- 

175

8. Extraktion 

trahiert. Sobald das Löslichkeitsprodukt im Kolben (1) überschritten ist, beginnt die gereinigte 

Substanz auszukristallisieren. Durch diese Technik kann auch bei schwerlöslichen Verbindungen 

mit wenig Lösungsmittel gearbeitet werden. 

Abb. 8.5: Fest-flüssig-Extraktionsapparaturen 

a) Heißdampfextraktor 

b) Soxleth-Extraktor 

1 Kolben mit Lösungsmittel 

2 Extraktionsrohr 

3 Extraktionshülse mit Feststoff 

und Glaswolle zum Abdecken 


5 Glasdornen 

6 Steigrohr 

7 Siphon-Verschluss 

Kaltextraktion im Soxleth-Extraktor 

Im Soxleth-Extraktor (Abb. 8.5b) wird der heiße Lösungsmitteldampf vom Kolben (1) über 

ein seitliches Steigrohr (2) in den Kühler (4) geleitet. Das Kondensat tropft auch hier in eine 

Hülse (3) mit dem Extraktionsgut. Das Extraktionsrohr ist unten geschlossen, das Lösungsmittel 

kann nicht abfließen, sondern füllt das Extraktionsgefäß. Wenn es das Niveau des Siphon-Verschlusses 

(7) erreicht hat, fließt das gesättigte Lösungsmittel vollständig in den 

Kolben (1) zurück. Im Gegensatz zum Heißdampfextraktor wird das Extraktionsgut nicht 

durch den Lösungsmitteldampf geheizt, es kommt nur mit dem kondensierten, kalten Solvens 

in Kontakt. Die Soxleth-Extraktion ist deshalb wegen der geringeren thermischen Belastung 

für das Extraktionsgut sehr schonend, die extrahierte Substanz befindet sich aber auch hier in 

dem siedenden Lösungsmittel. 

Beim Arbeiten mit dem Soxleth-Extraktor muss unbedingt darauf geachtet werden, dass genug 

Lösungsmittel verwendet wird: Auch bei gefülltem Extraktionsgefäß muss der Kolben (1) 

noch mindestens zu 1/4 gefüllt sein. 

Verwendung findet diese Extraktionsart vor allem bei der Naturstoff-Isolierung. 

176

Kapitel 9 

Chromatographie 

9.1 Physikalische Grundlagen der 

Flüssigkeitschromatographie 

9.2 Dünnschichtchromatographie (DC) 

9.3 Säulenchromatographie (SC, HPLC) 

9.4 Gaschromatographie (GC) 


177

9. Chromatographie 

Chromatographische Methoden werden heute universell eingesetzt, insbesondere dort, wo die 

klassischen Trennverfahren wie Destillation oder Umkristallisation versagen. Vor allem aus 

der Analytik sind die chromatographischen Verfahren wegen ihrer hohen Trennleistung und 

ihrer hohen Empfindlichkeit nicht mehr wegzudenken. Ohne chromatographische Methoden 

sind die Analyse und die Isolierung von Naturstoffen nicht möglich. Die Chromatographie 

nützt geringe Unterschiede zwischen ähnlichen Stoffen zur Trennung. In der Analytik benötigt 

sie extrem wenig Substanz und sie ist im Normalfall leicht durchführbar. 

Alle chromatographischen Methoden beruhen auf der unterschiedlichen Verteilung von chemischen 

Substanzen in der stationären und mobilen Phase eines chromatographischen Systems. 

Bei der Chromatographie wird das Substanzgemisch von einer mobilen (strömenden) Gasoder 

Solvens-Phase (Fließmittel) an einer stationären Phase vorbeigeführt. Dabei findet laufend 

ein Stoffaustausch der zu trennenden Substanzen zwischen stationärer und mobiler Phase 

statt (multiplikative Verteilung). In Abhängigkeit von ihrem Verteilungsverhältnis (Verteilungskoeffizienten) 

wandern die Komponenten der Mischung mit unterschiedlicher Geschwindigkeit 

in Strömungsrichtung der mobilen Phase und trennen sich damit auf. 

Das Trennprinzip an der stationären Phase kann auf folgende Retentionsmechanismen 

zurückgeführt werden: 

• Adsorption: Die Komponenten gehen eine direkte Wechselwirkung mit der Oberfläche 

der festen Phase ein. Die Stärke der Adsorption hängt von den spezifischen Wechselwirkungen 

Adsorbens/Substrat ab (Langmuir'sche Adsorptionsisotherme) und wird bestimmt 

durch die Konkurrenz Adsorption des Substrats/Adsorption des Laufmittels. 

• Verteilung: Die Trennung beruht auf unterschiedlichen Löslichkeiten der Komponenten 

in der stationären Phase. Es gilt der Nernst'sche Verteilungssatz. Bei der Flüssigkeitschromatographie 

kann beim Konditionieren ein Teil der mobilen Phase in die Poren der 

Säulenfüllung eindringen und dort durch Adsorption ‚festgehalten‘ werden. Dadurch wird 

eine stationäre Phase gebildet. Die Trennwirkung bei der Chromatographie beruht in 

diesem Fall auf der Verteilung der Komponenten zwischen der ‚freien‘ und der in den 

Poren zurückgehaltenen Flüssigkeit. 

• Größenausschluss: Die mobile Phase ist porös mit definierten Porengrößen. Große Moleküle 

können nicht weniger gut oder gar nicht in die Poren eindringen und werden deshalb 

weniger stark zurückgehalten. 

Meist wirken sowohl Adsorption und Verteilung, jedoch mit unterschiedlicher Stärke. Die in 

diesem Abschnitt zunächst behandelte Dünnschicht- und Säulenchromatographie (Kap. 9.2 

und 9.3) arbeitet überwiegend nach dem Adsorptionsprinzip. 

178

9.1 Physikalische Grundlagen der Flüssigkeitschromatographie 

Je nachdem, welchen Aggregatzustand die Phasen besitzen, unterscheidet man folgende Methoden: 

• Papierchromatographie 

• Dünnschichtchromatographie 

• Säulenchromatographie 

• Gaschromatographie 

mobile Phase 

stationäre Phase 

flüssig 

fest 

flüssig Flüssig-Flüssig-Chromatagraphie 

(Verteilungs-Chromatographie) 

Flüssig-Fest-Chromatographie 

(Adsorptions-Chromatagraphie, 

Austausch-Chromatographie) 

gasförmig Gas-Flüssig-Chromatographie Gas-Fest-Chromatographie 

(Gas-Chromatographie) 


Als stationäre Phasen werden in der Regel Feststoffe mit großer innerer Oberfläche (z.B. Kieselgel 

60 mit Porenweite 60 Å) eingesetzt. Entscheidend für das Trennprinzip (Adsorption 

oder Verteilung) ist die Adsorptionsfähigkeit. Typische Adsorbentien (geordnet nach steigender 

Adsorptionsaktivität) sind z.B: 

Cellulose, Stärke < Kieselgur (= Celite) < Calciumcarbonat 

< Kieselgel < Aluminiumoxid < Aktivkohle 

Insbesondere Kieselgel und Aluminiumoxid werden in der Chromatographie universell eingesetzt. 

Beide oxidischen Adsorbentien sind sehr polar, ihre Aktivität wird entscheidend durch 

den Wassergehalt bestimmt; die Wassermoleküle besetzen die hydroxidischen Adsorptionsstellen. 

Nach Brockmann werden bei Kieselgel und Aluminiumoxid 5 Aktivitätsstufen unterschieden 

(Tab. 9.1). Ausgehend von der Aktivitätsstufe I kann die Aktivität durch Wasserzugabe eingestellt 

werden. 

Tab. 9.1: Aktivitätsstufen von Kieselgel und Aluminiumoxid nach Brockmann 

Aktivitätsstufe Aluminiumoxid Kieselgel 

Wasserzusatz [%] 

I 0 0 

II 3 10 

III 6 12 

IV 10 15 

V 15 20 

179


Aluminiumoxid der Akt.-Stufe I ist handelsüblich, die Akt.-Stufen II–V werden hergestellt, 

indem man Al 2 O 3 in einem ausreichend großen und verschließbaren Gefäß mit der berechneten 

Menge an Wasser versetzt, kräftig durchmischt und über Nacht stehen lässt. Achtung: 

Aluminiumoxid kann bei der Zugabe von Wasser sehr heiß werden, Adsorptionswärme! 

Zusätzlich ist neutrales, saures und basisches Al 2 O 3 im Handel (ungefähre pH-Werte der 

wässrigen Suspensionen: 7, 4 bzw. 9.5). Der genaue pH-Wert ist abhängig von der Herstellung. 

• Basisches (kationotropes) Aluminiumoxid besitzt Al-O - -Gruppen, die zusätzlich Kationen-Austauschfunktionen 

übernehmen. 

• Saures (anionotropes) Aluminiumoxid besitzt die Fähigkeit zum Anionen-Austausch. 

Organische Säuren werden also an basischem Al 2 O 3 stärker adsorbiert als an saurem Al 2 O 3 , 

bei Aminen sind die Verhältnisse umgekehrt. 

Kieselgel ist das am häufigsten verwendete Adsorptionsmittel. Die Si-OH-Gruppen im Kieselgel 

liegen entweder frei vor oder sind über Wasserstoffbrücken verbunden. Die Aktivität 

des käuflichen Kieselgels kann durch Erhitzen auf 150 °C gesteigert werden, dabei wird das 

physikalisch gebundene Wasser abgegeben und die Si-OH-Gruppen freigelegt. Bei 150 °C im 

Vakuum behandeltes (‚ausgeheiztes‘) Kieselgel besitzt die höchste Oberflächenaktivität. 

Vorsicht! Wird Kieselgel auf über 200 °C erhitzt, entstehen unter Wasserabspaltung Siloxangruppen, 

die Selektivität für die Adsorption polarer Stoffe geht verloren: 

180 

2 R 3 Si−OH → R 3 Si−O−SiR 3 + H 2 O 

Kieselgel der Aktivitätsstufen II–V wird – wie bei Aluminiumoxid beschrieben – durch Wasserzusatz 

eingestellt (Tab. 9.1). 

Allgemein gilt: Bei hoher Aktivität des Adsorbens wird das Trennprinzip auf die Seite der 

Adsorptionschromatographie verschoben, empfindliche Substanzen können 

verändert oder irreversibel festgehalten werden. Mit steigendem Wassergehalt 

wirken Kieselgel und Aluminiumoxid zunehmend als hydrophile Phase für 

die Verteilungschromatographie (bei der Verwendung eines weitgehend hydrophoben 

Eluens, z.B. n-Hexan). 

Modifizierte Kieselgele werden in der analytischen Chromatographie häufig eingesetzt, 

gewinnen aber auch für die präparative Trennung zunehmend an Bedeutung. Die freien Si- 

OH-Gruppen auf der Kieselgeloberfläche werden durch organische Reste (Si-R) ersetzt. 

Dadurch lassen sich die Eigenschaften des Adsorbens in einem weiten Bereich variieren. Bei 

der Umkehrphasen-Chromatographie (Reversed-Phase Chromatography, RPC) ist der 

organische Rest R unpolar (z.B. R = Alkyl) und damit auch die Oberfläche der stationären 

Phase. Die Elution erfolgt mit polaren mobilen Phasen (z.B. Wasser/Alkohol-Mischungen).


Mobile Phase (Eluentien, Laufmittel) 

Die mobile Phase übernimmt die Entwicklung des Chromatogramms durch unterschiedliche 

Elution der Komponenten vom Adsorbens. 

Die Lösungsmittel können nach ihrer Elutionskraft in einer sogenannten elutropen Reihe 

eingeordnet werden. Je höher die Elutionskraft eines Lösungsmittels ist, desto schneller wandert 

eine Substanz über die jeweilige stationäre Phase. In Tabelle 9.2 werden die gebräuchlichsten 

Lösungsmittel in der elutropen Reihe für das hydrophile Adsorbens Aluminiumoxid 

angegeben. Die Elutionskraft auf Kieselgel bezogen auf Aluminiumoxid lässt sich abschätzen 

nach: 

ε 0 SiO 2 

≅ 0.77 ε 0 Al 2 O 3 

Um reproduzierbare Ergebnisse zu erreichen, sollten nur gereinigte Lösungsmittel 

verwendet werden, da polare Verunreinigungen (z.B. Wasser) die Elutionskraft ε 0 eines 

Lösungsmittels drastisch ändern können. Handelsübliches Chloroform enthält beispielsweise 

bis zu 1% Ethanol als Stabilisator und auch der Wassergehalt in organischen Lösungsmitteln 

darf nicht unterschätzt werden! Die Reinigung der gebräuchlichsten Lösungsmittel wird im 

Kap. 11.4 beschrieben. 

Tab. 9.2: Elutrope Reihe einiger wichtigen Solventien für die Flüssigkeitschromatographie. 

Die ε o -Werte gelten für Al 2 O 3 . 

Solvens Elutionskraft ε o UV-Durchlässigkeit*) [nm] 

n-Pentan 0.00 195 

n-Hexan 0.00 190 

n-Heptan 0.01 200 

Cyclohexan 0,04 200 

Toluol 0.29 285 

Diethylether 0.38 205 

Dichlormethan 0.39 230 

Chloroform 0.40 245 

tert-Butylmethylester ca. 0.5 220 

Methylethylketon 0.51 330 

Aceton 0.56 330 

1,4-Dioxan 0.56 220 

Tetrahydrofuran (THF) 0.57 220 

Essigsäureethylester 0.58 260 

Acetonitril 0.65 190 

2-Propanol 0.82 210 

1-Propanol 0.82 250 

Ethanol 0.88 210 

Methanol 0.95 205 

Wasser sehr groß 180 

*) Die UV-Durchlässigkeit gibt die Wellenlänge an, bei der noch 10% Durchlässigkeit erreicht werden (1 cm Schichtdicke, 

gegen Luft gemessen). 

181


n-Hexan sollte wegen seiner Neurotoxizität durch n-Heptan ersetzt werden. Für die präparative 

Säulenchromatographie wird meistens Petrolether mit einem Siedebereich von 40–60 °C 

(PE 40/60) wegen seines günstigen Preises verwendet. 

Einfluss der chemischen Struktur von Verbindungen auf das chromatographische Verhalten 

Die chemische Struktur einer Verbindung bestimmt wesentlich ihr chromatographisches Verhalten: 

• Mit zunehmender Polarität der Verbindung wird diese stärker adsorbiert, damit nimmt die 

Wanderungsgeschwindigkeit am Adsorbens ab. 

• Wasserstoffbrücken-Donatoren (Alkohole, Carbonsäuren etc.) adsorbieren besonders gut 

an oxidischen Adsorbentien (Kieselgel, Aluminiumoxid). 

• Bei ungesättigten und aromatischen Kohlenwasserstoffen steigt die Adsorptionsstärke mit 

der Größe des konjugierten π-Systems. 

Substanzen mit niedriger Polarität wird man demnach an Adsorbentien mit hoher Adsorptionsstärke 

mit einem schwach eluierenden Solvens chromatographieren und umgekehrt. Das 

geeignete System Eluent/Adsorbens kann für ein Stoffgemisch gegebener Polarität mit Hilfe 

des Dreieck-Schemas in Abb. 9.1 relativ gut qualitativ ermittelt werden: 

Abb. 9.1: Dreieckschema nach E. Stahl. 

Die markierte Spitze des inneren Dreiecks 

wird auf die Polarität des zu trennenden 

Gemisches eingestellt. An den 

beiden anderen Ecken des Dreiecks 

kann die Aktivität der stationären 

Phase und die Polarität des Elutionsmittels 

abgelesen werden. 

182

9.2 Dünnschichtchromatographie 

9.2 Dünnschichtchromatographie (DC) 

Die Dünnschichtchromatographie (DC) wird vor allem in der Analytik eingesetzt. Sie besitzt 

folgende Vorteile: 

• Geringer apparativer Aufwand. 

• Hohe Trennleistung. 

• Geringer Substanzbedarf, weniger als 0.1 mg sind völlig ausreichend, die Nachweisgrenze 

liegt bei 1 bis 10 μg/Substanz, bei Verwendung von HPTLC-Platten (High Performance 

Thin Layer Chromatographie) kann die Methode sogar bis in den ng-Bereich angewandt 

werden. 

• Die Entwicklungszeit für ein Chromatogramm ist kurz (10–90 Minuten). 

• Funktionelle Gruppen lassen sich auf dem Dünnschichtchromatogramm mit spezifischen 

Sprühreagentien nachweisen. 

• Der Einsatz von Vergleichssubstanzen erlaubt oft die Identifizierung einer unbekannten 

Substanz. 

Die DC-Chromatographie bewährt sich zur 

• Analyse von Produktgemischen im Mikromaßstab. 

• Verfolgung chemischer Reaktionen (Verbrauch von Edukten, Bildung von Produkten). 

• Reinheitskontrolle. 

• Ermittlung der Bedingungen für die präparative Säulenchromatographie. 

Die DC verwendet dünne Schichten eines Adsorbens (Schichtdicke ca. 0.1 bis 0.25 mm) auf 

Platten eines lösungsmittelfesten Trägermaterials. 

Handelsüblich sind käufliche DC-Fertigplatten aus Glas, Aluminiumfolie oder lösungsmittelbeständiger 

Kunststofffolie als Trägermaterial in verschiedenen Größen (z. B. 20x20 cm). 

DC-Platten auf Aluminium- oder Kunststofffolie lassen sich mit einer Schere leicht auf die 

gewünschte Größe zuschneiden. Als Adsorbentien sind Kieselgel, Alumiumoxid, Cellulose, 

Polyamid und oberflächenmodifizierte Kieselgele handelsüblich. 

9.2.1 Durchführung der Dünnschichtchromatographie 

Wahl des Laufmittels 

Die Wahl des erforderlichen Laufmittels ist abhängig von der Struktur der zu trennenden Substanzen. 

Bei unbekannten Proben wird zunächst ein Laufmittel mit mittlerer Elutionskraft 

gewählt (z.B. Essigsäureethylester). Bevor man zu anderen Solventien greift, erprobt man 

z. B. Mischungen von Essigester (EtOAc) und Petrolether (PE) mit zunehmendem PE-Gehalt. 

183


Man beginnt mit einem Verhältnis EtOAc:PE = 10:1 und erhöht den PE-Anteil (10:2, 10:3, 

usw.) bis man einen R F -Wert (siehe unten) von 0.3–0.5 erreicht. Falls die Probe in EtOAc zu 

langsam läuft, gibt man ein stärker eluotropes Solvens zu, z. B. Ethanol. 

Auftragung des Substanzgemisches 

Eine geringe Menge der Substanzprobe wird in einem möglichst wenig polaren Lösungsmittel 

gelöst (ca. 0.1–1-prozentige Lösung) und mit einer feinen Kapillare im Abstand von 1 cm 

vom unteren und seitlichen Rand der DC-Platte durch kurzes, vorsichtiges Auftupfen so aufgetragen, 

dass der Fleckendurchmesser max. 3 mm beträgt. Hierzu eignet sich ein zur 

Kapillare ausgezogenes, mit der Probe gefülltes Schmelzpunktröhrchen. Bei verdünnten 

Lösungen wird diese Prozedur einfach oder mehrfach wiederholt. Größere Mengen an 

Probensubstanz werden mit Hilfe einer Mikropipette streifenförmig auf der Startlinie aufgetragen. 

Diese Methode erhöht die Nachweisempfindlichkeit, erfordert aber etwas Übung. 

Zur Vereinfachung der Auftragung sind DC-Fertigplatten mit einer Konzentrierungszone im 

Handel. Diese besteht aus einem chromatographisch inaktivem Material (z.B. Kieselgur) und 

konzentriert bei der Entwicklung die Substanzflecken an der Grenze zum chromatographisch 

aktivem Material zu schmalen Zonen auf. 

Werden mehrere Proben aufgetragen, sollte der Abstand der Startflecken etwa 10–15 mm 

betragen, ebenso der Abstand der äußeren Startflecken zum Rand. Zweckmäßigerweise werden 

die Startlinie bzw. die Startpunkte markiert (z.B. durch einen leichten Bleistiftstrich, 

vgl. Abb. 9.2). 

Entwicklung des Chromatogramms 

Die Entwicklung der Dünnschichtchromatogramme wird in Pressglaskästen (z. B. 20x20x 

10 cm) mit einer Abdeckplatte oder in Schraubdeckelgläsern (∅ 5–10 cm) durchgeführt. Vor 

Durchführung der Chromatographie müssen die Trennkammern mit dem Laufmitteldampf 

gesättigt sein. Zu diesem Zweck kleidet man die Kammerwände mit Filterpapier aus, gießt 

anschließend das Laufmittel etwa 2–4 mm hoch in die Kammern und lässt 15–30 Minuten 

verschlossen stehen (das Filterpapier muss im Laufmittel stehen). Die Chromatographieplatten 

werden vorsichtig – mit den Substanzflecken unten – in die Kammern gestellt, die 

Flecken dürfen aber nicht in das Laufmittel tauchen. Das Laufmittel steigt dann durch die 

Kapillarkräfte nach oben. Die Entwicklung des Chromatogramms ist dann beendet, wenn in 

den verschlossenen Kammern das Laufmittel bis kurz vor den oberen Rand der Platte gestiegen 

ist. Die Platte wird entnommen, die Lauffront sofort mit einem Bleistift markiert und 

die Platte im Abzug getrocknet. 

Den Abstand von der Startlinie bis zur Laufmittelfront bezeichnet man als Trennstrecke, er 

ist für die Auswertung eines Chromatogramms von Bedeutung. Bei den üblichen Trennstre- 

184


cken von 6–16 cm beträgt die Laufzeit etwa 10–90 Minuten, abhängig von der Art des Laufmittels 

und der verwendeten Chromatographieplatte. 

Abb. 9.2: Schematischer Ablauf einer Dünnschichtchromatographie 

Als Laufmittel verwendet man Lösungsmittel verschiedener Polarität, entweder als Reinsubstanz 

oder als Solvensgemisch. Die Flussmittel können in einer eluotropen Reihe aufgelistet 

werden (siehe Tabelle 9.2). 

9.2.2 Identifizierung der Substanzflecken 

Nur in wenigen Fällen, z. B. bei Farbstoffen, können die Komponenten direkt an ihrer Eigenfarbe 

erkannt werden. In der Regel müssen zum Nachweis von farblosen Substanzen andere 

Methoden herangezogen werden, dabei kann der Nachweis zugleich mit der Charakterisierung 

der Substanz verbunden sein. Meist wird eine der folgenden Methoden verwendet: 

• Fluoreszenz bei UV-Bestrahlung: Viele Substanzen fluoreszieren bei Bestrahlung mit 

kurzwelligem UV-Licht (Quecksilberlampe, λ = 254 nm). 

• Fluoreszenzlöschung: Fast alle DC-Platten sind mit Fluoreszenzindikator in der Beschichtung 

im Handel erhältlich. Die unbelegte Platte fluoresziert bei Bestrahlung mit der 

Hg-Lampe, alle Substanzflecken die in diesem UV-Bereich absorbieren, erscheinen 

dagegen dunkel. 

• Bedampfen mit Jod: Die entwickelte DC-Platte wird zusammen mit einigen Körnchen 

Jod in ein verschlossenes Gefäß gestellt. Nach kurzer Zeit färben sich die Substanzflecken 

intensiver braun als die Platte (oder bleiben manchmal auch heller als die Platte) und werden 

mit Bleistift markiert (die braune Färbung verblasst sehr schnell). 

• Sprühreagentien: Auf die entwickelte Platte werden Reagenslösungen aufgesprüht, die 

mit den Substanzflecken in einer chemischen Reaktion Verbindungen mit charakteristischer 

Färbung liefern. Dafür verwendet man so genannte ‚Zerstäuber‘ aus Glas, die mit 

185


einem Handgebläse betrieben werden. Gut eignen sich käufliche Sprühdosen mit angehängtem 

Behälter für Anfärbe-Reagentien. Das Aufsprühen muss in sehr feiner Verteilung 

erfolgen (Sprühen aus 20–30 cm Entfernung), da zu starkes Besprühen die Substanzflecken 

verwäscht. Das Sprühen muss im Abzug oder speziellen Sprühkammern erfolgen! 

Für einfache Analytik (z.B. Reaktionskontrolle) kann die DC-Platte auch kurz in das 

Anfärbe-Reagens getaucht werden. Dadurch wird der Sprühnebel der meist giftigen 

Reagentien vermieden. Dabei ist aber zu beachten, dass die Reagenslösung selbst wie ein 

Eluens wirkt: eine exakte Bestimmung der R F -Werte ist mit dieser Methode nicht 

möglich. 

Entwickelte DC-Platten werden immer zuerst nach Fluoreszenz oder Fluoreszenzlöschung 

untersucht und die gefundenen Substanzflecken mit Bleistift markiert. Danach kann mit Jod 

oder einem Sprühreagenz nach weiteren, im UV nicht sichtbaren Flecken gesucht werden. 

Sprühreagentien für bestimmte Verbindungsklassen 

• Säuren: Zu einer 0.05-prozentigen Lösung von Bromkresolgrün in Ethanol gibt man bis 

zum Umschlag nach blau verdünnte Natronlauge (0.1 M) und besprüht damit die DC- 

Platte. Säuren geben gelbe Flecken auf blauem Grund. 

• Aminosäuren, Peptide, primäre aromatische Amine: Zu einer 0.1-prozentigen Lösung 

von Ninhydrin in wassergesättigtem 1-Butanol gibt man einige Tropfen Essigsäure und 

besprüht damit die DC-Platte. Beim Erwärmen mit einem Föhn oder einer elektrischen 

Heizplatte entsteht eine blaue bis braun-violette Färbung. Sprühdosen mit Ninhydrin-Lösung 

sind im Handel erhältlich. 

• Amine: 4-Dimethylaminobenzaldehyd (Ehrlichs Reagenz) erzeugt gelbe bis violette Färbungen. 

• Aldehyde, Ketone: Man besprüht mit einer Lösung von 2,4-Dinitrophenylhydrazin 

(500 mg) und konz. Schwefelsäure (2 ml) in Ethanol (100 ml). Man erhält langsam 

(schneller beim Erwärmen) rotorange Flecken auf gelbem Grund. 

• β-Diketone, β-Ketoester, Phenole: Man besprüht mit einer Lösung aus FeCl 3 (1 g) in 

Ethanol (200 ml), Wasser (50 ml) und konz. Salzsäure (2 ml). Man beobachtet rote – 

violette Flecken [Bildung der Eisen(III)-Komplexe]. 

Unspezifische Sprühreagentien 

• Ekkert’s Reagenz: 100 ml Eisessig werden mit 2 ml konz. Schwefelsäure und 1 ml 

Anisaldehyd (4-Methoxybenzaldehyd) versetzt. Nach Besprühen der entwickelten DC- 

Platte mit der Reagenslösung muss einige Minuten auf 90–130 °C erhitzt werden (Fön). 

• Vanillin-Schwefelsäure: 1 g Vanillin wird in 100 ml Methanol gelöst und mit 12 ml Eisessig 

sowie 4 ml konz. Schwefelsäure versetzt. Nach Besprühen mit der Reagenslösung 

muss einige Minuten auf 110–130 °C erhitzt werden (Fön). 

186


Diese Reagentien sind einige Wochen haltbar und liefern für viele Substanzklassen zum Teil 

unterschiedlich farbige Flecken. Sie können als universelle Färbereagentien eingesetzt 

werden, z.B. bei Reaktionskontrollen. 

9.2.3 Auswertung und Dokumentation 

Die Lage der einzelnen Substanzflecken wird durch den so genannten R F -Wert (Retentionsoder 

Verzögerungsfaktor) charakterisiert: 

R 

F 

d = = 

f 

Abb. 9.3: Ermittlung des Retentionsfaktors. 

Entfernung der Substanzflecken vom Start 

Entfernung der Solvensfront vom Start 

Definitionsgemäß sind die R F -Werte ≤ 1, und 

besitzen bei gegebenen Laufmittel, Adsorbens, 

Temperatur und Entwicklungsbedingungen 

einen charakteristischen Wert. 

F 

d 

d 

2 

( 1) = 1 ; R (2) 

f 

= F 

f 

Enthält die Probe Substanzen sehr unterschiedlicher Polarität, so entwickelt man zunächst die 

schwach polaren Substanzen und nach Trocknen die polaren Anteile mit einem stärker eluierenden 

Lösungsmittel (Stufenentwicklung). 

R F -Werte geben Hinweise auf die Natur der Substanzen. Bei der Dünnschicht-Chromatographie 

auf Kieselgel ist eine Substanz mit größerem R F -Wert weniger polar als eine Substanz 

mit kleinerem R F -Wert. 

Da der R F -Wert von vielen Faktoren abhängt (Laufmittel, Adsorbens, Temperatur, Trennkammer, 

Sättigung des Kammerraums, Substanzmenge usw.), ist seine Reproduzierbarkeit 

gering, und die Identifizierung einer Substanz mit Hilfe des R F -Werts aus der Literatur sehr 

problematisch. Daher ist es unbedingt nötig, im gleichen Chromatogramm authentische 

Vergleichssubstanzen mitlaufen zu lassen. 

Zur Vorbereitung einer präparativen Chromatographie können die R F -Werte wichtige Hinweise 

liefern. 

R 

187


Störungen und Fehler 

• Die ‚Schwanzbildung‘ der wandernden Flecken (Abb. 9.4a) ist ein häufiger Effekt, verantwortlich 

ist meist eine zu große aufgetragene Substanzmenge. Wenn auch geringere 

Mengen keine Abhilfe schaffen, müssen das Laufmittel und/oder die Adsorptionsschicht 

gewechselt werden. 

• Die Laufmittelfront wandert nicht gleichmäßig (Abb. 9.4b). Damit ergibt sich auch für die 

Flecken eine ungleichmäßige Wandergeschwindigkeit, das Chromatogramm ist nicht reproduzierbar. 

Die Ursache ist meist eine ungleiche Temperaturverteilung im Inneren der 

Kammer (z.B. einseitige Sonneneinstrahlung) oder die Kammeratmosphäre ist nicht einheitlich 

mit Solvensdampf gesättigt. Wandert das Laufmittel nur an den Rändern der 

Schicht zu rasch, müssen diese auf etwa 1 mm vom Rand des Trägers entfernt werden. 

Abb. 9.4a: ‚Schwanzbildung‘ bei zu 

großer Substanzmenge 

Abb. 9.4b: Ungleichmäßige Laufmittelfront 

Weitere Hinweise 

Wenn die Substanzflecken nach der Entwicklung nur einen R F -Wert von 0.2–0.3 aufweisen, 

kann die Trennleistung beträchtlich gesteigert werden, wenn man die DC-Platte trocknen lässt 

und im selben Solvens ein zweites Mal entwickelt. 

Enthält die Probe Substanzen sehr unterschiedlicher Polarität, kann es sinnvoll sein, zuerst die 

schwach polaren Substanzen zu entwickeln und nach dem Trocknen die polaren Anteile des 

Chromatogramms mit einem stärker eluierenden Solvens zu entwickeln. 

Lässt sich die vollständige Trennung in einer Laufrichtung nicht erzielen, kann man ein DC 

auch zweidimensional entwickeln. Dazu bringt man auf einer quadratischen Platte in einer 

Ecke die zu trennende Substanz auf und entwickelt das Chromatogramm völlig normal. Nach 

dem Trocknen wird die Platte um 90° gedreht und nochmals entwickelt. Bei schwierigen 

Trennproblemen bietet es sich an, für die 2. Entwicklung ein anderes Laufmittel zu verwenden 

(Abb. 9.5). 

188


Abb. 9.5: Zweidimensionale Dünnschichtchromatographie. 

9.2.4 Kontrolle von Reaktionsabläufen 

Zur Kontrolle der Reaktionsabläufe bei der Durchführung der Praktikumsversuche im ‚I.O.C.- 

Praktikum‘ ist die Dünnschichtchromatographie hervorragend geeignet. Ein Vergleich der R F - 

Werte der Edukte und der möglichen Produkte erlaubt Aussagen über den Grad der Umsetzung 

der Edukte zu den Produkten. 

Auf der DC-Folie werden die Edukte und das Reaktionsgemisch aufgetragen (Abb. 9.6) und 

das Chromatogramm wird mit dem Laufmittel entwickelt. 

Im Normalfall verwendet man mit Kieselgel beschichtete Alufolien mit Fluoreszenz-Indikator 

(254). Die Substanzflecken können mit einer UV-Lampe durch Fluoreszenzlöschung 

nachgewiesen werden. 

Abb. 9.6: Kontrolle des Reaktionsablaufs 

1: Edukt 1 

2: Edukt 2 

3: Reaktionsgemisch 

4: reines Produkt 

(wenn vorhanden) 

Als Laufmittel hat sich das Solvensgemisch Essigester/Pentan im Verhältnis 1:1 bis 1:6 

bewährt. Weitere Solventien und Solvensgemische für die DC-Analytik der Produkte, die im 

Praktikum dargestellt werden, sind nachstehend aufgeführt. 

189


Solventien und Solvensgemische für die DC-Analytik: 

Essigester 

Essigester/Cyclohexan 

Essigester/Dichlormethan 

Pentan/Aceton 

Pentan/THF 

Toluol 

Toluol/Essigester 

Toluol/Pentan 

Ethanol 

Diethylether 

Aceton 

Wenn der Nachweis der Substanzen auf dem DC durch Fluoreszenzlöschung versagt, empfehlen 

sich das sog. Ekkert’s Reagens, Vanillin/Schwefelsäure, Iod oder KMnO 4 (Abschnitt 

9.2.2). 

9.3 Säulenchromatographie (SC) 

Die Säulenchromatographie (SC) dient zur Trennung von Substanzgemischen im präparativen 

Maßstab. Dabei wird auf eine mit Adsorbens (stationäre Phase) gefüllte Säule das Substanzgemisch 

aufgetragen und mit dem Laufmittel (mobile Phase) eluiert. Die einzelnen Bestandteile 

des Substanzgemisches werden unterschiedlich schnell durch die Säule transportiert und 

erreichen nacheinander das Säulenende. Sie werden dort detektiert und in einzelnen Gefäßen 

aufgefangen. Abb. 9.7 zeigt den schematischen Ablauf der SC. 

Abb. 9.7: Schematischer Ablauf der Säulenchromatographie: 

190

9.3 Säulenchromatographie 

Substanzmenge und Trenneffekt bestimmen Durchmesser und Länge der Säule sowie die Art 

und Menge des verwendeten Adsorbens und des Laufmittels. Wenn die Trennung zuerst mit 

der DC-Technik optimiert wurde, gelingt häufig die Übertragung der stationären und mobilen 

Phase auch auf die Säulenchromatographie. 

9.3.1 Grundlagen der Säulenchromatographie 

Unter der Trennsäule versteht man in der SC ein Rohr, das mit der stationären Phase (Packungsmaterial) 

gefüllt ist. Angaben zur Säulenlänge, Säulenquerschnitt und Säulenvolumen 

beziehen sich immer nur auf den gepackten Teil der Säule. 

Der Verlauf der Chromatographie kann sowohl über die Zeit als auch über das Volumen des 

durchströmenden Laufmittels beschrieben werden: Bei konstanter Flussgeschwindigkeit ist 

die Zeit direkt proportional zum Volumen. Die Zeit, die eine Substanz von der Probenaufgabe 

bis zum Verlassen der Säule (genauer: bis zur Detektion) benötigt, ist die Gesamtretentionszeit 

t R . 

Substanzen, die auf der Säule nicht zurückgehalten werden, benötigen ebenfalls eine bestimmte 

Zeit von der Aufgabe bis zur Detektion. Diese Zeit wird als Durchflusszeit t M 

bezeichnet. Die reduzierte Retentionszeit oder Netto-Retentionszeit (t' R ) ist die Gesamtretentionszeit 

einer Substanz abzüglich der Durchflusszeit t M . Sie charakterisiert die Verweildauer 

der Substanz auf der Trennsäule. 

Bei der Verwendung von Volumina gilt entsprechendes: Gesamtretentionsvolumen V R , 

Durchflussvolumen V M und reduziertes Retentionsvolumen (V' R ). In der Abb. 9.8 werden 

einige wichtige chromatographische Messgrößen dargestellt. 

In der Literatur findet man häufig die Begriffe Totzeit (t 0 ) oder Totvolumen (V 0 ). Sie 

bezeichnen streng genommen nur die Zeit bzw. Volumen, die eine nicht retardierende 

Substanz vom Eingang in die Säule bis zum Austritt benötigt. Da sie praktisch nur sehr 

schwer bestimmbar sind und auch häufig verwechselt werden, empfiehlt die IUPAC die 

alleinige Verwendung der Durchflusszeit t M bzw. des Durchflussvolumens (V m ). 

191


Abb. 9.8: Wichtige Messgrößen in der Chromatographie. 

0: Zeitpunkt der Probenaufgabe 

t M , V M : Retentionswert einer nicht 

adsorbierten Substanz (z.B. n- 

Pentan): Durchflusszeit bzw. 

Durchflussvolumen 

t R1 , V R1 : Gesamtretentionswert einer Verbindung 

1 

t R2 , V R2 : Gesamtretentionswert einer Verbindung 

2 

t' R1 , V' R1 : Netto-Retentionswert einer Verbindung 

1 

t' R2 , V' R2 : Netto-Retentionswert einer Verbindung 

2 

w b1 , w b2 : Basisbreite eines Peaks 

Der Retentionsfaktor k gibt an, um wieviel länger sich eine Substanz an der stationären Phase 

aufhält als in der mobilen Phase. Als dimensionslose Größe erlaubt er den Vergleich von 

Chromatogrammen, die auf unterschiedlich lange oder dicken Säulen und unterschiedlichen 

Flüssen gemessen wurden (stationäre und mobile Phasen müssen jedoch identisch sein!). Er 

wird aus der Netto-Retentionszeit und der Durchflusszeit bzw. den entsprechenden Volumeneinheiten 

bestimmt: 

k 

= 

tR- t 

tM 

M 

= 

t' 

t 

R 

M 

VR- V 

= 

VM 

M 

V ' 

= 

V 

M 

R 

Aus dem Quotienten der Netto-Retentionszeiten zweier benachbarter Peaks erhält man den 

Trennfaktor α: 

t' V ' k K 

α = 

R2 

= 

R2 

= 

2 

= 

2 

mit k 2 > k 1 

t' V ' k K 

R1 R1 1 1 

Der Trennfaktor ist auch das Verhältnis der entsprechenden Retentionsfaktoren k und den 

Verteilungsfaktoren K. Unter identischen Bedingungen (gleiche stationäre und mobile Phase, 

gleiche Temperatur) ist a unabhängig vom chromatographischem System (Säulengröße) 

192


In der Praxis ist nicht nur der Abstand der einzelnen Substanzfraktionen wichtig, sondern 

auch die Breite der wandernden Zonen. Erwünscht sind natürlich möglichst schmale Bandenbreiten, 

die eine saubere Trennung der einzelnen Fraktionen erlauben. Diese unter den tatsächlichen 

Bedingungen erzielbare Auflösung R s (peak resolution) wird beschrieben durch: 

t' 

R2 −t' 

R1 

Rs 

= 2 

bzw. 

w + w 

b1 

b2 

V' 

Rs 

= 2 

w 

R2 

b1 

−V' 

+ w 

R1 

b2 

Bei einer Auflösung von Rs = 1.0 sind Peaks der beiden Komponenten getrennt, durch die 

Gauß-Form der Signale überlappen sie jedoch noch (bei gleicher Peakhöhe etwa 2.3%). Mit 

Rs = 1.5 ist die Trennung vollständig, die Überlappung beträgt nur noch 0.13% (Basislinientrennung). 

Höhere Auflösungen als 1.5 sind für die Trennung in der Praxis unnötig (Abb. 

9.9). 

Abb. 9.9: Auflösung zweier benachbarter Peaks (Höhenverhältnis 1:1): 

Die Auflösung R s kann mit der Bodenzahl N einer Säule und dem Retentionsfaktor k durch 

folgende Gleichung in Beziehung gebracht werden. Unter der Annahme ähnlicher 

Retentionsfaktoren k 1 und k 2 für das Substanzpaar gilt näherungsweise: 

Rs 

= 

1 

4 

α −1 

k 

N 

α 1 + k 

mit 

k 

= 

+ 

2 

k1 k 2 

Damit lässt sich die bei bekannten Werten für α und k (z.B. aus der DC, siehe unten!) die 

erforderliche Trennleistung der Säule (ausgedrückt als Trennstufenzahl N) abschätzen. Abb. 

9.10 stellt den Zusammenhang graphisch dar. 

Aus der Gleichung ist auch ersichtlich, dass die Verdoppelung der Bodenzahl N einer Trennsäule 

(durch doppelte Länge der Säule) die Auflösung R s nur um den Faktor 1.4 verbessert! 

193


Abb. 9.10: Bodenzahl N in Abhängigkeit vom Trennfaktor α in halblogarithmischer 

Auftragung. 

Aus diesem Zusammenhang ergeben sich folgende Konsequenzen: 

• Für α = 5 bis 2 ist das Trennproblem einfach, die erforderliche Bodenzahl beträgt N = 40– 

100. Die Trennung ist bei hinreichender Auflösung (R s = 1.5) mit einfachen, drucklosen 

Schwerkraftsäulen möglich. 

• Der Wert α = 2 bis 1.3 stellt mit Bodenzahl N zwischen 100 und 500 höhere Anforderungen 

an die Trennsäule. In diesen Fällen sind besonders sorgfältig gepackte Schwerkraftsäulen 

nötig oder man verwendet feinkörnigeres Säulenmaterial. Das bedeutet aber 

gleichzeitig, dass der Flusswiderstand der Säule anwächst, der hydrostatische Druck reicht 

nicht mehr aus, um einen ausreichenden Fluss des Laufmittels durch die Trennsäule zu 

gewährleisten, es muss mit leichtem Überdruck (bis zu 5 bar) gearbeitet werden (Flash- 

Chromatographie, z. B. mit dem Lobar-System). 

• Im Bereich α = 1.3 bis 1.1 steigt die erforderliche Trennleistung steil an, es werden 

Bodenzahlen von N = 500–4000 erforderlich. Es muss sehr leistungsfähiges und feines 

Säulenmaterial verwendet werden, das Mittel- (MPLC) oder Hochdrucksäulen (HPLC) 

voraussetzt. 

• Der Bereich α < 1.1 stellt sehr hohe Anforderungen an die Trennsäule, präparative 

Trennungen sind nur in Ausnahmefällen möglich. Besser ist es, mit der DC nach besseren 

Trennbedingungen zu suchen. 

• In jedem Fall sollten Trennbedingungen mit einem Retentionsfaktor k im Bereich 2–5 

gesucht werden. 

Anmerkung: Normale DC-Platten besitzen Bodenzahlen von N = 500 bis 1000, HPTLC-Platten 

kommen auf N = 1500 bis 3000! 

194


Die Bodenzahl einer Säule ist für ein gegebenes Trennproblem zunächst unabhängig von der 

Menge der zu trennenden Substanz. Ab einer bestimmten Beladung (in g Substanz / g 

Sorbens) nimmt N jedoch ab, die Säule ist überladen. Dabei werden die Peaks zunehmend 

breiter und unsymmetrisch (Tailing ‚Schwanzbildung‘), gleichzeitig ändert sich auch der 

Retentionsfaktor k. (Abb. 9.11). 

Bei präparativen Trennungen wird – bei großen Trennfaktoren α – die Säule häufig bewusst 

überladen, um Lösungsmittel und vor allem Zeit zu sparen. Wie weit die Säule überladen 

werden kann (bei hinreichender Trennung), wird meist experimentell bestimmt. Als Orientierungswert 

können die Angaben in Tabelle 9.3 herangezogen werden. 

Abb. 9.11: Einfluss der Beladung einer Trennsäule auf die Trennung zweier Verbindungen. 

Ein weiterer wichtiger Faktor ist die Durchflussgeschwindigkeit. Sie muss so groß sein, dass 

sich die Trennung der Zonen nicht durch Rückdiffusion verwischt, gleichzeitig aber klein 

genug, dass sich zu jedem Zeitpunkt das Verteilungsgleichgewicht der Substanz zwischen 

stationärer und mobiler Phase vollständig einstellen kann. Da beide Forderungen gegenläufig 

sind, muss der beste Kompromiss gesucht werden, d.h. diejenige Durchflussgeschwindigkeit, 

bei der die Trennstufenhöhe den kleinsten Wert annimmt. 

Die van-Deemter-Gleichung (1956) stellt einen Zusammenhang zwischen der theoretischen 

Trennstufenhöhe H und der linearen Strömungsgeschwindigkeit u der mobilen Phase her. 

Eine kleine Trennstufenhöhe H bedeutet eine hohe Trennstufenzahl N für eine Trennstrecke 

bestimmter Länge. Für eine Diskussion der van-Deemter-Gleichung sei auf die 

Spezialliteratur verwiesen. Eine entscheidende Erniedrigung der Trennstufenhöhe H und 

damit eine Verbesserung der Trennleistung ist durch eine Verringerung der Teilchengröße 

und eine homogene Packung der stationären Phase zu erreichen (Abb. 9.12). 

195


Abb. 9.12: Graphische Darstellung der van-Deemter-Gleichung für verschiedene Korngrößen 

der stationären Phase. 

H: Trennstufenhöhe 

u: lineare Strömungsgeschwindigkeit 

dp: Korngröße der stationären 

Phase. 

Die lineare Strömungsgeschwindigkeit u (cm/min) der mobilen Phase ist eine von der 

Säulendimension unabhängige Größe. In der Praxis wird meist die Flussgeschwindigkeit 

(Volumenstrom) F (ml/min) angegeben. Beide Größen sind über die Gleichung 

F 

= u ⋅ A⋅ε 

t 

A: freie Querschnittsfläche der Säule 

ε t : totale Porosität der Säulenpackung 

miteinander verknüpft. 

Bei hoher Korngröße des Adsorbens (z.B. 150 μm) besitzt die theoretische Trennstufe einen 

hohen Wert (= niedrige Trennstufenzahl N), das Minimum der van-Deemter-Gleichung und 

damit der günstigste Arbeitsbereich (optimale Trennung) liegt in einem sehr schmalen 

Flussbereich u bzw. F. 

Bei kleiner werdenden Korngrößen nehmen die H-Werte ab, der rechte Teil der van-Deemter- 

Kurve wird flacher. Die Flussgeschwindigkeit kann deshalb in einem weiten Bereich variiert 

werden, ohne die Trennung der Säule wesentlich zu beeinflussen. 

Da bei kleiner werdenden Körnungen gleichzeitig auch der Durchflusswiderstand deutlich 

zunimmt, muss in diesen Korngrößenbereichen das Laufmittel mit hohem Druck auf die Säule 

gepumpt werden, um die erforderlichen Fließgeschwindigkeiten zu erreichen (Mittel- und 

Hochdruckchromatographie (MPLC, HPLC), bis zu 600 bar bei 3 μm Korngröße). 

Aus der van-Deemter-Gleichung ergibt sich weiterhin: 

• Die Korngrößenverteilung muss möglichst eng sein, um eine minimale Trennstufenhöhe 

zu erreichen (Verringerung der Diffusion). 

• Mit wachsender Viskosität des Laufmittels nimmt die Steigung des rechten Kurvenabschnittes 

zu, d. h., die Trennstufenhöhe wächst, die Trennstufenzahl N sinkt. 

196


Die konventionelle, drucklose ‚Schwerkraftsäule‘ verlangt relativ grobkörnige Füllungen 

(40–60 μm) und erlaubt deshalb auch nur einen sehr engen Bereich günstiger 

Fließgeschwindigkeiten. 

Einen Kompromiss stellen Körnungen von 40–60 μm dar. Sie verlangen nur geringen Überdruck 

(0.5–3 bar): z.B. Lobar-Fertigsäulen (Merck), Flash-Chromatographie etc. Diese 

Mitteldrucksäulen eignen sich für die meisten Trennprobleme. 

Tab. 9.3: Betriebsdaten einiger Chromatographiesäulen 

Kenndaten Typ Konventionelle Säule Niederdrucksäule 

1 h = 15, Ø = 1.0 

h = 24, Ø = 1.0 

Füllhöhe (h) und 

2 h = 30, Ø = 2.8 

h = 31, Ø = 2.5 

Durchmesser Ø [cm] 

3 h = 50, Ø = 5.0 

h = 44, Ø = 3.7 

Korngröße 

Druck 

Trennstufenzahl 

Günstige 

Durchflussgeschwindigkeit 

Max. Beladung *) 

für α = 3.0 


für α = 1.8 


für α = 1.3 

1 

2 

3 

1 

2 

3 

1 

2 

3 

1 

2 

3 

1 

2 

3 

1 

2 

3 

60–200 [μm] 

drucklos 

230 

460 

770 

cm/min ml/min 

0.2–0.8 0.15–0.6 

0.2–0.8 1.5–5 

0.2–0.8 4–15 

100–150 mg 

200–600 mg 

1000–2000 mg 

2–5 mg 

10–20 mg 

50–100 mg 

-- 

-- 

-- 

*) bezogen auf ein Molekulargewicht von etwa 200 g/mol. 

40–60 [μm] 

0.1–0.4 bar 

850 

1100 

1500 

cm/min ml/min 

0.5–3.5 0.5–3 

0.5–3.5 3–20 

0.5–3.5 10–70 

150–200 mg 

ca. 1000 mg 

2000–4000 mg 

10–50 mg 

200–400 mg 

800–1200 mg 

2–10 mg 

20–80 mg 

100–200 mg 

9.3.2 Ermittlung der Trennbedingungen mit Hilfe der DC 

Geeignete Trennbedingungen für die Säulenchromatographie lassen sich einfach und schnell 

über die DC bestimmen. Die Retentionsparameter von DC und SC sind über folgende Beziehung 

gekoppelt: 

1 − R 

R 

F 

F 

t 

≈ 

R 

− t 

t 

m 

m 

= 

t' 

t 

R 

m 

= k 

Mit Hilfe der DC wird das Trennproblem zunächst analytisch untersucht. Es muss ein geeignetes 

Adsorbens und eine möglichst optimale Laufmittelmischung gefunden werden. Zunächst 

werden Mischungen aus Essigsäureethylester und Pentan (oder Petrolether) mit 

Kieselgel als Adsorbens getestet. Anschließend wird für jede einzelne Substanz aus dem DC 

197


zunächst der R F -Wert und daraus der Retentionsfaktor k bestimmt. Für jeweils benachbarte 

Substanzpaare lassen sich damit die entsprechenden Trennfaktoren α berechnen, der kleinste 

Wert von α bestimmt das Trennproblem. Mit Hilfe der graphischen Darstellung (Abb. 9.10) 

kann nun mit den ermittelten Werten für α und k die erforderliche Bodenzahl für die SC 

abgeschätzt werden. 

Günstig für die erfolgreiche Trennung sind Retentionsfaktoren zwischen 1.5 (R F = 0.4) und 5 

(R F = 0.16) und möglichst hohe Trennfaktoren. 

Entsprechend der nötigen Trennstufenzahl und der gewünschten Beladung (zu trennende Substanzmenge) 

wählt man die geeignete Chromatographiesäule aus (vgl. Tab. 9.3). Für die 

drucklose, präparative Säulenchromatographie wählt man nach Möglichkeit das preisgünstige 

Kieselgel 60 (Porenweite 60 Å) mit einem Korngrößenbereich von 60–200 μm. 

Erfahrungsgemäß muss die Polarität des Laufmittels beim Übergang von der DC auf die SC 

etwas gesenkt werden, bei Mischungen einfach durch einen erhöhten Anteil der unpolaren 

Komponente. Dabei ist aber unbedingt auf die ausreichende Löslichkeit der Substanzprobe im 

Laufmittel zu achten! 

9.3.3 Praxis der Säulenchromatographie 

Die Chromatographiesäule 

Bei der Säulenchromatographie (unter Normal- oder Niederdruck) wird prinzipiell in senkrecht 

stehenden Glassäulen gearbeitet. Das Verhältnis Füllhöhe zu Säulendurchmesser soll 

etwa 10:1 bis 5:1 betragen. Günstig ist außerdem ein möglichst kleines Totvolumen am Ende 

der Säule (Auslauf), dadurch wird die nachträgliche Durchmischung der getrennten Banden 

verringert. 

Um zu verhindern, dass das Adsorbens beim Füllen aus der Säule ausläuft, drückt man einen 

Wattebausch in den Auslauf. In einer anderen Variante übernimmt eine fest eingebaute Frittenplatte 

diese Funktion. 

Bei Schwerkraftsäulen muss am Auslauf unbedingt ein gut dichtender und regulierbarer Hahn 

angebracht sein, vorzuziehen ist hier unbedingt ein Teflonhahn, optimal ist ein Feinregulierventil 

aus Teflon. Das bedeutet auch äußerste Sorgfalt beim Füllen bzw. Säubern der Säule, 

da Füllmaterial (Kieselgel), zwischen Hülse und Küken das Teflonküken beschädigt und eine 

einwandfreie Dichtung blockiert. 

Wird ein normaler Glas-Schliffhahn verwendet, besteht die Gefahr, dass das Schlifffett bei 

der Elution ausgewaschen wird. Besser ist in diesem Fall die Verwendung von Graphit (sehr 

weicher Bleistift) als Schmiermittel. 

198


Im einfachsten Fall – vor allem bei Fertigsäulen und Mitteldrucksäulen – setzt man einen 

Tygon- oder Teflonschlauch am Auslauf ein. Die Regulierung der Flussgeschwindigkeit 

erfolgt dann mit Hilfe eines Quetschhahns oder durch Dosierung des Laufmittels am Säulenanfang. 

Abb. 9.13 zeigt einige Säulentypen für unterschiedliche Ansprüche und Zwecke. Die Maße 

der Säulen können variieren, im Normalfall sind jedoch drei Standardgrößen (siehe Tab. 9.3) 

ausreichend. 

Abb. 9.13: Verschiedene Arten von Chromatographiesäulen zur Säulenchromatographie 

a) Glasrohr mit Wattebausch und Quetschhahn 

b) Glasrohr mit Wattebausch und Schliffhahn 

c) Glasrohr mit Frittenplatte und Quetschhahn 

d) Glasrohr mit Frittenplatte und Schliffhahn 

e) Glasrohr mit Frittenplatte, Schliffhahn, 

seitlichem Stickstoffhahn, Lösungsmittelreservoir 

und Kühlmantel. 

Füllen der Säule und Konditionierung 

Im Wesentlichen gibt es zwei Methoden, um eine Chromatographiesäule zur drucklosen oder 

Niederdruck-Chromatographie zu füllen: 

Nassfüllung: 

Die Nassfüllung wird am häufigsten angewandt. Sie erfordert am wenigsten Übung, liefert 

aber wegen der trichterförmig laufenden Zonen die geringste Trennleistung. 

Die abgemessene oder abgewogene Menge Adsorbens wird im Laufmittel suspendiert. Dieser 

dünne Brei wird langsam in die zu etwa 1/3 mit Laufmittel gefüllte Säule eingegossen, dabei 

lässt man das Laufmittel in dem Maß ablaufen, wie die Suspension zufließt. Um Risse und 

Luftblasen zu vermeiden, klopft man – während sich das Adsorbens absetzt – gleichmäßig 

von allen Seiten an die Säule. Zum Schluss lässt man das Laufmittel durch Schließen des 

Hahns etwa 1 cm über der Säulenfüllung stehen und deckt die Füllung mit einer ca. 1 cm 

hohen Schicht aus reinem Seesand ab. 

In einer Variante füllt man die Säule zu 3/4 mit Laufmittel und lässt über einen Trichter langsam 

das trockene Adsorbens einrieseln. Auch hier erreicht man durch Klopfen an die Glaswand 

eine gleichmäßige und blasenfreie Säulenfüllung. 

199


Trockenfüllung: 

Dieses Verfahren ist zeitaufwendiger als die Nassfüllung und erfordert mehr Übung. Der Vorteil 

liegt in einer dichteren und homogeneren Packung der Säule, dementsprechend schmäler 

werden die Zonen; die Trennleistung steigt bei gleicher Säulenlänge. 

In eine Säule mit Frittenboden wird das Adsorbens trocken über einen Trichter eingefüllt. 

Durch Klopfen an die Außenwand wird die Oberfläche geglättet, anschließend wird der Einlauf 

mit einem Stopfen verschlossen und am Auslauf Unterdruck angelegt; nach der Evakuierung 

wird der Stopfen schnell entfernt und die Packung auf diese Weise verdichtet. Der Vorgang 

wird dreimal wiederholt. Die Füllung wird anschließend mit 1 cm Seesand abgedeckt. 

Zur Konditionierung wird der Auslaufhahn leicht geöffnet und über einen aufgesetzten 

Tropftrichter langsam das Solvens aufgebracht. Falls eine zu starke Erwärmung an der Solvensfront 

auftritt – dies ist vor allem bei polaren Laufmitteln durch die hohe Adsorptionswärme 

der Fall – muss die Zulaufgeschwindigkeit verringert werden. Erst wenn das Laufmittel 

aus der Säule austritt, wird die Zuflussgeschwindigkeit erhöht bei gleicher Stellung des 

Auslaufhahns. Hat sich genügend Laufmittel über der Kieselgelschicht angesammelt, kann 

der Auslaufhahn weiter geöffnet werden. Unter leichtem Überdruck (ca. 0.2 bar, Handgebläse 

oder Pumpe) wird nun das Laufmittel durch die Säule gedrückt bis alle Luftblasen entfernt 

sind, die Säule gleichmäßig benetzt ist und optisch homogen erscheint. Die Säule darf zu keinem 

Zeitpunkt wieder trocken laufen! 

Der Zeitbedarf für die Konditionierung beträgt etwa 60–90 Minuten, durch kurzzeitiges Öffnen 

und Schließen des Auslasshahns bei leichtem Überdruck kann sie beschleunigt werden. 

Bei stark polaren oder niedrigsiedenden Laufmitteln muss mit einem größeren Zeitaufwand 

gerechnet werden; bewährt hat sich in diesen Fällen die Verwendung von Chromatographiesäulen 

mit Kühlmantel. 

Auftragen der Substanz - Beladung 

Von der zu trennenden Substanzprobe wird am besten eine möglichst konzentrierte Lösung 

im Laufmittel hergestellt. Wenn das nicht möglich ist, muss auf ein unpolareres Laufmittel 

ausgewichen werden. Auf keinen Fall darf die Probe in einem stärker eluierenden Solvens 

aufgetragen werden! 

Kann die zu trennende Substanz nur in einem Lösungsmittel mit stärkerer Elutionskraft als 

das Laufmittel ausreichend gelöst werden, kann man sich folgendermaßen behelfen: Zu der 

Lösung gibt man etwa die 10-fache Menge an Kieselgel (bezogen auf die Substanz) und engt 

zur Trockne ein. Das so beladene Kieselgel wird dann (nach dem Konditionieren der Säule) 

trocken auf das Adsorbens aufgetragen, vorsichtig mit Seesand abgedeckt und mit Laufmittel 

benetzt. Dabei werden durch leichtes Klopfen an die Säule die auftretenden Luftbläschen 

möglichst weitgehend beseitigt. 

200


Bei konventionellen Säulen lässt man zum Auftragen das Laufmittel in der Säule genau 

soweit ab, bis der Flüssigkeitsspiegel die Oberkante der Säulenfüllung erreicht hat. Anschließend 

lässt man die konzentrierte Probenlösung langsam und gleichmäßig mit einer Pipette 

entlang der Glaswand auf die Säulenfüllung fließen. Durch Regulierung des Hahns lässt man 

das Gemisch langsam auf die Säule ‚aufziehen‘, bis der Flüssigkeitsspiegel gerade eingezogen 

wurde. Es wird nun noch mehrfach in gleicher Weise mit wenig Laufmittel nachgewaschen, 

bis die Probe vollständig auf die Säule aufgetragen ist. 

Entwicklung und Fraktionennahme 

Erst nachdem die Substanz aufgetragen wurde, kann die Säule bei 

geschlossenem Hahn mit Solvens gefüllt werden. Dabei darf die 

Säulenfüllung nicht aufgewirbelt werden! Die Elutionsgeschwindigkeit 

(0.2–0.5 cm/min) wird nun am Auslauf eingestellt. 

Abb. 9.14 

Hierauf wird ein Scheidetrichter mit einem dicht schließendem 

Gummistopfen so auf die Säule aufgesetzt, dass das Auslaufrohr in 

die Säulenflüssigkeit eintaucht, und mit Laufmittel aufgefüllt. Bei 

geöffnetem Trichterhahn läuft das Eluens automatisch mit der 

eingestellten Durchflussgeschwindigkeit nach (Abb. 9.14). 

Wenn der Scheidetrichter rechtzeitig nachgefüllt wird, wird verhindert, 

dass die Säule während der Chromatographie trocken 

läuft. 

Bei der nun stattfindenden Entwicklung des Chromatogramms 

trennt sich das Gemisch in Substanzzonen auf, die nacheinander 

am Auslauf aufgefangen werden. 

Besteht die zu trennende Probe aus farbigen Substanzen, kann der Verlauf der Chromatographie 

bequem verfolgt werden und die Zonen können einzeln aufgefangen werden. Farblose 

Substanzen können auf folgende Weise erfasst werden: 

• Es werden willkürlich viele gleichgroße Fraktionen (5–15 ml, je nach Durchflussmenge 

und Trennproblem) aufgefangen, die anschließend durch vergleichende DC untersucht 

werden. Identische Fraktionen werden vereinigt, Mischfraktionen können evtl. durch 

nochmalige Chromatographie getrennt werden (Abb. 9.15). 

In Sonderfällen können die einzelnen Fraktionen auch UV-spektroskopisch gemessen oder 

durch spezifische Farbreaktionen identifiziert werden. 

• Man lässt das Eluat durch eine Durchflusszelle laufen, die über UV- oder Brechungsindex-Signale 

die einzelnen Fraktionen anzeigt. Der Vorteil hierbei ist, dass ein nötiger 

Fraktionswechsel direkt zu erkennen ist. Es können allerdings auch Substanzen ‚unbemerkt‘ 

durch den Detektor gelangen (z. B. bei niedrigen Extinktionswerten bei der eingestellten 

Wellenlänge). 

201


Abb. 9.15: DC-Messung der einzelnen Fraktionen aus der Säulenchromatographie 

R: Referenz (= ursprüngliche Probe) 

1-8: Fraktionen aus der SC 

1, 2: Reinfraktion A 

4, 5: Reinfraktion B 

7, 8: Reinfraktion C 

3, 6: Mischfraktionen, nochmalige 

Trennung nötig 

R 

1 2 3 4 5 6 7 8 

R 

Aufarbeitung der Fraktionen 

Von den einzelnen Fraktionen wird das Laufmittel abdestilliert. Hierbei muss besonders 

darauf geachtet werden, dass bei der Destillation kein Schlifffett eingeschleppt wird. Auch 

das ‚Abziehen‘ des Lösungsmittels am Rotationsverdampfer kann zu Verlusten selbst 

schwerer flüchtiger Substanzen führen, deshalb sollte nur mit geregeltem Druck (Vakuum- 

Controller) destilliert werden. 

Auf jeden Fall sollte eine Massenbilanz erstellt werden, um Verluste bei der Chromatographie 

festzustellen. Nur so kann ermittelt werden, ob sich noch größere Substanzmengen 

auf der Säule befinden. 

Die Reinheit der isolierten Substanzen (ein Fleck auf der DC-Folie) muss weiter überprüft 

werden (Schmp., Brechungsindex, Spektroskopie usw.). 

9.3.4 Rückgewinnung des Laufmittels 

Die Säulenchromatographie, insbesondere wenn sie unter Druck (Mitteldruckchromatographie 

bzw. HPLC) durchgeführt wird, führt zu hohem Solvensverbrauch. Zudem handelt 

es sich meist um reine und damit auch relativ teure Lösungsmittel, die bei diesen Methoden 

eingesetzt werden. Aus Wirtschaftlichkeitsüberlegungen und – nicht zuletzt – aus Gründen 

der Abfallreduzierung und des Umweltschutzes ist es gerade in diesem Bereich sinnvoll, das 

Laufmittel wieder zu verwenden. 

Bei der destillativen Aufarbeitung der Fraktionen erhält man bereits ein vorgereinigtes Laufmittel 

zurück. Beim Einsatz von reinen Lösungsmitteln in der Chromatographie ist es problemlos, 

durch eine weitere Feindestillation, evtl. mit anschließendem Absolutieren, das reine 

Solvens zurückzugewinnen. 

Auch Lösungsmittelgemische können unter Umständen wieder verwendet werden. Da jedoch 

auch bei einer Feindestillation keine 100-prozentige Trennung der Komponenten zu erwarten 

202


ist, muss die ursprüngliche Mischung nachträglich wieder eingestellt werden. Das kann über 

Dichte- oder Brechungsindexbestimmungen geschehen, wesentlich genauer ist jedoch die 

Bestimmung der Elutionskraft der Mischung: Dazu wird eine Testmischung mit verschiedenen 

Laufmittelmischungen der Solventien A und B am DC untersucht und die Eichkurve 

R FA /R FB gegen die Zusammensetzung von A und B aufgestellt. Wird die Testmischung mit 

dem zurückgewonnenen Solvens als Laufmittel im DC untersucht, kann aus dem Verhältnis 

R FA /R FB direkt auf die Zusammensetzung der Laufmittelmischung geschlossen werden. Je 

nach Bedarf wird die Mischung durch Zusatz von Solvens A oder B auf den ursprünglichen 

Gehalt gebracht wird (Abb. 9.16). 

Abb. 9.16: Dünnschichtchromatographische 

Bestimmung der Zusammensetzung 

eines Laufmittelgemisches am 

Beispiel von Petrolether/Ethylacetat- 

Gemischen an Kieselgel. Testmischung: 

Benzoesäurebenzylamid / Benzophenon 

Beispiel: R F (Benzeosäurebenzylamid)/R F 

(Benzophenon) = 0.60 die Mischung 

enthält 60 Vol-% Petrolether und 40 % 

Ethylacetat. 

Dieses Verfahren scheint etwas aufwendig, da aber der Lösungsmittelverbrauch häufig im 

Bereich von vielen Litern liegt, ist es aus Kostengründen und der Entsorgungsproblematik 

sinnvoll. 

9.3.5 Störungen und Fehler 

Bei der Säulenchromatographie können Störungen auftreten, die den Trenneffekt verschlechtern 

oder die Chromatographie unmöglich machen: 

• Die Säule ‚reißt‘ während der Entwicklung: Diese häufige Störung kann mehrere Ursachen 

haben: 

- Die Säule wurde nicht gründlich genug konditioniert. 

- Es wird mit einem niedrigsiedenden Laufmittel gearbeitet (z.B. n-Pentan oder Diethylether). 

Hier kann die Adsorptionswärme zur Bildung von Gasbläschen führen. Durch 

Kühlung der Säule kann das Problem behoben werden. 

- Die Säule reißt von unten nach oben: Der Strömungswiderstand in der Säule ist zu 

hoch, es kann weniger Laufmittel nachfließen als am Auslauf die Säule verlässt. In 

diesem Fall kann entweder ein leichter Überdruck angelegt werden oder der Auslaufhahn 

muss weiter geschlossen werden. 

• Die Säule ‚verstopft‘ und reißt schließlich: Hier wurde eine Probe aufgetragen, die noch 

feine, ungelöste Feststoffe oder klebrige, polymere Bestandteile enthält. Die obersten 

Schichten der Säule sind mit feinem Schlamm verstopft oder verklebt, durch Aufrühren 

203


der obersten Schicht (einige Zentimeter) mit einem Glasstab kann das Problem manchmal 

behoben werden. 

Meistens ist die Chromatographie kaum zu retten, vor der Wiederholung muss das Rohprodukt 

entweder filtriert oder über eine kurze Säule (2 x 5 cm, evtl. Druck anlegen) 

vorgereinigt werden. 

• Die Trennung ist schlechter als erwartet: Hier wurde meist zu viel Substanz aufgetragen. 

Die Kapazität der verwendeten Säule sollte nochmals geprüft werden (vgl. Tab. 9.3), in 

einigen Fällen bewirkt auch ein Wechsel zu weniger polaren Laufmitteln oder die Verwendung 

von Adsorbentien höherer Aktivität bereits Abhilfe. 

• Es wird deutlich weniger Produkt eluiert als erwartet: Hier muss zunächst geprüft werden, 

ob die Substanz auf dem verwendeten Adsorbens stabil ist. Dazu sollte das DC nochmals 

genau überprüft werden (Schwanzbildung auch bei kleinen Substanzmengen?), in Zweifelsfällen 

wird ein zweidimensionales DC entwickelt (mit jeweils demselben Laufmittel) 

und geprüft, ob auf dem Endpunkt des 1. Laufes (= Startpunkt des 2. Laufes) ein Fleck 

‚sitzen bleibt‘. Abhilfe kann möglicherweise die Verwendung von Adsorbens geringerer 

Aktivität (Akt.-Stufe II–IV) schaffen, notfalls kann auch die Verweilzeit der Substanz auf 

der Säule durch Erhöhung der Fließgeschwindigkeit verringert werden (siehe Flash-Chromatographie). 

In beiden Fällen muss jedoch die Verringerung der Trennstufenzahl der 

Säule in Kauf genommen werden. 

9.3.6 Flash-Chromatographie (Blitz-Chromatographie) 

Die Flash-Chromatographie ist eine effiziente und schnelle Methode für einfache bis mittlere 

präparative Trennprobleme bei schwachem Überdruck mit geringem experimentellen Aufwand. 

Im Unterschied zur ‚normalen‘ Säulenchromatographie wird feineres Material für die 

stationäre Phase verwendet und dadurch eine höhere Trennleistung erreicht. Die Durchflussgeschwindigkeit 

wird – wie bei der Mitteldruckchromatographie – durch den Überdruck 

erhöht: Die Trennzeit verkürzt sich und wegen der kürzeren Verweilzeit des Probenmaterials 

kann auch die Zersetzung empfindlicher Substanzen weitgehend vermieden werden. Die 

Methode wurde erstmals 1978 von Still publiziert und patentiert (W.C. Still et al., J. Org. 

Chem. 1978, 43, 2923). 

Als stationäre Phase können alle üblichen Säulenmaterialien verwendet werden, typische 

Korngrößen liegen zwischen 30 und 60 μm. 

204


Abb. 9.17: Einfache Apparatur 

zur Flash-Chromatographie 

Eine einfache Apparatur (Abb. 9.17) besteht aus einer 

Chromatographiesäule (1) mit Glasfrittenboden (2) und 

einem so genannten ‚Flowcontroller‘ (3) zum Regulieren 

des Überdrucks, dazwischen kann noch ein Solvens-Vorratsgefäß 

(4) eingebaut werden. Die Druckversorgung 

erfolgt am Schlauchanschluss (5), meistens über Stickstoff- 

oder Pressluftdruckflaschen mit Druckminderer; 

alternativ kann der Druck auch mit einem Handgebläse 

erzeugt werden. Am Nadelventil (6) des Flowcontrollers 

kann die Durchflussgeschwindigkeit geregelt werden, der 

Überdruck entweicht über (7). 

Alle Schliffverbindungen müssen gegen Überdruck gesichert 

werden, die Glassäule und das Solvens-Vorratsgefäß 

müssen mit einem Splitterschutz versehen sein (Berstgefahr 

durch Überdruck!). 

Statt der Glasfilterfritte (2) kann auch ein Baumwollpropfen 

verwendet werden, er muss dann mit etwa 1 cm 

feinen See- oder Quarzsand überschichtet werden, um das 

Auslaufen der feinen Säulenfüllung zu verhindern. 

Die Trennleistung der Flash-Chromatographie entspricht der von Niederdrucksäulen (siehe 

Tab. 9.3). In Abhängigkeit von der Säulengröße und dem Trennproblem können Substanzmengen 

von 0.01 bis 10 g in 15 Minuten getrennt werden. 

Mittlerweile sind von verschiedenen Herstellern auch komplette Flash-Chromatographiesysteme 

im Handel erhältlich. Der Überduck wird meist mit einfachen Pumpen erzeugt, als 

Säulen werden meist fertig gepackte ‚Cartridges‘ mit Kunststoffmantel (Polypropylen) in verschiedenen 

Größen verwendet. Die Systeme sind in der Regel modular aufgebaut und können 

mit Detektoren oder einem automatischen Fraktionssammler ausgerüstet werden. 

9.3.7 Hochdruckflüssigkeitschromatographie (HPLC) 

Die Hochdruckflüssigkeitschromatographie (HPLC, High Pressure Liquid Chromatography 

oder High Performance Liquid Chromatography) ist die leistungfähigste Variante der Flüssigkeitschromatographie. 

Die hohe Trennleistung wird durch den Einsatz von sehr feinen 

Säulenfüllungen erreicht, was einen hohen Durchflusswiderstand verursacht. Eine vernünftige 

Flussgeschwindigkeit kann nur durch die Verwendung von Hochdruckpumpen (Druckbereich 

50–300 bar) erreicht werden. In Abbildung 9.18 ist der Aufbau einer HPLC-Anlage schematisch 

dargestellt. 

205


Als Trennsäulen werden fertig gepackte, druckbeständige Edelstahl-Rohre verwendet, Säuleneingang 

und –ausgang sind mit feinen Edelstahlfrittenplatten verschlossen. Typische 

Säulen für die analytische HPLC besitzen einen Durchmesser von 2–4.6 mm und eine Länge 

von 125 oder 250 mm; für präparative Trennungen sind Säulen mit 10–80 mm Durchmesser 

und Längen bis zu 60 cm erhältlich. Zur Verbindungen der Säule mit der Pumpe und Detektor 

werden verschraubte Kapillaren aus Edelstahl oder einem speziellen, druckbeständigen 

Kunststoff (PEEK) verwendet. 

Als stationäre Phase wird Säulenfüllmaterial mit Korngrößen von 3–10 μm verwendet, häufig 

werden modifizierte Kieselgele eingesetzt (Reversed Phase Chromatographie). Sphärisches 

Material mit sehr enger Korngrößenverteilung verbessert die Trennleistung. Die Analysenzeit 

kann durch die Verwendung dünnerer Säulen mit Korngrößen < 2 μm weiter verkürzt werden 

(Microbore-Säulen). 

Abb. 9.18: Schematischer Aufbau einer HPLC-Anlage. 

1 Vorratsflaschen mit Solvens 

2 Mischkammer 

3 Hochdruckpumpe 

4 Probenaufgabeventil 

5 Spritze 

6 Probenschleife 

7 Trennsäule 

8 Detektor 

9 Computer zur Steuerung und 

Auswertung 

Der Eluent (mobile Phase) wird aus den Vorratsflaschen (1) angesaugt, bei Trennungen mit 

Gradienten wird die Zusammensetzung des Eluenten aus den einzelnen Solventien in der 

Mischkammer (2) eingestellt. Die Hochdruckpumpe (3) fördert den Eluenten mit konstanter 

Flussgeschwindigkeit zu Trennsäule (7). 

Die Probenaufgabe erfolgt über das Mehrwegeventil (6): Mit einer Spritze wird die Probenschleife 

mit einem definiertem Inhalt der Probenlösung gefüllt. Durch Umschalten des Ventils 

(6) wird der Inhalt der Probenschleife zum Eingang der Trennsäule gepumpt und getrennt.. 

Die Trennung kann über den Detektor (8) am Säulenausgang verfolgt werden. 

Moderne Anlagen registrieren das Detektorsignal über einen Rechner, der auch die Steuerung 

der Pumpe und die Gradientenbildung übernimmt. 

206


Bei der isokratischen Trennung wird ein Eluent mit konstanter Zusammensetzung verwendet. 

Für die Trennung komplexer Mischungen mit sehr unterschiedlichen Retentionszeiten ist 

die Gradienten-Trennung günstiger: Dabei wird die Zusammensetzung des Eluenten im 

Verlauf der Trennung nach einem vorgegebenem Programm geändert (z.B. 90% Hexan/10% 

Diclormethan zu 50% Hexan/50% Dichlormethan). Die Mischung des Eluenten erfolgt in 

speziellen Mischkammern entweder vor oder nach der Hochdruckpumpe. 

Als Detektoren werden häufig UV/Vis-Detektoren mit einstellbaren Wellenlängen verwendet. 

Die Empfindlichkeit hängt von der Absorption der Substanz bei der gewählten Wellenlänge 

ab. Dioden-Array-Detektoren erlauben die Registrierung von größeren Wellenlängenbereichen 

gleichzeitig, dadurch können überlappende Peaks leichter identifiziert werden. Seltener 

eingesetzt werden refraktive Detektoren (Änderung des Brechungsindex des Eluenten) 

oder ORD-Detektoren (Änderung des Drehwerts bei Trennung von chiralen Substanzen). In 

schwierigen Fällen können auch verschiedene Detektoren hintereinander geschalten werden. 

Die Identifizierung der einzelnen Substanzen ist nur über die R F -Werte aus Vergleichsmessungen 

möglich, für die eindeutige Identifizierung werden häufig Referenzsubstanzen als 

interne Standards zu der Probenmischung gegeben. Für quantitative Analysen müssen zusätzlich 

Eichmessungen mit verschiedenen Konzentrationen der zu bestimmenden Substanz in 

Gegenwart der internen Standardsubstanz durchgeführt werden. 

Seit einigen Jahren werden im analytischen Bereich auch MS-Detektoren eingesetzt (HPLC/ 

MS-Kopplung). Hier wird ein Teil des aus der Säule austretenden Eluenten dem Einlass eines 

Massenspektrometers zugeführt, die Massenspektren werden kontinuierlich gemessen. Die 

erhaltenen Massespektren lassen direkte Rückschlüsse auf die Art der einzelnen Substanzen 

zu. 

207


9.4 Gaschromatographie (GC) 

9.4.1 Einführung 

Im Gegensatz zur normalen Chromatographie (Flüssigkeitschromatographie, LC ≡ Liquid 

Chromatography) mit einem Solvens als mobiler Phase ist bei der GC die mobile Phase ein 

Gas, z. B. Helium, Stickstoff oder Wasserstoff (Trägergase). 

Grundvoraussetzung für die GC ist, dass das zu untersuchende Substanzgemisch unzersetzt 

verdampfbar ist. Aus diesem Grund befinden sich die Trennsäulen in einem Säulenofen, der 

mit einem Temperaturprogramm geregelt wird. 

Als stationäre Phasen sind Flüssigkeiten geeignet, die unter den Arbeitsbedingungen chemisch 

und thermisch stabil sind, niedrige Viskositäten und Dampfdrucke besitzen und in 

denen das Substanzgemisch löslich ist. 

Geeignet sind: 

• Silikone (z. B. SE-30, DC-20) 

• Ester (z. B. Dioctylphthalat, Diisodecylphthalat) 

• Polyester (z. B. Polyethylenglykolterephthalat (EGTP), Polyethylenglycolsuccinat (EGS)) 

• Poly(ethylenoxy)glykole (z. B. Carbowax 300 bzw. 4000) 

• Nitrile (z. B. 1,2,3-Tris(cyanoethoxy)propan (TCEP) 

Als Trägermaterialien für die stationären Phasen werden z. B. eingesetzt Chromosorb, Celite 

und Kieselgurpräparate. Wenn die stationäre Phase eines der oben angeführten Solventien ist, 

spricht man von einer Flüssigkeits-Gaschromatograhpie (Liquid Gas Chromatography, 

LGC) im Gegensatz zur Solid Gas Chromatography (SGC), bei der die Chromatographiesäule 

nur mit einem festen Adsorbens beschickt ist, wobei das zu untersuchende Substanzgemisch 

auf der aktiven Oberfläche des Adsorbens aufzieht. 

Die niedrige Viskosität des Gases bei der GC als mobiler Phase erlaubt im Gegensatz zur 

LC den Einsatz sehr langer Trennsäulen, aus technischen Gründen ist der Eingangsdruck einer 

Trennsäure aber auf 10 bar beschränkt. 

Die schnellere Diffusion in Gasen ermöglicht größere Körnungen des Trägermaterials (0.1– 

0.25) als bei der LC (0.005–0.05 mm). 

Die geringe Wärmekapazität der Gase erlaubt eine schnelle Aufheizung der Säule während 

der Trennung (Temperaturprogramm). 

208

9.4 Gaschromatographie 

9.4.2 Die Trennsäulen 

Die Gaschromatographie ist generell natürlich nur in Säulen möglich, da das Trägergas nur 

hier geführt werden kann. Trennsäulen sind aus Edelstahl-, Glas- oder Quarz-Rohren, die in 

gerader oder aufgewendelter Form in den Säulenofen eingepasst werden. 

Gepackte Säulen 

Gepackte Säulen werden heute nur noch für besondere Trennprobleme oder für präparative 

Trennungen eingesetzt. Im Handel erhältliche, fertige Säulenfüllungen werden bei Unterdruck 

in die Trennsäule eingefüllt. Vor Inbetriebnahme werden die gefüllten Säulen bis an die obere 

Grenztemperatur aufgeheizt, um noch anhaftende Lösungsmittelreste (nicht die stationäre 

flüssige Phase!) zu entfernen. 

Zur eigenen Herstellung von Säulenfüllungen muss das Trägermaterial, z. B. Chromosorb 

(siehe oben), Korngröße von 0.1 bis 0.25 mm, mit der stationären flüssigen Phase (3– 

15 g/100 g Trägermaterial) belegt werden. Hierzu wird die stationäre Phase in soviel niedrig 

siedendem Lösungsmittel gelöst, dass das Trägermaterial völlig bedeckt ist. Anschließend 

wird das Solvens am Rotationsverdampfer wieder abgezogen. 

Kapillarsäulen 

In der Analytik werden fast ausschließlich Kapillarsäulen eingesetzt. Sie enthalten kein 

Trägermaterial, die stationäre Phase haftet an der Säulenwand. Zur Herstellung wird die Säule 

mit einer Lösung der stationären Phase in einem niedrig siedenden Solvens gefüllt und das 

Solvens unter vermindertem Druck abgezogen. Die Präparation von Kapillarsäulen erfordert 

viel Erfahrung, es empfiehlt sich, auf käufliche Säulen zurückzugreifen. 

Die eingesetzten Säulen lassen sich grob folgendermaßen einteilen (Tab. 9.4). 

Tab. 9.4: Säulentypen für die Gaschromatographie: 

Länge [m] Durchmesser [mm] Trennstufen Belastbarkeit (g) 

Gepackte Säule 

Präparativ 1–8 6–80 500–2000 10 –3 –1 

Gepackte Säule 

Analytisch 1–8 2–5 1000–10000 10 –6 –10 -3 

Kapillarsäule 10–100 0.1–0.8 10000–100000 10 –9 –10 -6 

209


9.4.3 Physikalische Aspekte der Liquid Gas Chromatography (LGC) 

Die LGC basiert auf der Verteilung des Analysengemisches zwischen der stationären 

Phase C S und der mobilen Phase C m , für die der Nernst’sche Verteilungssatz gilt: 

C 

K = 

C 

S 

m 

C S : Konz. in der stationären Phase 

C m : Konz. in der mobilen Gasphase 

K Verteilungskoeffizient 

Die Trennstufen (Tab. 9.4) der GC-Säulen zeigen eindeutig die Überlegenheit der Gaschromatographie 

gegenüber der Flüssigkeitschromatographie und natürlich auch gegenüber 

der Kolonnendestillation. 

Bevorzugte Einsatzgebiete der LGC sind: 

• Trennung chemisch sehr ähnlicher Substanzen – z. B. homologer Reihen mit unterschiedlichen 

Siedepunkten – über ihren Dampfdruck. 

• Trennung von Substanzen mit gleichem Siedepunkt aber verschiedenen chemischen 

Eigenschaften und damit auch verschiedenen Wechselwirkungen mit der stationären 

Phase. 

Die GC verbindet also die Destillation mit den Möglichkeiten der Flüssigkeitschromatographie. 

Der Dampfdruck p einer reinen Substanz ist nach Clausius-Clapeyron temperaturabhängig: 

d ln p 

dT 

ΔH 

= ΔH : Verdampfungsenthalpie 

2 

R ⋅T 

Die Partialdrucke eines Gemisches nehmen ebenfalls exponentiell zu. Wenn die Säulentemperatur 

zu tief ist, bewegen sich die Substanzen auf der Säule gar nicht. Die richtigen Säulentemperaturen 

bei gepackten Säulen liegen 10–40 °C unter der Siedetemperatur der Analysenproben, 

bei Kapillarsäulen bis zu 100 °C tiefer. 

Weiten Siedebereichen der Probe trägt das Temperaturprogramm des Säulenofens Rechnung. 

Es regelt das Aufheizen der Säule während der Trennung. Wenn man die Heizrate richtig einstellt, 

erscheinen alle Peaks einer homologen Reihe mit gleichen Halbwertsbreiten und nahezu 

gleichen Abständen. 

210


9.4.4 Aufbau eines Gaschromatographen 

Das Trägergas (aus einer Druckgasflasche) zum Transport der Probe durch die Säule wird 

durch Druckminderer auf den erforderlichen Betriebsdruck gebracht, ein Strömungsregler 

erlaubt die Feineinstellung des Gasstroms. Die Substanzmischung wird über das Probenaufgabesystem 

unmittelbar vor der Trennsäule (gepackt oder kapillar) eingebracht. Der Säulenofen 

erlaubt die Durchführung der Trennung bei konstanten oder variablen Temperaturen 

(Temperaturprogramm). Die am Säulenende austretenden Substanzen werden von einem 

Detektor in elektrische Signale umgewandelt und auf einem Schreiber ausgegeben. In der 

Regel integriert der Schreiber auch über die Peakflächen und erlaubt damit die quantitative 

Auswertung (Abb. 9.19). 

Abb. 9.19: Apparative Gaschromatographie-Anordnung 

1 Druckflasche für Trägergas 

2 Absperrventil 

3 Manometer 

4 Druckminderer 

5 Strömungsregler 

6 Probenzugabe 

7 Trennsäule 

8 Ofen mit Temperaturprogramm 

9 Detektor 

10 Schreiber 

11 Strömungsmesser 

Als Detektoren werden eingesetzt: 

• Flammenionisationsdetektor (FID) 

• Flammenphotometrischer Detektor (FPD) 

• Thermionischer Detektor (PND) 

• Elektroneneinfang-Detektor (ECD) 

• Photoionisationsdetektor (PID) 

• Helium-Detektor (HeD) 

Am universellsten einsetzbar ist der Flammenionisationsdetektor (FID). Hier wird die elektrische 

Leitfähigkeit einer Flamme in einem elektrischen Feld gemessen (Abb. 9.20). Dem aus 

der Säule austretenden Gasgemisch (Helium oder Stickstoff als Trägergas + Substanz) wird 

als Brenngas Wasserstoff zugemischt und in einer kleinen Düse verbrannt. Die notwendige 

Luft wird von außen zugeführt. Über der Düse ist eine ringförmige Sammelelektrode angeordnet, 

zwischen ihr und der Düse liegt ein elektrisches Feld von einigen 100 V. In der 

Flamme wird die Substanz thermisch ionisiert, dadurch fließt ein messbarer Strom von der 

Düse (Kathode) zur Sammelelektrode (Anode), der verstärkt und auf einen Schreiber ausgegeben 

wird. 

211


Abb. 9.20: Messprinzip des Flammenionisationsdetektors. 

1 Flammendüse 

2 Flamme 

3 Spannungsquelle 

4 Sammelelektrode 

5 Messverstärker 

6 Schreiber oder Computer 

Die Grundionisation – wenn nur Trägergas und Brenngas (H 2 ) im FID vorliegen – ist sehr 

klein. Erst wenn thermisch ionisierbare Substanzen vorliegen (alle Substanzen mit C–H-Bindungen) 

steigt die Ionenkonzentration merklich an und damit auch der gemessene Strom. 

Die gemessenen Ströme sind über einen weiten Bereich direkt proportional zur Substanzmenge, 

die Empfindlichkeit für verschiedene Substanzen ist aber unterschiedlich. Für 

quantitative Analysen ist deshalb immer eine Kalibrierung notwendig. Schwer ionisierbare 

Substanzen wie H 2 O, CS 2 oder CCl 4 sind praktisch nicht zu detektieren. Die Nachweisgrenze 

liegt bei etwa 5·10 –12 gC sec –1 (gC: Gramm Kohlenstoff). 

FID sind robuste Detektoren für die organische Routine-Analyse, sie zeichnen sich vor allem 

durch ihre Unempfindlichkeit gegen Änderungen der Temperatur- und der Strömungsgeschwindigkeit 

aus. 

Über die Funktionsweise der übrigen Detektoren informiere man sich in der Spezialliteratur. 

9.4.5 Arbeitsweise des Gaschromatographen 

Der Gaschromatograph liefert ein Gaschromatogramm, das die Detektorsignale als Funktion 

der Zeit während der Auftrennung eines Gemisches (Komponenten A, B, C, D, Abb. 9.21). 

Bei t = 0 wird die Substanzprobe auf die Säule gegeben, in dem abgebildeten fiktiven Gaschromatogramm 

erscheinen nach 1–5 Minuten die Signale (Peaks) der Komponente. 

Die Zeit, die eine Komponente braucht, um direkt mit dem Trägergas durch die Säule – ohne 

Verzögerung – zu wandern (z. B. Peak L) nennt man Durchbruchzeit t m (in älterer Literatur 

auch Totzeit t 0 ). 

212


Abb. 9.21: Fiktives Gaschromatogramm. Der Peak L ist das Signal für die mit der Probe 

eingedrungene Luft, eine Blindprobe b) bestätigt dies. 

a) 

b) 

Aus den Peaks im Gaschromatogramm lässt sich nicht ersehen, um welche Substanzen es sich 

handelt. Dies setzt eine Chromatographie mit Eichsubstanzen bzw. Eichmischungen unter 

exakt den gleichen Bedingungen voraus. 

Die Menge der getrennten Substanzen aus der Probe lässt sich bei ähnlichen Substanzen (z.B. 

Isomeren) näherungsweise aus der Fläche der einzelnen Peaks ermitteln. Die Gesamtfläche 

erlaubt die Ermittlung der Gewichtsprozente der einzelnen Komponenten: 

F A + F B + F C + F D = Σ F 

FA 

ΣF 

⋅100 = F % ≅ Gew.-% A usw. 

A 

Für eine exakte quantitative Bestimmung muss die unterschiedliche Empfindlichkeit des verwendeten 

Detektors für die jeweiligen Bestandteile der Mischung berücksichtigt werden. 

Dazu werden Eichmessungen verschiedener Konzentrationen der einzelnen Substanzen in 

Gegenwart einer genau bekannten Menge einer Referenzsubstanz (interner Standard) aufgenommen. 

Aus den erhaltenen Integralen (Flächen) der Signale und den bekannten Mengen 

von Proben- und Referenzsubstanz werden Korrekturfaktoren (‚Flächenfaktoren‘) für die Probensubstanzen 

ermittelt. Auch der zu analysierenden Probenmischung wird eine genau bekannte 

Menge der Referenzsubstanz zugesetzt. Aus den Integralen des analytischen Laufs 

können anschließend mit Hilfe der Korrekturfaktoren die exakten Mengen der Bestandteile 

bestimmt werden. 

Abb. 9.22 zeigt ein charakteristisches Gaschromatogramm verschiedener Drogen. 

213


Abb. 9.22: Gaschromatogramm verschiedener Drogen (Stationäre Phase: OPTIMA 1, 15 m x 

0.53 mm ID, Film = 1.80 μm, Säulentemperatur 134 °C, Aufheizgeschwindigkeit 10°/min bis 

277 °C. Trägergas: Stickstoff, 10 ml/min, Detektor NPD, Probenmenge: 1 μl). 

1. Amphetamin 

2. Clomethiazol 

3. Nicotin 

4. Ephedrin 

5. Barbital 

6. Phenacetin 

7. Coffein 

8. Diphenhydramin 

9. Tilidin 

10. Cyclobarbital 

11. 5-Chloro-2-aminobenzophenon (int. Standard) 

12. Methaqualon 

13. Codein 

14. Morphin 

15. Quinin 

16. Thioridazin (int. Standard) 

17. Butaperazin 

18. Tiotixen 

19. Tiotixen artefact 

20. Lidoflazin 

214



Dünnschichtchromatographie (DC) 

E. Stahl, Dünnschichtchromatographie, ein Laborhandbuch, Springer-Verlag, 1976. 

E. Hahn-Deinstrop, Dünnschichtchromatographie – Praktische Durchführung und Fehlervermeidung, 

Wiley-VCH Weinheim, 1998. 

H.-P. Frey, K. Zieloff, Qualitative und quantitative Dünnschichtchromatographie – Grundlagen 

und Praxis, VCH Weinheim, 1993. 

H. Jork, W. Funk, W. Fischer, H. Wimmer, Dünnschicht-Chromatographie – Reagenzien und 

Nachweismethoden; Band 1a: Grundlagen, Reagenzien I, VCH Weinheim, 1989; Band 1b: 

Physikalische und chemische Nachweismethoden: Aktivierungsreaktionen, Reagenzfolgen, 

Reagenzien II, VCH Weinheim, 1993. 

Säulenchromatographie (SC, HPLC) 

V.R. Meyer, Praxis der Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie, 9. aktualisierte Auflage, 

WILEY-VCH Weinheim, 2004. 

H. Henke, Flüssig-Chromatographie, Vogel Verlag Würzburg, 1999. 

G. Aced, H.J. Möckel, Liquidchromatographie: Apparative, theoretische und methodische 

Grundlagen, VCH Weinheim, 1991. 

Gaschromatographie (GC) 

W. Gottwald, GC für Anwender, VCH Weinheim, 1995. 

G. Schomburg, Gaschromatography: A practical course, VCH Weinheim, 1990. 

H. Naumer, W. Heller, Untersuchungsmethoden in der Chemie, Georg Thieme Verlag 

Stuttgart, New York, 1986. 

D. Jentzsch, Physikalische Methoden in der Chemie: Gas-Chromatographie, Chemie in 

unserer Zeit, 6, 1972 , 154. 

Präparative Chromatographie (verschiedene Techniken) 

K. Hostettmann, A. Marston, M. Hostettmann, Preparative Chromatography Techniques: 

Applications in Natural Product Isolation, 2 nd , completely revised and enlarged Edition, 

Springer Verlag, Berlin, 1997. 

215


216

Kapitel 10 

Gase – Arbeiten unter Schutzgas 

10.1 Funktion von Gasen – Physikalische Daten 

10.2 Arbeiten mit Gasen 

10.3 Arbeiten unter Schutzgas 

217

10. Gase – Arbeiten unter Schutzgas 


Meist sind die Reaktionspartner bei chemischen Reaktionen feste oder flüssige Verbindungen. 

Der Einsatz von Gasen und niedrig siedenden Verbindungen, die bei Raumtemperatur gasförmig 

vorliegen, erfordert spezielle Kenntnisse. 

Gase haben in der Chemie die verschiedenartigsten Funktionen: 

• Reaktive Gase, z. B. Chlorwasserstoff, Bromwasserstoff, Chlor, Ethylenoxid, Ethylen, 

Butadien sind Reaktanden in chemischen Umsetzungen: 

R 

OH 

+ HBr (g) 

R 

Br 

+ H 2 

O 

Ph 

CH 3 

+ Cl 2 

hν 

Ph 

CH 2 

Cl 

+ HCl 

O 

H 2 

C CH 2 

+ RMgX 

RCH 2 

CH 2 

OMgX 

O 

H 

O 

+ 

O 

O 

O 

H 

O 

• Gase zur katalytischen Hydrierung oder zur katalytischen Oxidation 

H H 

Kat 

+ H 2 

Kat 

2 R C C H + O 2 R C C C C R 

• Kondensierte Gase mit speziellen physikalisch-chemischen Eigenschaften, z.B. flüssiges 

NH 3 (Sdp. –33 °C) in der Birch-Reduktion 

NH 3 (fl) + Na → Na + + NH 3 (solv. Elektronen), blaue Lösung. 

H 

H 

H 

NH 3 

(fl) 

EtOH 

Na (e ) 

H 

H 

H 

H 

H 

H 

+ e 

EtOH 

H 

H 

H 

218


• Gase zur Bildung einer inerten Atmosphäre 

Als ‚Schutzgase‘, die vor der Einwirkung von Sauerstoff oder Luftsauerstoff schützen, 

dienen insbesondere Stickstoff und Argon. 

• Gase als Transportmittel 

Häufig werden Gase auch als Mittel zum Transport von flüssigen und festen Substanzen 

in der Gasphase eingesetzt. In der Gaschromatographie ist z.B. Helium die mobile Phase. 

In diesen Beispielen werden Gase als Reagenzien bzw. als inerte Hilfsstoffe eingesetzt. 

Umgekehrt werden bei vielen Reaktionen Gase freigesetzt, z.B. 

R 

O 

Cl 

O 

+ R' OH 

R + HCl 

OR' 

Die freigesetzten Gase müssen auf verschiedene Weise entsorgt werden. 

Allgemeine Zustandsgleichung idealer Gase 

Für ideale Gase gilt die Gleichung 

p ⋅ V = n ⋅ R ⋅T 

p: Druck 

V: Volumen 

n: Stoffmenge 

T: absolute Temperatur (in K) 

R: allgemeine Gaskonstante (8.31441 JK –1 mol –1 ) 

Bei realen Gasen müssen Korrekturglieder eingeführt werden. Werden einzelne Parameter 

konstant gehalten, lassen sich Teilgesetze ableiten: 

• Boyle-Mariott’sches Gesetz: p·V = konst. (T, n: konstant) 

Bei gegebener Temperatur und konstantem n ist das Produkt aus Druck p und 

Volumen V konstant. 

Gay-Lussac’sches Gesetz: 

Bei konstantem Volumen V ist der Druck p, bei konstantem Druck das Volumen V 

direkt proportional zur Temperatur T (bei gleich bleibender Stoffmenge n). 

• Avogadro’sche Hypothese: 

Im gleichen Volumen V, bei gleichem Druck und gleicher Temperatur sind gleich viele 

Moleküle enthalten, unabhängig von der Art des Gases (1 mol = 6.022 ⋅ 10 23 Moleküle). 

219


• Bei gleichem Druck und gleicher Temperatur nimmt 1 mol eines gasförmigen Moleküls 

das gleiche Volumen ein. 

1 mol O 2 : 32.0 g Volumen: 22.414 l Zahl der Moleküle: 6.022 ⋅ 10 23 

1 mol Argon: 39.9 g Volumen: 22.414 l Zahl der Moleküle: 6.022 ⋅ 10 23 

1 mol Chlor: 71.0 g Volumen: 22.414 l Zahl der Moleküle: 6.022 ⋅ 10 23 

Physikalische Eigenschaften 

Die physikalischen Eigenschaften der wichtigsten Gase und geeignete Trockenmittel sind in 

der Tabelle 10.1 zusammengefasst. Die relative Dichte wird auf die Dichte von Luft bezogen. 

Tab. 10.1: Physikalische Daten wichtiger Gase und geeignete Trockenmittel. 

Gas Sdp. [°C] / 

1013 mbar 

HC≡CH –81 

CH 2 =CH 2 −104 

H 5 C 2 –NH 2 +16.6 

H 2 

C CH 2 

+10.7 

O 

HCl 

HBr 

NH 3 

CO 2 

CO 

Cl 2 

CH 3 Cl 

O=CCl 2 

O 2 

N 2 

−85 

−67 

−33 

−78 (subl.) 

−192 

−34.6 

−24 

+8 

Schmp. 

[°C] 

−84 

−169 

−81 

−111 

−114 

−88 

Rel. 

Dichte 

0.906 

1.55 

1.55 

1.53 

1.27 

2.82 

−78 0.597 

1.53 

−199 

−101 

−98 

−128 

0.967 

2.49 

1.74 

3.44 

Explosionsgrenzen Trockenin 

Luft, 20°C, 1 bar mittel 

2.4–83% 1–4 

2,5 

2.7–34% 

3–100% 

-- 

-- 

15–30.2% 

-- 

12.5–74% 

-- 

1,4,5 

2 

1–3, 6 

1–3,6 

2,4,5 

1–3,6 

1–3,6 

1,2,6 

7.6–19% 1,2 

1,2,6 

Löslichkeit 

in 1 l H 2 O, 0°C 

1.7 l 

0.26 l 

∞ 

∞ 

525 l 

580 l 

1180 l 

1.71 l 

0.035 l 

2.3 l 

4.0 l 

Zersetzung 

−183 

−196 

−218 

−210 

1.11 

0.967 

-- 

-- 

1,3,5,6 

1,3,5,6 

0.05 l 

0.023 l 

H 2 −253 −262 0.07 4–75.5% 2,3,5,6 0.02 l 

Ar −186 −189 1.78 -- 1–3,6 0.06 l 

Trockenmittel: (1) CaCl 2 , (2) Sikkon, (3) P 2 O 5 , (4) CaO, (5) NaOH, (6) H 2 SO 4 

220



10.2.1 Druckgasflaschen 

Die meisten Gase werden käuflichen Druckgasflaschen (Gasstahlflaschen, ‚Bomben‘) entnommen. 

Man unterscheidet dabei verdichtete Gase und Flüssiggase. Bei Flüssiggasen liegt 

das Gas unter dem Flaschendruck kondensiert (flüssig) vor (Tab. 10.2). Alle Druckgasflaschen 

unterliegen der „Verordnung über Druckbehälter, Druckgasbehälter und Füllanlagen“ 

(DruckbehV) und müssen regelmäßig überprüft werden. Der nächste Prüftermin ist auf 

einer Prüfplakette vermerkt. 

Die zylindrischen Gasflaschen werden mit einem Gefahrgutaufkleber gekennzeichnet, er enthält: 

• Risiko- und Sicherheitssätze, 

• Gefahrenzettel, 

• Zusammensetzung des Gases, 

• Produktbezeichnung, 

• EG-Nummer, 

• vollständige Gasbenennung nach der GGVSE (Gefahrgut-Verordnung Straße und 

Eisenbahn), 

• Herstellerhinweise, 

• Name, Anschrift und Telefonnummer des Herstellers. 

Zusätzlich sind die Gasdruckflaschen farblich gekennzeichnet. Diese Farbkennzeichnung 

wurde mit der Norm DIN EN 1089-3 vom Juli 1997 neu geregelt und soll spätestens bis 1. 

Juli 2006 abgeschlossen sein. Sie ist nur für die Flaschenschulter verbindlich, die Farbe des 

zylindrischen Flaschenkörpers ist nicht festgelegt (Ausnahme: Gase für medizinische Anwendungen 

besitzen einen weißen Flaschenkörper). Um während der Übergangszeit Verwechslungen 

mit der alten Farbkennung zu verhindern, wird bei geänderter Farbkodierung zusätzlich 

ein großes N (für Neu, new) angegeben (Tab. 10.2). 

Aus der Schulterfarbe kann auf die Eigenschaften der Gase geschlossen werden: 

• Leuchtendgrün: Inertgase 

• Rot: Brennbare Gase 

• Hellblau: Oxidierende Gase 

• Gelb: Toxische und korrosive Gase 

Einige Gase von besonderer technischer Bedeutung (z.B. Acetylen, Argon, Stickstoff) besitzen 

eigene Farbkennzeichnungen. 

221


Tab. 10.2: Flaschendruck und Farbkennzeichnung wichtiger Gase. 

Gas Maximaler Anschluss-Nr. Farbkennzeichnung 

Flaschendruck nach DIN 477 Neu Alt 

Acetylen 15 bar (in Aceton) 5 Kastanienbraun Gelb 

Ethen 20-30 bar, flüssig 1 Rot Rot 

Ethylamin 3 bar, flüssig 1 Rot Rot 

Ethylenoxid 5–10 bar, flüssig 1 Rot Rot 

HCl 60–80 bar, flüssig 8 Gelb Grau 

HBr 10–20 bar, flüssig 8 Gelb Grau 

NH 3 8–10 bar, flüssig 6 Gelb Grau 

CO 2 60 bar, flüssig 6 Grau Grau 

CO 200 bar, gasförmig 5 Gelb Rot 

Cl 2 6—8 bar, flüssig 8 Gelb Grau 

CH 3 Cl 10–15 bar, flüssig 1 Rot Grau 

O=CCl 2 20–30 bar, flüssig 8 Gelb Grau 

O 2 200 bar, gasförmig 9 Weiß Blau 

H 2 200 bar, gasförmig 1 Rot Rot 

He 200 bar, gasförmig 6 Braun Grau 

N 2 200 bar, gasförmig 10 Schwarz Grün 

Ar 200 bar, gasförmig 6 Dunkelgrün Grau 

Für spezielle Hochdruckanwendungen sind einige Gase auch bis zu einem Flaschendruck von 

300 bar erhältlich. 

Druckgasflaschen müssen stehend und gegen Umfallen gesichert in besonders geschützten 

Räumen (‚Gasflaschenraum‘ oder ‚Käfigen‘ im Freien) gelagert werden. In Laboratorien dürfen 

sie nur in dauerabgesaugten und brandgeschützten Spezialschränken aufbewahrt werden. 

Außerhalb dieser Schränke dürfen Gasdruckflaschen nur kurzfristig aufgestellt werden. Sie 

müssen vor Wärmeeinwirkung geschützt und mit Ketten oder Gurten standfest an einer festen 

Wand befestigt werden. Am Ende des Versuchs sind die Gasflaschen wieder an ihren sicheren 

Lagerort zurückzustellen. Gasflaschen dürfen nur mit speziellen Wagen (‚Bombenwagen‘) 

angekettet und mit aufgeschraubter Flaschenkappe transportiert werden. 

Die Reinheit von Gasen wird in einer speziellen Kurznotation angegeben: Die erste Zahl gibt 

die Anzahl der ‚Neuner‘ in der Prozentangabe an, die zweite – durch einen Punkt getrennte – 

Zahl gibt die erste, von ‚Neun‘ abweichende Dezimalstelle an. Ein Gas mit der Angabe 2.8 

besitzt also eine Reinheit von 99.8%, die Angabe 6.0 bedeutet eine Reinheit von 99.9999%. 

10.2.2 Reduzierventile (Druckminderventile) 

Bei hohen Drucken in Druckgasflaschen müssen spezielle ‚Reduzierventile‘ eingesetzt werden. 

Wenn die Druckgasflasche einfach geöffnet wird, tritt eine unkontrollierbare Gasmenge 

unter hohem Druck und mit großer Geschwindigkeit aus, was zum Zerbersten der Apparatur 

führen kann. 

Hochdruckgasflaschen mit komprimierten Gasen (bis 300 bar) dürfen nur mit einem 

Druckminderventil verwendet werden. 

222


Mit diesem Ventil kann der Entnahmedruck und die Gasmenge reguliert werden. Die 

Funktionsweise eines Reduzierventils wird in Abbildung 10.1 dargestellt. 

Abb. 10.1: Druckminderer für hoch verdichtete Gase. 

1 Flaschenanschluss nach DIN 477, 

siehe Tab. 10.2 

2 Manometer, Anzeige des Gasflaschendrucks 

(bis 300 bar) 

3 Manometer, Anzeige des Hinterdrucks 

(Entnahmedruck) 

4 Handrad zur Einstellung des 

Entnahmedrucks 

5 Absperrventil 

6 Gasauslass, Anschluss an die 

Reaktionsapparatur 

7 Vorspannfeder 

8 Membran 

9 Regelschieber 

10 Sicherheitsventil 

Funktionsweise des Druckminderers 

Das Gas strömt mit dem Flaschendruck in den Druckminderer und drückt gegen den Regelschieber 

(9). Die Vorspannfeder (7) übt einen Gegendruck aus, der über das Handrad (4) geregelt 

werden kann. Die Membran (8) dichtet den Gasraum ab. 

Wenn der von der Feder (7) ausgeübte Gegendruck größer ist als der Flaschendruck, wird der 

Regelschieber (9) geöffnet. Das durchströmende Gas drückt die Membran (8) nach unten, der 

Regelschieber wird wieder geschlossen. 

Handhabung der Reduzierventile 

Zum Abdichten von Ventilen dürfen niemals Fette, Öle oder Teflonband 

verwendet werden, Brand- und Explosionsgefahr! 

Anschluss und Inbetriebnahme des Ventils 

Die Druckflasche wird wie folgt in Betrieb genommen: 

• Nach Abnahme der Flaschenkappe ist eine Sichtkontrolle der Dichtungen vorzunehmen, 

dann wird das Ventil mit dem Flaschenanschluss (1) auf die Druckgasflasche aufgeschraubt 

(keine Gewalt anwenden!). Einige Anschlüsse (z.B. für Wasserstoff) besitzen 

ein Linksgewinde. 

223


• Entnahmeventil (Absperrventil) (5) schließen, Handrad (4) vollständig entspannen (Drehen 

entgegen Uhrzeigersinn), 

• Gasflaschenventil langsam öffnen, Flaschendruck am Manometer (2) ablesen, 

• Drehen der Stellschraube im Uhrzeigersinn, bis das Manometer (3) den gewünschten Entnahmedruck 

anzeigt, 

• zur Gasentnahme (5) Absperrventil vorsichtig öffnen. 

• Wird kein Gas mehr benötigt, wird das Absperrventil (5) geschlossen, das Handrad 

wieder entspannt und das Hauptventil der Druckgasflasche geschlossen. 

10.2.3 Nadelventile (Regulierventile) 

Bei Druckgasflaschen mit verflüssigten Gasen (Niederdruckgase, siehe Tab. 10.2), z. B. HCl, 

NH 3 , Cl 2 , werden Nadelventile (Regulierventile), Abbildung 10.2, eingesetzt. 

Abb. 10.2: Nadelventil 

1 Flaschenanschluss nach DIN 477, siehe Tab. 

10.2 

2 Handrad zur Einstellung der Entnahmemenge 

3 Gasauslass, Anschluss an die Reaktionsapparatur 

4 Ventilsitz 

5 Reguliernadel 

Bei der Verwendung von Nadelventilen ist zu beachten, dass das Gas mit dem Flaschendruck 

entnommen wird und nur die Menge des Gases vom Nadelventil reguliert wird (Durchflusssteuerventil). 

Nadelventile sind sehr gut feinregulierbar, sind aber empfindlich gegenüber 

gewaltsamem Schließen. Mit Nadelventilen kann die Menge des in eine Apparatur einströmenden 

Gases reguliert werden. 

Nach dem Einsatz von aggressiven Gasen müssen die eingesetzten Nadelventile sofort mit 

Wasser gespült und durch Anschließen an eine Wasserstrahlpumpe getrocknet werden. Wenn 

dies nicht geschieht, können sich die Nadelventile durch Korrosion ‚festfressen‘ und unbrauchbar 

werden. 

Achtung: Um Verwechslungen auszuschließen, sind die Entnahmeventile nach DIN 477 für 

unterschiedliche Gasarten mit verschiedenen Anschlussgewinden versehen. Die Anschlussnummer 

des Ventils ist in die Überwurfmutter eingeschlagen (siehe auch Tab. 10.2). 

Faustregel: Rechtsgewinde für nicht brennbare Gase, Linksgewinde für brennbare Gase. 

224


10.2.4 Einleiten von Gasen in Apparaturen 

Beim Arbeiten mit Gasen muss unbedingt verhindert werden, dass Substanzen aus der Reaktionsmischung 

in die Gasflasche gelangen können. Dazu wird eine leere Waschflasche zwischen 

die Gasdruckflasche und Apparatur geschaltet, das Steigrohr muss zur Apparatur 

weisen. Eine zweite Waschflasche dient als Blasenzähler zur Kontrolle des Gasstroms (Abb. 

10.3a). Alle Schliffverbindungen müssen mit Federn oder besser durch Verschraubungen 

gegen auseinanderdrücken gesichert werden. 

Bei reaktiven Gasen und solchen, die sich sehr gut in dem verwendeten Solvens lösen (z.B. 

HCl), muss eine zusätzliche, leere Waschflasche zwischen Blasenzähler und Reaktionsapparatur 

geschalten werden. Ihr Volumen muss so groß gewählt werden, dass notfalls 

der gesamte Reaktionskolbeninhalt darin aufgenommen werden kann (Abb. 10.3b). Hochreaktive 

Gase werden am besten durch Zudosieren von inertem Trägergas (z.B. N 2 ) vor dem 

Einleiten verdünnt. Dadurch können nach dem Ende der Reaktion auch Reste des reaktiven 

Gases aus den Waschflaschen gespült werden (Abb. 10.3c). 

Falls das Gas vor dem Einleiten getrocknet werden muss (Durchleiten durch einen Trockenturm) 

muss eine leere Waschflasche zwischen Apparatur und Trockenturm geschaltet werden, 

die einen Kontakt der Reaktionsmischung mit dem Trockenmittel verhindert (Abb. 10.3d). Ist 

das Trockenmittel eine Flüssigkeit (z.B. konz. Schwefelsäure), wird die Apparatur 10.3b verwendet, 

die Schwefelsäure dient dann gleichzeitig zur Flusskontrolle. Geeignete Trockenmittel 

sind in der Tabelle 10.1 aufgeführt. 

Abb. 10.3: Schematischer Apparaturaufbau bei Einleiten von Gasen. 

225


Die Einleitung der Gase in die Apparatur erfolgt über Glasrohre, die über eine Quickfit-Verschraubung 

in der Höhe verstellbar sind. Das Glasrohr taucht dabei in der Regel in die Reaktionsmischung 

ein; eine besonders gute Verteilung des Gases erreicht man durch den Einsatz 

von Glasrohren mit Frittenboden (Porosität 0 oder 00). In jedem Fall muss die Apparatur 

während der Gaseinleitung permanent beobachtet werden, im Falle eines Verstopfens des 

Einleitungsrohrs durch entstehende Feststoffe muss die Gaszufuhr sofort unterbrochen 

werden! 

Falls das Gas sehr heftig reagiert, besteht die Gefahr, dass die Reaktionsmischung in das Einleitungsrohr 

zurück steigt. In diesen Fällen wird das Einleitungsrohr so eingebaut, dass es 

knapp über der Flüssigkeitsoberfläche endet, das Zurücksteigen wird dadurch verhindert. 

Sicheres Arbeiten mit Gasen 

• Mit entzündlichen, korrosiven, reaktiven und toxischen Gasen darf prinzipiell nur im Abzug 

gearbeitet werden. Sie dürfen nicht direkt in die Atmosphäre gelangen, sondern müssen 

zuvor deaktiviert oder neutralisiert werden (Nachschalten von Waschflaschen mit geeigneten 

Absorptionsmitteln). 

• Vor dem erstmaligen Gebrauch von Druckgasflaschen ist eine Einweisung durch geschultes 

Personal unbedingt erforderlich. 

• Druckgasflaschen müssen immer gegen Umfallen gesichert werden. 

• Vor dem Aufschrauben des Entnahmeventils muss die Dichtung kontrolliert werden. Danach 

wird die Schutzmutter vom Flaschenventil abgeschraubt und das Entnahmeventil 

sofort aufgeschraubt. 

• Undichte Ventile müssen als defekt gekennzeichnet werden und dürfen auf keinen Fall 

weiter verwendet werden. 

• Alle Schliffverbindungen und Verschraubungen der Apparatur müssen überdrucksicher 

sein, Schlauchverbindungen mit Schlauchschellen befestigen. 

• Die Apparatur muss einen Druckausgleich besitzen. 

• Bei Undichtigkeiten und plötzlichem Druckanstieg (z.B. bei Verstopfungen) muss die 

Gaszufuhr sofort abgebrochen werden und darf erst nach Beseitigung der Ursache wieder 

fortgesetzt werden. 

• Vor dem Arbeiten mit korrosiven oder toxischen Gasen muss eine Fluchtmaske (Atemschutzmaske, 

Gasmaske) mit geeignetem Filter bereitgestellt werden (Tab. 10.3). 

226


Tab. 10.3: Filtertypen für Atemschutzmasken 

Filtertyp Farbkennung Einsatzgebiet 

AX Braun Gase und Dämpfe von organischen Verbindungen, 

Siedepunkt ≤ 65 °C 

z. B. Acetylen, Ethen, Ethylenoxid, Methylchlorid 

A Braun Gase und Dämpfe von organischen Verbindungen, 

Siedepunkt > 65 °C 

B Grau Anorganische Gase und Dämpfe, 

z. B. Chlor, Schwefelwasserstoff, Cyanwasserstoff (Blausäure) 

E Gelb Schwefeldioxid, Chlorwasserstoff 

K Grün Ammoniak, Methylamin, Ethylamin 

CO Schwarz Kohlenstoffmonoxid 

NO Blau Nitrose Gase, einschließlich Stickstoffmonoxid 

Hg Rot Quecksilberdampf 

P Weiß Partikel 


Viele chemische Reaktionen müssen unter Schutzgas und strengem Ausschluss von Feuchtigkeit 

durchgeführt werden. Nachfolgend sind einige Beispiele aufgelistet: 

• Metallorganische Verbindungen der Alkalimetalle, insbesondere die salzartigen Na- und 

K-organischen Verbindungen (R–Na, R–K) mit kleinen Alkylresten, reagieren spontan 

mit Luftsauerstoff, z. T. sind sie selbstentzündlich. Li-organische Verbindungen reagieren 

ebenfalls, aber weniger heftig mit Sauerstoff, tert-BuLi allerdings ist pyrophor. 

• Metallorganische Verbindungen der Erdalkalimetalle, insbesondere Zn-organische Verbindungen 

(ZnR 2 ) sind ebenfalls extrem luftempfindlich, zum Teil sind sie selbstentzündlich. 

Bei Grignardverbindungen RMgX bietet die überstehende Etheratmosphäre hinreichend 

Schutz. 

• Die technisch wichtigen Aluminiumalkyle AlR 3 (Ziegler-Natta-Verfahren), Aluminiumalkylhydride 

(AlR 2 H) und Boralkyle (BR 3 ) mit kleinen Alkylresten sind ebenfalls pyrophor. 

• Viele Komplexe der Übergangsmetalle (z. B. Ni, Fe) reagieren mit Luftsauerstoff. 

• Bei Radikalreaktionen muss fast immer unter Schutzgas gearbeitet werden. 

• Viele feinverteilte Metalle (z. B. Raney-Nickel) sind in trockenem Zustand pyrophor. 

• Ether (z. B. Diethylether, THF) bilden mit Luftsauerstoff spontan explosive Peroxide. 

• In der Photochemie werden die für viele Reaktionen verantwortlichen Triplettzustände 

durch Sauerstoff (Triplettenergie 22 kcal/mol) gelöscht (‚gequencht‘). Die Reaktionslösungen 

müssen in diesen Fällen sauerstofffrei sein. 

227


Als Schutzgas dient in den meisten Fällen Stickstoff, in besonderen Fällen Argon. Da Argon 

schwerer ist als Luft, bleibt die Argonatmosphäre auch bei einer geöffneten Apparatur erhalten. 

Bei Verwendung von Stickstoff dürfen Apparaturen nur im Stickstoff-Gegenstrom geöffnet 

werden. 

10.3.1 Reinigung von Schutzgasen 

Stickstoff in Druckgasflaschen enthält je nach Reinheit noch Spuren von Sauerstoff, CO 2 und 

Feuchtigkeit (Eine einfache handelsübliche Reinheit von 5.0 = 99.999% kann noch O 2 - und 

H 2 O- Spuren < 5 ppm enthalten). 

Wenn der Stickstoff nicht trocken sein muss, genügt zum Entfernen von Sauerstoff das 

Durchleiten durch eine Lösung von Pyrrogallol in wässrigem KOH in einer Frittenwaschflasche. 

Die Darstellung von O 2 -freiem und trockenem Stickstoff (oder Argon) erfolgt in der in Abbildung 

10.4 dargestellten Anlage. Sie ist in ähnlicher Form kommerziell erhältlich. 

Im Betrieb sind die Hähne (11) und (13) geschlossen, Hähne (9), (10) und (12) offen. Das zu 

reinigende Gas (N 2 oder Ar) wird zur Kontrolle des Gasflusses durch eine Waschflasche mit 

Parafinöl (2) geleitet, die leere Waschflasche (1) verhindert ein Zurücksteigen der Flüssigkeit 

in die Gaszuleitung. Anschließend wird es durch den beheizten Katalysatorturm (3), gefüllt 

mit reduziertem BTS-Katalysator geleitet, dabei werden Sauerstoffreste entfernt (Zur Funktionsweise 

siehe unten). Das aufgesetzte, kombinierte Überdruck- und Rückschlagventil 

nach Stutz (siehe weiter unten) verhindert einen zu hohen Druckanstieg ebenso wie das Eindringen 

von Luft. Danach strömt das Gas zur Entfernung von Feuchtigkeitsspuren nacheinander 

durch Trockentürme, gefüllt mit Kieselgel (4), Sicapent (5) und KOH (5) und tritt über 

den Hahn (12) aus. 

Das Herausrutschen der Trockenmittel in den Türmen (4) bis (6) wird durch Glaswollebäusche 

verhindert. Der Turm mit Sicapent besitzt einen relativ hohen Strömungswiderstand, er 

sollte nur sehr locker gefüllt werden, am besten zusammen mit lockerer Glaswolle in Abständen 

von 5–10 cm. Ein Verdichten der Sicapent-Füllung wird durch das Einströmen von unten 

vermieden. Der letzte Trockenturm mit KOH-Füllung dient vor allem der Entfernung eventueller 

Säurespuren durch mitgerissene Sicapent-Partikel. 

228


Abb. 10.4: Anlage zur Reinigung und Trocknung von Gasen mit dem BTS-Katalysator 

1 Leere Sicherheits-Waschflasche 

2 Waschflasche mit Paraffinöl zur Flusskontrolle 

3 Katalysatorturm mit BTS-Katalysator und 

elektrischer Heizung 

4 Trockenturm mit Kieselgel 

5 Trockenturm mit Sicapent 

6 Trockenturm mit festem KOH 

7 Überdruck-/Rückschlagventil 

8 Gasaustritt für Überdruck 

9–13 Absperrventile (Schliffhähne) 

14 Glaswollebausch 

BTS-Katalysator 

Der BTS-Katalysator besteht aus etwa 30 % Kupfer, das in hochdisperser Form auf einem 

inerten Träger fixiert und durch verschiedene Zusätze stabilisiert und aktiviert ist. Mit dem 

BTS-Katalysator können sowohl oxidierende wie reduzierende Verunreinigungen aus Gasen 

und deren Gemischen entfernt werden. Wegen der fast unbegrenzten Regenerierbarkeit handelt 

es sich um ein wirtschaftliches Laborhilfsmittel. Er ist kommerziell in oxidierter Form als 

Granulat (Körnung 0.8–2 mm) oder als Pellets erhältlich. 

Der BTS-Katalysator eignet sich vor allem zur Feinreinigung von Edelgasen, Stickstoff, Wasserstoff, 

Sauerstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Methan, Ethan, Propan, Ethen, Propen 

229


und Gasgemischen verschiedenster Zusammensetzung. In Reingasen oder Gasgemischen können 

Verunreinigungen wie Sauerstoff, Wasserstoff, Kohlenmonoxid, flüchtige anorganische 

und organische Schwefelverbindungen leicht beseitigt werden. Ebenso können verschiedene 

Verunreinigungen gleichzeitig entfernt werden. Er kann bei Drucken bis zu 300 bar und 

Arbeitstemperaturen von 0–250 °C eingesetzt werden. 

Die Reinigung geht im Allgemeinen so weit, dass mit den herkömmlichen Prüfmethoden 

keine störenden Anteile mehr feststellbar sind. Bei sorgfältigem Arbeiten in einer entsprechenden 

Apparatur lässt sich Sauerstoff bis unter 0.1 ppm entfernen. 

Der BTS-Katalysator wird in der oxidierten Form geliefert und kann so ohne weitere Vorbehandlung 

zur Beseitigung reduzierender Verunreinigungen aus inerten Gasen verwendet werden. 

Die Oxid-Form ist graugrün, die reduzierte Form schwarz: der Farbumschlag ist 

relativ schwach, aber sichtbar. 

Zur Entfernung von Sauerstoff ist vorher eine Reduktion erforderlich, die üblicherweise mit 

Wasserstoff durchgeführt wird. Es ist hier jedoch zu beachten, dass der reduzierte BTS-Katalysator 

pyrophor ist. 

Im Allgemeinen lässt sich der Katalysator beliebig of regenerieren. Staub, Öl, Kondenswasser, 

Salze und Schwefelverbindungen verringern jedoch die Aktivität und die Lebensdauer 

des Katalysators. 

Entfernen von Sauerstoff aus Gasen durch chemische Reaktion 

Der reduzierte Katalysator dient der chemischen Entfernung von Sauerstoff: 

2 Cu + O 2 

2 CuO 

Auf diese Weise kann man aus Inertgasen wie Stickstoff oder den Edelgasen den Sauerstoff 

entfernen, ohne Wasserstoff oder Kohlenmonoxid beimengen zu müssen. 

Die Reaktion erfolgt bereits bei Raumtemperatur. Die Sauerstoffmenge, die von einer 

bestimmten Menge Katalysator aufgenommen wird, ist jedoch stark von der Temperatur abhängig: 

die Kapazität nimmt mit steigender Temperatur bis zu einem Grenzwert von etwa 50 l 

Sauerstoff/kg Katalysator zu. 

Die Arbeitstemperatur von 250 °C sollte im Dauerbetrieb nicht überschritten werden. Hierbei 

ist zu beachten, dass die Reaktion exotherm verläuft, so dass sich bereits Gase mit einem geringen 

Sauerstoffgehalt von 1.5–2% von 100 °C Eingangstemperatur von selbst auf die 

Arbeitstemperatur von 120–130° C aufheizen. 

230


Reduktion des BTS-Katalysators 

Die Reduktion der oxidierten Form des BTS-Katalysators kann direkt in der Gasreinigungsanlage 

(Abb. 10.4) erfolgen. Dazu wird der Hahn (10) geschlossen. Das Überdruckventil (7) 

wird durch einen Glasolivenanschluss ersetzt und über einen Schlauch und T-Stück mit jeweils 

zwei hintereinander geschalteten Waschflaschen verbunden (eine leere Sicherheitswaschflasche 

und eine als Blasenzähler, auf die richtige Schaltung achten!). Die eine Waschflaschenbatterie 

wird an die Stickstoffversorgung angeschlossen, die andere an eine Wasserstoff-Druckgasflasche 

(siehe Abb. 10.5). 

Abb. 10.5: Schematischer Aufbau zur Reduktion des BTS-Katalysators 

Die Nummerierung entspricht Abb. 10.4: 

3 Katalysatorturm mit BTS-Katalysator in 

oxidierter Form und elektrischer Heizung 

10 Absperrhahn zu den Trockentürmen 

11 Absperrhahn 

Vor der Reduktion wird der Katalysatorturm etwa 15–20 min mit Stickstoff gespült. Dazu 

wird der Hahn (11) geöffnet. Erst danach wird der Katalysatorturm aufgeheizt (max. 120° C) 

und dem Stickstoff werden etwa 20 % Wasserstoff (Blasenzahl!) beigemischt. Auf keinen Fall 

darf reiner Wasserstoff durch die Säule geleitet werden, da die Reduktion des BTS-Katalysators 

exotherm verläuft. Die fortschreitende Reduktion zeigt sich an der Schwarzfärbung des 

Katalysators und der Kondensation von Wasser am unteren Ende des Katalysatortums. 

CuO + H 2 

Cu + H 2 

O 

Wenn die Reduktion beendet ist, wird die Wasserstoffzufuhr abgestellt und bei angeschalteter 

Heizung weiter Stickstoff durch den Katalysatorturm geleitet, um das entstandene Wasser 

auszutreiben. Gegebenfalls muss das untere Ende des Katalysatorturms mit einem Fön erwärmt 

werden. Wenn der Katalysatorturm vollständig trocken ist, wird das Überdruckventil 

(7) im Stickstoff-Gegenstrom wieder aufgesetzt, Hahn (11) geschlossen und der Hahn (10) 

wieder geöffnet. 

10.3.2 Verteilerrechen 

Bei Arbeiten unter Schutzgas wird in der Regel mehr als ein Reingas-Anschluss benötigt. 

Außerdem muss aus den Apparaturen die Luft vollständig durch Schutzgas ersetzt werden, 

was nur durch mehrmaliges evakuieren und füllen mit Schutzgas möglich ist. Dazu wird am 

besten ein Verteilerrechen verwendet (Abb. 10.6). 

231


Abb. 10.6: Kombinierter Verteilerrechen für Schutzgas und Vakuum. 

Der Verteilerrechen besteht aus einer Vakuumleitung, die meist über eine Kühlfalle mit einer 

Drehschieberpumpe (Ölpumpe) verbunden ist, und einer Schutzgasleitung, die mit gereinigtem 

Stickstoff (oder Argon) aus der Gasreinigungsanlage (Abb. 10.4) versorgt wird. Beide 

Leitungen sind mehrfach über Zweiwege-Hähne miteinander verbunden. Dadurch kann an 

jeder Entnahmestelle wahlweise Schutzgas oder Vakuum entnommen werden. 

10.3.3 Überdruckventile 

Beim Arbeiten unter Schutzgas muss die Apparatur gegenüber der Atmosphäre abgedichtet 

werden, um ein Eindringen von Luft zu verhindern. Andererseits darf in der Apparatur kein 

unkontrollierter Überdruck entstehen (z.B. durch Erhitzen oder Gasentwicklung). Im einfachsten 

Fall wird ein Blasenzähler mit inerter Sperrflüssig (z.B. Parafinöl) auf die Apparatur aufgesetzt. 

Der Blasenzähler lässt zwar Überdruck aus der Apparatur entweichen, beim Abkühlen der 

Apparatur entsteht jedoch in der Reaktionsapparatur ein Unterdruck; Luft kann über den Blasenzähler 

in die Apparatur strömen. Deshalb muss die Apparatur permanent kontrolliert werden 

und immer wieder Schutzgas in die Apparatur zudosiert werden, um das Zurückströmen 

von Luft zu verhindern. 

Besser ist die Verwendung von kombinierten Überdruck- und Rückschlagventilen. In einer 

Variante des Blasenzählers wird in das Steigrohr ein Schwimmkörper (1) mit Kegelschliff 

eingesetzt, der beim Zurücksteigen der Sperrflüssigkeit (bei Unterdruck in der Apparatur) die 

Apparatur gegenüber der Atmosphäre abdichtet (Abb. 10.7a). Als Sperrflüssigkeit wird häufig 

Quecksilber wegen seiner hohen Dichte eingesetzt, der Öffnungsdruck wird durch die Höhe 

der Quecksilbersäule eingestellt. Paraffinöl kann auch verwendet werden, der Schwimmkörper 

und das Steigrohr müssen dann aber wegen der geringen Dichte des Öls größer dimensioniert 

werden, um ein zuverlässiges Schließen des Ventils zu erreichen. 

Das Überdruckventil nach Stutz (erhältlich z.B. von NORMAG) ist eine robuste, quecksilberfreie 

Variante mit Kugelschliffverschluss (4) (Abb. 10.7b). Die apparaturseitige Kugel des 

Kugelschliffes ist mit einem Glasrohr (Steigrohr (5)) verlängert. Die Schale ist mit einer 

Haube verschlossen und wird über eine Feder (6) gegen die Kugel gedrückt. Die Kugelschliffschale 

ist poliert, die Kugelschliff-Kugel mit einer schmalen Schliff-Zone versehen. 

232


Die Dichtheit des Verschlusses wird in einer höher viskosen Sperrflüssigkeit (2), z.B. Paraffinöl 

gewährleistet, der Öffnungsdruck wird durch die Feder bestimmt. Optional ist ein 

Schliffhahn (7) für den Schutzgaseinlass möglich. 

Abb. 10.7: Kombinierte Überdruck-/Rückschlageventile 

a) Einfaches Ventil b) Ventil nach Stutz 

1 Schwimmkörper 

2 Sperrflüssigkeit 

3 Gasauslass 

4 Kugelschliff 

5 Steigrohr 

6 Andruckfeder 

7 Schutzgaseinlass mit 

Hahn 

Unter Vakuumbedingungen funktionieren die Rückschlag/Überschlagventile nach Stutz als 

sofort schließende Rückschlagventile. Das innen angeschmolzene Steigrohr (4) dient zur Führung 

der Kugelschliffhaube und verhindert jegliches Zurücksteigen der Sperrflüssigkeit in die 

Apparatur. Bei aggressiven Medien kann die Feder aus rostfreiem Stahl mit inerter Flüssigkeit 

bedeckt werden. Neben der Funktion als Rückschlagventil bei Unterdruck zeigen die Rückschlag-/Überdruckventile 

nach Stutz auch den optischen Effekt der Blasenbildung bei Überdruck, 

so dass in einfacher Weise der Betriebszustand sichtbar und überprüfbar ist. Für 

Laborglasschliffgeräte wird eine verstellbare bzw. fixierte Ausführung mit einem maximalen 

Überdruck von 0.1 bar empfohlen. 

Hinweis: Die einwandfreie Funktion dieser neuen Ventile ist gewährleistet, wenn die serienmäßig 

verwendeten Original-Druckfedern eingesetzt sind und der Kugelschliff-Verschluss auf 

eventuelles Verkleben überprüft worden ist. In einer einfacheren Ausführung wird auf die 

Feder verzichtet, der Öffnungsdruck wird durch Gewichte (Bleikugeln) eingestellt. 

10.3.4 Reaktionsapparaturen unter Schutzgas 

Für Reaktionen unter Schutzgas muss die Apparatur vor dem Befüllen mit Lösungsmitteln 

und Reagenzien mit Schutzgas gespült werden. In der Regel müssen auch an der Glasoberfläche 

anhaftende Feuchtigkeitsspuren durch Ausheizen entfernt werden. Im Folgenden wird 

das Prinzip an einer Standardapparatur aus 3-Halskolben mit Magnetrührstab, Rückflusskühler 

und Tropftrichter beschrieben (Abb. 10.8). 

Die Reaktionsapparatur wird wie üblich aufgebaut, Rückflusskühler und Tropftrichter werden 

mit einem Schliffstopfen verschlossen. Auf den freien Hals des 3-Halskolbens wird ein Hahnaufsatz 

aufgesetzt, der über einen vakuumfesten Schlauch mit dem Rechen (Abb. 10.6) und 

damit mit der Inertgasversorgung und der Vakuumpumpe verbunden ist. Die Inertgasversorgung 

muss mit einem Überdruckventil ausgerüstet sein, um einen unzulässig hohen Druck in 

der Apparatur zu verhindern (siehe Abb. 10.4). 

233


Abb. 10.8: Vorbereitung einer Apparatur zum Arbeiten unter Schutzgas. 

Die Apparatur wird evakuiert und mit einem Heißluftgebläse sorgfältig abgefächelt (die 

Hahnstellung am Rechen bleibt dabei auf Vakuum). Nach dem Erkalten wird der Hahn am 

Rechen auf Schutzgas gedreht, die Apparatur wird mit Schutzgas befüllt. Der Belüftungsvorgang 

ist abgeschlossen, wenn das Überdruckventil der Schutzgasversorgung anspricht. Dieser 

Vorgang wird mehrmals wiederholt. 

Nach dem letzten Belüften wird im Schutzgasgegenstrom (es wird über den Hahnaufsatz 

weiter Schutzgas durch die Apparatur geleitet) der Schliffstopfen vom Rückflusskühler abgenommen 

und gegen ein Überdruckventil ersetzt. Der Schliffhahn am Hahnaufsatz wird geschlossen 

– die Apparatur ist betriebsbereit. 

Alle folgenden Operationen, bei denen die Apparatur geöffnet werden muss (z.B. Einfüllen 

von Reagenzien und Lösungsmittel), müssen im Schutzgasgegenstrom durchgeführt werden. 

Die Reaktion selbst wird unter einer statischen Schutzgasatmosphäre durchgeführt, der Hahn 

am Hahnaufsatz bleibt geschlossen und wird nur bei Bedarf (Druckausgleich beim Abkühlen) 

kurz geöffnet. Dadurch wird verhindert, dass Lösungsmittel und Reagenzien durch den 

Schutzgasstrom aus der Apparatur ausgetragen werden. 

Vorsicht ist geboten beim Einfüllen von Festsubstanzen: Ein zu kräftiger Schutzgasgegenstrom 

kann pulverförmige Substanzen verwirbeln und aus der Apparatur blasen. 

Reaktionen in sehr kleinen Apparaturen oder Reaktionen, bei denen keine Gase frei werden 

und die praktisch keine Wärmetönung besitzen, können auch mit der Ballon-Technik durchgeführt 

werden. Dazu wird das ausgeheizte und mit Schutzgas gespülte Reaktionsgefäß mit 

einer Septumkappe verschlossen. Ein mit Schutzgas gefüllter Ballon wird mit einem Gummistopfen 

verschlossen, durch den eine Kanüle geführt wurde. Diese Kanüle wird durch das 

Septum der Apparatur gestochen, dadurch wird eine ständige Schutzgasatmosphäre mit positivem 

Druck in der Apparatur erreicht. Jede Zugabe von Reagenzien erfolgt mittels Spritze 

über die Serumkappe der Apparatur (Abb. 10.9). 

234


Abb. 10.9: Reaktionen unter Schutzgas mit der Ballontechnik 

Achtung: Viele Lösungsmittel lösen das Material der Ballons an und können zum Platzen des 

Ballons führen. Für Reaktionen unter Rückfluss ist diese Methode generell wenig geeignet. 

10.3.5 Entgasen von Flüssigkeiten 

Flüssigkeiten (Lösungsmittel, flüssige Reagenzien oder Reaktionslösungen) enthalten immer 

auch gelöste Gase. Für Reaktionen, in denen der aus der Luft gelöste Sauerstoff stört, müssen 

diese Flüssigkeiten sorgfältig entgast werden. Im einfachsten Fall kann dies durch mehrminütiges 

Durchleiten von Schutzgas durch die Flüssigkeit erreicht werden, am besten mit einem 

Einleitungsrohr mit Frittenboden. 

Besser ist das Entgasen durch mehrmaliges Evakuieren und Belüften: Von der Reaktionsapparatur 

mit der Lösung wird das Überdruckventil wieder durch einen Schliffstopfen ersetzt. Die 

über den Hahnaufsatz mit dem Rechen verbundene Apparatur wird unter Rühren vorsichtig 

evakuiert. Wenn die Lösung aufsiedet, wird sofort auf Schutzgas umgeschaltet. Dieser Vorgang 

wird mehrmals wiederholt. 

Absolute (getrocknete) Lösungsmittel werden zweckmäßig unter Schutzgas aufbewahrt, das 

Befüllen von Apparaturen mit Lösungsmittel unter Schutzgas wird in Kap. 11.4 (Abb. 11.1) 

beschrieben. 

10.3.6 Umfüllen von luft- und feuchtigkeitsempfindlichen Flüssigkeiten 

Viele luft- und feuchtigkeitsempfindliche Reagenzien wie Lithium- und Zinkalkyle, Alkylaluminiumhydride 

usw. sind als Lösungen im Handel erhältlich und werden in Flaschen mit 

Serumkappen geliefert. Die Entnahme aus solchen Behältern erfolgt in Regel mit Spritzen. 

Bei der Entnahme verringert sich das Volumen in der Flasche, dadurch kann Luft in die 

Flasche gesaugt werden und das Reagenz hydrolysieren. Abhilfe schafft hier die Dreinadeltechnik 

(Abb. 10.10): 

Eine dünne Edelstahlkanüle wird auf der Anschlussseite über einen Schlauch an die Schutzgaszuleitung 

angeschlossen. Am besten geeignet sind Luer-Lock-Adapter mit Schlaucholive. 

Die Flasche mit dem Reagenz wird durch Festklammern gegen Umfallen gesichert und die 

235


Kanüle (bei schwachem Schutzgasstrom) durch das Septum gestochen. Gleichzeitig wird eine 

zweite, dünne Kanüle durch das Septum geführt, dadurch kann kein Überdruck entstehen. 

Abb. 10.10: Entnahme von Flüssigkeiten 

unter Schutzgas (Dreinadeltechnik) 

Die Entnahme erfolgt durch eine Spritze mit 

Nadel. Um Sauerstoffspuren aus der Spritze 

zu entfernen, wird die Nadel zunächst nur in 

den Gasraum über der Lösung geschoben 

und langsam angesaugt. Die Spritze wird 

herausgenommen und ausgestoßen. Dieser 

Vorgang wird mehrmals wiederholt; danach 

wird die Nadel bis in die Lösung geschoben 

und langsam angesaugt. Beim Herausziehen 

der Spritze aus dem Septum muss darauf geachtet 

werden, dass sich die Nadel nicht von 

der Spritze löst. Für pyrophore Reagenzien 

sollte zwischen Nadel und Spritze ein Absperrhahn 

(mit Luer-Lock-Anschluss) verwendet 

werden. 

Größere Flüssigkeitsmengen werden am besten mit einer sogenannten Doppelnadel oder 

Überführungskanüle (eine Edelstahlkanüle mit beidseitig geschliffenen Enden) überführt: 

Auch hier wird die Vorratsflasche festgeklammert. Auf einen freien Schliff der Apparatur 

(z.B. am Tropftrichter) wird eine Septumkappe mit umstülpbaren Rand aufgesetzt. Ein Ende 

der Doppelnadel wird durch dieses Septum geführt und mit Schutzgas gespült, danach wird 

das freie Ende der Doppelnadel durch das Septum der Vorratsflasche in den Gasraum geschoben 

und die Schutzgaszuleitung der Apparatur abgedreht. Die Kanüle darf noch nicht in die 

Lösung eintauchen! Nun wird eine dünne Kanüle mit Schutzgasanschluss (siehe oben) ebenfalls 

durch das Septum in den Gasraum der Vorratsflasche eingeführt. Durch Eintauchen des 

Doppelnadelendes in die Reagenzlösung wird die Lösung durch den Schutzgasüberdruck in 

die Apparatur überführt. Durch Herausziehen der Doppelnadel aus der Lösung wird der Umfüllvorgang 

beendet. Diese Methode eignet sich auch für kleinere Mengen an Lösungsmittel. 

Achtung: Es muss auf jeden Fall sichergestellt werden, dass die Doppelnadel sauber und 

trocken ist. Feuchtigkeitsreste können zur Hydrolyse der Reagenzlösung und damit oft zum 

Verstopfen der Nadel führen. Für Lösungen mit Feststoffanteilen oder Suspensionen ist diese 

Methode ungeeignet! 

236


10.3.7 Umfüllen von luft- und feuchtigkeitsempfindlichen Feststoffen 

Luft- und feuchtigkeitsempfindliche Feststoffe werden in der Regel in so genannten Schlenk- 

Rohren oder –Koben (siehe unten) aufbewahrt. Das Umfüllen erfolgt mit Hilfe eines gebogenen 

Glasrohres mit beidseitigem Schliffverbindungen (Bogen oder Krümmer, Abb. 10.11a): 

Abb. 10.11: Umfüllen von Feststoffen unter Schutzgas 

Ein ausgeheiztes und mit Schutzgas gespültes, tariertes Schlenkrohr (mit Glasstopfen tarieren!) 

wird im Schutzgasgegenstrom über einen Bogen mit dem Vorratsbehälter (ebenfalls ein 

Schlenkrohr) verbunden. Durch vorsichtiges Umschütteln kann der Feststoff von einem 

Schlenkrohr in das andere überführt werden (Abb. 10.11b). Danach wird der Bogen (wieder 

unter Schutzgasgegenstrom) entfernt und die Schlenkrohre verschlossen und rückgewogen. 

Es ist einsichtig, dass das Abwiegen definierter Mengen mehrmaliges Rückwiegen und Umfüllen 

erfordert. Deshalb werden extrem luft- und feuchtigkeitsempfindliche Feststoffe oft nur 

in ungefähren Mengen entnommen und die anderen Reagenzien entsprechend der Stöchiometrie 

umgerechnet. 

10.3.8 Spezielle Geräte für Arbeiten unter Schutzgas 

Werden häufig Reaktionen unter Schutzgas durchgeführt, empfiehlt sich die Verwendung von 

Schlenkkolben (Rundkolben mit angeschmolzenen seitlichem Kapillarhahn). Schlenkkolben 

gibt es in allen Größen mit einem oder mehreren Schliffen. Für sehr kleine Reaktionsansätze 

oder zur Aufbewahrung von Substanzen unter Schutzgas werden Schlenkrohre verwendet 

(Abb. 10.12). 

Abb. 10.12: Verschiedene Schlenkkolben 

Schlenkkolben 

Schlenkrohr 

237


Das Filtrieren unter Schutzgasatmosphäre ist mit den üblichen Laborgeräten nicht möglich. 

Hierfür verwendet man spezielle Glasfilterfritten mit seitlichem Kapillarhahn in hoher Form 

(Abb. 10.13a). Umkehrfritten (Abb. 10.13b) können direkt auf den Reaktionskolben aufgesetzt 

werden. Zur Filtration wird die Apparatur um 180° gedreht (auf den Kopf gestellt). Dadurch 

wird jeder Luftkontakt ausgeschlossen (Abb. 10.13c). 

Abb. 10.13: Geräte zur Filtration unter Schutzgas. 

238

Kapitel 11 

Trocknen von Feststoffen, Lösungen und 

Lösungsmitteln 

11.1 Trockenmittel 

11.2 Trocknen von Feststoffen 

11.3 Trocknen von Lösungen 

11.4 Reinigung und Trocknen von Lösungsmitteln 

11.5 Spezielle Reinigung und Trocknung häufig 

verwendeter Solventien 


239

11. Trocknen von Feststoffen, Lösungen und Lösungsmitteln 

Der Begriff Trocknung wird in der Organischen Chemie mit unterschiedlicher Bedeutung 

verwendet: Bei Feststoffen versteht man unter Trocknung die Entfernung aller anhaftenden, 

flüssigen Bestandteile (Lösungsmittelreste). Unter der Trocknung von Lösungen oder von 

Lösungsmitteln versteht man die Entfernung von Wasser aus organischen Flüssigkeiten. In 

diesem Kapitel werden die wichtigsten Trockenverfahren beschrieben. 

11.1 Trockenmittel [1] 

Trockenmittel können Flüssigkeiten aufnehmen und physikalisch oder chemisch binden. Die 

meisten eingesetzten Trockenmittel dienen der Entfernung von Wasser, einige sind auch zur 

Entfernung von Säure- oder Basenspuren oder kleiner polarer Moleküle geeignet. 

Aluminiumoxid (Al 2 O 3 ) 

Aluminiumoxid wird zur Entfernung von Wasser aus Ethern, aliphatischen, olefinischen, 

aromatischen und halogenierten Kohlenwasserstoffen eingesetzt. Für Epoxide, Ester, Ketone 

und Aldehyde ist Al 2 O 3 ungeeignet. 

Aluminiumoxid gibt es neutral, basisch oder sauer, jeweils in verschiedenen Aktivitätsstufen 

(siehe Kap. 9.2, Tab. 9.1). Zum Trocknen wird die Aktivitätsstufe I verwendet. Kleine Volumina 

von Lösungen und Lösungsmitteln kann man zur Trocknung durch eine kurze, mit 

Al 2 O 3 beschickte Säule laufen lassen. Dabei werden zugleich polare Verunreinigungen entfernt. 

Bariumoxid (BaO) 

Bariumoxid eignet sich vor allem zum Trocknen von organischen Basen. 

Calciumchlorid (CaCl 2 ) (wasserfrei) 

Mit Calciumchlorid lassen sich Ether, aliphatische, aromatische und halogenierte Kohlenwasserstoffen 

sowie Ester trocknen. Man verwendet vorteilhaft gepulvertes CaCl 2 , es ist aber zu 

beachten, dass CaCl 2 bei der Wasseraufnahme zerfließt. Eine weitere Trocknung wird dadurch 

unterbunden, die Abtrennung des hochviskosen CaCl 2 -Hydrats von der getrockneten 

Lösung gelingt aber durch einfaches Dekantieren. Da Alkohole, Phenole, Aldehyde, Amine 

und viele Ketone mit CaCl 2 reagieren, ist es in diesen Fällen zur Trocknung ungeeignet. 

Grobes gekörntes CaCl 2 eignet sich bedingt zur Trocknung von langsam strömenden Gasen 

(Füllung von Trockenrohren). 

240


Calciumhydrid (CaH 2 ) 

Calciumhydrid ist ein sehr wirksames Trockenmittel für fast alle nicht protischen organischen 

Lösungsmittel. Es reagiert sehr heftig mit Wasser, deshalb sollten die zu trocknenden Flüssigkeiten 

nur geringe Mengen Wasser enthalten. Meist setzt man CaH 2 nach einer Vortrocknung 

mit Al 2 O 3 , CaCl 2 , Na 2 SO 4 oder KOH ein (siehe z. B. Trocknung von tert.Aminen). 

Kalium 

Kalium (Schmp. 63.5 °C) wird wie Natrium zur Entfernung von Wasserspuren aus Ethern, 

gesättigten aliphatischen und aromatischen Kohlenwasserstoffe verwendet. Kalium ist reaktiver 

als Natrium, entsprechend schwieriger ist die sichere Handhabung: Kalium entzündet 

sich bei Kontakt mit Luft spontan, es darf nur unter Inertgas bzw. Schutzflüssigkeit (z.B. 

Paraffin) gehandhabt werden. Kalium reagiert mit Wasser, niederen Alkoholen und halogenhaltigen 

organischen Substanzen explosionsartig, Kaliumreste werden durch Umsetzung mit 

tert-Butanol vernichtet. Kalium wird nur in Ausnahmefällen zum Trocknen eingesetzt. 

Kalium/Natrium-Legierung 

Die Legierung aus Kalium und Natrium besitzt einen außerordentlich niedrigen Schmelzpunkt 

(–12 °C für das eutektische Gemisch aus 23% Na und 77% K). Sie ist noch reaktiver als Kalium 

und sollte aus Sicherheitsgründen für das Trocknen von Solventien nicht eingesetzt werden. 

Protische und halogenhaltige Solventien reagieren wie mit Kalium explosionsartig. 

K/Na-Legierung wird in der metallorganischen Chemie eingesetzt. Zu ihrer Darstellung werden 

Kalium und Natrium unter Schutzgas zusammengeschmolzen. 

Kaliumcarbonat (K 2 CO 3 ) (wasserfrei) 

K 2 CO 3 eignet sich zum Trocknen von Aminen, Aceton, Nitrilen und chlorierten Kohlenwasserstoffen. 

Gleichzeitig werden Säurespuren gebunden. Kaliumcarbonat ist ungeeignet zum 

Trocknen von Säuren und Substanzen, die unter den basischen Bedingungen zu Folgereaktionen 

neigen (z. B. Kondensationsreaktionen). 

Kaliumhydroxid (KOH) 

Mit KOH können basische Flüssigkeiten wie Amine getrocknet werden. Für die Trocknung 

von Säuren, Säureanhydriden, Estern, Amiden und Nitrilen ist es ungeeignet. Beim Trocknen 

zerfließt KOH, dadurch wird die Trockenwirkung gemindert und muss gegen frische KOH- 

Plätzchen ausgetauscht werden. KOH eignet sich auch als Exsikkatorfüllung für Festsubstanzen, 

die z. B. aus Essigsäure umkristallisiert wurden. 

241


Kaliumcarbonat (K 2 CO 3 ) 

Kaliumcarbonat ist ein mäßig wirksames Trockenmittel, vor allem für organische Basen. Für 

Säuren, Thiole oder andere acide Substanzen ist es ungeeignet. Kaliumcarbonat kann auch 

zum Entfernen von Säurespuren aus Lösungsmitteln (z.B. CCl 4 oder CHCl 3 ) verwendet werden. 

Kieselgel 

Kieselgel ist ein universell einsetzbares Trockenmittel für Gase und Flüssigkeiten. Als Exsikkatorfüllung 

und zum Trocknen von Gasen (Trockenrohrfüllung) wird häufig gekörntes oder 

perlenförmiges Kieselgel mit Feuchtigkeitsindikator verwendet, dadurch kann die Wasseraufnahmefähigkeit 

durch Farbumschlag kontrolliert werden (‚Blaugel‘: Farbumschlag von blau 

nach rosa, ‚Orangegel‘: Farbumschlag von orange nach farblos) 

Kieselgel lässt sich durch Erhitzen auf 125–175 °C regenerieren. Es ist die Standardfüllung 

von Exsikkatoren zum Trocknen von Feststoffen. 

Kupfersulfat (CuSO 4 ) wasserfrei 

CuSO 4 kann zum Trocknen von Estern und Alkoholen eingesetzt werden und ist zur Trocknung 

nur wenig wasserlöslicher Lösungsmittel wie Benzol, Toluol effektiver als Na 2 SO 4 . 

Wasserfreies Kupfersulfat (leicht gräulich) wird durch Erhitzen des blauen Pentahydrats erhalten. 

Magnesiumsulfat (MgSO 4 ) wasserfrei 

MgSO 4 kann zur Trocknung fast aller Verbindungen verwendet werden, auch für organische 

Säuren, Ester, Aldehyde, Ketone und Nitrile. 

Molekularsiebe 

Mit Molekularsieben können praktisch alle Gase und Flüssigkeiten getrocknet werden. Sie 

sind chemisch weitgehend inert. Molekularsiebe sind kristalline, synthetische Zeolithe mit 

Hohlräumen im Kristallgitter, die durch definierte Poren zugänglich sind. Die Porengröße 

bestimmt, welche Moleküle eindringen können; handelsüblich sind 3, 4, 5 und 10 Å. Polare 

Moleküle werden stärker adsorbiert als unpolare, polarisierbare Moleküle stärker als nicht 

polarisierbare. 

Molekularsiebe können beliebig oft bei Temperaturen über 250 °C regeneriert werden (erreichbarer 

niedrigster Wassergehalt ca. 2–3 g/100g; für höhere Ansprüche muss im Ölpumpenvakuum 

bei 300–350 °C getrocknet werden. 

242


Wurden Lösungsmittel getrocknet, sollten durch Eingießen des Molekularsiebs in Wasser 

eingeschlossene Solvensmoleküle vor dem Regenieren verdrängt werden. 

3 Å-Molekularsieb bindet spezifisch Wasser. Es kann daher auch für kleine Reaktionsansätze 

verwendet werden, um im Gleichgewicht entstehendes Reaktionswasser zu binden. 

Natrium 

Natrium (Schmp. 97.7 °C) eignet sich zur Wasserentfernung aus Ethern, gesättigten aliphatischen 

und aromatischen Kohlenwasserstoffe und tertiären Aminen, hierbei bildet sich NaOH 

und Wasserstoff. Völlig ungeeignet ist Natrium zum Trocknen von protischen Lösungsmitteln 

(Alkohole, Carbonsäuren), Ketonen, Aldehyden, Estern und halogenhaltigen Lösungsmitteln, 

bei denen explosionsartige Reaktionen auftreten können. Natrium reagiert sehr heftig 

mit Wasser, deshalb sollten die zu trocknenden Flüssigkeiten nur geringe Mengen an Wasser 

enthalten. Wie CaH 2 setzt man metallisches Natrium zur ‚Endtrocknung‘ ein. So bewahrt man 

z.B. Diethylether über Natriumdraht auf. 

Für eine gute Trockenwirkung wird Natrium meist mit Hilfe einer Natriumpresse als dünner 

Draht in das Lösungsmittel eingepresst (große Oberfläche). Natriumreste werden mit 2-Propanol 

vernichtet. 

Natriumhydrid (NaH) 

Natriumhydrid ist ein sehr wirksames Trockenmittel für viele nicht protische organische Lösungsmittel, 

für halogenhaltige Solventien darf es nicht verwendet werden. Es ist im Handel 

als 30–60-prozentige Suspension in Paraffinöl (Weißöl) erhältlich. NaH reagiert sehr heftig 

mit Wasser, deshalb sollten die zu trocknenden Flüssigkeiten nur geringe Mengen Wasser enthalten. 

Meist setzt man NaH zum Trocknen von Kohlenwasserstoffen und vorgetrockneten 

Ethern mit anschließender Destillation ein. Das Paraffinöl bleibt im Destillationsrückstand 

und stört nicht. 

Natriumhydroxid (NaOH) 

NaOH trocknet ebenso wie Kaliumhydroxid basische Flüssigkeiten wie Amine, für Säuren, 

Säureanhydride, Ester, Amide und Nitrile ist es ungeeignet. Beim Trocknen zerfließt Natriumhydroxid, 

dadurch wird die Trockenwirkung gemindert (siehe KOH). 

Natriumsulfat (Na 2 SO 4 ) (wasserfrei) 

Natriumsulfat ist ein universell einsetzbares Trockenmittel für fast alle Verbindungen, auch 

empfindliche Substanzen wie Aldehyde und Ketone können damit getrocknet werden. Die 

Trockenwirkung ist nur mäßig, zum Trocknen von Lösungen aber meist ausreichend. 

243


di-Phosphorpentoxid (P 4 O 10 ) 

di-Phosphorpentoxid ist ein sehr wirksames Trockenmittel, es entfernt Wasserdampf aus Gasen 

und trocknet gesättigte aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe, Nitrile, halogenierte 

Kohlenwasserstoffe und Schwefelkohlenstoff; ungeeignet ist es für Alkohole, Amine, 

Säuren, Ketone, Aldehyde und Ether. 

Bei der Wasseraufnahme überzieht sich Phosphorpentoxid mit einer viskosen, klebrigen 

Schicht von Polymetaphosphorsäure, die Trockenwirkung nimmt dadurch deutlich ab. Deshalb 

verwendet man oft Sicapent ® , ein auf anorganischem Träger aufgezogenes Phosphorpentoxid. 

Durch das Trägermaterial bleibt es auch bei Wasseraufnahme rieselfähig. Sicapent 

wird auch mit Feuchtigkeitsindikator angeboten, es ist auch hochwirksam zum Trocknen von 

Feststoffen im Exsikkator. 

Schwefelsäure (H 2 SO 4 ) 

Konz. Schwefelsäure kann als Exsikkator-Füllung zum Trocknen neutraler oder saurer Substanzen 

verwendet werden, für basiche und oxidierbare Substanzen ist Schwefelsäure ungeeignet. 

Effektiver und sicherer in der Handhabung ist Sicazide (Schwefelsäure auf inertem 

Träger). Durch die vergrößerte Oberfläche wird Feuchtigkeit schneller aufgenommen. Sicazide 

wird auch mit Feuchtigkeitsindikator (Farbumschlag von rot-violett nach gelblich) angeboten. 

Sicapent ® (di-Phosphorpentoxid auf anorganischem Träger) 

Siehe di-Phosphorpentoxid! 

Sicacide ® (Schwefelsäure auf inertem Träger) 

Siehe Schwefelsäure! 

244



Feststoffe werden oft aus Lösungen durch Abdestillieren des Lösungsmittels erhalten. Durch 

Umkristallisation erhaltene Kristallisate werden durch Abfiltrieren über Büchner-Trichter etc. 

isoliert. Die Entfernung noch anhaftender Lösungsmittel nennt man generell ‚Trocknen‘. 

• Die einfachste Methode, um organische Lösungsmittelreste aus Feststoffen zu entfernen, 

ist das Trocknen bei vermindertem Druck. Dazu wird der zu trocknende Feststoff in einer 

tarierten Schale in einen Exsikkator gestellt und dieser durch Anlegen von Unterdruck 

(ca. 16 hPa, Wasserstrahlvakuum) evakuiert. Der verminderte Druck beschleunigt das 

Verdampfen des Lösungsmittels. 

• Der Planschliff des Exsikkators muss so gefettet werden, dass die Schliffe klar durchsichtig 

sind. Während der gesamten Trocknungsdauer muss die Verbindung zur Vakuumpumpe 

bestehen bleiben! Nur so ist es möglich, dass der Lösungsmitteldampf aus dem Exsikkator 

und damit auch aus der Substanz entfernt wird. 

• Zum Öffnen des Exsikkators wird der Absperrhahn zunächst geschlossen und die Verbindung 

zur Vakuumpumpe aufgehoben. Anschließend wird der Absperrhahn sehr langsam 

und vorsichtig geöffnet, um die Substanz nicht durch die einströmende Luft im Exsikkator 

zu Verwirbeln. Wenn man auf den Hahn vor der Öffnung einen Papierfilter drückt, erfolgt 

die Belüftung langsamer. 

• Zur Kontrolle des Trocknungsvorgangs wird die Substanz von Zeit zu Zeit aus dem 

Exsikkator genommen und gewogen. Wenn keine Gewichtsabnahme mehr festzustellen ist, 

ist der Trocknungsvorgang beendet (Gewichtskonstanz). 

Die Trocknung benötigt Zeit! Bei leichtflüchtigen Lösungsmitteln kann eine Stunde ausreichen, 

bei höhersiedenden Solventien wie Ethanol können es auch mehrere Stunden (oder 

Tage) sein. 

• Kleine Substanzmengen trocknet man am besten in einem (tarierten) Rundkolben (NS 29) 

mit aufgesetztem Hahnstück im Vakuum, falls nötig auch bei erhöhter Temperatur. 

• Das Trocknen von wasserhaltigen Substanzen nur durch Anlegen von Unterdruck dauert 

zu lange. Es empfiehlt sich, eine Schale mit Trockenmittel in den Exsikkator zu stellen und 

im Ölpumpenvakuum stehen zu lassen. 

• Als Trockenmittel wird meist gekörntes Kieselgel mit Feuchtigkeitindikator oder gekörntes 

Calciumchlorid verwendet. Enthält die Substanz noch Reste organischer Säuren (z. B. 

Essigsäure), empfiehlt sich KOH als Trockenmittel. Scharfes Trocknen gelingt mit Diphosphorpentoxid 

oder Sicapent. 

• Da Wasser relativ schwierig zu entfernen ist, wird meist über Nacht getrocknet. In hartnäckigen 

Fällen kann die Entfernung von Wasser durch azeotrope Destillation sinnvoll 

sein: Dazu wird der Feststoff in einem geeignetem Lösungsmittel (Wasserschlepper, z.B. 

Cyclohexan) gelöst oder suspendiert und am Wasserabscheider unter Rückfluss erhitzt. 

245


11.3 Trocknen von Lösungen 

Bei der Aufarbeitung von Reaktionsansätzen erhält man häufig Lösungen der Reaktionsprodukte 

in organischen Solventien, die mit Wasser gesättigt sind. Vor der Weiterverarbeitung 

müssen diese Lösungen getrocknet werden. 

In einigen Fällen bildet das Lösungsmittel mit Wasser Azeotrope (z. B. mit Cyclohexan, 

Toluol, siehe Kap. 4). Hier kann das Wasser durch Destillation des Solvens bei Normaldruck 

‚ausgekreist‘ werden. 

Im Normalfall werden die Lösungen durch Zugabe von Trockenmitteln getrocknet. Als Trockenmittel 

werden meist Na 2 SO 4 , MgSO 4 , K 2 CO 3 oder CaCl 2 verwendet. Welches Trockenmittel 

eingesetzt wird, hängt vom Solvens und vom Produkt ab. Wenn zunächst wenig feingekörntes 

CaCl 2 zum Trocknen verwendet wird, wird das CaCl 2 -Hydrat flüssig und kann durch 

Dekantieren abgetrennt werden. 

Das Trockenmittel wird in kleinen Portionen zu der Lösung gegeben und immer wieder umgeschüttelt. 

Es wird soviel Trockenmittel zugegeben, bis es beim Umschütteln nicht mehr 

verklumpt. Anschließend wird das Gefäß verschlossen und von Zeit zu Zeit umgeschüttelt 

oder magnetisch gerührt. Eine gute Trocknung braucht mindestens 2 Stunden, am besten lässt 

man über Nacht stehen. Die überstehende Lösung muss klar sein, wenn sie trüb ist, wurde zu 

wenig Trockenmittel verwendet. 

Nach dem Trocknen wird über einen Büchnertrichter oder ein Alihn'sches Rohr vom Trockenmittel 

abfiltriert und das Trockenmittel mit trockenem Solvens nachgewaschen. 

Zuviel Trockenmittel verringert häufig die Ausbeute, da die Substanz beim Abfiltrieren vom 

Trockenmittel teilweise eingeschlossen wird. Deshalb ist darauf zu achten, dass vor dem 

Trocknen sichtbare Wassertropfen aus der Lösung entfernt werden (nochmaliges Abtrennen 

in einem Scheidetrichter oder Aufnehmen mit einer Pipette). Insbesondere wenn – bei flüssigen 

Substanzen – ohne Lösungsmittel (in Substanz) getrocknet wird, darf nur wenig Trockenmittel 

verwendet werden! 

246



Die meisten chemischen Umsetzungen setzen reine und häufig auch trockene Lösungsmittel 

voraus. So ist es bei metallorganischen Synthesen entscheidend, dass die eingesetzten Lösungsmittel 

trocken (= wasserfrei, ‚absolut‘) sind. 

Wasser in organischen Lösungsmitteln ist auch eine Verunreinigung, seine Entfernung ist also 

sowohl Reinigung als auch Trocknung. 

Ein einfaches Rechenbeispiel zeigt den Einfluss von Wasser: Handelsüblicher Diethylether 

hat einen Wassergehalt von 0.2 %, 100 ml Ether enthalten also 0.14 g ≡ 7.5 mmol Wasser. 

Im Abschnitt 11.5 werden für die gebräuchlichen Lösungsmittel Reinigungsmethoden angegeben, 

zusammen mit ihren physikalischen Daten, Wassergehalt Mischbarkeit mit Wasser, 

Bildung von Azeotropen ebenso wie die wichtigsten bekannten Verunreinigungen. In vielen 

Fällen lässt sich die Reinigung und Trocknung in einem Arbeitsgang erreichen, in einigen 

Fällen sind auch mehrere Schritte zur Reinigung und Trocknung notwendig. 

Abb. 11.1: Abfüllen von trockenem Solvens in die Reaktionsapparatur unter trockenem Stickstoff. 

1 Reaktionsapparatur 

2 Hahnaufsatz für Schutzgaseinlass 

während der Reaktion 

3 Überdruckventil nach Stutz 

4 Vorratskolben mit trockenem 

Lösungsmittel 

5 Aufsatz zum Überführen von Flüssigkeiten 

mit Steigrohr 

6 Absperrhahn für das Lösungsmittel 

7 Absperrhahn für Inertgas 

247


Wichtig ist auch die Aufbewahrung und Handhabung der trockenen Lösungsmittel. Zum 

einen soll verhindert werden, dass das Solvens im Lauf der Zeit wieder Wasser aufnimmt, 

zum anderen muss damit gerechnet werden, dass die den Solventien zugesetzten Stabilisatoren 

zur Verhinderung von Peroxidbildungen bei der Reinigung ebenfalls entfernt wurden. 

Nicht unproblematisch ist das Abfüllen von absoluten Lösungsmitteln. Auch beim schnellen 

Ausgießen steigt der Restwassergehalt von 10 –3 Gew.-% auf den doppelten bis vierfachen 

Wert. Auch das an der Glasoberfläche von Laborgeräten adsorbierte Wasser ist nicht zu unterschätzen. 

Alle benötigten Glasgeräte müssen deshalb im Trockenschrank gut getrocknet 

und unter Vakuum ausgeheizt werden. Der direkte Luftkontakt von getrockneten Lösungsmitteln 

muss nach Möglichkeit ausgeschlossen werden (Abdrücken des Solvens unter trockenem 

Schutzgas (Abb. 11.1) oder Aufziehen mit einer Spritze). 

11.4.1 Trocknen mit Aluminiumoxid 

Eine elegante Methode ist die Entfernung von Restwasser aus vorgetrockneten, destillierten 

Lösungsmitteln durch dynamische Adsorption an Aluminiumoxid der Aktivitätsstufe I (Abb. 

11.2). Saure Verunreinigungen können mit basischem Aluminiumoxid (Akt.-Stufe I) ebenfalls 

entfernt werden. 

Abb. 11.2: Dynamische Trocknung mit 

Aluminiumoxid. 

Hierzu füllt man eine Chromatographiesäule 

(Ø 10–20 mm, Höhe 30–50 cm) trocken mit 

etwa 150 g basischem Al 2 O 3 (Akt.-Stufe I) 

pro Liter Solvens und lässt das zu trocknende 

Lösungsmittel durch die Säule laufen. Dazu 

legt man das Solvens am besten in einem 

Reservoirbehälter (2) vor, alternativ kann 

auch ein Tropftrichter verwendet werden 

(siehe Kap. 9, Abb. 9.14). Das getrocknete 

Solvens wird in einem Schliffkolben mit 

seitlichem Kapillarhahn (Schlenkkolben), auf 

den ein Trockenrohr aufgesetzt wird, aufgefangen. 

Durch die freiwerdende Adsorptionswärme 

erwärmt sich die Säule beim Durchlaufen des 

Lösungsmittels anfangs sehr stark, dadurch 

geht die Trockenwirkung zunächst verloren. 

Deshalb ist es ratsam, die ersten 100 ml des 

Eluats entweder zu verwerfen oder erneut 

durch die Säule laufen zu lassen. 

248


Der Nachteil dieser Methode ist der relativ hohe Preis des Aluminiumoxids, was die Durchführung 

auf einige wenige, spezielle Fälle und kleine Volumina beschränkt. 

Das verbrauchte Aluminiumoxid wird im Abzug aus der Säule ausgestoßen (evtl. mit Hilfe 

eines Handgebläses) und erst nach vollständigem Trocknen entsprechend den jeweils gültigen 

Abfallvorschriften entsorgt. Von der Regenerierung muss wegen möglicherweise anhaftenden 

Peroxidspuren prinzipiell abgeraten werden! 

11.4.2 Trocknen mit Molekularsieben 

Molekularsiebe sind synthetische, kristalline Aluminiumsilikate mit Hohlräumen, die durch 

Poren mit definiertem Porendurchmesser (3–10 Å) verbunden sind; handelsüblich sind kleine 

Kugeln oder Zylinder. Bei einem Molekularsieb mit 3 Å Porendurchmesser kann z.B. nur 

Wasser (Moleküldurchmesser 2.6 Å), sowie Ammoniak durch die Poren des Silikats in den 

Hohlraum eindringen und adsorbiert werden, während die üblichen organische Solventien 

nicht eindringen können. 

Die Kapazität der Molekularsiebe beträgt etwa 20 Gewichtsprozent, sie können aber beliebig 

oft regeneriert werden: Das verbrauchte Molekularsieb wird zunächst abfiltriert, im Abzug 

getrocknet und danach gründlich mit Wasser gewaschen. Zur Aktivierung wird das Silikat erst 

bei 150 °C im Trockenschrank, danach 12 h bei 200 °C im Feinvakuum getrocknet. Der 

Restwassergehalt ist dann < 0.5%. 

Zu etwa 1 l des zu trocknenden Lösungsmittels werden 100 g Molekularsieb gegeben und 

unter gelegentlichem Umschwenken mehrere Tage stehen gelassen (statische Trocknung). 

Am besten hat sich die dynamische Trocknung bewährt: Hierbei wird das vorgereinigte und 

vorgetrocknete Lösungsmittel durch eine mit Molekularsieb beschickte Chromatographiesäule 

filtriert. Mit 250 g Molekularsieb lassen sich so etwa 10 Liter der nachstehend aufgeführten 

Lösungsmittel bis auf einen Wassergehalt von 0.002% (20 ppm) trocknen (Säule 2.5 x 60 cm, 

Durchlaufgeschwindigkeit ca. 3 l/h). Der Aufbau entspricht Abb. 11.2. 

• Molekularsieb 3 Å: Trocknen von Acetonitril, Methanol, Ethanol und 2-Propanol. 

• Molekularsieb 4 Å: Trocknen von Benzol, Chloroform, Cyclohexan, Ethylacetat, Methylacetat, 

Methylenchlorid, Tetrachlorkohlenstoff, Tetrahydrofuran, Toluol. Dieses Molekularsieb 

bindet außer Wasser auch folgende Verunreinigungen: Acetaldehyd, Acetonitril, 

niedere Alkohole (Methanol, Ethanol, n-Propanol, n-Butanol), Methylamin sowie weitere 

kleine Moleküle, die jedoch als Verunreinigungen in Lösungsmitteln keine größere Rolle 

spielen. 

249


11.4.3 Trocknen mit Alkalimetallen und Metallhydriden 

Alkalimetalle und Metallhydride werden vor allem zum Trocknen von Kohlenwasserstoffen 

und Ethern verwendet. Bei nicht zu hoch siedenden Lösungsmitteln lassen sich auch die 

käuflichen Dispersionen von Natriumhydrid in Weißöl (Paraffinöl) oder Calciumhydrid einsetzen, 

die wegen der feinen Verteilung sehr rasch und effizient reagieren. 

Zunächst muss das zu trocknende Lösungsmittel mit CaCl 2 oder Na 2 SO 4 ‚vorgetrocknet‘ werden. 

Dadurch wird ein großer Teil des in technischen Lösungsmitteln enthaltenen Wassers 

bereits entfernt. Zum Feintrocknen wird Natrium (Schmp. 97.7 °C) mit einer Natriumpresse 

als Draht in das Solvens eingepresst. 

Das Trocknen mit metallischen Lithium ist nicht sinnvoll, da das harte Metall (Schmp. 

179 °C) nur mit geheizten Düsen zu Drähten gepresst werden kann. 

Das Arbeiten mit metallischem Kalium (Schmp. 63.5 °C) ist besonders problematisch. Es ist 

außerordentlich empfindlich gegenüber Luftsauerstoff und reagiert mit Wasser und niederen 

Alkoholen explosionsartig unter Selbstentzündung. 

Der niedrige Schmelzpunkt führt dazu, dass das Kalium z. B. in siedendem Tetrahydrofuran 

als Schmelze vorliegt. Die sich ständig erneuernde Metalloberfläche führt zu einer besonders 

effektiven Trocknung. Diese Tatsache ist der Grund, dass Kalium – trotz seiner Gefährlichkeit 

– beim Trocknen gegenüber Lithium und Natrium häufig bevorzugt wird. Das weiche Kalium 

muss unter dem Schutz eines trockenen, höhersiedenden Solvens (z. B. Petrolether, Sdp. > 

100 °C) geschnitten werden. Zur Herstellung von ‚supertrockenen’ niedrig siedenden Lösungsmitteln 

wie Diethylether wird aus demselben Grund auch Kalium/Natrium-Legierung 

(Schmp. des Eutektikums: –12 °C) verwendet. 

In allen Fällen muss der Umgang mit den Alkalimetallen wegen der Entzündbarkeit mit 

besonderer Sorgfalt erfolgen: 

• Nur mit trockenen Geräten und vorgetrockneten Solventien arbeiten! 

• Schützen der Reaktionsapparatur vor Luftfeuchtigkeit durch Trockenrohre (CaCl 2 oder 

Kieselgel) auf der Schlifföffnung des Rückflusskühlers. Beim Arbeiten unter Schutzgas 

wird ein Hg-Ventil oder ein Überdruckventil nach Stutz aufgesetzt (siehe Kapitel 10.3). 

• Beim Kochen unter Rückfluss unbedingt einen Metallkühler verwenden! 

• Das Solvens nie bis zur Trockene abdestillieren! 

250


Vernichtung von Alkalimetall-Rückständen 

Wenn mit Alkalimetallen getrocknet wurde, müssen die nach dem Abdestillieren des Solvens 

zurückbleibenden Alkalimetallreste mit großer Sorgfalt vernichtet werden. 

Die erkalteten Lithium- und Natriumrückstände werden zunächst vorsichtig unter Rühren 

oder Umschwenken mit 2-Propanol versetzt, wenn die Reaktion zu heftig wird, wird ein 

Rückflusskühler aufgesetzt. Unter häufigem Umschwenken lässt man 1–2 h stehen, bis keine 

Metallrückstände mehr zu beobachten sind, dann gibt man wässriges Ethanol (Ethanol/ Wasser, 

v/v = 10/2) und schließlich Wasser zu. Nach Neutralisation mit Salzsäure gibt man zum 

wässrig-organischen Sonderabfall. 

Die Vernichtung von Kaliumrückständen bedarf besonderer Vorsicht. Bei aufgesetztem 

Rückflusskühler gibt man trockenes tert-Butanol zu und erhitzt nach dem Abklingen der Reaktion 

nach 30 Minuten zum Sieden. Dieses Vorgehen ist erforderlich, da auch kleine Kaliummengen 

in den festen Rückständen mit wässrigem Alkohol noch explosionsartig reagieren. 

Anschließend wird wie oben weiter aufgearbeitet. 

Häufig genutzte, trockene Solventien können in einer sog. Umlaufapparatur kontinuierlich 

getrocknet werden (Abb. 11.3). Das zu trocknende Lösungsmittel liegt zusammen mit dem 

Trockenmittel (z.B. Natrium, Kalium, CaH 2 , LiAlH 4 ) im Destillationskolben (1) vor. Beim 

Erhitzen steigt der Dampf über das Steigrohr (2) zum Metallkühler (3) auf und wird dort kondensiert. 

Bei geöffnetem Hahn Rücklaufhahn (6) (Hahn (5) geschlossen!) wird das Solvens 

kontinuierlich im Kreis geführt. 

Zur Entnahme wird Hahn (6) geschlossen, das kondensierte Solvens sammelt sich im 

Sammelgefäß (4) und wird durch Öffnen des Hahns (5) in die Vorlage (7) im Inertgas-Gegenstrom 

abgelassen. Der Vorlagekolben (7) wird noch im Inertgas-Gegenstrom abgenommen 

und dicht verschlossen. 

In Umlaufapparaturen sollten nur bereits absolutierte Solventien eingefüllt werden, der Zustand 

des Trocknungsmittels muss regelmäßig kontrolliert werden. Alle Umfülloperationen 

müssen im Inertgas-Gegenstrom durchgeführt werden. 

251


Abb. 11.3: Umlaufapparatur nach Bösherz zur kontinuierlichen Trocknung von Lösungsmitteln 

[2]. 

1 Destillationskolben mit Lösungsmittel und 

Trockenmittel 

2 Steigrohr 

3 Rückflusskühler mit Metallkühlwendel 

4 Sammelgefäß 

5 Ablasshahn für Lösungsmittelentnahme 

6 Rücklaufhahn zum Ablassen des Lösungsmittels 

in den Destillationskolben 

7 Kolben mit seitlichem Hahn (Schlenk-Kolben) 

8 Druckausgleichöffnung 

9 Überdruckventil nach Stutz mit Einlasshahn für 

Inertgas 

11.5 Spezielle Reinigung und Trocknung häufig verwendeter Solventien 

Stand der angegebenen Gefahrenhinweise (Gefahrensymbole, R- und S-Sätze) ist die EG- 

Richtlinie 2004/73/EG (29. Anpassung) vom 31. Oktober 2005. 

Die folgenden Vorschriften zur Reinigung von Lösungsmittel sind für den präparativen 

Einsatz geeignet. Für besondere Anforderungen an die Reinheit (z.B. Lösungsmittel für die 

Spektroskopie oder Elektrochemie) sowie für weitere Lösungsmittel wird auf die Literatur [1, 

3–4] verwiesen. 

Seit einigen Jahren sind die gebräuchlichsten Lösungsmittel auch in ‚wasserfreier‘ Qualität 

kommerziell im Handel erhältlich. 

252


11.5.1 Kohlenwasserstoffe 

n-Pentan 

Sdp. 36.1 °C, Schmp. –129.7 °C, d = 0.63 g/ml, 

Dampfdruck 573 hPa (20 °C), Flammpunkt –49 °C 

Löslichkeit in Wasser: 0.36 g/l 

Löslichkeit von Wasser in n-Pentan: 0.012% 

Azetrop mit Wasser: Sdp. 34.6 °C (1.4% H 2 O) 

R 12-51/53-65-66-67 

S 9-16-29-33-61-62 

Verunreinigungen: Je nach Spezifikation Isomere und Verunreinigungen durch Alkene und 

höhersiedende Kohlenwasserstoffe. 

Vortrocknen: Mindestens 24 h über CaCl 2 oder Na 2 SO 4 , anschließend vom Trockenmittel 

abdekantieren. 

Trocknen: Destillation über ca. 1 g/l NaH-Dispersion in Weißöl. 

Lagerung: Das getrocknete n-Pentan wird über eingepresstem Natriumdraht oder Molekularsieb 

(4 Å) in einer verschlossenen Flasche aufbewahrt. 

n-Hexan 

Sdp. 69 °C, Schmp. –94.3 °C, d = 0.66 g/ml, 



Löslichkeit von Wasser in n-Hexan: 0.011% 


R 11-38-48/20-51/53-62-66-67 

S 9-16-29-33-36/37-61-62 

n-Hexan ist neurotoxisch und sollte nach Möglichkeit durch andere Kohlenwasserstoffe ersetzt 

werden. 



Reinigung: Für spektroskopische Zwecke müssen die olefinischen Verunreinigungen entfernt 

werden (Arbeiten im Abzug!): 

100 ml n-Hexan werden mehrere Stunden mit ca. 200 ml/l Chlorsulfonsäure zum Sieden 

erhitzt. Die erkaltete Reaktionsmischung wird nach dem Abtrennen der Chlorsulfonsäure 

mit Wasser, verd. Natronlauge und nochmals mit Wasser gewaschen. 

Vortrocknen: Wie bei n-Pentan beschrieben über CaCl 2 oder Na 2 SO 4 

Trocknen: Wie bei n-Pentan beschrieben über NaH-Dispersion oder Natriumdraht destillieren. 

Für kleinere Mengen ist auch die Filtration über Al 2 O 3 (Akt.-Stufe I) geeignet. Die Reinheit 

kann über die Durchlässigkeit im UV kontrolliert werden. 

Lagerung: Das getrocknete n-Hexan wird über eingepresstem Natriumdraht oder Molekularsieb 


253


n-Heptan 



Löslichkeit in Wasser: praktisch unlöslich 

Löslichkeit von Wasser in n-Heptan:0.009% 


R 11-38-50/53-65-67 

S 9-16-29-33-60-61-62 



Reinigung, Trocknung und Aufbewahrung: siehe n-Hexan. 

Petrolether (Petroleumbenzin) 

Kohlenwasserstoff-Gemische mit unterschiedlichen Siedebereichen. 

Üblich sind 40–60 °C, 60–80 und 80–100 °C. 

Es sollte auf einen möglichst niedrigen Gehalt von n-Hexan 

geachtet werden. 

R 11-51/53-65-66-67 

S 9-16-23-24-33-60-61-62 

Trocknung und Aufbewahrung: siehe n-Hexan. 

Cyclohexan 

Sdp. 81 °C, Schmp. 6 °C, d = 0.78 g/ml, 



Löslichkeit von Wasser in Cyclohexan: 0.005% 

Azetrop mit Wasser: Sdp. 68.9 °C (9% H 2 O) 

R 11-38-50/53-65-67 

S 9-16-33-60-61-62 

Verunreinigungen: Je nach Spezifikation Benzol, Alkene und schwerflüchtige Verbindungen. 

Reinigung: Für spektroskopische Zwecke müssen die olefinischen Verunreinigungen entfernt 

werden (Arbeiten im Abzug!): 

Im Abzug wird 1 l Cyclohexan bei 50–60 °C mehrere Stunden mit einer Mischung aus 

125 ml konz. Schwefelsäure und 100 ml konz. Salpetersäure gerührt (Achtung: Man 

versetzt die Salpetersäure vorsichtig portionsweise mit der Schwefelsäure!). Nach der 

Abtrennung der Nitriersäure im Scheidetrichter wird das gebildete Nitrobenzol mehrmals 

mit je 50 ml konz. Schwefelsäure ausgeschüttelt, die organische Phase danach mit 

Wasser, verd. Natronlauge und nochmals mit Wasser gewaschen. 

Vortrocknen, Trocknen, Lagerung: Wie bei n-Pentan beschrieben. 

254


Methylcyclohexan 

Sdp. 101 °C, Schmp. –126 °C, d = 0.77 g/ml, 



Löslichkeit von Wasser in Methylcyclohexan: 0.012% 

Azetrop mit Wasser: Sdp. 80 °C (24.1% H 2 O) 

R 11-38-51/53-66-67 

S 9-16-33-61-62 

Verunreinigungen: Je nach Spezifikation Toluol, Alkene und schwerflüchtige Verbindungen. 

Reinigung, Vortrocknen, Trocknen, Lagerung: Wie bei Cyclohexan beschrieben. 

Benzol (Benzen) 

Sdp. 80.1 °C, Schmp. 5.5 °C, d = 0.88 g/ml, 



Löslichkeit von Wasser in Benzol: 0.064% 


R 45-11-E48/23/24/25 

S 53-45 

Benzol ist krebserregend und sollte nicht mehr als Lösungsmittel verwendet werden. Als 

Ersatz haben sich Toluol und Cyclohexan bewährt. Ist kein Ersatz möglich, darf nur unter 

dem Abzug gearbeitet werden, jeglicher Hautkontakt ist zu vermeiden. 

Verunreinigungen: Je nach Spezifikation andere Kohlenwasserstoffe und Thiophen. 

Reinigung: Entfernung von Thiophen: 

Im Abzug wird zur Entfernung von Thiophen zweimal mit je 50 ml/l konz. Schwefelsäure 

ausgeschüttelt, dann mit Wasser, verd. Natronlauge und nochmals mit Wasser 

gewaschen. 

Vortrocknen: Mindestens 24 h über CaCl 2 , anschließend vom Trockenmittel abdekantieren. 

Größere Mengen sollten durch azeotrope Destillation vorgetrocknet werden (10 % des 

Destillats als Vorlauf wegnehmen). 

Trocknen: Es stehen mehrere gleichwertige Methoden zur Auswahl: 

• Mit ca. 2 g/l CaH 2 oder 3 g/l NaH-Dispersion 6 Stunden unter Rückfluss erhitzen und 

dann abdestillieren. 

• Molekularsieb 4 Å. 

• Filtration über Al 2 O 3 . Die Säulenfüllung reicht zur Vortrocknung von weiteren 2 l Benzol 

(siehe Abschnitt 11.4.1). 

Lagerung: Das getrocknete Benzol wird über eingepresstem Natriumdraht oder Molekularsieb 


255


Toluol (Toluen) 

Sdp. 110.6 °C, Schmp. –95 °C, d = 0.87 g/ml, 

Dampfdruck 29 hPa (20 °C), Flammpunkt 4 °C 


Löslichkeit von Wasser in Toluol: 0.033% 


R 11-20 

S 16-25-29-33 

Verunreinigungen: Je nach Spezifikation andere Kohlenwasserstoffe und Methylthiophen. 

Reinigung: Reinigung: Handelsübliches Toluol muss für den praktischen Laborgebrauch in 

der Regel nicht gereinigt werden. Falls schwefelhaltige Verunreinigungen (Methylthiophene) 

stören, kann wie bei Benzol beschrieben verfahren werden. 


Größere Mengen sollten durch azeotrope Destillation vorgetrocknet werden (5 % des Destillats 

als Vorlauf wegnehmen). 

Trocknen: In vielen Fällen ist die azeotrope Destillation ausreichend, für höhere Ansprüche 

siehe unter Benzol. 

Lagerung: Das getrocknete Toluol wird über eingepressten Natriumdraht oder Molekularsieb 


Xylol (Xylen), Isomerengemisch 

Sdp. 137–143 °C, Schmp. >–34 °C, d = 0.86 g/ml, 


Löslichkeit in Wasser: 0.2 g/l R 10-20/21-38 

S 25 

Verunreinigungen: Je nach Spezifikation andere Kohlenwasserstoffe und Methylthiophen. 

Reinigung: Für den praktischen Laborgebrauch ist die Reinigung in der Regel nicht nötig. 


Größere Mengen sollten durch azeotrope Destillation vorgetrocknet werden (5 % des Destillats 

als Vorlauf wegnehmen). 

Trocknen: In vielen Fällen ist die azeotrope Destillation ausreichend, für höhere Ansprüche 

siehe unter Benzol. 

Lagerung: Das getrocknete Xylol wird über eingepressten Natriumdraht oder Molekularsieb 


256


11.5.2 Chlorierte Kohlenwasserstoffe 

Achtung! Chlorierte Kohlenwasserstoffe dürfen unter keinen Umständen mit Natrium oder 

Kalium getrocknet oder über Natriumdraht aufbewahrt werden! Es besteht Explosionsgefahr! 

Dichlormethan (Methylenchlorid) 


Dampfdruck 475 hPa (20 °C), Flammpunkt --- 

Löslichkeit in Wasser: 20 g/l 

Löslichkeit von Wasser in Dichlormethan: 0.2% 


R 40 

S 23-24/25-36/37 

Für Dichlormethan besteht der Verdacht auf krebserzeugende Wirkung. Es darf nur unter 

dem Abzug gearbeitet werden, jeglicher Hautkontakt ist zu vermeiden. 

Verunreinigungen: Je nach Spezifikation ist Dichlormethan mit 2-Methyl-2-buten, Methanol 

oder Ethanol stabilisiert. 

Reinigung: Mit Wasser, verdünnter Natronlauge und nochmals mit Wasser waschen.. 


In vielen Fällen liefert diese Methode ausreichend trockenes Dichlormethan. 

Trocknen: Mit ca. 5–10 g/l P 2 O 5 2 Stunden zum Sieden erhitzen, danach abdestillieren. Diese 

Methode liefert ‚supertrockenes‘ Dichlormethan (Wassergehalt < 1 ppm), hier erübrigt sich 

das vorherige Waschen mit Wasser. 

Für spektroskopische Zwecke wird Dichlormethan über basischem Al 2 O 3 (Akt.-Stufe I) filtriert 

(50 g Al 2 O 3 für ca. 70–100 ml Dichlormethan). 

Lagerung: Das getrocknete Dichlormethan wird in einer dicht verschlossenen dunklen Flasche 

über Molekularsieb (4 Å) aufbewahrt, am besten unter N 2 -Atmosphäre. Wenn Säurespuren 

vermieden werden müssen, kann statt Molekularsieb auch basisches Aluminiumoxid 

(Akt.-Stufe I) verwendet werden. 

Chloroform (Trichlormethan) 




Löslichkeit von Wasser in Chloroform: 0.09% 


R 22-38-40-48/20/22 

S 36/37 

Bei Chloroform besteht der Verdacht auf krebserzeugende Wirkung. Es darf nur unter dem 

Abzug gearbeitet werden, jeglicher Hautkontakt ist zu vermeiden. 

257


Verunreinigungen: Chloroform wird durch Sauerstoff unter Lichteinfluss photochemisch 

zersetzt, dabei entsteht Phosgen, Chlor und Chlorwasserstoff. Je nach Spezifikation ist Dichlormethan 

mit 2-Methyl-2-buten, Methanol oder Ethanol stabiliert. 

Reinigung, Trocknung und Lagerung: Siehe Dichlormethan. 

Tetrachlorkohlenstoff (Tetrachlormethan) 




Löslichkeit von Wasser in Tetrachlormethan: 0.014% 


R 23/24/25-40-48/23-52/53-59 

S 23-36/37-45-59-61 

Für Tetrachlorkohlenstoff besteht der Verdacht auf krebserzeugende Wirkung. Es darf nur 

unter dem Abzug gearbeitet werden, jeglicher Hautkontakt ist zu vermeiden. 

Nach der deutschen FCKW-Halon-Verbotsverordnung besteht eine Anwendungsbeschränkung. 

Gefahr der Hautresorption! 

Verunreinigungen: Tetrachlorkohlenstoff zersetzt sich unter Lichteinfluss in Gegenwart von 

Feuchtigkeit langsam zu Chloroform und Chlorwasserstoff. 

Reinigung, Trocknung und Lagerung: Siehe Dichlormethan. 

11.5.3 Ether 

Die als Lösungsmittel häufig benutzten Ether wie Diethylether, Dioxan, Tetrahydrofuran, 

Ethylenglykoldimethylether, Diethylenglykoldimethylether, (nicht tert-Butylmethylether) 

bilden mit Luftsauerstoff bei Lichteinwirkung Peroxide, die bei Anreicherung – zum Beispiel 

im Destillationsrückstand – explosionsartig zerfallen können. Peroxidhaltige Ether dürfen 

deshalb auf keinen Fall bis zur Trockne abdestilliert werden. Peroxide müssen vor Destillationen 

entfernt werden! 

Nachweis von Peroxiden: 

• 10 ml des Ethers werden im Scheidetrichter mit einer frisch hergestellten, wässrigen, 

angesäuerten Kaliumiodid-Lösung geschüttelt. Peroxide setzen Jod frei, das sich in der 

Etherphase mit brauner Farbe löst (die Nachweisempfindlichkeit lässt sich durch die Iod- 

Stärkereaktion erhöhen). 

• 0.3 g N,N-Dimethylamin-p-phenylendiamin-sulfat werden in 10 ml Wasser gelöst und 

mit Methanol auf 100 ml aufgefüllt. 2 ml dieser Reagenslösung werden mit 1–5 ml Ether 

versetzt. Bei Anwesenheit von Peroxiden färbt sich die Lösung innerhalb von 5 Minuten 

tiefblau. 

• Käufliche Indikatorstäbchen zeigen Peroxide einfach durch Eintauchen in das Lösungsmittel 

an. 

258


Handelsübliche Ether sind heute in der Regel stabilisiert (Hinweis auf dem Etikett) und 

neigen dadurch kaum zur Peroxidbildung. Durch übermäßig lange Lagerung, Destillation oder 

auch Chromatographie werden die Stabilisatoren jedoch unwirksam bzw. abgetrennt, in diesem 

Fall bilden sich Peroxide. 

Zur Entfernung der Peroxide können käufliche Reagenzien verwendet werden (z.B. Perex- 

Kit ® der Firma Merck). Wenn der Ether ohnehin absolutiert wird, erfolgt die Zerstörung der 

Peroxide bei der Reinigung und Trocknung. 

Gereinigte Ether müssen in braunen Flaschen aufbewahrt werden, um durch Lichtausschluss 

die Neubildung von Peroxiden zu verzögern. Nach längerem Aufbewahren muss unbedingt 

erneut auf Peroxide geprüft werden! 

Der Zusatz von etwa 0.05% Diethyl-dithio-natriumcarbamat (‚Cupral‘) 1 als Stabilisator 

verhindert die Neubildung von Peroxiden und Aldehyden über Jahre hinweg. Wenn der Stabilisator 

in den Reaktionen nicht stört ist die Stabilisierung der Ether unbedingt zu empfehlen! 

Handelsüblicher Diethylether wird auch oft mit 2,6-Di-tert-butyl-4-methylphenol (BHT) 2 

stabilisiert. Auch dieser Zusatz (ca. 10 ppm) verhindert die Neubildung von Peroxiden zuverlässig. 

OH 

S 

N(C 2 

H 5 

) 2 

SNa 

Me 3 

C CMe 3 

1 Me 2 

Diethylether 




Löslichkeit von Wasser in Diethylether: 1.5% 


R 12-19-22-66-67 

S 9-16-29-33 

Verunreinigungen: Peroxide, Ethanol, Acetaldehyd und je nach Spezifikation verschiedene 

Stabilisatoren 

Reinigung: Zum Enfernen von Peroxiden wird Diethylether mehrmals mit jeweils 10 ml/l 

einer Lösung von 6 g FeSO 4 und 5 ml H 2 SO 4 in 110 ml Wasser ausgeschüttelt, danach mit 

Wasser gewaschen. 

Vortrocknen: Mehrere Tage über feingekörntem CaCl 2 in einer dunklen Flasche stehen lassen, 

anschließend vom Trockenmittel abdekantieren. 

259


Trocknen: Es stehen mehrere Methoden zur Verfügung: 

• Einpressen von ca. 5 g/l Natriumdraht, einige Tage stehen lassen und danach über frischem 

Natriumdraht abdestillieren. Die Na-Behandlung entfernt Peroxide, Alkohole, Aldehyde 

und Wasser, das vorherige Ausschütteln mit FeSO 4 ist dann nicht erforderlich! 

• Mit ca. 4 g/l Natriumhydriddispersion 2–3 Stunden unter Rückfluss erhitzen, danach 

abdestillieren. Dieses Verfahren entfernt ebenfalls Peroxide und alle übrigen Verunreinigungen. 

• Durch etwa 100 g/l basisches Al 2 O 3 filtrieren. Achtung: Das Aluminiumoxid kann nicht 

regeneriert werden, da die Peroxide adsorbiert, aber nicht zerstört werden! 

Lagerung: Absoluter Diethylether wird am besten in dunklen Flaschen über Molekularsieb 

4 Å oder Natriumdraht aufbewahrt, am besten unter Schutzgas (N 2 oder Ar). 

tert-Butylmethylether (MTBE) 



Löslichkeit in Wasser: 26 g/l R 11-66 

S 16-23-29-33 

tert-Butylmethylether bildet praktisch keine Peroxide und kann Diethylether weitgehend ersetzen. 

Bei Reaktionen mit starken Säuren muss mit Spaltung in Isobuten und Methanol gerechnet 

werden. Mit wässrigen Säuren kann MTBE aber ausgeschüttelt werden. 

Verunreinigungen: Methanol, tert-Butanol, Kohlenwasserstoffe. 

Reinigung: Eine Reinigung ist für den normalen Laborgebrauch nicht nötig. 

Vortrocknen: Mehrere Tage über feingekörntem CaCl 2 stehen lassen, anschließend vom 

Trockenmittel abdekantieren. 

Trocknen: Mit etwa 3 g/l Natriumhydrid-dispersion oder 6 g/l Calciumhydrid 6 h unter 

Rückfluss erhitzen, anschließend wird abdestilliert. 

Lagerung: Absoluter MTBE wird am besten in dunklen Flaschen über Molekularsieb 4 Å 

oder Natriumdraht aufbewahrt. 

Tetrahydrofuran (THF) 

Sdp. 66 °C, Schmp. –108.5 °C, d = 0.89 g/ml, 


Unbegrenzt mischbar mit Wasser, kein Azeotrop mit Wasser 

Handelsüblicher Wassergehalt: < 0.1% 

R 11-19-36/37 

S 16-29-33 

Verunreinigungen: Tetrahydrofuran bildet ebenso wie Diethylether äußerst leicht explosive 

Peroxide. Handelsübliches THF enthält deshalb Stabilisatoren. 

Reinigung und Vortrocknung: THF wird zur Entfernung von Peroxiden 2 h über CuCl (5 

g/l) gerührt, anschließend 4 h unter Rückfluss erhitzt und abdestilliert (nicht bis zur Trockne 

destillieren!). Danach wird mit KOH (10 g/l) und 0.1 g/l CuCl 4 h unter Rückfluss erhitzt und 

260


wieder abdestilliert. Achtung: Durch die Destillation werden auch die Stablilisatoren entfernt. 

Bei der Zugabe von KOH zu peroxidhaltigem THF wurden Explosionen beschrieben, die 

vorherige Zerstörung der Peroxide ist dringend zu empfehlen! Siehe Lit. [5,6] 

Trocknen: Das vorgetrocknete THF wir 4 h über Natriumdraht unter Rückfluss erhitzt, danach 

abdestilliert. Falls der Natriumdraht stark verkrustet ist wird die Prozedur wiederholt. 

Lagerung: In dunklen Flaschen über Natriumdraht unter Inertgas (N 2 oder Ar). 

Wird besonders wasserfreies THF (insbesondere für metallorganische Arbeiten) benötigt, 

wird das THF in einer Umlaufapparatur über 5 g/l Kalium unter Schutzgasatmosphäre (N 2 

oder Argon) aufbewahrt. Vor jeder Entnahme wird einige Zeit unter Rückfluss erhitzt, danach 

die benötigte Menge im Auffangbehälter der Umlaufapparatur gesammelt und erst unmittelbar 

vor Gebrauch entnommen. 

Die Wasserfreiheit wird folgendermaßen überprüft: Zum frisch entnommenen Solvens wird 

ein kleines Stück Natrium und etwas Benzophenon gegeben. Die sofortige Blaufärbung (Bildung 

von Diketylnatrium Ph 2 C • −ONa) zeigt die absolute Wasserfreiheit von THF an. 

1,4-Dioxan 

Sdp. 101.5°C, Schmp. 12 °C, d = 1.03 g/ml, 


Unbegrenzt mischbar mit Wasser 

Azetrop mit Wasser: Sdp. 87.8 °C (18% H 2 O) 


R 11-19-36/37-40-66 

S 9-16-36/37-46 

Für Dioxan besteht der Verdacht auf krebserzeugende Wirkung. Es darf nur unter dem 

Abzug gearbeitet werden, jeglicher Hautkontakt ist zu vermeiden. 

Verunreinigungen: Dioxan bildet wie Diethylether Peroxide, außerdem kann handelsübliches 

Dioxan mit Essigsäure, 2-Ethyl-1,3-dioxolan, Acetaldehyd und Wasser verunreinigt 

sein. 

Entfernung der Peroxide und Vortrocknen: Dioxan wird mit festem KOH geschüttelt oder 

mehrere Tage stehen gelassen. Nach Abdekantieren vom festen KOH wird mit 4 g/l NaBH 4 

mehrere Stunden unter Rückfluss erhitzt, danach abdestilliert. Kleinere Mengen können auch 

durch Filtration durch basisches Aluminiumoxid (Akt.-Stufe I, 80 g/100–200 ml Dioxan) gereinigt 

werden. Beide Methoden entfernen Peroxide und weitgehend auch Aldehyde. Das so 

behandelte Dioxan kann direkt weiter getrocknet werden. 

Trocknen: Das gereinigte, peroxidfreie Dioxan wird mit Natrium (5 g/l) einige Stunden unter 

Rückfluss erhitzt, danach abdestilliert. 


261


Ethylenglycoldimethylether (1,2-Dimethoxyethan, 

Monoglyme, DME) 




Azeotrop mit Wasser: Sdp. 77.4 °C (10.1% H 2 O) 


R 60-61-11-19-E20 

S 53-16-24/25-37-45 

Ethylenglycoldimethylether ist Fortpflanzungsgefährdend. Er bildet beim längeren Stehen 

an der Luft unter Lichteinwirkung Peroxide, die sich im Destillationsrückstand konzentrieren 

und sich dann unter Umständen explosionsartig zersetzen können. Deshalb darf Ethylenglycoldimethylether 

niemals vollständig bis zur Trockne abdestilliert werden. 

Reinigung und Trocknen: Siehe THF! 


Diethylenglycoldimethylether (Diglyme) 




Azeotrop mit Wasser: Sdp. 99.8 °C (75% H 2 O) 


R 60-61-10-19 

S 53-45 

Diethylenglycoldimethylether ist Fortpflanzungsgefährdend. Er bildet beim längeren Stehen 

an der Luft unter Lichteinwirkung Peroxide, die sich im Destillationsrückstand anreichern und 

dann unter Umständen explosionsartig zersetzen können. Deshalb darf Diethylenglycoldimethylether 

niemals vollständig bis zur Trockne abdestilliert werden. 

Verunreinigungen: Dimethoxyethan, Peroxide 

Reinigung und Trocknen: Wie bei THF, Verunreinigungen mit Dimethoxyethan werden 

durch Destillation über eine Kolonne abgetrennt. 


262


11.5.4 Ester 

Ameisensäureethylester (Ethylformiat) 

Sdp. 54.3 °C, Schmp. –81 bis –79 °C, d = 0.92 g/ml, 



Löslichkeit von Wasser in Ethylformiat: 17% 


Verunreinigungen: Ameisensäure, Ethanol (aus Esterspaltung) 

R 11-20/22-36/37 

S 9-16-24-26-33 

Vortrocknen: Über K 2 CO 3 stehen lassen, dabei gelegentlich schütteln, danach abdekantieren. 

Dabei wird auch Ameisensäure entfernt. CaCl 2 ist zum Vortrocknen ungeeignet, da es eine 

Additionsverbindung mit Ameisensäureethylester eingeht. 

Trocknen: Destillation über ca. 10 g/l P 2 O 5 

Lagerung: In dicht verschlossenen Flaschen über Molekularsieb 4 Å. 

Essigsäuremethylester (Methylacetat) 




Löslichkeit von Wasser in Methylacetat: 24.5% 


Verunreinigungen: Essigsäure, Methanol (aus Esterspaltung) 

R 11-36-66-67 

S 16-26-33 

Vortrocknen, Trocknen, Lagerung: Wie bei Ameisensäureethylester beschrieben. 

Essigsäureethylester (Ethylacetat) 




Löslichkeit von Wasser in Ethylacetat: 2.94% 


Verunreinigungen: Essigsäure, Ethanol (aus Esterspaltung) 

R 11-36-66-67 

S 16-26-33 

Vortrocknen, Trocknen, Lagerung: Wie bei Ameisensäureethylester beschrieben. 

263


11.5.5 Aprotische, dipolare Lösungsmittel 

Aceton (2-Propanon) 

Sdp. 56.2 °C, Schmp. –95.4°C, d = 0.79 g/ml, 

Dampfdruck 233 hPa (20 °C), Flammpunkt < –20 °C 

Aceton ist unbegrenzt mischbar mit Wasser und bildet kein 

Azeotrop mit Wasser. 

Handelsüblicher Wassergehalt: < 1%, je nach Spezifikation 

R 11-36-66-67 

S 16-26-33 

Verunreinigungen:2-Propanol, daneben auch Methanol, Ethanol und Aldehyde 

Vortrocknen: Alle üblichen Trocknungsmittel bewirken aldolartige Kondensationsreaktionen, 

die eine sorgfältige fraktionierende Destillation erfordern. Bei Beachtung dieser Tatsache 

kann Aceton mit wasserfreiem CaSO 4 oder K 2 CO 3 (Trockenzeit max. 6 h) getrocknet 

werden, danach abdekantieren. CaCl 2 ist zum Vortrocknen ungeeignet, da es eine Additionsverbindung 

mit Aceton eingeht. 

Trocknen: Sorgfältige Kolonnendestillation über ca. 10 g/l wasserfeiem CaSO 4 . Am besten 

geeignet ist die Trocknung über Molekularsieb 3 Å (bei statischer Trocknung: 100g Molekularsieb 

auf 1 l Aceton, bei dynamischer Trocknung 100 g Molekularsieb auf 5 l), gefolgt von 

einer Destillation. 


Acetonitril 



Acetonitril ist unbegrenzt mischbar mit Wasser. 


Handelsüblicher Wassergehalt: < 0.5%, je nach Spezifikation 

R 11-20/21/22-36 

S 16-36/37 

Verunreinigungen: Acetamid,, Ammoniumacetat, evtl. auch Acrylnitril, Allylalkohol, Aceton 

und Benzol. 

Vortrocknen: Die meisten üblichen Trocknungsmittel sind wenig effizient. Bei einem Wassergehalt 

> 0.5% wird am besten mit Molekularsieb 3 Å vorgetrocknet. 

Trocknen: Acetonitril wird mit 1 g/l Natriumhydrid-Dispersion oder 2 g/l gepulvertem CaH 2 

10 Minuten unter Rückfluss erhitzt und danach rasch abdestilliert. Das Destillat wird mit 2 g/l 

P 2 O 5 versetzt, nochmals 10 Minuten unter Rückfluss erhitzt und wieder rasch abdestilliert. 

Ein Überschuss an P 2 O 5 sollte vermieden werden (Bildung eines orangen Polymers). Mit dieser 

Prozedur ist ein Wassergehalt von etwa 10 –3 % erreichbar. 

Stören Säurespuren, kann nochmals über CaH 2 abdestilliert werden. 

Lagerung: In dicht verschlossenen, dunklen Flaschen über Molekularsieb 3 Å. 

264


N,N-Dimethylformamid (DMF) 


Dampfdruck 3.8 hPa (20 °C), Flammpunkt 58 °C 

DMF ist unbegrenzt mischbar mit Wasser und bildet kein 



R 61-E20/21-36 

S 53-45 

DMF ist fruchtschädigend, mit DMF darf nur unter dem Abzug gearbeitet werden. Jeglicher 

Hautkontakt ist zu vermeiden. Es zersetzt sich a) langsam unter Lichteinwirkung und b) am 

Siedepunkt unter Normaldruck zu Dimethylamin und CO, die Zersetzung ist säure- und 

basenkatalysiert. Mehrstündiges Stehen über festem KOH oder NaOH führt bereits bei 

Raumtemperatur zu Zersetzung. 

Verunreinigungen: Dimethylamin, Ammoniak 

Vortrocknen: Bei handelsüblichen Wassergehalt < 0.1% muss nicht vorgetrocknet werden. 

Ansonsten eignet sich CaSO 4 , MgSO 4 oder Molekularsieb 4 Å. 

Trocknen: DMF wird mit 5 g/l CaH 2 über Nacht gerührt, danach abdekantiert und im 

Vakuum bei etwa 20 mbar destilliert. 

Lagerung: In dunklen, dicht verschlossenen Flaschen über Molekularsieb 3 Å. 

N-Methylpyrrolidon (1-Methyl-2-pyrrolidon, NMP) 



NMP ist unbegrenzt mischbar mit Wasser. 


Verunreinigungen: Methylamin, Butyrolacton 

Trocknen: Es stehen 2 Methoden zur Wahl: 

R 36/38 

S 41 

• NMP wird zunächst mit 10 g/l P 2 O 5 , besser noch mit 5 g/l CaH 2 versetzt und etwa 6 Stunden 

mit einem KPG-Rührer gerührt. Nach dem Abdekantieren wird unter vermindertem 

Druck fraktionierend destilliert, Sdp. 94–96°C/26 hPa, 78–79 °C/16 hPa. 

• NMP wird mit etwa 1.5 Gewichts-% Natriummethanolat versetzt und über Nacht stehen 

lassen. Anschließend wird bei vermindertem Druck destilliert (zunächst langsam, um 

Methylamin zu entfernen!). 


265


Dimethylsulfoxid (DMSO) 

Sdp. 189 °C, Schmp. 18.5 °C, d = 1.10 g/ml, 


DMSO ist unbegrenzt mischbar mit Wasser und bildet kein 



Nach der GefStoffV nicht 

als Gefahrstoff eingestuft. 

DMSO ist sehr hygroskopisch! Es ist selbst nur sehr wenig toxisch, kann aber als Carrier die 

Hautresorption anderer Substanzen steigern. 

Verunreinigungen: Dimethylsulfon 

Vortrocknen: Über Nacht über wasserfreiem CaSO 4 oder gepulvertem BaO stehen lassen, 

dann abdekantieren. 

Trocknen: Destillation mit 10 g/l Calciumhydrid bei vermindertem Druck (Sdp. 75.6–75.8/16 

hPa) 


Nitromethan 


Dampfdruck 36.4 hPa (20 °C), Flammpunkt 35.6 °C 


Löslichkeit von Wasser in Nitomethan: 2.1% 


R 5-10-22 

S 41 

Verunreinigungen: Formaldehyd, Acetaldehyd, Methanol und Ethanol 

Vortrocknen: Mindestens einen Tag über CaCl 2 unter gelegentlichem Schütteln stehen lassen, 

danach abdekantieren. 

Trocknen: Das vorgetrocknete Nitromethan wird durch sorgfältige fraktionierende Destillation 

weiter gereinigt und getrocknet. 


11.5.6 Amine 

Vor allem wasserlösliche Amine sind schwer zu trocknen und überdies stark hygroskopisch. 

Es hat sich gezeigt, dass nach geeigneter Vortrocknung die Aufbewahrung über Molekularsieb 

am wirksamsten ist (vgl. D. R. Burfield, R. H. Smithers und A. S. Ch. Tan, J. Org. Chem. 

1978, 43, 3967). Gebrauchte Molekularsiebe aus der Trocknung von Aminen enthalten oft 

Verunreinigungen, die sich auch nach gründlichem Wässern und Ausheizen nicht vollständig 

entfernen lassen. Die Wiederverwendung wird deshalb nicht empfohlen. 

266


Amine reagieren mit CO 2 aus der Luft. Alle Reinigungsschritte sollten deshalb – ebenso wie 

die Lagerung – unter Inertgas erfolgen. 

Diisopropylamin (DIPA) 




Löslichkeit von Wasser in Diisopropylamin: 40% 


Handelsüblicher Wassergehalt 0.5%) wird solange mit KOH-Plätzchen versetzt, 

bis sich auch beim Rückflusskochen kein weiteres KOH mehr löst. Dann lässt man abkühlen, 

dekantiert ab, gibt 50 g/l frische KOH-Plätzchen zu und erhitzt erneut eine Stunde unter 

Rückfluss. Nach erneutem Dekantieren wird destilliert. 

Trocknen: Zur Trocknung wird DIPA eine Woche unter Schutzgas (N 2 ) über ca. 10 g/l gepulvertem 

CaH 2 unter Rückfluss erhitzt und anschließend direkt abdestilliert. 

Lagerung: DIPA wird in dunklen Flaschen über Molekularsieb 4 Å und unter Inertgas (N 2 ) 

aufbewahrt. 

Triethylamin 




Löslichkeit von Wasser in Triethylamin: 4.6% 

Azeotrop mit Wasser: Sdp. 75 °C (10% H 2 O) 

Handelsüblicher Wassergehalt < 0.2 % je nach Spezifikation. 

Verunreinigungen: Bis zu 2% andere Amine 

R 11-20/21/22-35 

S 3-16-26-29-36/37/39-45 

Vortrocknen: Handelsübliches Triethylamin wird solange mit KOH-Plätzchen versetzt, bis 

sich auch beim Rückflusskochen kein weiteres KOH mehr löst. Dann lässt man abkühlen, 

dekantiert ab, gibt 50 g/l frische KOH-Plätzchen zu und erhitzt unter Schutzgas erneut eine 

Stunde unter Rückfluss. Nach erneutem Dekantieren wird destilliert. 

Trocknen: Das vorgetrocknete Triethylamin wird unter Schutzgas 2–3 Stunden über frischem 

CaH 2 unter Rückfluss erhitzt und erneut abdestilliert. 

Für höhere Ansprüche ist es empfehlenswert, das so gereinigte Triethylamin unmittelbar vor 

Gebrauch über LiAlH 4 oder NaH-Dispersion abzudestillieren. 

Lagerung: Triethylamin wird in dunklen Flaschen über Molekularsieb 4 Å und unter Inertgas 

(N 2 ) aufbewahrt. 

267


N-Ethyl-diisopropylamin 

Sdp. 127 °C, d = 0.76 g/ml, 

Dampfdruck 16 hPa (20 °C), Flammpunkt 9.5 °C 


Handelsüblicher Wassergehalt


11.5.7 Alkohole 

Methanol 




Handelsüblicher Wassergehalt < 1% je nach Spezifikation. 

Verunreinigungen: Aceton, Formaldehyd, Methylformiat, Ethanol 

R 11-23/24/25-39/23/24/25 

S 7-16-36/37-45 

Vortrocknen: Größere Wassermengen lassen sich durch fraktionierende Destillation über 

eine Kolonne abtrennen, das so destillierte Methanol ist etwa 99.8-%ig. 

Trocknen: Absolutierung mit Magnesiumspänen (der Wassergehalt muss dafür bereits < 1 % 

sein!): In einem 1-l-Rundkolben mit Rückflusskühler werden etwa 8 g Magnesiumspäne und 

0.5 g Jod vorgelegt. 100 ml Methanol werden durch den Rückflusskühler zugegeben und solange 

erwärmt, bis eine stürmische Reaktion unter Wasserstoffentwicklung einsetzt (die Jodfarbe 

verschwindet). Falls nötig wird nochmals mit der gleichen Menge Jod versetzt und erwärmt, 

bis alles Magnesium umgesetzt ist. Jetzt werden etwa 600 ml Methanol durch den 

Rückflusskühler zugegeben, 2 Stunden unter Rückfluss erhitzt und dann abdestilliert. 


Ethanol 





Handelsüblicher Wassergehalt < 1% oder 4%, je nach 

Spezifikation. 

R 11 

S 7-16 

Verunreinigungen: Je nach Herstellungsprozess: Aus Fermentierung gewonnenes Ethanol 

enthält höhere Alkohole (hauptsächlich Pentanole, Aldehyde, Ester und Ketone), synthetisch 

hergestelltes Ethanol Aldehyde, aliphatische Ester, Aceton und Diethylether. Ethanol mit 

niedrigem Wassergehalt kann Spuren von Benzol enthalten (aus der azeotropen Trocknung). 

Reines (unvergälltes) Ethanol unterliegt in Deutschland der Branntweinsteuer. Unversteuertem 

Ethanol werden Verbindungen zugemischt, die sich nur schwer entfernen lassen (vergällt 

oder denaturiert). Üblich sind unter anderem 2-Propanol, Cyclohexan, Toluol und Ethylmethylketon. 

Je nach Verwendungszweck muss auf die Spezifizierung geachtet werden. 

Vortrocknen: Ist nicht nötig, da Ethanol mit Wassergehalten < 1% kommerziell erhältlich ist. 

Trocknen: Zur Reinigung und Trocknung wird das Ethanol (Wassergehalt < 1%) in einer 

Apparatur mit 3-Halskolben, KPG-Rührer und Rückflusskühler (mit Metallwendel!) vorgelegt 

und ca. 7–10 g Natriumschnitzel/l portionsweise zugegeben. 

269


Anschließend wird solange erhitzt, bis alles Natrium unter Bildung von Natriumethanolat in 

Lösung gegangen ist. Nun werden ca. 30 g/l Phthalsäurediethylester zugegeben, nochmals 3 

Stunden unter Rückfluss erhitzt und danach abdestilliert 


1-Propanol (n-Propanol) 





Handelsüblicher Wassergehalt < 0.2%, je nach Spezifikation. 

Verunreinigungen: 2-Propanol 

Vortrocknen: Falls nötig durch azeotrope Destillation. 

R 11-36-67 

S 7-16-24-26 

Trocknen: Die Trocknung erfolgt wie bei Ethanol, jedoch unter Zusatz von Phthalsäure- oder 

Benzoesäure-n-propylester. 


2-Propanol (‚Isopropanol‘) 






Verunreinigungen: Aceton sowie niedrigere Alkohole und Aldehyde 

R 11-36-67 

S 7-16-24-26 

Vortrocknen: Falls nötig 12-stündiges Vortrocknen mit etwa 200 g/l Calciumsulfat-semihydrat 

(SIKKON®), danach wird vom Trockenmittel abdekantiert. 

Trocknen: In einer Apparatur mit 3-Halskolben, KPG-Rührer und Rückflusskühler (mit 

Metallwendel!) wird das vorgetrocknete 2-Propanol vorgelegt und mit ca. 7–10 g Natriumschnitzel/l 

portionsweise versetzt. Anschließend wird solange erhitzt, bis alles Natrium unter 

Bildung von Natriumisopropanolat in Lösung gegangen ist. Nun wird mit ca. 35 ml/l Benzoesäureisopropylester 

versetzt, nochmals 3 Stunden unter Rückfluss erhitzt und danach abdestilliert. 


270


1-Butanol (n-Butanol) 




Löslichkeit von Wasser in 1-Butanol: 20.5% 



R 10-22-37/38-41-67 

S 7/9-13-26-37/39-46 

Trocknen: 1-Butanol wird mit Natrium und Phthalsäuredibutylester – analog wie bei Ethanol 

beschrieben – getrocknet. 


tert-Butanol (2-Methyl-2-propanol) 

Sdp. 82.3 °C, Schmp. 25.3 °C, 


Unbegrenzt löslich in Wasser 



R 11-20 

S 9-16 

Trocknen: Zur Trocknung wird tert-Butanol mit ca. 10 g/l Calciumhydrid 24 Stunden zum 

Sieden erhitzt (Vorsicht, das Trockenmittel kann heftiges ‚Stoßen‘ verursachen, Apparatur gut 

sichern!) und danach abdestilliert. Das Destillat wird dann mit ca. 8–10 g Natriumschnitzel 

solange erhitzt, bis sich alles Natrium umgesetzt hat, hierauf wird abdestilliert. Reines tert- 

Butanol kristallisiert bei Raumtemperatur aus! Deshalb muss das Kühlwasser bei der Destillation 

auf 26–30 °C gehalten werden! 

Lagerung: In dicht verschlossenen Flaschen über Molekularsieb 3 Å. Vor der Entnahme 

Flasche im Wasserbad erwärmen. 

11.5.8 Carbonsäuren und Derivate 

Ameisensäure 

Sdp. 100.6 °C, Schmp. 8 °C, d = 1.22 g/ml, 



Azeotrop mit Wasser: Sdp. 107.6°C (25.5% H 2 O) 

Handelsüblicher Wassergehalt < 2 % je nach Spezifikation. 

R 35 

S 23-26-45 

Bei Raumtemperatur zersetzt sich Ameisensäure langsam zu CO und Wasser. Die Vorratsgefäße 

können dadurch unter Druck stehen, deshalb vorsichtig öffnen! 

Verunreinigungen: Natriumformiat, Essigsäure. 

271


Reinigung, Trocknen: Sorgfältige fraktionierende Destillation bei vermindertem Druck (16 

hPa), die Vorlage muss im Eisbad gekühlt werden. Zur Reinigung wurde auch die Destillation 

über Borsäureanhydrid oder wasserfreiem CuSO 4 vorgeschlagen. 

Lagerung: In dicht verschlossenen Flaschen, am besten im Kühlschrank.. 

Essigsäure (100%ige Essigsäure ≡ Eisessig) 

Sdp. 118 °C, Schmp. 17 °C, d = 1.05 g/ml, 



Handelsüblicher Wassergehalt < 2 % je nach Spezifikation. 

Verunreinigungen: Acetaldehyd 

R 10-35 

S 23-26-45 

Reinigung und Trocknen: Eisessig wird mit ca. 20 g/l wasserfreiem CuSO 4 oder P 2 O 5 zwei 

Stunden unter Rückfluss erhitzt, danach sorgfältig fraktionierend destilliert (das dabei in kleinen 

Mengen gebildete Acetanhydrid siedet bei 140 °C). 


Essigsäureanhydrid (Acetanhydrid) 



Reagiert mit Wasser heftig unter Hydrolyse zu Essigsäure. R 10-20/22-34 

S 26-36/37/39-45 

Verunreinigungen: Essigsäure 

Reinigung und Trocknen: Eisessig wird mit ca. 20 g/l wasserfreiem CuSO 4 oder P 2 O 5 zwei 

Stunden unter Rückfluss erhitzt, danach sorgfältig fraktionierend destilliert. 

Reinigung und Trocknen: Essigsäureanhydrid wird mit ca. 20 g/l P 2 O 5 zwei Stunden unter 

Rückfluss erhitzt, danach fraktionierend destilliert. 

272



[1] W.L.F. Armarego, C.V.L. Chai, Purification of Laboratory Chemicals, 5 th edition, 

Butterworth-Heinemann, 2003 

[2] NORMAG Labor- und Prozesstechnik GmbH, D-98693 Ilmenau, http://www.normagglas.de 

[3] J.A. Riddick, Organic Solvents: Physical Properties and Methods of Purification, 

Techniques of Chemistry, Vol. II, Wiley-Interscience, New York 1980. 

[4] J.F. Coetzee, Recommended Methods for Purification of Solvents and Tests for 

Impurities, Pergamon Press, Oxford, 1982. 

[5] C. Weygand, G. Hilgetag, Organisch-chemische Experimentierkunst, 4. überarb. Auflage, 

Barth-Verlag, Leipzig 1970. 

[6] Org. Synthesis, Coll. Vol. 5, 976. 

Für sehr detaillierte und nützliche Informationen zu Lösungsmitteln und Lösungsmitteleffekten 

in der Organischen Chemie, die weit über das Reinigen der Solventien hinausgehen, siehe: 

[7] C. Reichard, Solvents and Solvent Effects in Organic Chemistry, 3rd updated and 

enlarged edition, Wiley-VCH, Weinheim 2002. 

273


274

Kapitel 12 

Chemische Analytik organischer Verbindungen 

12.1 Nachweise von Heteroelementen 

12.2 Trennungsgang für Produktgemische 

12.3 Nachweis funktioneller Gruppen 


275

12. Chemische Analytik 

Chemische Analytik organischer Verbindungen 

Bei vielen organisch-chemischen Reaktionen entstehen Produktgemische, die zur Isolierung 

des gewünschten Reaktionsprodukts getrennt werden müssen. Auch bei der Isolierung von 

Naturstoffen aus pflanzlichen oder tierischen Materialien ist eine Trennung der zum Teil recht 

komplexen Substanzmischungen notwendig. 

In den letzten Jahrzehnten hat die Chromatographie als universelle Trennmethode immer 

mehr an Bedeutung gewonnen. Ihre Nachteile liegen jedoch in der Beschränkung auf relativ 

geringe Mengen und im hohen Preis. Die ‚klassischen‘ Trennmethoden der organischen 

Chemie wie Extraktion und Destillation werden deshalb auch heute noch in vielen Bereichen 

eingesetzt und sind speziell in der präparativen organischen Chemie und bei der Naturstoffisolierung 

von Bedeutung. 

Dieser Abschnitt soll im Wesentlichen die wichtigsten Arbeitsmethoden und –schritte aufzeigen, 

die in der Praxis häufig jedoch für das jeweilige Problem modifiziert werden müssen. 

Die Analyse organischer Produktgemische beginnt im Allgemeinen mit der Auftrennung des 

Gemisches in Substanzklassen durch den Trennungsgang. 

Daran schließt sich die Reinheitskontrolle der isolierten Verbindungen an und schließlich 

die Identifizierung der Verbindungen. 

Nachdem sichergestellt ist, dass reine, durch physikalische Konstanten definierte Verbindungen 

vorliegen, beginnt die Analyse, die schließlich zu deren Identifizierung führt. Die Analyse 

wird meistens in folgender Reihenfolge durchgeführt: 

1. Nachweis von Heteroelementen 

2. Nachweis funktioneller Gruppen durch spektroskopische Methoden 

3. Identifizierung von Verbindungen mit funktionellen Gruppen durch Derivatisierung. 

276

12.1 Nachweis von Heteroelementen 

12.1 Nachweis von Heteroelementen 

Nachweis von Halogen (Beilstein-Probe) 

Organische Halogenverbindung 

CuO 

Pyrolyse 

Kupferhalogenide 

Ein Kupferdraht (∅ ca. 1 mm, 10–15 cm lang, in einem Korkstopfen) wird im Abzug in der 

entleuchteten Flamme des Bunsenbrenners am vorderen Ende ausgeglüht, bis keine Flammenfärbung 

mehr erkennbar ist. Dann wird der weitgehend abgekühlte Draht mit etwas Substanz 

benetzt und langsam seitlich an den Flammenrand geführt. Eine grüne bis blaugrüne Flammenfärbung 

durch flüchtige Kupferhalogenide zeigt bei dieser sehr empfindlichen Probe die 

Anwesenheit von Halogen. 

Achtung: Bei der Beilsteinprobe können Dioxine entstehen! Der Nachweis darf nur im 

Abzug durchgeführt werden. 

Nachweis von Schwefel, Halogen, Stickstoff und Phosphor (Lassaigne-Probe) 

Der reduzierende Aufschluss organischer Substanzen mit Natrium erlaubt den Nachweis von 

Schwefel, Halogen und Stickstoff in einer Substanzprobe. 

(C, H, O, N, S, Hal) 

Na 

Rotglut 

NaCN, Na 2 

S, NaCNS, NaHal 

Achtung: Natrium reagiert mit Tetrachlormethan und anderen polyhalogenierten Verbindungen 

sowie mit organischen Aziden, Diazoester, Diazoniumverbindungen, Nitromethan und 

einigen anderen Nitroverbindungen sehr heftig, zum Teil explosionsartig! Vergewissern Sie 

sich, dass derartige Verbindungen nicht vorliegen! Arbeiten Sie beim Aufschluss unbedingt 

mit Schutzbrille sehr vorsichtig im Abzug mit heruntergezogenem Frontschieber. 

Aufschluss: In einem kleinen Reagenzglas (10x60 mm) wird zu 1–2 Spatelspitzen bzw. 1–2 

Tropfen Substanz ein erbsengroßes, frisch geschnittenes Stückchen Natrium gegeben und in 

der Sparflamme des Bunsenbrenners vorsichtig erhitzt, bis das Metall zu einer Kugel 

schmilzt. Durch Schütteln wird ein möglichst inniger Kontakt zwischen Natrium und Substanz 

erreicht. Siedet die Substanz, erhitzt man so, dass der Rückfluss der Substanz von der 

Reagenzglaswand immer wieder auf die geschmolzene Metalloberfläche trifft. Vorsicht: Das 

Reagenzglas wird sehr heiß, benutzen Sie einen Reagenzglashalter! 

Es kommt zur Rauchentwicklung, flüchtige Reaktionsprodukte können sich entzünden (die 

Reagenzglasöffnung immer vom Körper weghalten!). Wenn die heftige Reaktion beendet ist, 

erhitzt man noch etwa 1–2 Minuten zur Rotglut und lässt das Reagenzglas in ein mit etwa 

20 ml destilliertem Wasser gefülltes 100 ml-Becherglas fallen. Das Reagenzglas zerspringt, 

277


restliches Natrium kann sich entzünden. Nun wird noch 1–2 Minuten aufgekocht und von den 

Rückständen abfiltriert. 

Nachweis von Schwefel 

3–5 ml des Filtrats werden mit einigen Tropfen Eisessig angesäuert und mit wenig 1 M Bleiacetatlösung 

versetzt. Ein schwarzbrauner Niederschlag oder eine entsprechende schwarze 

Eintrübung zeigt Schwefel an. Bei zu hohem Schwefelgehalt kann diese Probe versagen. 

Nachweis von Halogen 

3–5 ml des Filtrats werden mit 2 M HNO 3 angesäuert und mit 1-proz. AgNO 3 -Lösung versetzt. 

Die Silberhalogenid-Fällung oder Trübung zeigt Halogen an. 

Bei Anwesenheit von Schwefel oder Stickstoff kann das Filtrat nicht direkt mit Ag + auf Halogen 

geprüft werden. In diesem Fall versetzt man das Filtrat mit 1–2 Tropfen 5-proz. 

Ni(NO 3 ) 2 -Lösung um Cyanid und Sulfid zu entfernen, schüttelt gut durch und filtriert von den 

Niederschlägen ab. Das Filtrat wird dann mit 2 M HNO 3 angesäuert und mit 1-proz. AgNO 3 - 

Lösung versetzt. 

Nachweis von Stickstoff 

3–5 ml des Filtrats werden mit einem Körnchen Fe(NH 4 ) 2 (SO 4 ) 2 ⋅6H 2 O und 2–3 Tropfen 

FeCl 3 -Lösung versetzt und – falls nötig – mit wenig Lauge alkalisch gemacht. Es wird noch 

etwa eine Minute zum Sieden erhitzt, danach wird die abgekühlte Lösung mit 2 M Salzsäure 

angesäuert. Ein blauer Niederschlag (‚Berliner Blau‘) oder eine entsprechende Färbung zeigt 

Stickstoff an. 

Nachweis von Phosphor 

3–5 ml der wässrigen Lösung werden mit 0.5 ml konz. HNO 3 versetzt, anschließend wird 

1 ml einer 5-proz. wässrigen Lösung von Ammoniummolybdat zugegeben. Man erhitzt einige 

Minuten in einem siedenden Wasserbad. Wenn die Probe Phosphor enthielt, färbt sich die 

Lösung gelb und es scheidet sich schließlich ein gelber Niederschlag ab. Im Zweifelsfall kann 

die Niederschlagsbildung durch Anreiben der gelben Lösung mit einem Glasstab induziert 

werden. 

278



Im Wesentlichen bestehen Produktgemische (aus Reaktionen oder aus der Aufarbeitung von 

Biomaterialien) aus einer oder mehreren der nachfolgend aufgelisteten Verbindungsklassen: 

Verbindungsklassen ohne Salzcharakter mit Salzcharakter 

Saure Verbindungen Carbonsäuren 

Phenole 

Säureanhydride (saure Reaktion 

nach Hydrolyse) 

Basische Verbindungen 

Neutrale Verbindungen 

Primäre Amine 

Sekundäre Amine 

Tertiäre Amine 

Aliphatische und aromatische 

Kohlenwasserstoffe, Alkene und 

Alkine 

Alkohole 

Alkyl- und Arylhalogenide 

Nitrile 

Ether 

Aldehyde und Ketone 

Acetale und Ketale 

Carbonsäureester 

Carbonsäureamide 

Salze primärer, sekundärer und 

tertiärer Amine 

Salze von Carbonsäuren 

Quartäre Ammoniumsalze 

Salze von Sulfonsäuren 

Aminosäuren als Betaine 

Einige Phospholipide als Betaine 

Die Gemische der verschiedenen organischen Verbindungen können sein: 

• Flüssigkeiten (leicht- und schwerflüchtig) 

• Flüssigkeiten und Festsubstanzen 

• Festsubstanzen 

Der Trennungsgang muss entsprechend variiert werden. 

12.2.1 Abtrennung leicht flüchtiger Verbindungen von höher siedenden Flüssigkeiten 

und Feststoffen 

Zur Abtrennung und Isolierung leichtflüchtiger Verbindungen (Siedepunkte bis etwa 100 °C 

bei Normaldruck) destilliert man aus dem Gemisch zunächst über eine kleine Vigreux-Kolonne 

(ca. 10 cm) alle bis zu einer Badtemperatur von etwa 110–115 °C übergehende Verbindungen 

ab. Der Temperaturverlauf bei der Destillation gibt bereits darüber Aufschluss, ob es 

sich um ein einheitliches Produkt handelt oder um ein Gemisch, das weiter aufgetrennt werden 

muss (Destillationsprotokoll!). 

Von den oben aufgeführten Verbindungsklassen können im Destillat entsprechend den Siedepunkten 

enthalten sein: 

• Aliphatische und aromatische Kohlenwasserstoffe, Alkene und Alkine 

• Carbonsäuren bis C 2 

• Essigsäurechlorid 

• Primäre aliphatische Amine bis C 4 

279


• Sekundäre aliphatische Amine bis C 2 

• Tertiäre Amine bis C 2 (z. B. Triethylamin) 

• Alkohole bis C 4 

• Alkylhalogenide bis C 5 

• Nitrile bis C 3 (z. B. Propionitril) 

• Ether bis C 6 (z. B. Diethylether) 

• Aldehyde bis C 5 

• Ketone bis C 3 

• Ester bis C 3 (z. B. Methylacetat) 

Es ist zu beachten, dass zu dem genannten Siedebereich auch die gebräuchlichen Lösungsmittel 

gehören (Diethylether, Ethylacetat). 

Die gleichzeitige Anwesenheit von miteinander reagierenden Verbindungen im Destillat ist 

natürlich nicht möglich. Dazu gehören z. B. folgende Kombinationen: 

Carbonsäuren und Amine: 

Carbonsäurechloride oder 

–anhydride und Amine 

oder Alkohole 

Alkylhalogenide und Amine 

Bildung von Salzen, die im Destillationsrückstand bleiben. 

Aus den Salzen können Säuren und Amine zurückgewonnen 

werden. 

Reaktion zu Carbonsäureestern oder Carbonsäureamiden. 

Die Edukte können nicht mehr nachgewiesen werden. 

Reaktionen zu Alkylammoniumsalzen sind möglich. 

Vorproben 

Prüfung auf Wasserlöslichkeit 

In einem Halbmikroreagenzglas wird eine Probe des Destillats (ca. 1 cm) mit der gleichen 

Menge Wasser kräftig geschüttelt. Wenn das Volumen der organischen Phase stark abnimmt 

oder völlig verschwindet, ist die Substanz gut bis sehr gut wasserlöslich bzw. mit Wasser 

mischbar. In ersterem Fall kann auch eine wasserlösliche und eine wasserunlösliche Komponente 

vorliegen: 

Erfolgt eine Reaktion mit Wasser? 

Tritt beim Versetzen der organischen Phase mit Wasser eine Wärmetönung auf, reagiert die 

oder eine der Verbindungen mit Wasser. Dies spricht dafür, dass eine der folgenden Verbindungsklassen 

vorliegt: 

• Carbonsäurehalogenide 

• Carbonsäureanhydride 

280


Trennung der leichtflüchtigen Verbindungen durch fraktionierende Destillation 

Aus dem Siedeverhalten und den durchgeführten Vorproben lässt sich bereits abschätzen, ob 

ein Substanzgemisch oder eine einheitliche Verbindung vorliegt. Bei Gemischen wird nun 

versucht, durch fraktionierende Destillation eine weitere Auftrennung zu erreichen. Die Brechungsindices 

der einzelnen Fraktionen lassen weitere Rückschlüsse auf die Einheitlichkeit 

der Probe zu. 

Wenn reine Substanzen vorliegen, schließt sich der Nachweis von funktionellen Gruppen und 

die endgültige Identifizierung an. 

Trennung von höhersiedenden Flüssigkeiten und Festsubstanzen 

Der nach der destillativen Abtrennung der leichtflüchtigen Verbindungen verbleibende Rückstand 

wird weiter untersucht. In dieser Gruppe können sich Vertreter aller Verbindungsgruppen 

mit Ausnahme der bereits abgetrennten leichtflüchtigen Verbindungen befinden. 

Vorproben 

Prüfung auf Wasserlöslichkeit: 

Wie bereits oben beschrieben, wird in einem Halbmikroreagenzglas etwa 1 g oder ml der Substanzprobe 

mit 2 ml Wasser kräftig durchgeschüttelt, evtl. zusätzlich noch erwärmt. 

Wasserlösliche Verbindungen können sein: Carbonsäuren, Salze von Carbonsäuren, Phenole, 

Ammoniumsalze, Aminosäuren, Zucker. 

Erfolgt eine Reaktion mit Wasser? Siehe oben! 

Freie Carbonsäuren, Phenole, aromatische und aliphatische Amine lösen sich in den meisten 

Fällen in unpolaren oder wenig polaren Solventien, z. B. Diethylether, Cyclohexan, Petrolether, 

Ethylacetat gut. In Wasser sind sie mit Ausnahme der niedermolekularen Vertreter wenig 

bzw. gar nicht löslich. 

Die Salze der Carbonsäuren, Phenole und Amine lösen sich sehr gut in Wasser, sie sind unlöslich 

in unpolaren Solventien wie Diethylether. Um Carbonsäuren, Phenole bzw. Amine 

quantitativ aus der organischen Phase in die Wasserphase zu überführen, muss bei pH-Werten 

extrahiert werden, die etwa 4 Einheiten über den pK s -Werten der Säuren bzw. unter den pK s - 

Werten der Basen liegen (siehe Tab. 12.1). 

281


R 

CO 2 

H 

H 2 

O 

NR 3 

H 2 

O 

pH > 8 

Ar OH 

H 2 

O 

pH ~ 7 

Lösungen in unpolaren 

organischen Solventien 

pH < 2 

R CO 2 

Ar O 

H-NR 3 

Lösungen in Wasser 

Tab. 12.1: pK s -Werte von Säuren und Basen und erforderliche pH-Werte für ihre quant. Überführung 

als Salze in die wässrige Phase 

Verbindung pK s Quant. Salzbildung 

bei 

Säuren und Basen zur pH-Einstellung 

Aromatische Carbonsäuren ≈ 4 pH ≥ 8 1 M Na 2 CO 3 (106 g/l) * 

Aliphatische Carbonsäuren ≈ 5 pH ≥ 9 1 M Na 2 CO 3 

Phenole, Enole ≈ 10 pH ≈ 14 2 M NaOH (80 g/l) 

Aromatische Amine und Pyridine ≈ 5-6 pH ≤ 1-2 2 M HCl (200 ml konz. HCl/l) 

Aliphatische Amine ≈ 11 pH ≤ 6 2 M Essigsäure (114 ml/l) oder 2 M HCl 

*) Lösung von 106 g Na 2 CO 3 in 1 Liter Wasser 

12.2.2 Trennung von Gemischen verschiedener Verbindungen durch fraktionierende 

Extraktion 

Gemische verschiedener Verbindungen werden nacheinander bei verschiedenen pH-Werten 

extrahiert: 

• Enthält das Gemisch leicht wasserlösliche Substanzen (Vorproben!), werden diese mit 

Wasser extrahiert. Dazu wird die Probe in Wasser suspendiert und etwa 30 Minuten gerührt. 

Wenn der wasserunlösliche Rückstand flüssig ist, werden die Phasen im Scheidetrichter 

getrennt, von festen Rückständen wird abgesaugt. 

• Der unlösliche Rückstand wird in Ether aufgenommen; von unlöslichen Produkten wird 

erneut abgesaugt. 

• Aus der etherischen Lösung werden basische Bestandteile durch Extraktion mit 2 M Salzsäure 

abgetrennt. Durch nachfolgendes Ausschütteln mit 1 M Na 2 CO 3 -Lösung werden die 

aliphatischen und aromatischen Carbonsäuren, mit 2 M NaOH phenolische Bestandteile 

sowie Enole ausgeschüttelt. Das Schema in Abb. 12.1 skizziert diesen Trennungsgang. 

282


Erläuterungen zum Trennungsgang: 

Wasserlösliche Produkte 

Es können vorliegen: 

• Alkalisalze von Carbonsäuren und Phenolen 

• Salze von primären, sekundären und tertiären Amine 

• Quartäre Ammoniumsalze 

• Aminosäuren 

• Zucker 

Zur Isolierung engt man die wässrige Lösung im Vakuum zur Trockene ein, bei empfindlichen 

Substanzen (Naturstoffen) empfiehlt sich die Gefriertrocknung. 

• Die in Wasser unlöslichen Produkte werden in Ether aufgenommen 

• In Ether unlösliche Produkte werden abgesaugt bzw. abgetrennt und gesondert untersucht 

(z. B. Schmelzpunkt, IR-Spektrum (funktionelle Gruppen), Löslichkeit in anderen 

organischen Solventien, Umkristallisation). 

Aus den in Ether löslichen Verbindungen werden zunächst durch Extraktion mit 2 M 

HCl abgetrennt: 

• Amine als Hydrochloride in der Wasserphase. Zur Isolierung der freien Amine wird die 

Wasserphase mit 2 M NaOH alkalisch gestellt und dann mit Ether extrahiert. Nach dem 

Trocknen wird der Ether abgezogen und der Rückstand identifiziert (Reinsubstanz, Gemisch, 

Schmp., IR-Spektrum usw.) 

Durch Extraktion der Etherlösung mit 2 M Na 2 CO 3 werden 

• Carbonsäuren als Na-Salze in die Wasserphase überführt. Beim Ansäuern mit wenig 

konz. Salzsäure scheiden sich die freien Carbonsäuren ab. Kristalline Carbonsäuren werden 

abgesaugt, anderenfalls wird in Ether aufgenommen und wie oben aufgearbeitet. 

Schließlich werden durch Extraktion der Etherlösung mit 2 M NaOH in die Wasserphase 

überführt: 

• Phenole als Na-Salze. Die freien Phenole werden – wie bei den Carbonsäuren beschrieben 

– durch Ansäuern erhalten und isoliert. 

In der verbliebenen Etherlösung befinden sich nun die 

• Neutralverbindungen 

283


Abb. 12.1: Trennungsgang für Gemische organischer Verbindungen 

Hinweise: 

• Um die bei der Extraktion der Etherlösung mit 2 M HCl, 2 M Na 2 CO 3 und 2 M NaOH 

möglicherweise auftretenden Wärmetönungen zu vermeiden und damit ein Aufsieden des 

Ethers zu verhindern, wird zuvor etwas fein gestoßenes Eis zugegeben. 

• Beim Ausschütteln von Carbonsäuren mit Natriumcarbonat- oder Natriumhydrogencarbonat-Lösung 

wird CO 2 freigesetzt. Da durch das starke Aufschäumen Etherlösung aus dem 

Scheidetrichter herausgedrückt werden kann (Überdruck!), muss anfangs besonders vorsichtig 

geschüttelt und der Scheidetrichter öfters über das Hahnküken belüftet werden. 

• Mit gesättigter NaHCO 3 -Lösung lassen sich auch mäßig wasserlösliche Carbonsäuren 

noch gut extrahieren. Schwerlösliche langkettige Carbonsäuren reagieren zu langsam, hier 

284


muss mit Na 2 CO 3 -Lösung extrahiert werden. Hierbei besteht allerdings durch Seifenbildung 

die Gefahr, dass relativ stabile Emulsionen entstehen! 

Reinheitskontrolle der isolierten Verbindungen 

Nachstehend sind einige gängige Methoden zusammengestellt, mit deren Hilfe die Reinheit 

einer Verbindung festgestellt werden kann. Bei allen spektroskopischen Methoden muss beachtet 

werden, dass geringe Verunreinigungen (typischerweise bis 5 %) nicht oder nur schwer 

erkennbar sind! 

Zur Reinheitskontrolle wird geprüft: 

• Schmelzpunkt (Schmp.): Schmelzintervall max. 1 °C. 

• Siedepunkt (Sdp.): Siedeintervall max. 2 °C. 

• Brechungsindex: Übereinstimmung mindestens bis zu 3 Dezimalstellen! 

• Chromatographie: Dünnschichtchromatographie (DC), Gaschromatographie (GC) oder 

High Performance-Flüssigkeitschromatographie (HPLC). 


Spektroskopischer Nachweis 

Viele funktionelle Gruppen lassen sich an ihren charakteristischen IR-Absorptionen erkennen. 

Einige Verbindungsklassen wie Aldehyde, Carbonsäuren oder Aromaten lassen sich auch im 

1 H-NMR-Spektrum aufgrund der Tieffeldverschiebung der Signale der H-Atome (CHO, 

COOH) charakterisieren. In Sonderfällen können auch UV- und Massenspektren zum Nachweis 

funktioneller Gruppen herangezogen werden. An dieser Stelle sei auf die einschlägige 

Literatur bzw. auf die Tabellen zur IR- und NMR-Spektroskopie im Kap. 13 verwiesen. 

12.3.1 Chemischer Nachweis funktioneller Gruppen 

Nachweis von Säuren und Basen 

• Verbindungen, deren Acidität mindestens der von Carbonsäuren entspricht (pK S ≤ 5) oder 

deren Basizität mindestens der von aliphatischen Aminen entspricht (pK B ≤ 5) verfärben 

Universalindikatorpapier deutlich. Man bringt einige Kriställchen oder einen Mikrotropfen 

auf das (eventuell mit 50-proz. Alkohol) angefeuchtete Indikatorpapier. 

• Zum Nachweis von Carbonsäuren (pK S < 6) gibt man zu einer gesättigten NaHCO 3 -Lösung 

auf einem Uhrglas ein Kriställchen der Verbindung. Durch den Rückstoß der CO 2 - 

Entwicklung fährt der Kristall ‚Schiffchen‘! 

285


Tab. 12.2: pK S und pK B -Werte von sauren und basischen Verbindungsklassen 

Säuren pK S Basen pK B 

Carbonsäuren 3–5 Carboxylat-Ionen 11–9 

Phenole 6–10 Phenolat-Ionen 8–4 

aromatische Ammonium-Ionen 1–5 aromatische Amine 13–9 

aliphatische Ammonium-Ionen 9–11 aliphatische Amine 5–3 

Sulfonsäuren ≈ –5 Sulfonat-Ionen ≈ 21 

Nachweis von Alkenen mit Brom 

Br 2 

Br 

Br 

Klassische Reagenzlösung: 2-proz. Lösung von Brom in Tetrachlorkohlenstoff 

Brom: [T+, C, N], R 26-35-50, S 7/9-26-45-61, Sdp. 59 °C. 

Tetrachlorkohlenstoff: [T, N], R 23/24/25-40-48/23-52/53-59, S 23-36/37-40-59-61, Sdp. 77 °C 

Alternative Reagenzlösung: 2-proz. Lösung von Brom in Eisessig 

Brom: [T+, C, N], R 26-35-50, S 7/9-26-45-61, Sdp. 59 °C. 

Eisessig: [C], R 10-35, S 23-45, Sdp. 118 °C 

Brom und Tetrachlorkohlenstoff sind sehr giftig, bei CCl 4 besteht zudem der Verdacht 

auf krebserzeugende Wirkung beim Menschen. Der Nachweis darf nur unter dem Abzug 

und mit Schutzhandschuhen durchgeführt werden. Nach Möglichkeit sollte die alternative 

Reagenzlösung bevorzugt werden. 

Eine Lösung von etwa 50 mg oder 2 Tropfen der Probe in etwa 1 ml Lösungsmittel (Tetrachlorkohlenstoff 

bei der klassischen Reagenzlösung, ansonsten Cyclohexan oder Eisessig) 

wird tropfenweise mit der Bromlösung versetzt bis die Färbung bestehen bleibt. Die Beobachtung 

(rasche, langsame oder gar keine Entfärbung) wird protokolliert, in Zweifelsfällen 

sollte eine Blindprobe durchgeführt werden. Wenn mehr als 2–3 Tropfen Bromlösung verbraucht 

werden, um die Bromfarbe etwa eine Minute lang zu erhalten, findet wahrscheinlich 

eine Substitution (C–H → C–Br) statt, die sich bei Verwendung der klassischen Reagenzlösung 

auch an entweichendem Bromwasserstoff erkennen lässt (Gasbläschen in der Lösung, 

ein angefeuchtetes Indikatorpapier im Dampfraum zeigt Säure an). Die alternative Reagenzlösung 

erlaubt den Nachweis von HBr nicht. 

Diese Störung des Alkennachweises durch Substitution wird hauptsächliche durch aromatische 

Amine und Phenole mit freier o- oder p-Stellung sowie durch einige Carbonylverbindungen 

verursacht. 

286


Nachweis von Alkenen mit Permanganatlösung (Baeyersche Probe) 

KMnO 4 

H 2 

O 

HO 

OH 

+ MnO 2 

+ KOH 

Reagenzlösung: 2-proz. wässrige Kaliumpermanganatlösung 

Kaliumpermanganat: [O, Xn, N], R 8-22-50/53, S 60/61 

Eine Lösung von etwa 50 mg oder 2 Tropfen der Probe in etwa 2 ml 95-proz. Aceton wird 

tropfenweise mit der Permanganatlösung versetzt, bis die Färbung bestehen bleibt. Die Beobachtung 

(rasche, langsame oder gar keine Entfärbung) wird protokolliert, in Zweifelsfällen 

sollte eine Blindprobe durchgeführt werden. Wenn mehr als ein Tropfen Reagenzlösung verbraucht 

wird, ist der Test positiv. Die Lösung färbt sich schließlich braun durch gebildetes 

MnO 2 . 

Substanzen wie Aldehyde, Ameisensäure, mehrwertige Phenole, Aminophenole und Endiole 

aus α-Hydroxycarbonylverbindungen werden ebenfalls von Permanganat oxidiert. Diese stark 

reduzierenden Verbindungen reagieren – im Gegensatz zu Alkenen – mit dem Tollens-Reagenz 

(siehe Nachweis von Aldehyden). 

12.3.2 Identifizierung von Verbindungen mit funktionellen Gruppen durch die Darstellung 

von Derivaten. 

Für den Nachweis müssen Derivate gewählt werden, die spezifisch für die jeweilige funktionelle 

Gruppe sind. Zur Identifizierung einer Verbindung sind nur solche Reagenzien brauchbar, 

die zu einem kristallinen Derivat mit definiertem Schmelzpunkt führen. 

Identifizierung von Alkoholen als Phenylurethane 

O 

C 

N 

O 

R 

OH 

R 

O 

N 

H 

Reagenzlösung: 10-proz. Lösung von Phenylisocyanat in abs. Petrolether (80–100) 

Phenylisocyanat: [T+], R 10-22-26-34-42/43, S 23-26-36/37/39-45, Sdp. 165 °C. 

Petrolether (80–100): [F, Xn, N], R 11-51/53-65, S 9-16-23-24-33-61-62, Sdp. 80–100 °C 

Phenylisocyanat ist sehr giftig. Sensibilisierung ist durch Einatmen oder Hautkontakt 

möglich. Der Nachweis darf nur unter dem Abzug und mit Schutzhandschuhen durchgeführt 

werden. 

287


Etwa 0.5 g des trockenen Alkohols werden in einem trockenen 10 ml Rundkolben NS 14 mit 

aufgesetztem Rückflusskühler und Trockenrohr mit 3 ml der Phenylisocyanat-Lösung versetzt 

und vorsichtig in einem heißen Wasser- oder Ölbad (Siedesteinchen) erwärmt. Primäre Alkohole 

reagieren meist innerhalb weniger Minuten, während die Reaktion sekundärer Alkohole 

1 Stunde und länger benötigt. 

Nach dem Abkühlen saugt man den kristallinen Niederschlag ab und wäscht mit Petrolether 

nach. Wenn die Reaktion zu träge verläuft, gibt man einige Tropfen eines trockenen tertiären 

Amins zu (am einfachsten DABCO) und erhitzt erneut. 

Wenn das Produkt ölig ausfällt, versucht man durch Reiben mit dem Glasstab Kristalle zu 

erzeugen. Man kann auch vorsichtig das Solvens abgießen und den öligen Rückstand mit 

Petrolether behandeln. 

Zum Umkristallisieren prüfe man Petrolether, Essigester oder Ethanol. Eventuell muss die 

heiße Lösung von schwer löslichen Kristallen (Diphenylharnstoff) abfiltriert werden. 

Hinweis: Phenylisocyanat reagiert mit Wasser zu schwer löslichem Diphenylharnstoff 

(Schmp. 241–243 °C). 

O 

2 Ph N C O + H 2 

O Ph 

Ph + CO 2 

N N 

H H 

Tertiäre Alkohole und andere Alkohole mit sterisch gehinderter OH-Gruppe setzt man besser 

mit dem viel reaktiveren Benzolsulfonylisocyanat um. 

Identifizierung von Alkoholen als p-Nitrobenzoesäureester oder 3,5-Dinitrobenzoesäureester 

O 

NO 2 

Cl 

O 

R 

O 

NO 2 

R 

OH 

O 

Cl 

NO 2 

NO 2 

O 

R NO 

O 

2 

Reagenzien: 

p-Nitrobenzoylchlorid: [C], R 34, S 26-26/37/39-45, Schmp. 75 °C 

3,5-Dinitrobenzoylchlorid: [C], R 34, S 26-26/37/39-45, Schmp. 74 °C 

Pyridin: [F, Xn], R 11, 20/21/22, S 26-28, Sdp. 115 °C 

NO 2 

288


Der Nachweis sollte nur unter dem Abzug und mit Schutzhandschuhen durchgeführt 

werden. Die hydrolyseempfindlichen Säurechloride müssen schmelzpunktrein eingesetzt 

werden! 

In einem 10 ml Rundkolben NS 14 mit aufgesetztem Rückflusskühler und Trockenrohr werden 

1.00 g p-Nitrobenzoylchlorid bzw. 1.30 g 3,5-Dinitrobenzoylchlorid zusammen mit etwa 

0.5 g Alkohol in 5 ml wasserfreiem Pyridin gelöst. Nach 30-minütigem Refluxieren wird in 

40 ml 2 M HCl eingegossen. Das aufgefallene Festprodukt wird mit 10 ml 1 M Na 2 CO 3 -Lösung 

10 Minuten gerührt und erneut abgesaugt. Nach dem Trocknen wird aus Ethanol, 

EtOH/H 2 O oder Petrolether (60–90 °C) umkristallisiert. 

Identifizierung von Phenolen als 3,5-Dinitrobenzoate 

O 

NO 2 

Ar 

OH 

Cl 

NO 2 

O 

Ar NO 

O 

2 

NO 2 

Reagenzien: 

3,5-Dinitrobenzoylchlorid: [C], R 34, S 26-26/37/39-45, Schmp. 74 °C 



werden. Die hydrolyseempfindlichen Säurechloride müssen schmelzpunktrein eingesetzt 

werden! 

Etwa 0.50 g der phenolischen Verbindung werden in 5 ml Pyridin gelöst und mit 1.30 g Dinitrobenzoylchlorid 

versetzt. Nach 30-minütigem Erhitzen unter Rückfluss wird in 40 ml 2 M 

Salzsäure gegossen und der feste Niederschlag abgesaugt. Der Niederschlag wird anschließend 

mit 10 ml 1 M Sodalösung gerührt und erneut abgesaugt. Nach dem Trocknen werden 

Ethanol, Ethanol/Wasser und Petrolether (60–80 °C) für die Umkristallisation geprüft. 

Nachweis von Phenolen und Enolen mit Eisen[III)-Chlorid 

1 Tropfen (Mikrospatelspitze) der Substanz wird in 3 ml Ethanol und 2 ml Wasser gelöst und 

mit 1–2 Tropfen 2.5-proz. Eisen(III)-chlorid-Lösung versetzt. Eine violette bis blaue Färbung, 

die verblassen kann, zeigt ein Phenol an. Enole geben meist eine blutrote Färbung, transfixierte 

Enole zeigen diese Farbreaktion nicht. 

289


Tabelle 12.3: Schmelzpunkte von Derivaten einiger Alkohole und Phenole 

Alkohol 

Schmelzpunkt der Derivate 

Phenylurethan p-Nitrobenzoat 3,5-Dinitrobenzoat 

Methanol 47 °C 96 °C 109 °C 

Ethanol 52 °C 56 °C 94 °C 

1-Propanol 52 °C 35 °C 74 °C 

1-Butanol 63 °C 35 °C 64 °C 

1-Pentanol 138 °C Öl 46 °C 

2-Pentanol 17 °C 61 °C 

2-Butanol 64 °C 25 °C 76 °C 

t-Butanol 136 °C 116 °C 142 °C 

Benzylalkohol 77 °C 85 °C 113 °C 

Stearylalkohol 80 °C 64 °C 74 °C 

Phenol 146 °C 

2-Methylphenol 138 °C 

4-Methylphenol 188 °C 

2,6-Dimethylphenol 159 °C 

1-Naphthol 217 °C 

2-Naphthol 210 °C 

Identifizierung von primären und sekundären Aminen als Benzamide und p-Nitrobenzamide 

O 

R 

1 

R 

Cl 

N H 

R2 

Pyridin 

O 

1 

R 

N 

R2 

R 

R = H, NO 2 

Reagenzien: 

Benzoylchlorid: [C], R 34, S 26-45, Sdp. 197 °C 

p-Nitrobenzoylchlorid: [C], R 34, S 26-36/37/39-45, Schmp. 75 °C 


290 


werden. 

Etwa 0.5 g Amin und 1 g Benzoylchlorid bzw. p-Nitrobenzoylchlorid werden in einem 25 ml 

Rundkolben mit Rückflusskühler und Trockenrohr mit ca. 10 ml wasserfreiem Pyridin versetzt 

und 30 Minuten im Ölbad auf 60-100 °C erwärmt. 

Nach dem Abkühlen der Reaktionsmischung wird sie in 50 ml 2 M Salzsäure gegossen und 

solange umgeschwenkt, bis sich das Amid als Feststoff abscheidet. Der Niederschlag wird 

abfiltriert, mit ca. 20 ml Wasser, danach mit 20 ml 2 M Natronlauge und nochmals mit 20 ml 

Wasser nachgewaschen und im Exsikkator getrocknet. Zur Umkristallisation prüfe man Ethanol, 

Ethanol/Wasser, Ethylacetat oder Acetonitril.


Identifizierung von primären und sekundären Aminen als 2,4-Dinitrophenylderivate 

Reagenzien: 

R 

1 

N 

R2 

H 

Cl 

O 2 

N 

NO 2 

R1 N R 2 

NO 2 

NO 2 

2,4-Dinitrochlorbenzol: [T, N], R 23/24/25-33-50/53, S 28-36/37-45-60-61, Schmp. 186 °C 

Natriumacetat, wasserfrei 

2,4-Dinitrochlorbenzol ist giftig und kann allergische Hautentzündungen verursachen. 

Der Nachweis darf nur unter dem Abzug und mit Schutzhandschuhen durchgeführt werden. 

Etwa 0.5 g primäres oder sekundäres Amin werden mit einer äquimolaren Menge 2,4-Dinitrochlorbenzol 

und 1.00 g wasserfreiem Natriumacetat 30 Minuten im siedenden Wasserbad 

miteinander umgesetzt. Zur erkalteten Reaktionsmischung gibt man 3–4 ml Ethanol, arbeitet 

mit dem Spatel gründlich durch und saugt ab. Umkristallisation aus Ethanol. 

Identifizierung von tertiären Aminen als quartäre Ammoniumiodide 

R1 

N 

R2 

R3 

Me 

I 

Me 

1 N 

R R3 I 

R2 

Reagenz: 

Methyliodid (Iodmethan): [T], R 21-23/25-37/38-40, S 36/37-38-45, Sdp. 42 °C 

Methyliodid ist giftig und sehr leicht flüchtig. Zudem besteht der Verdacht auf krebserzeugende 

Wirkung. Der Nachweis darf nur unter dem Abzug und mit Schutzhandschuhen 

durchgeführt werden. 

Im Abzug werden etwa 1.00 g tertiäres Amin in einem 10 ml NS14-Kölbchen mit aufgesetztem 

Rückflusskühler mit etwa 1 g Methyliodid versetzt und vorsichtig im Wasser- oder Ölbad 

unter Rückfluss erhitzt. Nach zehn Minuten wird im Eisbad abgekühlt. Man versetzt mit 5 ml 

Ethylacetat und arbeitet den Niederschlag bis zur vollen Kristallisation mit einem Glasstab 

durch. Die Kristalle werden abgesaugt und mit Ethylacetat nachgewaschen. 

Zur Umkristallisation prüfe man Wasser, Ethanol, Ethanol/Ether, Ethylacetat oder Acetonitril. 

291


Tabelle 12.4: Derivate einiger Amine und ihre Schmelzpunkte 

Amin 


Benzamid 2,4-Dinitrophenylamin Methylammoniumiodid 

Methylamin 80 °C 178 °C 

Dimethylamin 42 °C 87 °C 

Ethylamin 69 °C 113 °C 

Diethylamin 42 °C 80 °C 

Propylamin 85 °C 97 °C 

t-Butylamin 134 °C 

Anilin 163 °C 156 °C 

Diphenylamin 180 °C 

p-Toluidin 158 °C 136 °C 

Trimethylamin 230 °C 

Triethylamin 280 °C 

Tributylamin 180 °C 

Pyridin 117 °C 

2-Methylpyridin 230 °C 

Nachweis von Aldehyden mit ammoniakalischer Silbernitratlösung (Tollens Reagenz) 

Aldehyde unterscheiden sich von Ketonen durch ihre Reduktionswirkung, z. B. gegenüber 

ammoniakalischer Silbersalzlösung. 

O 

+1 +3 O 

R C + H 2 

O R C + 2 e + 2 H 

H 

OH 

2 Ag + 2 e 2 Ag 

R 

O 

C 

H 

O 

+ 2 Ag + H 2 

O R C + 2 Ag + 2 H 

OH 

Reagenzlösung: 5-proz. wässrige Silbernitratlösung 

Silbernitrat: [C, N], R 34-50/53, S 26-45-60-61 

In einem sauberen Reagenzglas werden 2 ml 5-proz. AgNO 3 -Lösung vorgelegt und mit einem 

Tropfen 2 M NaOH versetzt. Durch vorsichtiges Zutropfen von 2 M Ammoniaklösung wird 

der Niederschlag gerade wieder aufgelöst. Zu dieser Reagenzlösung wird etwa 1 ml einer Lösung 

des Aldehyds (ca. 0.05–0.10 g) in Methanol oder Ethanol (aldehydfrei, Blindprobe!) 

gegeben. Wenn ein Aldehyd vorliegt, bildet sich beim vorsichtigen Erwärmen an der Reagenzglas-Innenseite 

ein glänzender Silberspiegel. 

Um sowohl Aldehyde als auch Ketone zu erfassen, eignet sich am besten die Bildung der 

schwer löslichen 2,4-Dinitrophenylhydrazone. Hier reichen zum Nachweis Proben von 5- 

10 mg. 

292


Identifizierung von Aldehyden und Ketonen als 2,4-Dinitrophenylhydrazone 

O 2 

N 

R 

1 

C 

R2 

O 

H 2 

N N 

NO 2 

H 

1 

R 

C 

2 

R 

O 2 

N 

N N 

NO 2 

H 

Reagenzien: 

2,4-Dinitrophenylhydrazin: [E, Xn], R 2-22-36/38, S 35, Schmp. 198-201 °C (Zers.) 

Schwefelsäure, konz.: [C], R 35, S 26-30-45 

2,4-Dinitrophenylhydrazin ist im trockenem Zustand explosionsgefährlich und wird 

deshalb immer als Suspension in Wasser verwendet (Wassergehalt ca. 33–50%). 

1.00 g 2,4-Dinitrophenylhydrazin (als Suspension in Wasser) werden in 5 ml konz. Schwefelsäure 

gelöst und dann unter Schütteln tropfenweise mit 7 ml H 2 O versetzt. Zur noch warmen 

Lösung gibt man 25 ml Ethanol. 

Zu etwa 0.10 g der Carbonylverbindung, gelöst in etwas Ethanol oder, falls nötig, Glykolmonomethylether 

gibt man in einem kleinen Erlenmeyer-Kolben 15 ml Reagenzlösung. Das 2,4- 

Dinitrophenylhydrazon fällt meist nach 5–10 Minuten aus. Falls sich kein Niederschlag bildet, 

wird vorsichtig solange tropfenweise Wasser zugesetzt, bis das Hydrazon ausfällt. Der 

feinkristalline Niederschlag wird abgesaugt, mit Ethanol gewaschen und trocken gesaugt. 

In den meisten Fällen liegt bereits ein reines Produkt vor, das innerhalb von 1 °C schmilzt. Es 

kann aus Ethanol, Glykolmonomethylether oder Diethylenglykoldimethylether umkristallisiert 

werden. 

Tabelle 12.5: Derivate einiger Aldehyde und Ketone und ihre Schmelzpunkte 

Aldehyd / Keton 


2,4-Dinitrophenylhydrazon 

Semicarbazon 

Formaldehyd 167 °C 169 °C 

Acetaldehyd 168 °C 163 °C 

Propionaldehyd 155 °C 154 °C 

Acrolein 166 °C 171 °C 

Pivalaldehyd 209 °C 190 °C 

Furfural 202 °C 203 °C 

Benzaldehyd 237 °C 222 °C 

Zimtaldehyd 255 °C 215 °C 

Aceton 126 °C 192 °C 

Ethylmethylketon 117 °C 143 °C 

Cyclohexanon 162 °C 166 °C 

Acetophenon 248 °C 199 °C 

Benzophenon 232 °C 168 °C 

Fluorenon 300 °C 245 °C 

293


Identifizierung von Aldehyden und Ketonen als Semicarbazone 

R 

1 

C 

R2 

O 

O 

H 2 

N 

O 

N NH 2 

1 

H 

R N 

C N NH 

H 

2 

R 

2 

Reagenzien: 

Semicarbazid-hydrochlorid: [T], R 25-36/38, S 22-37-45, Schmp. 174–178 °C (Zers.) 

Natriumacetat Trihydrat 

Semicarbazid-hydrochlorid ist giftig. Der Nachweis darf nur unter dem Abzug und mit 

Schutzhandschuhen durchgeführt werden. 

In einem kleinen Erlenmeyerkolben werden etwa 0.50 g Semicarbazid-Hydrochlorid und 

1.00 g Natriumacetat in 3 ml Wasser aufgelöst. zu dieser Lösung werden etwa 0.20 g der Carbonylverbindung 

(gelöst in 2–3 ml Ethanol) unter magnetischem Rühren allmählich zugesetzt. 

Falls die Kristallisation des entstehenden Niederschlags verzögert ist, lässt man noch 

weitere 5–10 Minuten im heißen Wasserbad reagieren und reibt mit dem Glasstab an. Nach 

dem Abkühlen wird das Rohprodukt abgesaugt und mit etwas 20-proz. Ethanol nachgewaschen. 

Zur Umkristallisieren prüfe man Wasser, Ethanol oder Toluol. 

Bestimmung des Äquivalentgewichts von Carbonsäuren 

Eine eingewogene Probe wird in wenig Methanol gelöst und mit carbonatfreier 0.1 M NaOH 

gegen Phenolphthalein titriert. 

M 

E 

= 

V⋅ 

f 

M: Äquivalentgewicht; 

E: Einwaage (in mg); 

V: Volumen (in ml) der verbrauchten 0.1 M NaOH-Maßlösung; 

f: Faktor der Maßlösung 

Zur Identifizierung von Carbonsäuren und ihren Salzen als Amide und Anilide ist die Umwandlung 

in die Säurechloride erforderlich. 

294


Überführung von Carbonsäuren in Carbonsäurechloride 

R 

O 

C 

OH 

SOCl 2 

O 

R C + SO 2 

+ HCl 2 

Cl 

Reagenzien: 

Thionylchlorid: [C], R 14-20/22-29-35, S 26-36/37/39-45, Sdp. 76 °C 

Dimethylformamid (DMF): [T], R 61-20/21-36, S 53-45, Sdp. 153 °C 

Thionylchlorid reagiert sehr heftig mit Wasser unter Bildung von HCl. DMF ist fruchtschädigend. 

Bei der Reaktion wird das giftige Schwefeldioxid frei. Die Umsetzung darf 

nur unter dem Abzug und mit Schutzhandschuhen durchgeführt werden. 

0.50–1.00 g der Säure oder ihres Salzes werden in einem kleinen Schliffkolben mit 2 ml Thionylchlorid 

und 2 Tropfen Dimethylformamid versetzt und 30 Minuten unter Rückfluss erhitzt 

(Abzug!). Das Säurechlorid kann ohne weitere Reinigung in eines der untenstehenden Derivate 

überführt werden. 

Identifizierung der Carbonsäuren als Amide 

R 

O 

C 

Cl 

NH 3 

R 

O 

C 

NH 2 

Reagenz: 

Konz. wässrige Ammoniaklösung: [C, N], R 34-50, S 26-36/37/39-45-61 

Die Umsetzung sollte nur unter dem Abzug und mit Schutzhandschuhen durchgeführt 

werden. 

Das Carbonsäurechlorid wird vorsichtig in einem 100 ml Erlenmeyerkolben zu 15 ml eisgekühlter 

konz. Ammoniaklösung gegeben. Falls die Reaktion nur langsam einsetzt, lässt man 

auf Raumtemperatur kommen. Der gebildete Niederschlag wird nach etwa 30 Minuten abgesaugt 

und mit wenig Wasser nachgewaschen. 

Zum Umkristallisieren prüfe man Toluol, Ethanol und Wasser. 

295


Identifizierung von Carbonsäuren als Anilide 

R 

O 

C 

Cl 

Ph 

NH 2 

R 

O 

C 

N 

H 

Ph 

Reagenz: 

Anilin: [T, N], R 23/24/25-40-41-43-48/23/24/25-68-50, S 26-27-36/37/39-45-46-61-63, 

Schmp. –6 °C, Sdp. 184 °C 

Anilin ist giftig, es besteht der Verdacht auf krebserzeugende Wirkung, möglicherweise 

besitzt Anilin auch eine erbgutverändernde Wirkung. Die Umsetzung darf nur unter dem 

Abzug und mit Schutzhandschuhen durchgeführt werden. Nach Möglichkeit sollte ein 

anderes Derivat hergestellt werden. 

Etwa 1.00 g reines Anilin wird in einem kleinen Erlenmeyerkolben in 10 ml 1 M Natronlauge 

mit dem Magnetrührer suspendiert und das Carbonsäurechlorid unter kräftigem Rühren portionsweise 

eingetragen. Es wird noch 10 Minuten weitergerührt, danach abgesaugt. Der Niederschlag 

wird nun mit ca. 10 ml 2 M Salzsäure, dann mit ca. 20 ml Wasser nachgewaschen, 

scharf trockengesaugt und im Exsikkator getrocknet. Zur Umkristallisation prüfe man Wasser, 

Wasser/Ethanol oder Toluol/Petrolether (40–60 °C). 

Säureamide und –anilide lassen sich ähnlich auch aus den Säureanhydriden darstellen. 

Tabelle 12.6: Derivate einiger Carbonsäuren und ihre Schmelzpunkte 

Carbonsäure 


Säureamid 

Säureanilid 

Essigsäure 82 °C 114 °C 

Propionsäure 81 °C 106 °C 

Pivalsäure 155 °C 132 °C 

Benzoesäure 128 °C 163 °C 

Zimtsäure 147 °C 151 °C 

Maleinsäure 266 °C 187 °C 

Fumarsäure 267 °C 314 °C 

Sicherung der Identifizierung organischer Verbindungen durch Bildung von Derivaten 

Die zuverlässige Identifizierung einer organischen Verbindung durch die Darstellung nur 

eines Derivats ist in den meisten Fällen nicht möglich. So sind die Schmelzpunkte der 3,5- 

Dinitrobenzoate von 1-Butanol (64 °C) und 2-Pentanol (62 °C) so nahe beieinander liegend, 

dass eine Zuordnung nicht möglich ist. Erst die Darstellung eines zweiten Derivats kann eine 

Entscheidung herbeiführen. 

296


Die Schmelzpunkte der p-Nitrobenzoate: 1-Butanol (35 °C) und 2-Pentanol (17 °C) erlauben 

die endgültige Zuordnung. 

• Konsequenz: 

Für eine eindeutige Identifizierung bekannter organischer Verbindungen müssen 

zwei Derivate dargestellt werden. 

297



Monographien mit Nachschlagetabellen für die Identifizierung organischer Verbindungen: 

W. J. Criddle, G. P. Ellis, Spectral and Chemical Characterization of Organic Compounds – 

A Laboratory Handbook, Second Edition, John Wiley & Sons, New York 1980. 

R. L. Shriner, R. C. Fuson, D. Y. Curtin, T. C. Morill (Ed.), The Systematic Identification of 

Organic Coumpounds, a Laboratory Manual, 6 th ed., John Wiley & Sons, New York 1980. 

J. B. Entrikin, N. D. Cheronis, E. M. Hodnett, Semimicro Qualitative Organic Analysis, Third 

Edition, Interscience Publisher, New York 1965. 

N. D. Cheronis, J. B. Entrikin, Identification of Organic Compounds, Interscience Publishers, 

New York 1963. 

Siehe auch: 

H. Laatsch, Die Technik der Organischen Trennungsanalyse. Eine Einführung, Georg Thieme 

Verlag, Stuttgart 1988. 

298

Kapitel 13 

Molekülspektroskopie 


13.2 UV/VIS/NIR-Spektroskopie 

13.3 IR-Spektroskopie 

13.4 NMR-Spektroskopie 

13.4 Massenspektrometrie 


Der hier vorliegende Text bietet nur einen groben Überblick, es empfiehlt sich ein gründlicheres 

Studium einschlägiger Monographien, die im Literaturverzeichnis aufgeführt sind. 

Die Tabellen 13.2, 13.3, 13.6 und 13.11 wurden mit freundlicher Genehmigung übernommen 

aus: M. Hesse, H. Meier, B. Zeeh, Spektroskopische Methoden in der organischen Chemie, 

7. Auflage, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 2005. 

299

13. Molekülspektroskopie 


Materie kann mit elektromagnetischen Wellen (= Strahlung) in Wechselwirkung treten und 

dabei entweder Energie aufnehmen (absorbieren) oder abgeben (emittieren). Dieses Phänomen 

wird von der Spektroskopie genutzt, um Eigenschaften der Materie zu bestimmen und zu 

charakterisieren. In der organischen Chemie sind insbesondere diejenigen spektroskopischen 

Methoden von Bedeutung, mit deren Hilfe sich Moleküle und Struktureinheiten identifizieren 

lassen. In diesem Abschnitt kann natürlich nur ein grober Überblick über einige wichtige 

spektroskopische Methoden gegeben werden, ein Lehrbuch der Spektroskopie kann und soll 

nicht ersetzt werden. 

Elektromagnetische Wellen breiten sich mit Lichtgeschwindigkeit c aus, ihre Wellenlänge 

und Frequenz ist durch folgende Gleichung für jedes Medium exakt festgelegt: 

c = λ ⋅ ν 

c : Lichtgeschwindigkeit (2.998 ⋅ 10 10 cm ⋅ s –1 im Vakuum) 

λ : Wellenlänge 

ν : Frequenz 

Ein Lichtquant der Frequenz ν besitzt die Energie: 

E = h ⋅ν = 

h ⋅c 

λ 

= h ⋅ c ⋅ ν ~ h : Plank’sches Wirkungsquantum (h = 6.626 ⋅ 10 –34 Js) 

ν ~ : Wellenzahl 

Es wird deutlich, dass der Energieinhalt der Welle proportional ihrer Frequenz und umgekehrt 

proportional ihrer Wellenlänge ist. 

Die Wellenlänge wurde zunächst in Angström (Å) angegeben, heute verwendet man meist 

Nanometer. An Stelle der Frequenz wird meist die Wellenzahl ν ~ in cm -1 angegeben. 

1 nm = 10 –7 cm; 1 Å = 10 –8 cm; 1 nm = 10 Å 

~ 1 ν 

ν = = 

λ c 

Die Wellenzahl ist also der reziproke Wert der Wellenlänge, z. B. 

λ = 10 nm = 10 ⋅ 10 –7 cm, ν ~ = 

1 

1⋅10 

−6 

cm 

= 10 6 cm -1 

Die Energie eines Lichtquants ist direkt proportional zur Frequenz bzw. der Wellenzahl. Sie 

wird in der Einheit 1 eV (Elektronenvolt) angegeben: 

E = hν = hν ~ ⋅ c 

Die Energie von 6.02 · 10 23 (= 1 mol) Lichtquanten wird in kJ/mol oder kcal/mol angegeben, 

häufig findet man auch die Angaben kJ/Einstein oder kcal/Einstein. (1 Einstein = 1/6.02 · 10 23 

als dimensionslose Größe). 

300


Tab. 13.1: Strahlungsenergie verschiedener Wellenlängen 

λ [nm] E [kJ/mol] E [kcal/mol] 

10 11970 2859 

200 598.7 143 

400 299.4 71.5 

750 } sichtbarer Bereich 159.1 38 

Abb. 13.1: Ausschnitt aus dem elektromagnetischen Spektrum mit UV/Vis/NIR-Bereich: 

Das Verhältnis der durch eine Substanzprobe durchgelassenen Strahlung mit der Intensität I 

zur eingetretenen Strahlung der Intensität I 0 wird durch das Lambert-Beer’sche Gesetz beschrieben: 

I 

D = I 

E 

0 

I 

log 

I 

= 

0 

= 10 ⋅ 

− ε ⋅ c d 

= ε ⋅ c ⋅ d 

D : Durchlässigkeit 

E : Extinktion 

ε : molarer Extinktionskoeffizient in cm 2 /mmol 

c : Konzentration 

d : Schichtdicke 

Die Durchlässigkeit (oder Transmission) und die Absorption werden in Prozent angegeben: 

100 % Durchlässigkeit: D = 1.00; E = 0 



Aus der Quantentheorie folgt, dass Moleküle Strahlungsenergie nur ‚gequantelt‘ aufnehmen 

(und natürlich auch wieder abgeben) können. In der Spektroskopie wird die ‚Menge‘ der aufgenommenen 

Energie gemessen. 

Durch die Aufnahme (Absorption) elektromagnetischer Strahlung werden Moleküle aus ihrem 

Energie-Grundzustand in energetisch höhere, so genannte angeregte Zustände, überführt. 

Je nach Energiebereich der Strahlung kann es zu völlig verschiedenen Anregungszuständen 

kommen: 

301


Elektronenanregungsspektroskopie – UV/Vis/NIR-Spektroskopie 

Elektromagnetische Strahlung im Bereich 

• nahes UV (200–400 nm, E = 600–300 kJ/mol) 

• sichtbares Licht (400–750 nm, E = 300–160 kJ/mol) 

• nahes Infrarot, NIR (750–1000 nm, E = 160–120 kJ/mol) 

besitzt hinreichend Energie, um Elektronen aus bindenden Molekülorbitalen (σ, π) und aus 

besetzten, nichtbindenden n-Orbitalen in elektronisch angeregte Zustände zu heben. Diese 

Übergänge erfolgen zwischen besetzten und unbesetzten Orbitalen eines Moleküls. 

Elektromagnetische Strahlung im infraroten Bereich kann Moleküle vom Schwingungsgrundzustand 

in angeregte Schwingungszustände überführen. Für organische Verbindungen ist der 

mittlere Infrarot-Bereich (λ = 2500–25000 nm, E = 48–4.8 kJ/mol) von besonderer Bedeutung 

(siehe Abschnitt 13.3, Infrarotspektroskopie). 

13.2 UV/Vis/NIR/Spektroskopie [1–5, 6] 

Elektromagnetische Strahlung im Bereich von 200–1000 nm (nahes ultraviolettes bis nahes 

Infrarot-Licht besitzt hinreichend Energie (E = 600–120 kJ/mol), um Elektronen aus bindenden 

Molekülorbitalen (σ, π) und aus besetzten nichtbindenden n-Orbitalen in elektronisch 

angeregte Zustände zu heben. Diese Übergänge erfolgen zwischen besetzten und unbesetzten 

Orbitalen eines Moleküls. Die Anregungsenergie schließt auch den Bereich des sichtbaren 

Lichtes ein (λ = 400 bis ca. 750 nm), d. h., diese elektronischen Übergänge sind für die 

Farbigkeit von Verbindungen verantwortlich. 

Die Absorption der einfallenden Strahlung gehorcht dem Lambert-Beer’schen Gesetz, d. h., 

die Absorption ist abhängig von der Konzentration, der Schichtdicke und dem molaren Extinktionskoeffizient. 

Der molare Extinktionskoeffizient ε ist ein Maß für die Übergangswahrscheinlichkeit eines 

Anregungsprozesses. Übergänge mit kleinem ε (1000) sind ‚erlaubt‘. 

13.2.1 Auswahlregeln 

Ob ein Übergang erlaubt oder verboten ist, wird durch aus der Quantenmechanik abgeleitete 

Auswahlregeln bestimmt: 

• Der Gesamtspin S bzw. die Multiplizität M = 2 S + 1 darf sich während eines Übergangs 

nicht ändern (Spin-Verbot), d. h., Singulett-Zustände können zwar durch Absorption oder 

302

13.2 UV/Vis/NIR/Spektroskopie 

Emission in einen anderen Singulett-Zustand übergehen, nicht aber in einen Triplett-Zustand. 

• Elektronenübergänge zwischen zwei Orbitalen sind nur dann erlaubt, wenn sich die Orbitale 

in ihrer Parität unterscheiden (Paritätsverbot oder Regel von Lapporte). 

• Elektronenübergänge sind nur dann erlaubt, wenn sich die beiden beteiligten Orbitale 

räumlich überlappen (Überlappungsverbot). 

Unter Beachtung dieser Auswahlregeln sind die meisten denkbaren Elektronenübergänge 

zwischen zwei Orbitalen verboten. In der Praxis können jedoch auch verbotene Übergänge 

beobachtet werden, hier sind die ε-Werte aber relativ klein. Selbst das Spin-Verbot kann 

durch eine wirksame Spin-Bahn-Kopplung bei Anwesenheit schwerer Atome gebrochen werden. 

13.2.2 Energieniveauschema 

Eine wichtige Klassifizierung der Übergänge erfolgt nach Art der beteiligten Orbitale. Abb. 

13.2 zeigt ein qualitatives Energieniveauschema für die Elektronenanregung. 

Aus diesem einfachen Schema wird ersichtlich, dass σ → σ*-Übergänge die höchsten Anregungsenergien 

erfordern, sie liegen in einem sehr kurzwelligen Bereich von etwa 120–190 nm 

(Vakuum-UV) und können nur mit erheblichem experimentellen Aufwand gemessen werden. 

Für die Analytik organischer Moleküle sind vor allem Übergänge von Interesse, die das π- 

Elektronensystem oder nichtbindende Orbitale betreffen. Alle wichtigen funktionellen Gruppen 

besitzen solche π- oder n-Orbitale und sind damit der UV-Spektroskopie zugänglich. 

Abb. 13.2: Elektronenübergänge zwischen Orbitalen 

1: σ σ*-Übergang 

2: π σ*-Übergang 

3: π π*-Übergang 

4: n π*-Übergang 

5: n σ*-Übergang 

Es wird prinzipiell zwischen der Anregung von bindenden π-Elektronen in antibindende π*- 

Niveaus und Anregung nichtbindender n-Elektronen in antibindende π*-Niveaus unterschieden. 

303


Im Allgemeinen sind n → π*-Überänge leichter anzuregen, d. h., ihre Absorptionsmaxima 

liegen längerwelliger als π → π*-Übergänge. Andererseits sind die n → π*-Übergänge im allgemeinen 

verboten, d. h., ihre ε-Werte liegen etwa 2–3 Zehnerpotenzen niedriger als die erlaubten 

π → π*-Übergänge. 

Tab. 13.2: Beispiele für die Übergänge zwischen bindenden und nichtbindenden Orbitalen 

(aus Lit. [1]). 

Übergang Chromophor Verbindung λ max [nm] ε max 

σ σ* C H CH 4 122 intensiv 

C C H 3 

C CH 3 135 intensiv 

n σ* 

O 

H 3 

C OH 183 200 

H 5 

C 2 

O C 2 

H 5 189 2000 

n σ* 

Hal 

H 3 

C Cl 173 200 

H 3 

C Br 204 260 

H 3 

C I 258 380 

π π* 

H 2 

C CH 2 165 16000 

C C 

H 3 

C (HC CH) 1 

CH 3 174 24000 

(all-trans) H 3 

C (HC CH) 2 

CH 3 227 24000 

H 3 

C (HC CH) 4 

CH 3 310 76500 

H 3 

C (HC CH) 6 

CH 3 380 146500 

π π* 

O 

C O 

CH 3 

CCH 3 

O 

PhCPh 

187 

253 

950 

17600 

n π* 

O 

C O 

CH 3 

CH 

O 

CH 3 

CCH 3 

293 

273 

12 

14 

n π* N N H 3 

C N N CH 3 

343 25 

N O (CH 3 

) 3 

C N O 

665 20 

Diejenigen Teile oder funktionelle Gruppen eines Moleküls, deren Elektronen für eine entsprechende 

Lichtabsorption verantwortlich sind, werden als Chromophore bezeichnet. Zwei 

miteinander konjugierte Chromophore absorbieren langwelliger als die beiden isolierten 

Chromophore; man spricht von einer bathochromen Verschiebung. Die Übergänge einiger 

wichtigen Chromophore sind in Tab. 13.2 aufgeführt. 

Beim Übergang vom unpolaren Solvens Cyclohexan zum polaren Ethanol wird der π → π*- 

Übergang langwellig – bathochrom – der n → π*-Übergang kurzwellig – hypsochrom – 

verschoben (Abb. 13.3). 

304


Abb. 13.3: UV-Spektrum von Benzophenon in Cyclohexan und in Ethanol 

13.2.3 Inkrementsysteme 

Es hat sich gezeigt, dass sich die Lichtabsorption konjugierter Systeme mit einem einfachen, 

empirisch ermittelten Inkrementsystem in zufriedenstellender Übereinstimmung mit den experimentellen 

Werten abschätzen lässt. Tab. 13.3 zeigt ein solches Inkrementsystem für α,βungesättigte 

Ketone (in MeOH, EtOH). 

Tab. 13.3: Inkrementsystem für α,β-ungesättigte Ketone (aus Lit. [1]). 

δ 

δ 

γ 

β 

α 

C C C C C 

Basiswert: X = H 207 nm 

O X = Alkyl 

215 nm 

C C C X = OH, OAlkyl 

193 nm 

X 

Inkremente: für jede weitere konjugierte Doppelbindung: + 30 nm 

für jede weitere exocyclische Doppelbindung: 

+ 5 nm 

für homoannulare Dien-Komponente: 

+ 39 nm 

Korrektur: 

für jeden Substituent in Stellung 

α β γ δ und höher 

Alkyl 10 12 18 18 

Cl 15 12 - - 

Br 25 30 - - 

OH 35 30 - 50 

OAlkyl 35 30 17 31 

OAcyl 6 6 6 6 

Beim Übergang von Ethanol zu anderen Solventien 

Wasser 

CHCl 3 

Dioxan 

Ether 

Hexan 

Cyclohexan 

O 

X 

+ 8 nm 

– 1 nm 

– 5 nm 

– 7 nm 

– 11 nm 

– 11 nm 

305


Beispiele: 

H 3 

C H O 

β C C C 

α 

C 

H 

H 3 

Basiswert 

2-mal Alkyl in β-Stellung 

Berechnet: 

Gefunden: 

207 nm 

+ 2⋅12 nm 

231 nm 

235 nm 

O 

α β γ 

δ 

R 

Basiswert 

2-mal C=C 

1-mal C=C exocyclisch 

homoannulares Dien 

Alkyl in β 

Alkyl in δ 

2-mal Alkyl höher δ 

Berechnet: 

Gefunden: 

215 nm 

+ 2⋅30 nm 

+ 5 nm 

+ 39 nm 

+ 12 nm 

+ 18 nm 

+ 2⋅18 nm 

385 nm 

388 nm 

Inkrementsysteme lassen sich auch für die langwelligen Absorptionsmaxima von Dienen und 

Trienen (acyclisch, homo- bzw. heteroannular) angeben. 

13.2.4 Aromatische Systeme 

Aromatische Systeme, wie z. B. Benzol (Abb. 13.4), zeigen typische UV-Spektren. Generell 

sind für linear kondensierte aromatische Kohlenwasserstoffe (Naphthalin, Anthracen, Tetracen, 

Abb. 13.5) neben einem intensiven kurzwelligen Übergang noch weitere symmetrieverbotene 

langwellige Absorptionen zu beobachten, die oft eine starke Feinstruktur aufweisen. 

Durch Substitution wird die Symmetrie des Systems erniedrigt, dadurch nimmt die Intensität 

des verbotenen langwelligen Übergangs zu. 

Abb. 13.4: UV-Spektrum von Benzol in 

Hexan 

306


Abb. 13.5: UV/VIS-Spektren von linear kondensierten aromatischen Kohlenwasserstoffen 

Farbe der linear kondensierten aromatischen Kohlenwasserstoffe: 

Benzol, Naphthalin, Anthracen: farblos 

Tetracen: 

orangegelb 

Pentacen: 

blauviolett 

Hexacen: 

dunkelgrün 

13.2.5 Aufnahme von UV/VIS-Spektren – Lösungsmittel für die UV-Spektroskopie 

• UV/VIS-Spektren werden in Standardgeräten im Bereich von 200–900 nm und mit Extinktionswerten 

bis E = 2 in Zweistrahl-Spektrophotometern gemessen. Zum Aufbau und 

zur Funktion von Zweistrahl-Spektrometern informiere man sich in einschlägigen 

Monographien [1]. 

• Die Spektren werden in Lösung aufgenommen. Die Probenlösungen sind in Glas- oder 

Quartz-Küvetten von 1 bzw. 10 mm Schichtdicke, in den zweiten Strahlengang wird eine 

identische Küvette mit dem reinen Solvens eingebracht. Die eingesetzten Lösungsmittel 

müssen in dem Bereich, in dem die Absorptionsbanden der untersuchten Verbindung 

erwartet werden, optisch leer sein, d. h., sie dürfen in diesem Bereich keine 

Eigenabsorption besitzen. 

• In Tab. 13.4 werden die ‚Durchlässigkeit‘ der gebräuchlichsten Solventien für die UV- 

Spektroskopie angegeben. 

Tab. 13.4: Durchlässigkeit organischer Lösungsmittel im UV-Bereich. Der weiße Bereich ist 

UV-Durchlässig. 

307


• Küvetten aus optischem Spezialglas sind ab 320 nm durchlässig, Küvetten aus Quarzglas 

sind im gesamten nahen UV-Bereich (200–400 nm) optisch durchlässig. 

• Die ε-Werte (molare Extinktionen, die Einheit 1000 cm 2 /mol bzw. cm 2 /mmol wird in der 

Regel nicht angegeben) umfassen einen Bereich von 6 Zehnerpotenzen, allerdings sind 

der Empfindlichkeit des Detektors Grenzen gesetzt. Der ε-Wert stellt neben der Wellenlänge 

eine wichtige Kenngröße dar: Er erlaubt z. B. die Zuordnung der Übergänge zu verbotenen 

und erlaubten Übergängen. Das bedeutet, dass die Konzentrationen der Messlösungen 

genau bekannt sein müssen, in Sonderfällen müssen mehrere Messungen mit 

verschiedenen Konzentrationen durchgeführt werden, um alle Übergänge zu erfassen. 

• Im Hinblick auf die ε-Werte von 10–100000 werden die UV/VIS-Spektren im 

Konzentrationsbereich von 10 –4 bis 10 –5 in 1 mm oder 10 mm-Küvetten aufgenommen. 

Da n→π*-Übergänge nur ε-Werte von 10–100 besitzen, muss unter Umständen das 

Spektrum zusätzlich mit 10-facher Konzentration gemessen werden. 

• Die Messlösungen werden in 10–100 ml Messkolben mit der Konzentration von 10 –4 bis 

10 –5 mol/l hergestellt. 

Beispiel: Molekulargewicht der UV-aktiven Verbindung: 500 g/mol, 10 –4 mol/l: 50.0 mg/l: 

5.00 mg/100 ml. Mit dieser Lösung wird die Küvette beschickt. 

Berechnung des ε-Wertes einer Verbindung. 

Gemessener E-Wert: 1.86 

Konzentration der Lösung: c = 5⋅10 –5 mol/l, Schichtdicke: d = 10 mm = 1 cm 

Lambert-Beersches Gesetz: 

log 

I 

I 

0 

E 

= ε ⋅c 

⋅ d = E; 

ε = 

c ⋅ d 

5 2 

1.86 1.86 ⋅10 

cm 

ε = = 

= 37200 

−5 5⋅10 

mol / l ⋅1 cm 5 mol 

• Das Lösungsmittel muss gegenüber der Probensubstanz inert sein, d. h., es darf keine 

Reaktionen eingehen (wie z. B. Säurechlorid in Ethanol). 

• Viele Absorptionen sind mehr oder weniger stark abhängig von der Polarität des Lösungsmittels 

(z. B. n→π*-Übergänge in Carbonylverbindungen). 

• Bei Konzentrationsangaben reaktiver Verbindungen und den daraus berechneten Werten 

ist besondere Vorsicht nötig, wenn die Verbindungen dimerisieren, dissoziieren etc. In 

diesem Fall muss die Konzentration der Spezies in der Messlösung eingesetzt werden. 

Küvetten 

Die in der UV-Spektroskopie verwendeten Küvetten sind optische Präzisionsgeräte. Sie bestehen 

im Normalfall aus sehr empfindlichem Quarzglas oder optischem Spezialglas. Durch 

unsachgemäße Handhabung können sie unbrauchbar werden. 

• Die Küvetten sollen nicht über längere Zeit mit Lösungsmittel gefüllt bleiben; dadurch 

können die präzisionspolierten Fenster angeätzt werden. 

• Zur Reinigung dürfen nur reine Lösungsmittel verwendet werden, auf keinen Fall normales 

Spülaceton. Es besteht die Gefahr, dass sich Verunreinigungen der Lösungsmittel in 

den Küvetten ansammeln und nachfolgende Messungen verfälschen. 

308

13.3 Infrarotspektroskopie 

• Küvetten dürfen auf keinen Fall mit alkalischen Reinigungsbädern behandelt werden, um 

Anätzungen der Fensterfläche zu vermeiden. 

• Die Küvetten dürfen nicht an den polierten Festern angefasst werden, sondern nur an der 

geriffelten oder angerauten ‚Griffseite‘. 

• Selbstverständlich müssen alle Kratzer in der Fensteroberfläche vermieden werden, d. h., 

beim Füllen mit Pipetten oder Spritzen und beim Einsetzen in den Küvettenhalter ist Vorsicht 

geboten. 

• Die Teflon-Verschlussstopfen der Küvetten dürfen nicht mit ‚Nachdruck‘ eingesteckt werden: 

Bei vollständig gefüllten Küvetten kann das zur Sprengung der Küvette durch 

Überdruck führen. 

• Große Temperatursprünge können bei Glasküvetten zu Spannungen und zum Bruch der 

Küvette führen. 

13.3 Infrarotspektroskopie (IR-Spektroskopie) [1–5, 7] 


Elektromagnetische Strahlung im Infrarot-Bereich kann Molekülschwingungen anregen. Bei 

Raumtemperatur befinden sich die Moleküle im Normalfall in ihrem Schwingungsgrundzustand 

(S 0 ), durch die Absorption gehen sie in den ersten angeregten Schwingungszustand 

(S 1 ) über. Die für organische Moleküle wichtigen Schwingungen liegen im mittleren Infrarot 

(λ = 2500–25000 nm oder 4000–400 cm –1 ) 

Molekülschwingungen sind Bewegungen der Atome eines Moleküls. Jedes Atom kann sich 

im Raum in drei linear unabhängige Richtungen bewegen, man spricht von drei Freiheitsgraden. 

Ein Molekül mit N Atomen hat demnach genau drei N Freiheitsgrade, wobei sich zeigen 

lässt, dass drei Freiheitsgrade zu einer Translation des gesamten Moleküls im Raum führen 

und weitere drei Freiheitsgrade eine Rotation des gesamten Moleküls um seine Hauptträgheitsachsen 

ergeben (für lineare Moleküle sind nur zwei Freiheitsgrade der Rotation möglich). 

Es bleiben also genau 

3 N – 5 Freiheitsgrade für lineare Moleküle bzw. 

3 N – 6 Freiheitsgrade für nichtlineare Moleküle 

für die eigentlichen Molekülschwingungen (Normalschwingungen) übrig. Es lässt sich 

zeigen, dass jede beliebige Schwingungsbewegung des Moleküls sich auf eine Linearkombination 

dieser Normalschwingungen zurückführen lässt. 

Zweckmäßiger Weise wählt man zur Beschreibung dieser Schwingungen keine kartesischen 

Koordinaten, sondern interne Koordinaten, die Veränderungen der Bindungslängen 

(Streckschwingungen oder Valenzschwingungen) oder Bindungswinkel (Deformationsschwingungen) 

beschreiben. 

309


Die Frequenz der Streckschwingung 2-atomiger Moleküle mit den Massen m 1 und m 2 lässt 

sich in der klassischen Näherung mit dem harmonischen Oszillator beschreiben: 

1 k 

ν = bzw. 

2π 

μ 

~ 1 

ν = 2 π ⋅ c 

k 

μ 

mit 

μ = 

m1 

⋅ m2 

m + m 

1 

2 

, k: Kraftkonstante 

Die Kraftkonstante k kann vereinfacht als ‚Bindungsstärke‘ interpretiert werden. Diese Näherung 

kann auch zur qualitativen Beschreibung der Lage von Valenzschwingungen von Strukturelementen 

in größeren Molekülen herangezogen werden. Dazu wird der Rest des Moleküls 

als starre, große Masse angenommen. Es ergeben sich zwei Faustregeln: 

• Mit zunehmender Bindungsenergie (BE) zwischen den Atomen nimmt die Valenzschwingungsfrequenz 

zu. 

Bindung BE [kJ/mol] ν ~ [cm –1 ] k [N/m] 

C C 837 2000 1500 

C C 611 1600 1000 

C C 348 1000 500 

• Mit steigender Atommasse nimmt die Wellenzahl der Valenzschwingungsfrequenz ab: 

R X 

~ 

ν [cm –1 ] 

C F 

1365 – 1120 

Zunahme der 

Atommasse 

von X 

C Cl 

C Br 

830 – 560 

680 – 515 

C 

I 

610 – 485 

Aus diesen Fakten wird der qualitative Zusammenhang von Bindungstyp und Lage der Valenzschwingungsfrequenz 

verständlich. In der Tat ist das Auftreten bestimmter Absorptionsbanden 

im IR-Spektrum für die Anwesenheit bestimmter Atomgruppen oder funktioneller 

Gruppen im Molekül charakteristisch, das IR-Spektrum kann also erste Hinweise auf die 

Struktur einer Verbindung liefern. (Tab. 13.5). 

310


Tab. 13.5: Charakteristische IR-Absorptionen 

4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 cm -1 

C H C C C C 

O 

N 

H 

H 

C C C 

C 

N 

C 

O 

C O C Hal 

Verschiedene Normalschwingungen können unter bestimmten Voraussetzungen miteinander 

koppeln, d. h., die Anregungsfrequenzen dieser Schwingungen können nicht isoliert betrachtet 

werden, sondern hängen voneinander ab. Dieser Effekt wird häufig dann beobachtet, 

wenn die Oszillatoren ähnliche Frequenzen besitzen und räumlich nahe beieinander liegen. 

Für organische Moleküle trifft dies im Wesentlichen auf C–C-Einfachbindungen zu. Das C– 

C-Bindungsgerüst liefert zusammen mit C–O- und C–N-Einfachbindungen ein komplexes 

System von Absorptionsbanden, die nicht mehr einzeln interpretiert werden können, jedoch 

ein sehr charakteristisches Absorptionsmuster zeigen. Wird nur ein Atom in diesem Gerüst 

verändert, entsteht ein völlig neues Bandenmuster. Dieser Bereich von etwa 1400 cm –1 bis 

600 cm –1 eignet sich deshalb hervorragend zur Identifizierung von Substanzen, er ist sozusagen 

ein spektroskopischer Fingerabdruck des Moleküls und wird deshalb auch ‚Fingerprint-Bereich‘ 

bezeichnet. 

Infrarotstrahlung wird nur dann absorbiert, wenn das Dipolmoment des Moleküls mit dem 

elektrischen Vektor der Strahlung in Wechselwirkung tritt. Dazu muss sich das Dipolmoment 

des Moleküls während der Schwingung ändern. Schwingungen, die symmetrisch zum Symmetriezentrum 

des Moleküls erfolgen, führen zu keiner Änderung des Dipolmoments, sie 

können nicht beobachtet werden (sie sind verboten bzw. IR-inaktiv). 

13.3.2 Aufnahme von IR-Spektren 

In einfachen Zweistrahl-IR-Spektrometern wird die Infrarot-Strahlung geteilt; ein Strahl 

durchdringt die Probe, der zweite Strahl (Vergleichs- oder Referenz-Strahl) durchläuft eine 

identische Weglänge (in der Regel durch Luft) und wird zusammen mit dem Messstrahl über 

Spiegel zusammengeführt. Beide Strahlen treffen alternierend auf den Monochromator. Hier 

werden die Strahlen nach Wellenlängen getrennt und auf einen Detektor gelenkt. Die Intensität 

des Messstrahls wird mit der Intensität des Referenzstrahls verglichen und in Abhängigkeit 

von der Wellenlänge mit dem Schreiber registriert. 

Üblich ist ein Messbereich von 4000 bis 600 cm -1 , der Bereich von 4000 bis 2000 cm -1 wird 

häufig um den Faktor 2 gestaucht. Die Ordinate zeigt die Durchlässigkeit D (oder Transmission 

T) bzw. die Absorption A in Prozent (% D = 100 – % A). Abb. 13.6 zeigt ein typisches 

IR-Spektrum 

311


Abb. 13.6: Typisches IR-Spektrum 

Fingerprint-Bereich 

13.3.3 Probenbereitung 

Flüssigkeiten 

Für unverdünnte Substanzen sind in der IR-Spektroskopie Schichtdicken von 0.01 bis 0.05 

mm ausreichend. Bei einer Probenfläche von etwa 80 mm 2 ist also eine Substanzmenge von 

etwa 2 mg erforderlich. 

Die Aufnahme von IR-Spektren flüssiger oder mäßig flüchtiger Substanzen ist arbeitstechnisch 

einfach: 

Die Substanz wird als dünner Flüssigkeitsfilm zwischen zwei ‚Fenster‘ aufgetragen und so in 

den Strahlengang eingebracht. Als Fenster dienen klare Scheiben aus NaCl-Einkristallen, die 

im Bereich von 4000–400 cm -1 keine Eigenabsorption besitzen. 

Am besten bringt man mit einem Glasstab vorsichtig einen Tropfen der Substanz auf die 

NaCl-Platte (Kochsalzplatten), deckt mit der zweiten Platte ab und spannt diese vorsichtig in 

den ‚Plattenhalter‘ ein (Abb. 13.7). Die Fixierschreiben dürfen dabei nicht zu fest angezogen 

werden, sonst besteht die Gefahr, dass die Platten brechen. 

Die Schichtdicke der Probe sollte so sein, dass die Grundlinie des Spektrums zwischen 80 und 

95 % Durchlässigkeit liegt, das intensivste Signal eine Durchlässigkeit von 5–10 % aufweist. 

Sitzen die intensivsten Banden auf (‚Plattfuß‘), muss die Schichtdicke etwas verringert werden. 

Am einfachsten geschieht dies durch Abwischen einer NaCl-Platte und nochmaliges 

Einspannen. Reicht die Intensität der Banden nicht aus, wird einfach etwas mehr Substanz 

aufgetragen (siehe unten). 

Abb. 13.7: Vorbereitung der Kochsalzplatten für die Messungen 

312


Reinigung: Die Kochsalzplatten dürfen auf keinen Fall mit Wasser oder feuchten organischen 

Lösungsmitteln (z. B. Alkohole, niedere Carbonsäuren) in Berührung kommen; die 

Platten werden angelöst und damit unbrauchbar. NaCl-Platten müssen unbedingt im Exsikkator 

über Kieselgel aufbewahrt werden. 

Zur Reinigung werden die Platten mit trockenem Petrolether oder CHCl 3 gespült und danach 

mit einem weichen Papiertuch getrocknet. Auf keinen Fall dürfen die Platten mit einem harten 

Gegenstand (Spatel) behandelt werden, da sie sehr empfindlich gegenüber Kratzer sind. Der 

hohe Preis der Platten rechtfertigt den sorgfältigen Umgang! 

Feste Substanzen – Nujol-Technik 

Die einfachste Aufnahmetechnik für feste Substanzen ist die Suspendierung dieser Stoffe in 

Paraffinöl (= Nujol), seltener auch in Perfluorkerosin ( = Fluorolube). 

Dazu werden etwa 5–7 mg der Substanzprobe zuerst trocken zwischen zwei mattierten Glasplatten 

durch drehende Bewegungen fein verrieben, danach wird ein Tropfen Nujol zugefügt 

und solange gründlich weiter verrieben, bis eine klare Suspension entsteht. Die Suspension 

wird auf der Glasplatte zusammen geschoben und vorsichtig auf die NaCl-Platte übertragen. 

Die zweite Platte wird dann mit drehenden Bewegungen vorsichtig aufgedrückt, nach dem 

Einspannen in den Plattenhalter ist die Probe zur Messung bereit. 

Nujol besitzt im Wellenzahlenbereich von 4000–400 cm -1 nur drei, allerdings sehr starke Absorptionsbanden 

bei etwa 3900, 1450 und 1350 cm -1 , die natürlich Absorptionen der Substanzprobe 

überdecken. 

Ein häufiger Fehler dieser Technik ist eine zu geringe Probenkonzentration: die Absorptionen 

der Substanz verschwinden dann praktisch im Nujol-Untergrund. 

Feste Substanzen – Pressling-Technik 

KBr ist ähnlich wie NaCl im IR-Bereich vollständig durchlässig und besitzt unter hohem 

Druck die Eigenschaft des ‚kalten Flusses‘; das KBr wird zähflüssig und umschließt die Probensubstanz-Teilchen 

vollständig. 

In der Praxis werden etwa 1–2 mg der Substanz mit etwa 300 mg wasserfreiem KBr in einem 

Achatmörser gründlich (ca. 5 Minuten) verrieben. Diese Mischung wird nun in eine Pressform 

(Abb. 13.8) gegeben und unter Anlegen von Vakuum in einer hydraulischen Presse bei 

ca. 7500 bar etwa 2 Minuten gepresst. Anschließend wird der Druck vorsichtig abgelassen, 

die Pressform zerlegt und der klare Pressling (eine Tablette von ca. 1 mm Dicke und meist 

13 mm Durchmesser) vorsichtig herausgedrückt und in die spezielle Halterung eingesetzt. Die 

Probe ist messbereit. 

313


Abb. 13.8: Schematischer Aufbau einer KBr-Pressform 

Der Pressstempel wird am besten vorsichtig mit dem Handrad der hydraulischen Presse unter 

Zuhilfenahme eines Plastikrings herausgedrückt. Jede Gewaltanwendung führt unweigerlich 

zum Verkanten des Stempels, das Presswerkzeug (Preis ca. € 900) wird unbrauchbar! 

Ebenso muss der auf der Presse angegebene Druckbereich unbedingt eingehalten werden. Bei 

höheren Drucken kann das Presswerkzeug verformt werden. 

Fehlerquellen: 

• Der Pressling ist zu dünn und bricht beim Herausnehmen. In diesem Fall mit etwas mehr 

KBr nochmals verreiben und erneut pressen. 

• KBr ist hygroskopisch. Bei zu langsamem Verreiben wird so viel Feuchtigkeit aufgenommen, 

dass im Spektrum zwei breite, intensive Wasserbanden bei 3450 und 1640 cm -1 auftreten. 

• Wird die Substanz/KBr-Mischung nicht genügend fein verrieben, kommt es zu Streueffekten 

(Christiansen-Effekt). Die Grundlinie fällt in Richtung kleinerer Wellenzahlen stark 

ab (Abb. 13.9a). 

• Trübe Presslinge mit geringer Durchlässigkeit treten auf, wenn die Probe nicht ausreichend 

gesintert ist (zu niedriger Pressdruck oder zu kurze Presszeit, Abb. 13.9b). 

• Bei zu hohen Substanzkonzentrationen im Pressling (‚Plattfüße‘, Abb. 13.9c) empfiehlt es 

sich, die Tablette zu halbieren und erneut mit KBr zu verreiben. 

314


Abb. 13.9: Fehlerhafte IR-Spektren (KBr in Transmission): 

a) Stark driftende Grundlinie 

(Christiansen-Effekt) 

b) Zu geringe Durchlässigkeit 

c) Zu viel Substanz, Banden 

sitzen auf 

d) Zu wenig Substanz 

e) Einwandfreies IR- 

Spektrum 

315


13.3.4 Interpretation von IR-Spektren 

IR-Spektren werden ausgewertet durch Angabe der charakteristischen Absorptionen mit 

Wellenzahl (cm –1 ), Intensität der Bande (vs (very strong), s (strong), m (medium), w 

(weak)) und der Zuordnung zu Molekülschwingungen. Vor allem bei der Zuordnung ist 

größte Vorsicht geboten, besonders im Bereich unterhalb etwa 1400 cm -1 . Die eindeutige Zuordnung 

ist im Fingerprintbereich nur mit großem Aufwand und ausschließlich bei kleinen 

Molekülen möglich. Der Anfänger neigt hier gerne zur ‚Überinterpretation‘ der Spektren. 

Im Allgemeinen ist in der IR-Spektroskopie häufig die Abwesenheit einer Bande aussagekräftiger 

als die Beobachtung einer Bande im problematischen Bereich. 

Tab. 13.6: Lage charakteristischer IR-Absorptionen (Intensitäten: s = stark, m = mittel, w = 

schwach, v = variabel) (aus Lit. [1]). 

a) C-H, N-H, OH, P-H und S-H-Valenzschwingungen 

3600 3400 3200 3000 2800 2600 2400 cm–1 

s 

CH 3 

C H 2 

w 

CH 

w 

w 

O 

H 

H 

CHO 

H 

H 

C H 2 X 

m 

OC H 3 

m 

m 

O C H 2 O 

N C H 3 

s 

C C H 

m 

H 

C C H 

m 

C C H 

freie 

OH 

assoziiert 

m 

w 

assoziiert, "Chelat"-Typ 

Ar H 

O H 

NH 2 

N H 

m 

m 

assoziiert 

w 

—CONH 2 in Lösung 

m 

2 Banden 

—CONH 2 

im festen Zustand 

m 

2 Banden wenn acyclisch 

m 2 oder 3 Banden wenn acyclisch 

m 

m 

—CONH— in Lösung 

—CONH— im festen Zustand 

+ 

NH 3 

+ + + 

NH 2 

N H N H 

w 

S 

H 

m 

m 

P 

H 

P O H 

O 

316


b) Valenzschwingungen von Dreifachbindungen und kumulierten Doppelbindungen 

w 

C 

CH 

v 

C 

C 

v 

C 

N 

s 

2400 2300 2200 2100 2000 1900 cm –1 + – 

+ 

N N 

s 

S 

C 

N 

s 

O 

C O 

s 

N 

C O 

s 

s 

N 

N 

N N 

C N 

s 

C 

C O 

s 

s 

s 

N C S 

– + 

C N N 

C C N 

m 

C C C 

c) Valenzschwingungen von Doppelbindungen (C=O siehe 13.6d!) 

1800 1700 1600 1500 1400 cm –1 

v 

C N 

v 

C C C N 

v 

C N 

cyclisch konjugiert 

m-w 

v 

v 

N N 

- O 

+ 

N N 

C C 

m 

C C 

Aryl konjugiert 

s 

s 

C C 

in Dienen, Trienen etc. 

s 

s 

C C 

C C N 

in Vinylketonen 

C C O 

m 

m 

Benzole, Pyridine etc. 

s 

C NO 2 

s 

O NO 2 

s 

N NO 2 

s 

C N O 

s 

s 

O N O 

N N O 

317


d) Valenzschwingungen der C=O-Gruppe 

1900 1800 1700 1600 1500 cm –1 

2 Banden 

s 

Carbonsäureanhydride 

s 

Carbonsäurechloride 

s 

Persäuren 

s 

gesättigte Ester 

s 

Aryl- und α,β-ungesättigte Ester 

s 

—CO—O—C=C 

s 

α-Halogen- α-Ketoester 

s 

5-Ring-Lactone 

s 

α,β-ungesättigte 5-Ring-Lactone 

s 

β,γ-ungesättigte 5-Ring-Lactone 

s 

s 

s 

4-Ring-Lactone 

Aldehyde, Ketone, Ester 

mit intramolekularen H-Brücken 

gesättigte Aldehyde 

s 

Aryl- und ungesättigte Aldehyde 

s 

gesättigte Ketone 

s 

Aryl- und α,β-ungesättigte Ketone 

s 

s 

α,β- und α',β'-ungesättigte Ketone, 

Chinone 

5-Ring-Ketone 

s 

4-Ring-Ketone 

s 

α-Halogen- und α,α'-Dihalogen-Ketone 

s 

1,2-Diketone 

s 

gesättigte Carbonsäuren 

s 

s 

Aryl- und α,β-ungesättigte 

Carbonsäuren 

α-Halogen-Carbonsäuren 

s 

Carboxylat-Ionen 

s 

s 

primäre Amide, in Lösung 

2 Banden 

s 

primäre Amide, im festen Zustand 

s 

s 

s 

s 

s 

N-monosubstituierte Amide, in Lösung 

N-monosubstituierte Amide, 

im festen Zustand 

N,N-disubstituierte Amide 

s 

Lactame (4-Ring) 

s 

Lactame (5-Ring) 

s 

2 Banden 

Imide 

s 

Urethane 

s 

Thioester (R—CO—S—R') 

318


e) charakteristische Absorptionen im Fingerprint-Bereich 

1400 1200 1000 800 

m 

m 

s 

w 

Alkane 

O 

C CH 3 

1500 1300 1100 900 700 cm –1 (Doppelbande) 

O 

O C CH 3 

m 

s 

C(CH 3 

) 3 

s 

C(CH 3 

) 2 

s 

CH 

CH 

trans-Alkene 

s/m 

CH 

Alkene 

s 

O 

H 

s 

C 

O 

s 

s 

5 benachbarte aromatische C–H 


s 


s 


w 

1 isoliertes aromatisches C–H 

s 

C NO 2 

s 

s 

O NO 2 

N NO 2 

s 

N N O 

s 

s 

+ – 

N O 

s 

s 

C S 

S 

C NH 

s 

SO 

s 

SO 2 

s 

s 

SO 2 

N 

s 

s 

SO 2 

O 

s 

s 

P O Alkyl 

s 

P O Aryl 

s 

P O 

s 

P O OH 

s 

C F 

s 

s 

C Cl 

319


13.4 NMR-Spektroskopie [1–5, 8, 9] 


Ein Atomkern ist aus positiv geladenen Protonen und aus Neutronen aufgebaut. Diese 

Nukleonen besitzen Eigendrehimpulse, die sich zum Gesamtdrehimpuls p des Kerns 

(= Kernspin) aufaddieren. Für Kerne mit einer ungeraden Protonen- oder Neutronenzahl 

ergibt sich daraus ein magnetisches Moment μ, sie verhalten sich wie kleine Stabmagneten. 

μ = γ ⋅ p 

γ : Gyromagnetisches Verhältnis, eine für die Kernart 

charakteristische Größe ( 1 H: 26,752 [10 7 rad/T·s]) 

Nach der Quantentheorie kann der Kerndrehimpuls p nur bestimmte Werte annehmen, die 

durch die Kerndrehimpuls- oder Kernspin-Quantenzahl I bestimmt werden. I ist ganzoder 

halbzahlig (0, 1/2, 1, 3/2,..) und für den jeweiligen Atomkern charakteristisch: 

p = 

h 

I( 

I + 1) ⋅ und 

2π 

μ = γ ⋅ 

h 

I( 

I + 1) ⋅ 

2π 

Beim Anlegen eines äußeren, homogenen, statischen Magnetfelds B 0 nimmt der Drehimpuls 

p nur bestimmte ausgewählte Orientierungen zum B 0 -Vektor ein (Richtungsquantelung). 

Die möglichen Orientierungen werden durch die magnetische Quantenzahl m beschrieben, m 

geht von +I bis –I (I, I–1, ... –I+1, –I). Im Koordinatensystem wählt man für die z-Achse die 

Richtung des statischen Magnetfeldes: 

I = ½ I = 1 

Die Komponente von p in Feldrichtung beträgt p z , die Energie der Zustände E m : 

p 

z 

h 

h 

= mz 

⋅ 

Em 

= mz 

⋅γ 

⋅ ⋅ B0 

2π 

2π 

Für Kerne mit der Kernspin-Quantenzahl I = 1/2 sind genau zwei Orientierungen möglich. 

Die parallele Ausrichtung von p z zu B 0 (m = –1/2) ist die energieärmere, sie wird als α-Zustand 

bezeichnet. Der β-Zustand (m = +1/2, p z antiparallel zu B 0 ) besitzt die höhere Energie. 

Die Energiedifferenz ΔE zwischen den beiden Zuständen ist abhängig vom äußeren Magnetfeld 

B 0 und vom gyromagnetischen Verhältnis γ des Kerns: 

320


Die Energiedifferenz zwischen beiden Zuständen kann auch mit der Kreisfrequenz ω 

(Lamor-Frequenz) beschrieben werden, mit der der Drehimpuls-Vektor um die z-Achse rotiert 

(vergleichbar mit einem Kreisel): 

h h 

Δ E = γ ⋅ B0 

⋅ = ω0 

⋅ = hν 

0 

2π 

2π 

Elektromagnetische Strahlung mit der Frequenz ν 0 (Resonanzfrequenz) kann die Inversion 

des Spins vom energieärmeren α-Zustand in den β-Zustand bewirken. Für Protonen ( 1 H- 

Kerne) liegt die Resonanzfrequenz für ein Magnetfeld B 0 = 2.35 T bei 100 MHz, das entspricht 

einer Radiowelle von λ = 3 m oder einer Energie von 4 ⋅ 10 –5 kJ/mol. 

Die Energiemenge, die absorbiert werden kann, ist abhängig von der unterschiedlichen Besetzung 

der beiden Zustände α und β. Der Besetzungsunterschied kann aus der Boltzmann- 

Verteilung berechnet werden: 

ΔE 

nα kT 

= e ≈ 1.000016 (für ν 0 = 100 MHz, T = 298 K) 

n 

β 

Der geringe Besetzungsunterschied erfordert sehr empfindliche Spektrometer, außerdem wird 

durch Absorption sehr rasch Sättigung auftreten, d.h. der Besetzungsunterschied wird aufgehoben. 

Es könnte keine weitere Energie absorbiert werden, wenn nicht gleichzeitig der umgekehrte 

Prozess, sie sog. Relaxation stattfände. 

Die beim Übergang eines Kerns von einem höheren in ein niederes Niveau freiwerdende 

Energie kann als Wärme an die Umgebung abgegeben werden: Spin-Gitter-Relaxation. Die 

Kernmomente können miteinander wechselwirken (Spin-Spin-Relaxation) und dadurch in 

niedrigere Niveaus übergehen. 

Für die NMR-Spektroskopie ist es wichtig, dass die Spinquantenzahl der Atomkerne I = 1/2 

ist. Kerne mit größerer Spin-Quantenzahl besitzen zusätzlich ein Kern-Quadrupolmoment, 

das die NMR-Spektren durch eine Signalverbreiterung stört. 

321


In der organischen Chemie sind die Kerne mit der Spinquantenzahl I = 1/2: 1 H, 13 C, 15 N, 19 F, 

20 Si, 31 P und 77 Se wichtig. Die Atome 7 Li, 11 B, 17 O und 33 S mit I = 3/2 bzw. 5/2 ( 17 O) sind nur 

bedingt für die NMR-Spektroskopie brauchbar. 13 C, 15 N, 29 Si und 77 Se führen wegen der geringen 

natürlichen Häufigkeit (0.356–7.6 %) zu zusätzlichen messtechnischen Problemen. 

Messprinzip 

NMR-Spektren werden in der Regel in Lösung gemessen. Um die Signale des Lösungsmittels 

zu unterdrücken, verwendet man für 1 H-NMR-Spektren deuterierte Lösungsmittel (die Wasserstoffatome 

sind hier weitgehend durch das Isotop 2 H Deuterium ersetzt). Der Substanzbedarf 

für Routinespektren ist etwa 0.03 mmol in 0.8 ml Lösung für 1 H-Spektren bzw. 0.1 

mmol für 13 C-Spektren. 

Das Röhrchen mit der Messlösung wird in das Magnetfeld eingebracht und rotiert um seine 

Längsachse, um Inhomogenitäten des Magnetfeldes auszumitteln. Senkrecht zum Magnetfeld 

ist die Senderspule für die Anregung (Spininversion) angeordnet. 

Alle modernen NMR-Spektrometer arbeiten heute nach der Puls-Fourier-Transformations- 

Technik (PFT-NMR oder kurz FT-NMR): Wie bereits oben beschrieben, befinden sich in 

einem äußerem Magnetfeld mehr Kerne im α-Zustand als im β-Zustand. Daraus ergibt sich 

für die Vektorsumme der magnetischen Momente eine Gesamtmagnetisierung in Richtung 

des angelegten Magnetfeldes (longitudinale Magnetisierung). Die Anregung erfolgt als kurzer 

Hochfrequenz-Impuls, dadurch wird der Vektor der Gesamtmagnetisierung um den Pulswinkel 

α ausgelenkt (Quermagnetisierung oder transversale Magnetisierung). Gemessen wird das 

Verschwinden dieser Quermagnetisierung durch die Relaxation gegen die Zeit (FID, free 

induction decay). Um ‚normale‘ Spektren zu erhalten wird der FID (entsprechend dem Spektrum 

in der Zeitdomäne) durch eine Fourier-Transformation in die Frequenzdomäne überführt. 

Die Puls-Fourier-Transformations-Technik bietet gegenüber der früher üblichen analogen 

Messung viele Vorteile: 

Der Zeitaufwand für eine Messung ist gering, es können auch im Routinebetrieb mehrere 

Spektren nacheinander aufgenommen und die erhaltenen FID's aufaddiert (akkumuliert) werden. 

Dadurch wird eine höhere Empfindlichkeit erreicht. 

Durch komplexe Pulsfolgen können zusätzliche Informationen erhalten oder komplexe Spektren 

vereinfacht werden. 

Zur Theorie dieser Pulsfolgen und den dadurch erhaltenen Spektren wird auf die Literatur 

verwiesen [Lit. 1, 8 und 9]. 

13.4.2 Die chemische Verschiebung 

Die äußere Magnetfeldstärke B 0 wird in charakteristischer Weise von der elektronischen Umgebung 

des betrachteten Atomkerns beeinflusst. Die effektive Magnetfeldstärke wird durch 

ein induziertes Feld σ ⋅B 0 modifiziert. 

322


B eff = B 0 - σ⋅B 0 

γ 

ν = B (1 − 

2π 

0 

σ ) 

σ ≡ Abschirmungskonstante, dimensionslos 

Je stärker ein Kern abgeschirmt ist, desto größer ist σ, B eff wird kleiner. 

Bei konstantem ν muss B 0 größer werden um die Resonanzbedingung zu erfüllen. Bei konstanten 

B 0 muss umgekehrt ν mit zunehmender Abschirmung abnehmen. 

Wegen ν = f (B 0 ) lässt sich die Lage des Resonanzsignale nicht durch eine absolute Skala von 

ν bzw. B angeben. Die Signallage wird bei der 1 H- und 13 C-NMR-Spektroskopie auf Tetramethylsilan 

Si(CH 3 ) 4 (TMS) bezogen. Bei der Messfrequenz ν wird die Differenz der Signallagen 

vom untersuchten Kern X ( 1 H, 13 C) und TMS bestimmt. 

γ 

ΔB = B(X) – B(TMS) Δν = ν (X) – ν (TMS) = ⋅ ΔB 

2π 

Als chemische Verschiebung (chemical shift) δ von 1 H bzw. 13 C wird definiert: 

δ (X) = 10 6 

Δν 

ν 

mit δ (TMS) = 0 

Da Δν im Vergleich zu ν sehr klein ist (siehe unten) wird der Faktor 10 6 eingeführt, d. h., δ 

wird in parts per million (ppm) angegeben. 

13.4.3 Intensität der Signale 

Die Integration der Signale liefert ein Maß für die Intensität des Übergangs. Sie ist direkt proportional 

zum Besetzungsunterschied der am Übergang beteiligten Energiezustände und damit 

abhängig von den Relaxationszeiten der Kerne. Für Protonen sind die Relaxationszeiten in der 

Regel klein, die Integrale der Signale in 1 H-NMR-Spekren entsprechen der Anzahl der 

beteiligten Protonen. 

13 C-Kerne besitzen deutlich längere Relaxationszeiten, die sich außerdem – abhängig von den 

Substituenten – stark unterscheiden. Deshalb erlauben die Integrale in Routine- 13 C-NMR- 

Spektren keine quantitativen Aussagen. 

323


13.4.4 1 H-NMR-Spektroskopie 

Die δ-Skala der H-Atome (Protonen) liegt im Bereich von –1 bis +13 ppm. In besonderen 

Verbindungen (z. B. Annulenen) erstrecken sich die δ-Werte über 40 ppm. 

Abb. 13.10 zeigt das 1 H-NMR-Spektrum von CH 3 COOH. 

Das 1 H-Signal der CH 3 -Gruppe in Abb. 13.10 liegt bei einer Messfrequenz von 300 MHz 

(3·10 8 Hz) um 630 Hz gegenüber TMS tieffeldverschoben. 

δ 

630 

300 ⋅10 

6 

H 

( CH 

3 

) = 10 ⋅ = 

6 

2.10 ppm 

Die positive δ-Skala liegt bei zunehmenden Resonanzfrequenzen. 

Die nachfolgende Tabelle 13.7 zeigt die chemischen Verschiebungen von CH 3 -, -CH 2 - und 

CH-Protonen in charakteristischen Verbindungsklassen. 

324


Tab. 13.7: Charakteristische Bereiche von chemischen Verschiebungen δ ( 1 Η) 

13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 

Cyclopropyl 

CH 3 

(aliphatisch) 

CH 2 

(aliphatisch) 

NH 2 

(aliphatisch) 

SH (aliphatisch) 

OH (aliphatisch) 

H 3 

C 

C O 

C 

C 

C 

H 3 

C 

CH 3 

am aromatischen System 

H 

C 

CH 2 

O 

(Oxiran) 

H 3 

C 

O 

NH 2 

(aromatisch) 

OH (aromatisch) 

H 2 

C 

CH 

H 2 

N 

CH 

CHO 

C 

C 

CO 

C 

(aromatisch) 

COOH 

Spin-Spin-Kopplung 

Viele H-Atome in entsprechender chemischer Umgebung zeigen in den höher aufgelösten 1 H- 

NMR-Spektren eine Feinstruktur (Abb. 13.11). 

Diese Feinstruktur ist das Ergebnis einer Wechselwirkung der Kerne mit anderen magnetischen 

Atomen in der nahen Umgebung, die im wesentlichem über die Bindungselektronen 

vermittelt wird (Spin-Spin-Kopplung). Jedes magnetische Moment μ eines Kerns bewirkt 

durch seine Einstellung in bzw. gegen das äußere Magnetfeld B 0 eine Veränderung der magnetischen 

Feldstärke, die auf die Kerne der Umgebung wirkt. 

325


Abb. 13.11: a) Niederaufgelöstes und b) hochaufgelöstes 1 H-NMR-Spektrum von Ethanol in 

CDCl 3 . 

a) 

b) 

Diese Feinstruktur ist das Ergebnis einer Wechselwirkung der Kerne mit anderen magnetischen 

Atomen in der nahen Umgebung, die im wesentlichem über die Bindungselektronen 

vermittelt wird (Spin-Spin-Kopplung). Jedes magnetische Moment μ eines Kerns bewirkt 

durch seine Einstellung in bzw. gegen das äußere Magnetfeld B 0 eine Veränderung der magnetischen 

Feldstärke, die auf die Kerne der Umgebung wirkt. 

In einem 2-Spin-System AX (die Kerne A und X besitzen beide I = 1/2, aber unterschiedliche 

chemische Verschiebungen δ) sind 4 Kombinationen der Spinzustände mit jeweils unterschiedlichen 

Energie möglich: αα, αβ, βα und ββ. Ohne Spin-Spin-Kopplung sind die Energiedifferenzen 

für die beiden Übergänge von Kern A (αα βα und αβ ββ) identisch, 

ebenso für den Kern X (αα αβ und βα ββ), im NMR-Spektrum erscheinen nur 2 Signale 

δ(A) und δ(X). 

Durch die Spin-Spin-Kopplung werden die Energien der Spinzustände mit parallelen Spins 

angehoben (destabilisiert), die Zustände mit antiparallelen Spins energetisch abgesenkt (stabilisiert), 

der Betrag der Stabilisierung bzw. Destabilisierung ist 1/2J. Dadurch wird die Entartung 

der Übergänge aufgehoben, im NMR-Spektrum sind 2 Signalpaare (2 Dubletts) mit 

δ(A)–1/2J und δ(A)+1/2J bzw. δ(X)–1/2J und δ(X)+1/2J zu beobachten (Abb. 13.12). 

326


Abb. 13.12: Energienivaues und resultierende Spektren eines 2-Spin-Systems A–X mit Spin- 

Spin-Kopplung. 

Die Kopplungskonstante n J ist unabhängig vom Magnetfeld H, sie wird in Hz angegeben. 

Die Zahl der Bindungen wird mit dem hochgestelltem Präfix n angegeben. Die Kopplung ist 

am größten zwischen benachbarten Atomen ( 1 J), sie nimmt mit zunehmender Zahl an 

dazwischen liegender Bindungen rasch ab. 

Wenn ein Kern mehrere magnetische Nachbaratome hat, treten mehrere Linien auf. Am einfachsten 

sind die Aufspaltungen bei gleichen Nachbaratomen mit gleichen δ-Werten, z. B. 

CH 3 . Bei n gleichen Nachbarn beobachtet man (n+1)-Signale, deren Intensitäten sich wie die 

n-ten Binominalkoeffizienten verhalten (Tab. 13.8). 

Tab. 13.8: Zahl der Kopplungspartner und Aufspaltungsmuster sowie relative Intensitäten der 

Linien. 

Zahl der Kopplungspartner 

Aufspaltungsmuster und relative Intensitäten Bezeichnung 

mit Spin J=1/2 

0 1 Singulett (s) 

1 1 1 Dublett (d) 

2 1 2 1 Triplett (t) 

3 1 3 3 1 Quartett (q) 

4 1 4 6 4 1 Quintett (quint) 

5 1 5 10 10 5 1 Sextett (sext) 

6 1 6 15 20 15 6 1 Septett (sept) 

Das Aufspaltungsmuster von Ethanol im 1 H-NMR (Abb.13.11b) zeigt für die Methylgruppe 

ein Triplett (Intensität 1:2:1, 2 benachbarte Protonen) und für die Methylengruppe ein Quartett 

(Intensität 1:3:3:1, 3 benachbarte Protonen). Die Protonen der OH-Gruppe tauschen 

untereinander sehr schnell aus, deswegen sind keine Kopplungen mit den benachbarten Protonen 

und nur ein relativ breites Mittelungssignal zu beobachten. 

327


Für Diisopropylether zeigt das 1 H-NMR-Spektrum für das Signal der CH 3 -Gruppen ein 

Dublett durch Kopplung mit dem Methin-H, das Methin-H koppelt mit den 6 H-Atomen der 

Methylgruppen zum Septett mit der Intensität 1:6:15:20:15:6:1 (Abb. 13.13). 

Abb. 13.13: 1 H-NMR-Spektrum (300 MHz, CDCl 3 ) von Diisopropylether 

(H 3 C) 2 CH–O–CH(CH 3 ) 2 . 

13.4.5 13 C-NMR-Spektroskopie 

Da die natürliche Häufigkeit des 13 C-Isotops nur 1.10 % beträgt ( 1 H: 99.985 %) und auch das 

magnetogyrische Verhältnis γ wesentlich kleiner ist als bei 1 H ( 13 C: γ = 26.752) stehen bei 

gleichen Konzentrationen von C und H die Intensitäten des 13 C- und des H-Signals im Verhältnis 

1:6000. 

Um mit dem natürlichen C-Isotopenverhältnis trotzdem 13 C-NMR-Spektren wie 1 H-NMR- 

Spektren aufnehmen zu können, sind besondere messtechnische Voraussetzungen notwendig. 

Auf die diesbezüglichen Techniken – Impulstechnik, Fourier-Transformation, Summation 

einer großen Zahl von Spektren und Protonen-Breitbandentkopplung – muss auf die Spezialliteratur 

verwiesen werden. 

Die 13 C-Spektren erstrecken sich über einen wesentlich größeren δ-Bereich (250 ppm) als die 

1 H-NMR-Spektren. Wegen der geringen Isotopenhäufigkeit von 13 C kommen praktisch nie 

zwei 13 C-Atome im gleichen Molekül vor; 13 C/ 13 C-Kopplungen spielen deshalb, im Gegensatz 

zu 1 H/ 1 H-Kopplungen, keine Rolle. 

13 C/ 1 H-Kopplungen im Molekül bewirken aber eine Aufspaltung zu komplexen Multipletts, 

die schwer interpretierbar sind (Abb. 13.14a). Diese Kopplungen lassen sich durch eine spezielle 

Aufnahmetechnik (Breitbandentkopplung) aufheben. In breitbandentkoppelten 13 C- 

Spektren sind alle Signale Singuletts, das Signal/Rausch-Verhältnis wird gleichzeitig verbessert 

(Abb. 13.14b). Gleichzeitig gehen aber auch Informationen über die direkte chemische 

Umgebung (z.B. Anzahl der direkt gebundenen Wasserstoffatome) verloren. Durch spezielle 

Puls-Techniken können diese Informationen wieder gewonnen werden: in DEPT135-Spektren 

(Abb. 13.14c) bleiben alle Signale Singuletts, CH 3 und CH-Gruppen liefern positive Signale, 

CH 2 -Gruppen negative, Signale quartärer Kohlenstoffatome verschwinden ganz. In DEPT90- 

328


Spektren werden nur noch Signale der CH-Gruppen beobachtet, alle anderen Signale sind 

unterdrückt (Abb. 13.14d). 

Abb. 13.14: 13 C-NMR-Spektren von Ethylbenzol. 

a) 

13 C-NMR ( 1 H-gekoppelt) 

b) 

13 C{ 1 H }-NMR ( 1 H-vollentkoppelt) 

c) DEPT135- 13 C-NMR 

(CH 3 - und CH-Signale positiv, 

CH 2 -Signale negativ) 

d) DEPT90- 13 C-NMR 

(nur CH-Signale) 

Die Kopplungskonstanten 1 J von 13 C/ 1 H erlauben wichtige Rückschlüsse auf die Bindungsverhältnisse, 

da sie Aufschluss über den s-Charakter des C-Atoms (CH 4 , sp 3 ; =CH 2 , sp 2 ; ≡CH, 

sp) geben (Tab. 13.9). 

Tab. 13.9: Typische Kopplungskonstanten 1 J( 1 H/ 13 C) für verschiedene Gruppen in organischen 

Verbindungen. 

Verbindung 

1 J( 1 H/ 13 C) Hybridisierung Verbindung 

1 J( 1 H/ 13 C) 

H 3 C–CH 3 125 sp 3 H 3 C–NH 2 133 

H 2 C=CH 2 156 sp 2 H 2 C=NH 175 

C 6 H 6 158 sp 2 

HC≡CH 249 sp HC≡NH + 320 

H 3 C–O–CH 3 140 CH 3 F 149 

H 2 C=O 172 CH 2 F 2 185 

HCOO − 195 CHF 3 239 

HCOOH 222 CH 3 Cl 150 

CH 2 Cl 2 178 

CHCl 3 211 

Die 1 J(C/H)-Werte indizieren eindeutig sp 3 -Hybridisierungen (25 % s-Charakter), sp 2 - (33 % 

s-Charakter) und sp-Hybridisierung (50 % s-Charakter). 

329


Tab. 13.10: Typische 13 C-Verschiebungen für verschiedene Verbindungsgruppen. 

250 200 150 100 50 

0 δ ( 13 C) -50 

CH 3 

CH 2 

CH 

CH 2 

CH 

C H 

O 

H 3 

C 

H 3 

C O 

CH O 

C O 

CHO 

C O 

COOR 

COOH 

CH 2 

F 

CH 2 

Cl 

CH 2 

Br 

CH 2 

I 

CH 

CH 

CH 

F 

Cl 

Br 

CH 

I 

O 

C Cl 

CCl 

C Cl 

13.4.6 Inkrement-Systeme zur Abschätzung chemischer Verschiebungen in 1 H- und 13 C- 

NMR-Spektren 

Für einige Substanzklassen lassen sich die Substituenteneinflüsse auf die chemische Verschiebung 

durch ein einfaches Inkrementsystem abschätzen. Vorausgesetzt wird ein additives 

Verhalten der Substituenteneinflüsse, was bei starken sterischen Wechselwirkungen nicht 

mehr gegeben ist. Dennoch sind die berechneten chemischen Verschiebungen aus dem Inkrementsystem 

eine wertvolle Hilfe für die Zuordnung der Signale. 

Tabelle 13.11 zeigt exemplarisch ein solches Inkrementsystem für die chemischen Verschiebungen 

von Aromaten in 1 H- und 13 C-NMR-Spektren. Weitere Inkrementtabellen können der 

Literatur entnommen werden (z.B. [1]). 

330


Tab. 13.11: Inkrementsystem für die chemischen Verschiebungen von Aromaten in 1 H- und 

13 C-NMR-Spektren (aus Lit. [1]). 

H 

R 

R 

ipso 

C 

R 

δ( 1 H) = 7.26 + Σ I δ( 13 C) = 128.5 + Σ I 

Inkremente I für δ( 1 H) Inkremente I für δ( 13 C) 

Substituent para meta para ipso ortho meta para 

–H 0.00 0.00 0.00 0.0 0.0 0.0 0.0 

–CH 3 –0.18 –0.10 –0.20 9.3 0.6 0.0 –3.1 

–C 2 H 5 –0.15 –0.06 –0.18 15.7 –0.6 –0.1 –2.8 

–CH(CH 3 ) 2 –0.13 –0.08 –0.18 20.1 –2.0 0.0 –2.5 

–C(CH 3 ) 3 0.02 –0.09 –0.22 22.1 –3.4 –0.4 –3.1 

–CH=CH 2 0.06 –0.03 –0.10 7.6 –1.8 –1.8 –3.5 

–C≡CH 0.15 –0.02 –0.01 –6.1 3.8 0.4 –0.2 

–Ph 0.30 0.12 0.10 13.0 –1.1 0.5 –1.0 

–CH 2 Cl 0.00 0.01 0.00 9.1 0.0 0.2 –0.2 

–CH 2 OH –0.07 –0.07 –0.07 12.4 –1.2 0.2 –1.1 

–CH=O 0.56 0.22 0.29 7.5 0.7 –0.5 5.4 

–CO–CH 3 0.62 0.14 0.21 9.3 0.2 0.2 4.2 

–COOH 0.85 0.18 0.25 2.4 1.6 –0.1 4.8 

–COOCH 3 0.71 0.11 0.21 2.0 1.0 0.0 4.5 

–CONH 2 0.61 0.10 0.17 5.5 –0.5 –1.0 5.0 

–COCl 0.84 0.20 0.36 4.6 2.9 0.6 7.0 

–C≡N 0.36 0.18 0.28 –16.0 3.5 0.7 4.3 

–NH 2 –0.75 –0.25 –0.65 19.2 –12.4 1.3 –9.5 

–NHCH 3 –0.80 –0.22 –0.68 21,7 –16,2 0.7 –11.8 

–N(CH 3 ) 2 –0.66 –0.18 –0.67 22,1 –15,9 0.5 –11.9 

–NH–COCH 3 0.12 –0.07 –0.28 11.1 –9.9 0.2 –5.6 

–NO 2 0.95 0.26 0.38 19.6 –5.3 0.8 6.0 

–OH –0.56 –0.12 –0.45 26,9 –12.6 1.6 –7.6 

–OCH 3 –0.48 –0.09 –0.44 31.3 –15.0 0.9 –8.1 

–OPh –0.29 –0.05 –0.23 29.1 –9.5 0.3 –5.3 

–OCOCH 3 –0.25 0.03 –0.13 23.0 –6.0 1.0 –2.0 

–F –0.26 0.00 –0.20 35.1 –14.3 0.9 –4.4 

–Cl 0.03 –0.02 –0.09 6.4 0.2 1.0 –2.0 

–Br 0.18 –0.08 .0.04 –5.4 3.3 2.2 –1.0 

–I 0.39 –0.21 –0.03 –32.3 9.9 2.6 –0.4 

331


Beispiel: 

Berechnung der chemischen Verschiebungen 

für 4-Nitrophenol 

2 3 

1 4 

HO 

NO 2 

Chemischen Verschiebungen δ ( 1 H): 

δ (C 2 -H) = δ (C 6 -H) 

δ (C 3 -H) = δ (C 5 -H) 

Chemischen Verschiebungen δ ( 13 C): 

δ (C 1 ) = 

δ (C 2 ) = δ (C 6 ) 

δ (C 3 ) = δ (C 5 ) 

δ (C 4 ) = 

= 7.26 + I ortho-OH + I ortho-H + I meta-Nitro + I meta-H + I para-H 

= 7.26 + (–0.56) + 0.00 + 0.26 + 0.00 + 0.00 

= 6.96 ppm (gemessen: 6.90 ppm) 

= 7.26 + I ortho-Nitro + I ortho-H + I meta-OH + I meta-H + I para-H 

= 7.26 + 0.95 + 0.00 + (–0.12) + 0.00 + 0.00 


= 128.5 + I ipso-OH + 2 x I ortho-H + 2 x I meta-H + I para-Nitro 

= 128.5 + 26.9 + 2 x 0.0 + 2 x 0.0 + 6.0 


= 128.5 + I ipso-H + I ortho-OH + I ortho-H + I meta-Nitro + I meta-H + I para-H 

= 128.5 + 0.0 + (–12.6) + 0.0 + 0.8 + 0.0 + 0.0 


= 128.5 + I ipso-H + I ortho-Nitro + I ortho-H + I meta-OH + I meta-H + I para-H 

= 128.5 + 0.0 + (–5.3) + 0.0 + 1.6 + 0.0 + 0.0 


= 128.5 + I ipso-Nitro + 2 x I ortho-H + 2 x I meta-H + I para-OH 

= 128.5 + 19.6 + 2 x 0.0 + 2 x 0.0 + (–7.6) 


6 

5 

332


13.5 Massenspektrometrie [1–5, 11, 12] 

In der Massenspektrometrie werden im allgemeinen neutrale Moleküle im Gaszustand durch 

den Entzug von Elektronen zu Kationen ionisiert, die gebildeten Ionen und ihre daraus durch 

Zerfall entstehenden Fragmente werden entsprechend dem Massen/Ladungs-Verhältnis (m/z) 

detektiert und registriert. Da in den meisten Fällen z = 1 ist, liefern die gebildeten Radikalkationen 

(Entzug eines Elektrons) den m/z-Wert der Masse des Ions und seiner Fragmente 

(Abb. 13.15): 

Abb. 13.15: Fragmentierung von Ethylbenzol im Massenspektrum 

Aus dem Fragmentierungsmuster lassen sich wichtige Rückschlüsse auf die Struktur der 

untersuchten Substanzen ziehen. 

Ein Massenspektrum setzt hiernach folgende Einzelschritte voraus: 

• Überführung der zu untersuchenden Substanz in den Gasraum 

• Ionisierung der neutralen Moleküle in der Gasphase 

• Auftrennung der Ionen entsprechend ihrem m/z-Verhältnis 

• Detektion der Ionen und Dokumentation im Massenspektrum 

333


Die Massenspektren sind Strichspektren. Abb. 13.16 zeigt das Spektrum des oben beispielhaft 

aufgeführten Ethylbenzols. 

Abb. 13.16: Massenspektrum (EI, 70 eV) von Ethylbenzol: 

In der UV-, IR-, NMR- und ESR-Spektroskopie werden Anregungsenergien bestimmt, die für 

den Übergang eines Moleküls in höhere Energieniveaus notwendig sind. Im Gegensatz hierzu 

werden in der Massenspektrometrie die Massen (m/z) der Molekülionen und ihrer Fragmentierungsprodukte 

gemessen, es ist also keine spektroskopische Methode per Definition. 

13.5.1 Bildung von Molekülionen in der Gasphase 

Die zwei gängigsten Methoden zur Erzeugung von Ionen aus thermisch verdampften Verbindungen 

sind die 

• Elektronenstoß-Ionisation (electron impact: EI) 

und die 

• Chemische Ionisation (chemical ionization: CI) 

Da die gebildeten Ionen im Massenspektrometer im Normalfall eine Distanz im Meter-Bereich 

ohne Kollisionen zurücklegen müssen, muss bei einem stark verminderten Druck p ≤ 

10 −6 mbar (≤10 −4 Pa) gearbeitet werden. Mit den Messproben muss dieses Vakuum erreicht 

werden. 

Die meisten neutralen organischen Moleküle können ohne Zersetzung auf 200–300 °C erhitzt 

werden. Sie gehen dabei bis zu einem Molekülgewicht von 1000 Dalton in die Gasphase über. 

Destillierbare und leicht sublimierbare Verbindungen werden bei der indirekten Probenzuführung 

in ein evakuiertes Vorratsgefäß (p ≈ 10 −3 mbar) verdampft. Über eine kleine Öffnung 

(leak) strömt aus dem Vorratsgefäß der Proben-Molekularstrahl in die Ionisationskammer 

(Druck p ≈ 10 −6 mbar) (Abb. 13.17), wo er im rechten Winkel auf den Elektronenstrahl 

trifft. Dadurch wird der Ionisationsprozess auslöst. 

334


Abb. 13.17: Schematischer Aufbau eines Massenspektrometers mit Elektronenstoß-Ionisation 

1 Eintrittsspalt 

2 Glühkathode 

3 Anode 

4,5 Beschleunigungsblenden 

6 Magnetfeld 

7 Kollektorspalt 

Der Elektronenstrahl wird von einer Glühkathode (Wolfram oder Rhenium) emittiert. Die 

Energie des Elektronenstrahls kann durch Variation der elektrischen Spannung zwischen der 

Glühkathode und der Anode zwischen 0 und 300 eV gesteuert werden. Routinemäßig arbeitet 

man bei einer Potentialdifferenz von 70 V (MS: EI 70 eV). Die Ionisation mit 12–15 eV 

liefert ein Massenspektrum mit geringerer Fragmentierung (Niedrigvolt-Spektren). 

Bei 1 eV ≈ 96.5 kJ mol −1 hat ein 70 eV-Elektron genügend Energie, um ein organisches Molekül 

zu ionisieren (erforderliche Energie 7–14 eV) und zu fragmentieren (max. Einfachbindungsenergie 

~ 4 eV). 

Durch den Elektronenstrahl wird ein Elektron aus dem höchsten MO (1. Ionisierungsenergie) 

aus dem Molekülion herausgeschlagen unter Bildung von Radikalkationen. 

M + e − → M •+ + 2e − 

Die benötigte Probenmenge bei der indirekten Probenzufuhr beträgt 0.1–1.0 mg, bei der 

direkten Probenzugabe 0.005–0.1 mg. Der tatsächliche Substanzverbrauch beträgt nur 10 −13 

gs −1 . 

335


13.5.2 Massentrennung 

Um die gebildeten Ionen (Radikalionen) trennen und registrieren zu können, müssen sie aus 

der Ionisierungskammer befördert werden. Hierzu werden die Ionen durch ein Abstoßungspotential 

zwischen (1) und (4) aus der Kammer ausgestoßen. Ein durch elektrische Spannung 

erzeugtes Potentialgefälle U zwischen den Blenden (4) und (5) beschleunigt die Ionen auf 

hohe Geschwindigkeiten. Mit dieser Geschwindigkeit treten sie dann in den Analysatorteil 

des Massenspektrometers ein. 

Alle Ionen mit der Elementarladung z besitzen an der Austrittsblende (5) die kinetische 

Energie. 

E kin 

= 

2 

m ⋅v 

2 

= z ⋅U 

m : Ionenmasse 

v : Ionengeschwindigkeit 

Hieraus ergibt sich für die Geschwindigkeit v eines Ions der Masse m: 

v = 2⋅e⋅U 

m 

Die Ionentrennung erfolgt mittels eines magnetischen Sektorfeldes (Abb. 13.17), die magnetischen 

Feldlinien verlaufen senkrecht zur Flugrichtung der Ionen. 

Durch die magnetische Feldstärke B (etwa 1 T) werden die Ionen in eine Kreisbahn mit dem 

Radius r gelenkt. Beim Flug durch das Magnetfeld stehen die magnetische Kraft und die 

Zentrifugalkraft des Ions im Gleichgewicht. 

2 

mv 

B ⋅e⋅r 

B ⋅ e⋅v = oder v = 

r 

m 

Durch Zusammenfassung von Gleichung (1) und (3) erhält man: 

2 ⋅ e ⋅U 

m 

= 

B ⋅ e ⋅ r 

m 

oder 

m 

e 

2 2 

B ⋅ r 

= 2 ⋅U 

Daraus folgt, dass einfach geladene Ionen mit der Ladung e = 1 mit unterschiedlichen Massen 

m 1 , m 2 , m 3 ... durch das Magnetfeld auf unterschiedliche Kreisbahnen mit den Radien r 1 , r 2 , r 3 

abgelenkt werden. 

Aus der Abb. 13.17 ist ersichtlich, dass nur Ionen, die sich auf einer bestimmten Kreisbahn 

bewegen, auf den Kollektor-Spalt treffen und registriert werden. Um Ionen unterschiedlicher 

Masse auf die zum Kollektor führende Kreisbahn zu bringen, wird die Magnetfeldstärke 

variiert (magnetic scan). Voraussetzung für die massendispergierende und fokussierende Wirkung 

des Magnetfeldes ist, dass die mittlere freie Weglänge der Ionen größer ist als die Gerätedimension, 

d. h., dass im Hockvakuum (


13.5.3 Massenspektrometrie von hochmolekularen Verbindungen und Verbindungen 

mit zahlreichen funktionellen Gruppen. 

Um hochmolekulare Verbindungen (1000–100000 Dalton) oder niedermolekulare Verbindungen 

(ca. 200 Dalton) mit vielen funktionellen Gruppen massenspektrometrisch untersuchen 

zu können, sind spezielle Methoden zur Ionenerzeugung erforderlich, die hier nur 

erwähnt werden können. Im Literaturverzeichnis werden Monographien [1, 11, 12] angegeben, 

die das Studium dieser Methoden erlauben. 

Spezielle Methoden 

• Chemische Ionisation (chemical ionization: CI) 

• Felddesorption (FD) 

• Laserdesorption (LD) 

• Matrix-assisted laser desorption (MALDI) 

• Fast atom bombardment (FAB) 

• Secondary ion mass spectroscopy (SIMS) 

• Electrospray ionization (ESI) 

13.5.4 Elektronenstoß-induzierte Bruchstückbildung - Fragmentierungen 

Nach der Ionisation halten sich die Molekülionen (Radikalkationen) noch eine bestimmte Zeit 

in der Ionenquelle auf. Wenn es innerhalb von 10 −6 s zu Abbaureaktionen kommt, werden 

nicht die Molekülionen sondern Fragmentionen niedrigerer Massen beschleunigt und registriert. 

Die Fragmentierungen sind monomolekulare, endotherme Prozesse, die durch die relativen 

Bindungsstärken, sterische Faktoren und von Stabilität der Fragmente gesteuert werden. 

Unabhängig von der elektronischen Anregung entstehen nur Molekülionen, die der niedersten 

Ionisierungsenergie entsprechen. Es erfolgt eine Umwandlung elektronischer Energie aus den 

höheren elektronischen Anregungszuständen in Schwingungsenergie, die zur Bindungsspaltung 

führt. Viele der Fragmentierungsprozesse sind strukturspezifisch. Nachfolgend werden 

einige wichtige Zerfallsreaktionen behandelt. 

Einfache Bindungsspaltung 

In Alkanen löst die Ionisierung ein Elektron aus einer σ-Bindung heraus. Die gebildete Einelektronenbindung 

begünstigt einen Bindungsbruch. 

337


Bei n-Alkanen werden – mit Ausnahme der endständigen – alle C–C-σ-Bindungen mit gleicher 

Wahrscheinlichkeit gespalten, es bildet sich eine Ionenserie C n H 2n+1 + . Wegen der nachfolgenden 

Fragmentierungen treten die niedermolekularen Bruchstücke mit höherer rel. Intensität 

auf (Abb. 13.18). 

Abb. 13.18: Massenspektrum (EI, 70 eV) von n-Tetradecan (C 14 H 30 ). 

In Verbindungen mit Heteroatomen bzw. π-Bindungen werden Elektronen bevorzugt aus 

einem nichtbindenden Orbital am Heteroatom bzw. der π-Bindung herausgeschlagen. In diesen 

Fällen erfolgt eine bevorzugte Spaltung der zum Heteroatom übernächsten Bindung, man 

bezeichnet diesen Vorgang als α-Spaltung. 

Bei Verbindungen mit R'' = Alkyl (Ether, Thioether, sek., tert. Amine) können die durch α- 

Spaltung gebildeten Ionen durch C-Heteroatom-Bruch und H-Übertragung weiter gespalten 

werden (Onium-Spaltung) . 

Fragment-Ionen durch α -Spaltung: 

Weitere einfache Bindungsspaltungen sind der angegebenen Spezialliteratur zu entnehmen. 

338


Bildung von Fragmenten unter H-Verschiebung 

Das bekannteste Beispiel für diese Fragmentierung ist die sog. McLafferty-Umlagerung. Hierbei 

wird im ersten Schritt über einen energetisch günstigen 6-gliedrigen Übergangszustand ein 

γ-ständiges H-Atom auf das Radikalkation der Carbonylgruppe übertragen worauf sich eine 

α-Spaltung anschließt. 

Wichtige Fragment-Ionen durch McLafferty-Umlagerung: 

R = H (Aldehyde) m/z = 44 

R = CH 3 (Methylketone) m/z = 58 

R = OH (Carbonsäuren) m/z = 60 

R = OCH 3 (Methylester) m/z = 74 

R = NH 2 (Amide) m/z = 59 

Organische Verbindungen können unter den Standardbedingungen der EI-Ionisation (70 eV) 

auf verschiedene Arten fragmentieren. Das Massenspektrum erlaubt über das Fragmentierungsschema 

Rückschlüsse auf die Struktur der Verbindung (Abb. 13.19 und 13.20). 

Abb. 13.19: Massenspektrum (EI, 70 eV) von Buttersäureethylester. 

339


Abb. 13.20: Fragmentierungsschema von Buttersäureethylester. 

340



[1] M. Hesse, H. Meier, B. Zeeh, Spektroskopische Methoden in der organischen Chemie, 

7. Auflage, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 2005. 

[2] D.H. Williams, J. Fleming, Spectroscopic methods in organic chemistry, 5. ed., 

McGraw-Hill Book Company, London 1995. 

[3] S.B. Duckett, B.C. Gilbert, Foundation of Spectroscopy, Oxford University Press Inc., 

Oxford 2000. 

[4] H. Naumer, M. Adelhelm, Untersuchungsmethoden in der Chemie – Einführung in die 

moderne Analytik, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New York, 1997. 

[5] G. Gauglitz, T. Vo-Dinh, Handbook of Spectroscopy, Wiley-VCH, Weinheim 2003. 

[6] W. Schmidt, Optical Spectroscopy in Chemistry and Life Sciences – An Introduction, 

Wiley-VCH, Weinheim 2005; W. Schmidt, Optische Spektroskopie – Eine Einführung, 

Wiley-VCH, Weinheim 2000. 

[7] H. Günzler, H.-U. Gremlich, IR-Spektroskopie – Eine Einführung, 4. Auflage, Wiley- 

VCH, Weinheim 2003. 

[8] H. Friebolin, Basic One- and Two-Dimensional NMR Spectroscopy, 4. Auflage, Wiley- 

VCH, Weinheim 2004; H. Friebolin, Ein- und zweidimensionale NMR-Spektroskopie – 

Eine Einführung, 3. Auflage, Wiley-VCH, Weinheim 1999. 

[9] H. Günther, NMR-Spektroskopie, 3. Auflage, Georg Thieme Verlag, Stuttgart, New 

York, 1992. 

[9] T.D.W. Claridge, High-resolution NMR techniques in organic chemistry, Pergamon, 

Amsterdam 1999. 

[10] J.H. Gross, Mass Spectrometry – A Textbook, Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New 

York 2004. 

[11] H. Budzikiewicz, M. Schäfer, Massenspektrometrie – Eine Einführung, 5. Auflage, 

Wiley-VCH, Weinheim 2005. 

[12] E. Pretsch, Spektroskopische Daten zur Strukturaufklärung organischer Verbindungen, 

4., vollst. überarbeitete Auflage, Springer, Berlin 2001. 

[13] 

Eine ausführliche Auflistung der chemischen Verschiebungen von Lösungsmittelresten in 1 H- 

und 13 C-NMR-Spektren ist zu finden bei: 

H.E. Gottlieb, V. Kotlyar, A. Nudelman, NMR Chemical Shifts of Common Laboratory 

Solvents as Trace Impurities, J. Org. Chem. 1997, 62, 7512-7515 

341


342

Kapitel 14 

Dokumentation – Literatur – Literaturrecherche 

14.1 Dokumentation 

14.2 Chemische Fachliteratur 

14.3 Literaturrecherche 

14.4 Informationsquellen im Internet 

343

14. Dokumentation – Literatur – Literaturrecherche 


Jedes chemische Experiment muss durch ein Versuchsprotokoll in einem Laborjournal 

(Laborbuch) dokumentiert werden. Das Protokoll dient auch als Arbeitsvorschrift, nach der 

sich das Experiment auch von Dritten problemlos nacharbeiten lässt. 

Das Protokoll muss folgende Informationen enthalten: 

• Eindeutige, fortlaufende Bezeichnung (Versuchsnummer) 

• Datum 

• Überschrift 

• Literaturangabe 

• Reaktionsgleichung mit Summenformel und Molmassen 

• Eingesetze Edukte mit genauen Mengenangaben in mol und g bzw. ml. 

• Falls erforderlich Angaben zur Reinheit der eingesetzten Chemikalien (z.B. frisch 

destilliert, absolutiert usw.) 

• Verwendete Apparaturen (bei komplizierten Apparaturen mit Skizze) 

• Beschreibung der Reaktionsdurchführung und –bedingungen (Schutzgas, 

Temperaturen, Zutropfzeiten, Reaktionszeiten, Farbänderungen und sonstige 

Beobachtungen) 

• Reaktionskontrolle (Angabe der Methode, z.B. DC, GC, 1 H-NMR und Ergebnisse) 

• Beschreibung der Aufarbeitung 

• Reinigung der Produkte (Destillationsprotokoll, Umkristallisation mit Angabe der 

benötigten Solvensmenge und Kristallisationsbedingungen) 

• Identifizierung und Charakterisierung der Produkte (Schmelzpunkt, Siedepunkt, 

Spektren mit Auswertung usw.) 

• Massenbilanz (Rohausbeute, Reinausbeute, zurück gewonnene Edukte) 

Ein Musterprotokoll, das alle diese Daten enthält, steht im Vorspann des I.O.C.-Praktikums 

(http://www.ioc-praktikum.de). 

Alle erhaltenen analytischen und spektroskopischen Daten müssen vollständig und dauerhaft 

dokumentiert werden. Im Protokoll muss ein Verweis auf die Originaldaten eingefügt 

werden. Messdaten in elektronischer Form müssen vollständig und dauerhaft gespeichert 

werden, z.B. auf CD. 

344


Laborjournal 

Für die offizielle Zuerkennung einer wissenschaftlichen Entdeckung oder eines Patents 

müssen besondere Regeln beachtet werden. Eine exakte Dokumentation aller Experimente ist 

notwendig, für die Führung des Laborjournals gilt: 

• Das Laborjournal muss fest gebunden sein mit durchnummerierten Seiten. Es muss eine 

chronologische Dokumentation der wissenschaftlichen Arbeit sein. 

• Die Eintragungen müssen mit dokumentenechter Tinte vorgenommen werden. Die Aufzeichnungen 

müssen so detailliert sein, dass sie für eine Person mit Fachwissen nachvollziehbar 

sind und gegebenenfalls wiederholt werden können. 

• Jede Seite ist mit Überschriften (mit Versuchs- oder Projektnummer) und Datum zu 

versehen und vom Experimentator zu unterschreiben. Ein unabhängiger Zeuge bekundet 

mit seiner Unterschrift, dass die Aufzeichnungen nachvollziehbar und vollständig sind. 

Wird eine Seite nicht vollständig beschrieben, ist der nicht benutzte Seitenrest diagonal 

durchzustreichen. 

• Das Laborjournal sollte während oder im unmittelbaren Anschluss des Versuchs 

geschrieben werden, damit wichtige Details und Beobachtungen nicht vergessen werden. 

• Messwerte und Rechnungen sollten direkt im Laborjournal notiert werden. 

• Sofern möglich, sollten Rohdaten (z.B. DC’s bei Reaktionskontrolle) in das Laborjournal 

eingeklebt werden. Elektronische Daten oder Originalspektren werden getrennt archiviert 

und mit einem eindeutigen Verweis versehen. 

• Schreib- und Rechenfehler werden durchgestrichen und nicht mit TippEx entfernt. Entdeckt 

man einen Fehler auf einer weiter zurückliegenden Seite, darf man diesen nicht dort 

korrigieren, sondern muss auf der aktuellen Seite einen Verweis machen; gegebenenfalls 

muss man ausführen, welche Konsequenzen dieser Fehler für die nachfolgende Arbeit 

hat. 

• Ist ein Laborjournal voll geschrieben, sollte ein Inhaltsverzeichnis angelegt werden. Beim 

späteren Nachschlagen sieht man dann sofort, an welchen Projekten während der Laufzeit 

des Journals gearbeitet wurde und wo die Einzelbeiträge zu den Projekten zu finden sind. 

Laborjournale können mittlerweile auch computergestützt geführt werden (elektronische Laborjournale). 

Die Software übernimmt dabei die Archivierung, Indizierung und Verknüpfung 

mit elektronisch vorliegenden Messdaten. Die fälschungssichere Ablage mit elektronischer 

Signatur vergrößert die Erfolgsaussichten bei Patentstreitigkeiten. 

345



Neue Verbindungen werden erst dann von der ‚chemical community‘ registriert und anerkannt, 

wenn sie in einer wissenschaftlichen Zeitschrift veröffentlicht (publiziert) wurden. 

Mit den Autoren der Publikation wird gleichzeitig die Urheberschaft der erstmals dargestellten 

Substanzen dokumentiert. Neue Verbindungen, die von wirtschaftlichem Interesse sind, 

werden häufig nicht publiziert, sondern in Patentschriften, welche die Urheberschaft 

schützen, niedergelegt. 

14.2.1 Primärliteratur 

In der Chemie werden wissenschaftliche Befunde, die meist die Summe von Einzelergebnissen 

sind, seit über 100 Jahren als Originalarbeiten in Fachzeitschriften vieler Länder in 

der jeweiligen Landessprache veröffentlicht. Inzwischen ist Englisch als Wissenschaftssprache 

weltweit anerkannt, so dass die meisten Journale nur noch englisch verfasste Beiträge 

akzeptieren. 

Originalarbeiten (full paper) sollten eine Einführung in die Thematik, einen theoretischen 

und einen experimentellen Teil sowie eine Zusammenfassung (summary) beinhalten. Die 

Arbeitsvorschriften im experimentellen Teil müssen so verfasst sein, dass sie problemlos 

nachgearbeitet werden können. 

Von mehreren tausend chemischen Journalen sind weltweit nur etwa 50 für die organische 

Chemie relevant, die wichtigsten werden in Tab. 14.1 aufgelistet. In Kursivschreibweise stehen 

die von der International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) festgelegten 

Kürzel für die Journale, mit denen sie in der Literatur zitiert werden müssen. 

Vom Zeitpunkt des Einreichens einer Originalpublikation bis zur Veröffentlichung vergehen 

meist mehrere Monate. Um wichtige Ergebnisse so schnell wie möglich zu sichern, ist deren 

Veröffentlichung in Form von Kurzmitteilungen möglich. ‚Notes‘ sind meist kurze Originalarbeiten, 

häufig ohne experimentellen Teil. 

‚Communications‘ (‚Letters‘) unterscheiden sich von Originalarbeiten durch einen stark 

komprimierten Text (z. T. mit experimentellem Teil). Communications sollten später durch 

entsprechende Originalarbeiten ergänzt werden. Die Tetrahedron Letters (Ersterscheinungsjahr 

1959) sind ein Beispiel für Communications, deren Umfang auf 4 Seiten beschränkt ist. 

In den Tabelle 14.1 und 14.2 sind einige wichtige Zeitschriften für organische und allgemeine 

Chemie aufgeführt. Organe, die nur ‚full papers‘ publizieren, werden darin mit P, Organe für 

Communications mit C indiziert. 

In den letzten Jahren wurden traditionsreiche Zeitschriften verschiedener europäischer chemischer 

Gesellschaften eingestellt zugunsten von neuen, gemeinsamen Zeitschriften oder sie 

wurden umbenannt (Tab. 14.2). 

346


Tab. 14.1: Wichtige Zeitschriften für die organische Chemie 

Titel Abkürzung Jahr der Ersterscheinung 

Bände 

pro Jahr 

Advanced Synthesis & Catalysis Adv. Synth. Catal. 2001 15 P 

Angewandte Chemie Angew. Chem. 1888 24 C 

Angewandte Chemie International Edition Angew. Chem. 

1962 24 C 

Int. Ed. Engl. 

Australian Journal of Chemistry Austr. J. Chem. 1948 12 P 

Bioorganic Chemistry Bioorg. Chem. 1971 4 P 

Bulletin of the Chemical Society of Japan Bull. Chem. Soc. Jpn. 1926 12 P 

Canadian Journal of Chemistry Can. J. Chem. 1929 12 P, C 

Chemical Communications Chem. Commun. 1965 24 C 

Chemistry – A European Journal Chem. Eur. J. 1998 12 P 

Chemistry Letters Chem. Lett. 1972 12 C 

Chimia Chimia 1947 12 C 

Collection of Czechoslovak Chemical 

Communications 

Collect. Czech. Chem. 

Commun. 

1929 12 P 

European Journal of Organic Chemistry Eur. J. Org. Chem. 1998 12 P 

Helvetica Chimica Acta Helv. Chim. Acta 1918 8 P 

Heterocycles Heterocycles 1973 12 C 

Israel Journal of Chemistry Isr. J. Chem. 1963 4 P 

Journal of Chemical Research J. Chem. Res. 1977 12 P 

Journal of Computational Chemistry J. Comput. Chem. 1979 16 P 

Journal of Heterocyclic Chemistry J. Heterocycl. Chem. 1964 12 P, C 

Journal of Medicinal Chemistry J. Med. Chem. 1958 12 P, C 

Journal of Organic Chemistry J. Org. Chem. 1936 26 P, C 

Journal of Organometallic Chemistry J. Organomet. Chem. 1963 48 P, C 

Journal of Physical Organic Chemistry J. Phys. Org. Chem. 1988 12 P 

Journal of the American Chemical Society J. Am. Chem. Soc. 1879 52 P, C 

Journal of the Indian Chemical Society J. Indian Soc. 1924 12 P 

Mendeleev Communications Mendeleev Commun. 1991 8 C 

Monatshefte der Chemie Monatsh. Chem. 1870 12 P 

New Journal of Chemistry New J. Chem. 1977 11 P 

Organic & Biomolecular Chemistry Org. Biomol. Chem: 2003 24 P, C 

Organic Letters Org. Lett. 1999 12 C 

Organometallics Organometallics 1982 12 P, C 

Polish Journal of Chemistry Pol. J. Chem. 1921 12 P, C 

Pure and Applied Chemistry Pure Appl. Chem. 1960 12 

Sulfur Letters Sulf. Lett. 1982 6 C 

Synlett Synlett 1989 12 C 

Synthesis Synthesis 1969 12 P 

Synthetic Communications Synth. Commun. 1971 22 C 

Tetrahedron Tetrahedron 1958 52 P 

Tetrahedron Letters Tetrahedron Lett. 1959 52 C 

Tetrahedron: Asymmetry Tetrahedron: Asymmetry 1990 12 P, C 

Art 

347


Tab. 14.2: Nicht mehr erscheinende Zeitschriften 

Titel Abkürzung Erscheinungs 

-jahr 

1998 aufgegangen in European Journal of Organic Chemistry: 

Bände 

pro Jahr 

Art 

Bulletin des Sociétés Chimique 

Belges 

Bulletin des Sociétés Chimique de 

France 

Chemische Berichte 

(vor 1947: Berichte der Deutschen 

Chemischen Gesellschaft) 

Bull. Soc. Chim. Bel. 1887 12 P 

Bull. Soc. Chim. Fr. 1858 6 P 

Chem. Ber. 1868 12 P 

Gazetta Chimica Italiana Gazz. Chim. Ital. 1871 12 P 

Liebigs Annalen der Chemie Liebigs Ann. Chem. 1832 12 P 

Recueil des travaux chimiques des 

Pays-Bas 

Rec.Trav.Chim.Pays Bas 1882 12 P,C 

2001 aufgegangen in Organic & Biomolecular Chemistry: 

Acta Chemica Scandinavia Act. Chem. Scand. 1947 10 P 

Journal of the Chemical Society, 

Perkin Transactions 1: Organicand 

Bio-Organic Chemistry 

J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1 1841 12 P,C 

Journal of the Chemical Society, 

Perkin Transactions 2: Pysical 

Organic Chemistry 

20001 umbenannt in: Advanced Synthesis & Catalysis: 

J. Chem. Soc. Perkin Trans. 2 1841 12 P,C 

Journal für Praktische Chemie J. Prakt. Chemie 1834 6 P 

Seit 1962 erscheint die ‚Angewandte Chemie‘ auch als englische Version ‚Angewandte 

Chemie, International Edition‘. 

Das Journal of Organic Chemistry publiziert seit 1999 keine Communications mehr, sie erscheinen 

in Organic Letters. 

In Pure and Applied Chemistry werden Empfehlungen der IUPAC, technische Berichte und 

Tagungsberichte veröffentlicht. 

Für die jüngeren Ausgaben einiger Zeitschriften in russischer Sprache sind englische Übersetzungen 

(zum Teil nur auszugsweise) verfügbar: 

Doklady Akademii Nauk SSSR (Dokl. Akad. Nauk SSSR): Doklady chemistry: Proceedings of 

the Academy of Sciences, chemistry section; A translation of Doklady Akademii Nauk. 

Zhurnal Obshchei Khimii (Zh. Obshch. Khim.): Russian journal of general chemistry: A 

translation of Zhurnal obshchei khimii / Russian Academy of Sciences 

Izvestija Akademii Nauk, Serija chimiceskaja (Izv. Akad. Nauk SSSR, Ser. Khim.): Russian 

Chemical Bulletin 

348


Über die Annahme von Originalarbeiten entscheiden bei nahezu allen Journalen Gutachter, 

die in einem, für die Autoren anonymen, Verfahren die Qualität der Arbeiten beurteilen und 

Änderungen und Korrekturen vorschlagen (‚peer review system‘). 

Die meisten wichtigen Zeitschriften erscheinen inzwischen – neben der gedruckten Fassung – 

auch in elektronischer Form. Die Elektronische Zeitschriftenbibliothek (EZB, 

http://rzblx1.uni-regensburg.de/ezeit/) bietet einen schnellen und einfachen Zugriff auf mehr 

als 24000 wissenschaftliche Zeitschriften, geordnet nach Fächern. Für die abonnierten Titel 

der teilnehmenden Bibliotheken ist der direkte Volltext-Zugriff möglich. 

Patentliteratur 

Patentiert werden neue Verbindungen oder neue Synthesemethoden. Patente sind Teil der 

chemischen Literatur, sie werden in ‚Chemical Abstracts‘ (siehe unten) referiert. Patentschriften 

sind für das Nacharbeiten im Labor nur von begrenztem Wert, da die experimentellen 

Angaben – zum Schutz vor der Konkurrenz – häufig unvollständig sind und man bei 

den Synthesemethoden oft versucht, auch ohne experimentelle Überprüfung, möglichst große 

Bereiche abzudecken, so dass ‚Scope and Limitation‘ des patentierten Verfahrens nicht abschätzbar 

sind. Für die Abfassung von Patenten zeichnen spezialisierte Patentanwälte verantwortlich. 

Originalarbeiten, Letters, Communications und Patentschriften repräsentieren die sog. 

Primärliteratur. 

14.2.2 Sekundärliteratur 

Die Fülle der in der chemischen Literatur publizierten Ergebnisse wäre nicht mehr überschaubar 

ohne ihre Zusammenfassung in Abstracts, Reviewartikeln und Indexes. 

Zwei Publikationen, die die Primärliteratur nach ‚Titeln‘ sortieren, sind die seit 1961 erscheinenden 

‚Chemical Titels‘ des Chemical Abstracts Service, die 700 ausschließlich chemische 

Journale abdecken und die 1967 etablierten ‚Current contents‘ Physical, Chemical & Earth 

Sciences, die etwa 800 Journale der Chemie, Physik, Erdwissenschaften und Mathematik 

registrieren. 

‚Chemical Titles‘ gibt alle Begriffe des Publikationstitels (‚key words‘) in alphabethischer 

Reihenfolge wieder, ein Titel mit 5 key words wird also 5-mal zitiert. In einem zweiten Abschnitt 

(Bibliographie) werden dann die kompletten Titel und alle Autoren aufgeführt. 

‚Current Contents‘ liefert einen Index wichtiger ‚key words‘ und einen Index des an erster 

Stelle genannten Autors. ‚Current contents‘ sind auch elektronisch auf CD verfügbar. 

349


Chemical Abstracts (C.A.) 

‚Chemical titles‘ und ‚Current contents‘ machen keine Aussagen über die Inhalte der aufgeführten 

Arbeiten. Der Chemical Abstracts Service (CAS) der American Chemical Society 

liefert mit den C.A. in abstrahierter Form Informationen über den Inhalt der Publikationen. 

C.A. erscheint wöchentlich, ca. 18.000 Journale (in allen Sprachen) werden in Englisch referiert. 

Die Patentliteratur von 18 Ländern wird erfasst. 

CAS vergibt für alle erfassten Substanzen eindeutige Registrier-Nummern (CA Registry 

Number, CA RN), die als Referenzen in vielen Datenbanken oder Stofflisten verwendet werden. 

Derzeit sind über 26 Millionen organische und anorganische Verbindungen und mehr als 

56 Millionen Sequenzen erfasst. 

C.A. gliedert sich in 80 Sektionen, die Sektionen 21–34 behandeln die organische Chemie 

(z. B. Heterocyclen, Alicyclische Systeme, Carbonsäuren usw.). 

Jedes Abstract ist wie folgt gegliedert: 

• Abstractnummer 

• Titel der Arbeit 

• Namen der Autoren 

• Adressen der Autoren 

• Kürzel des Journals (z. B. J. Am. Chem. Soc.) 

• Jahrgang, Bandnummer und Seitenzahl (z. B. 1999, 100, 2421–2430) 

• Sprache der Publikation 

Das Abstract liefert dann eine präzise, kurze Zusammenfassung über den Inhalt der Arbeit 

(häufig wird das Summary des Autors verwendet). 

C.A. hat exzellente Indexes, die schnell zu den gewünschten Informationen führen. Von 

1907–1961 wurden die Indexe jährlich, seit 1962 halbjährlich mit separatem Index-Band 

publiziert. 

Die Indexes sind gegliedert in: 

• Subjekt-Index 

• Autoren-Index 

• Formel-Index 

• Patentnummern 

Seit 1992 wird der Subject-Index in zwei Teilen publiziert: 

• Chemical Substance Index 

• General Subject Index 

350


Collective Indexes erschienen zunächst alle 10 Jahre, seit 1957 alle 5 Jahre: 

Index-Nr. 

Zeitraum 

10 1977 – 1981 

11 1982 – 1986 

12 1987 – 1991 

13 1992 – 1996 

14 1997 – 2001 

15 2002 – 2006 

Seit 1967 publiziert C.A. einen Index-Guide mit Strukturformeln und alternativen Nomenklaturen. 

Jeder kollektive Index enthält einen Index-Guide. Ein neuer Index-Guide wird alle 

18 Monate publiziert. 

Beilstein 

Das Beilstein ‚Handbuch der Organischen Chemie‘, kurz der ‚Beilstein‘, ist nach wie vor 

das wichtigste gedruckte Nachschlagewerk für alle in der Literatur beschriebenen organischen 

Verbindungen. 

Die Verbindungen werden mit folgenden Angaben (und den entspr. Literaturzitaten) beschrieben: 

• Nomenklatur, Trivialnomenklatur 

• Summenformel 

• Strukturformel 

• Physikalische Konstanten 

• Darstellungsverfahren 

• Chemische Eigenschaften, Reaktionen 

• Derivate 

• Analytische Daten 

• Spezielle, für die Verbindung angegebene zusätzliche Information 

Das aus 27 Bänden bestehende Hauptwerk von 1909 beschreibt alle bis dahin bekannten Verbindungen, 

die in drei Gebiete (‚Divisions‘) gegliedert und weiter in Systeme untergliedert 

werden. 

Bände (‚Volumes‘) Systemnummer 

Acyclische Verbindungen 1 – 4 1 – 449 

Carbocyclische Verbindungen 5 – 16 450 – 2359 

Heterocyclische Verbindungen 17 – 27 2360 – 4720 

Die Verbindungen nach 1909 werden in Ergänzungsbänden abgehandelt, deren Gliederung 

identisch mit dem Hauptwerk ist. 

Ergänzungswerk I: 1910 – 1919 

Ergänzungswerk II: 1920 – 1929 

Ergänzungswerk III: 1930 – 1949 

Ergänzungswerk IV: 1950 – 1959 

Ergänzungswerk V: 1960 – 1979 in Englisch 

351


Jedes Ergänzungswerk ist analog in die Bände 1–27 mit den gleichen Systemnummern gegliedert. 

Darüber hinaus werden die Seitenzahlen aufgeführt, auf denen die Verbindungen im 

Hauptwerk bzw. in den vorangegangenen Ergänzungsbänden zu finden ist. Die Bände 

(Volumes) 28 und 29 sind jeweils Subject- und Formula-Indexe. 

Beispiel: Ergänzungsband IV, Volume 6, S. 554: Phenetol, im Hauptwerk und den vorangehenden 

Ergänzungsbänden : H 140, E I 80, E II 142, E III 545. 

Mit dem Erscheinen des V. Ergänzungswerkes wurde die gedruckte Ausgabe eingestellt. Der 

Beilstein wird als Datenbank fortgesetzt, die auch die Daten des gedruckten Werks mit einschließt. 

Der Zugang erfolgt z.B. mit ‚Crossfire‘ (siehe unten). 

Reviews und Fortschrittsberichte (‚Advances‘) 

Review-Artikel sind komprimierte Überblicke über spezielle Forschungsgebiete. Sie sind für 

Wissenschaftler extrem wichtig, da sie über aktuelle Publikationen eines bestimmten Gebietes 

kontinuierlich berichten. 

Nachstehend werden Journale aufgeführt, die häufig oder ausschließlich Reviews publizieren 

(Ersterscheinungsjahr in Klammern): 

• Accounts of Chemical Research (1969) 

• Aldrichimica Acta (1968) 

• Angewandte Chemie (1888) und 

Angewandte Chemie International Edition English (1962) 

• Annual Reports on the Progress of Chemistry, Section B: Organic Chemistry (1904) 

• Chemical Reviews (1924) 

• Chem. Society Reviews (1947) 

• Heterocycles (1973) 

• Synlett (1989) 

• Synthesis (1969) 

• Tetrahedron (1958) 

• Topics in Current Chemistry (1949) 

• Russian Chemical Reviews (1963) 

J. Org. Chem. publiziert seit 1978 vierteljährlich Übersichten über die in diesem Zeitraum – 

auch in Monographien – erschienenen Review-Artikel. 

Zahlreiche, in unregelmäßigen Abständen erscheinende ‚Advances‘, ‚Progresses‘ und 

‚Topics‘ behandeln Teilgebiete der Organischen Chemie, z. B. 

• Advances in Cycloaddition, 

• Advances in Photochemistry 

• Progress in Heterocyclic Chemistry 

• Topics in Stereochemistry 

352


Die Serie ‚Organic Reactions‘ (Verlag John Wiley & Sons, New York) bringt Review- 

Artikel über alle synthetisch präparativen Gebiete. 

‚Annual Reports on the Progress of Chemistry, Section B: Organic Chemistry‘ (RSC 

Publishing) geben einen jährlichen, generellen Überblick über neue Entwicklungen in der organischen 

Chemie. 

Speziell mit Synthesen und Reagenzien in der Organischen Chemie befassen sich: 

Theilheimer’s ‚Synthetic Methods in Organic Chemistry‘, A.F. Finch, Verlag Karger, 

Basel, New York (seit 1946 sind 64 Bände erschienen). 

‚Comprehensiv Organic Synthesis‘, B.M. Trost, Pergamon Press, Oxford, New York. 

Daneben gibt es eine Reihe von vielbändigen Publikationen, die sich mit Labormethoden 

befassen. Hierher gehören: 

Houben-Weyl ‚Methoden der Organischen Chemie‘, Georg Thieme Verlag, Stuttgart. Die 

4. Auflage, beginnend 1952, hat 16 Volumes, die z. T. aus mehreren Bänden bestehen. Ab 

1982 bis 2002 erschienen Ergänzungsbände, seit 1990 in Englisch. 

‚Science of Synthesis, Houben-Weyl Methods of Molecular Transformations‘, Georg 

Thieme Verlag, Stuttgart. Science of Synthesis ist das Nachfolgewerk des klassichen 

Houben-Weyl in englischer Sprache. Es erscheint seit 2000 und wird bis 2008 einen Umfang 

von 49 Volumes erreichen. Science of Synthesis ist auch in elektronischer Form verfügbar mit 

einer umfangreichen Suchfunktion, die auch Struktur- und Reaktionssuchen erlaubt. 

‚Organic Synthesis‘, Wiley, New York, ist eine Sammlung von Synthesevorschriften, die 

seit 1921 jährlich erscheint. Die Jahresbände werden in 10-Jahresperioden als Collective 

Volumes angeboten. Die frei zugängliche Online-Version (http://www.orgsyn.org) erlaubt 

auch die Suche nach Strukturen. 

Jahresbände Collective Volumes 

1 – 9 I 

: : 

50 – 59 VI 

: : 

65 – 69 VIII 

70 – 74 IX 

Der besondere Wert von Organic Synthesis besteht darin, dass alle Synthesevorschriften experimentell 

überprüft wurden. 

Eine wertvolle Hilfe für synthetisch arbeitende Chemiker sind die seit 1967 von L. und M. 

Fieser im Verlag Wiley herausgegebenen ‚Reagents for Organic Synthesis‘. Hier werden 

tausende von Reagentien aus der zitierten aktuellen Literatur beschrieben. 

353



14.3.1 Literaturrecherche mit Hilfe der Printmedien 

Ist eine organische Verbindung bekannt, in welchen Journalen wird sie zitiert? Wie wird die 

Verbindung synthetisiert, welches sind die physikalischen Konstanten und die spektroskopischen 

Daten? 

Die klassische Literatursuche geht aus vom Beilstein-Formelindex (Vol. 29). Wenn die gesuchte 

Verbindung z. B. im Formelindex des 2. Ergänzungswerks erwähnt wird, heißt dies, 

dass die Verbindung bereits vor 1929 beschrieben wurde. Auf der angegebenen Seite im Beilstein 

werden die Synthesemethoden und die physikalischen Daten (mit Literaturzitaten) referiert. 

In den mit dem Hauptwerk korrespondierenden Ergänzungsbänden findet man unter der gleichen 

Systemnummer die gesuchte Verbindung (‚page heading method‘). Wenn die Zahl der 

unter der gleichen Systemnummer aufgeführten Verbindungen sehr groß ist, liefert der am 

Bandende stehende Formelindex mit der entsprechenden Seitenzahl die gesuchte Verbindung 

(natürlich nur, wenn sie für den entsprechenden Zeitraum in der Literatur zitiert wird!). 

Abb. 14.1: Fließschema für die Literatursuche in Chemical Abstracts 

354


Ab 1979 muss die Suche in den kollektiven Formelindizes (und letztlich in den halbjährigen 

Indizes) von C.A. fortgesetzt werden. Wenn die Zahl der Referenzen gering ist, werden die 

Seiten im C.A. direkt angegeben. Andernfalls wird auf den ‚General Subject Index‘ des gleichen 

Zeitraums verwiesen. Die Vorgehensweise wird durch das Fließschema in Abbildung 

14.1 deutlich. 

14.3.2 Literaturrecherche mit elektronischen Medien 

Mit der Einführung der elektronischen Medien wurde die Literatursuche nicht nur vereinfacht 

sondern auch deutlich flexibler. Chemische Datenbanken erlauben nicht nur die Suche nach 

Stichworten (Substanznamen, Summenformeln, Autoren usw.) sondern auch nach chemischen 

Strukturen, Teilstrukturen (Substrukturen) und Reaktionen. Die wichtigsten Datenbanken 

für die organische Chemie sind CAS und Beilstein, beide sind kostenpflichtig. 

CAS-Online (SciFinder) 

Die Chemical Abstracts Datenbanken bestehen aus mehreren einzelnen Datenbanken, die miteinander 

verknüpft sind: 

• CAPLUS ist eine textbasierte Datenbank und beinhaltet die chemische Fachliteratur 

(Journals, Patente, Konferenzberichte, Reviews, Monografien und Dissertationen) seit 

1907 vollständig, ältere Literatur teilweise. 

• MEDLINE umfasst die biomedizinische Literatur seit 1950. 

• REGISTRY beinhaltet die Strukturdaten chemischer Verbindungen einschließlich 

Koordinationsverbindungen, Legierungen, Polymere und biochemische Sequenzen seit 

1957 vollständig, einige Substanzklassen reichen zurück bis Anfang des 20. Jahrhunderts. 

• CASREACT liefert ein- und mehrstufige Reaktionssequenzen seit 1907. Zur Zeit sind 27 

Millionen organische und anorganische Substanzen und 57 Millionen Sequenzen erfasst, 

täglich kommen etwa 400 neue Einträge hinzu. 

• CHEMCAT enthält Bezugsquellen für kommerziell erhältliche Substanzen von mehr als 

750 Anbietern. 

• CHEMLIST liefert Informationen zu gesetzlichen Einstufungen und Regelungen von 

Substanzen. 

Für die Recherche in den CA-Datenbanken wird häufig das Programm SciFinder eingesetzt. 

Es erlaubt sowohl die Textsuche nach Stichworten, Substanznamen, Autoren usw. ebenso wie 

die Suche nach chemischen Strukturen oder Teilstrukturen und Reaktionen. Eine Beschreibung 

ist unter http://www.cas.org/SCIFINDER verfügbar. 

355


Beilstein-Online (CrossFire) 

Die Beilstein Datenbank ist die größte Datenbank auf dem Gebiet der organischen Chemie. 

Sie enthält mehr als 9 Millionen Strukturen und umfasst die chemische Literatur seit 1771. 

Besonders wertvoll ist der Zugriff auf chemische, physikalische, pharmakologische und physiologische 

Eigenschaften mit den Originalzitaten. Die Recherche erfolgt mit dem Programm 

CrossFire, die Suchoptionen sind ähnlich wie bei SciFinder, darüber hinaus sind auch sehr 

komplexe Abfragen möglich. Informationen zu Crossfire sind verfügbar unter 

http://www.mdl.com/products/knowledge/crossfire_beilstein/index.jsp 

Weitere Datenbanken 

Einer der wichtigsten Anbieter für naturwissenschaftliche Datenbanken ist STN-International 

(The Scientific & Technical Information Network, http://www.stn-international.de). STN 

wird zusammen vom Chemical Abstracts Service (CAS), dem Fachinformationzentrum Karlsruhe 

(FIZ-K) und dem Japan Science and Technology Agency, Information Center for 

Science and Technology (JST) betrieben und bietet den Zugang zu einer Vielzahl verschiedener 

Datenbanken, viele behandeln Chemie und Chemieingenieurwesen, darunter auch die CAund 

Beilstein-Datenbanken. 

STN besitzt eine für alle Datenbanken einheitliche Kommandosprache, mit der die Suche in 

verschiedenen Quellen gleichzeitig möglich ist. Der Zugriff auf die STN-Datenbanken ist 

gebührenpflichtig, die Höhe der Gebühren hängt ab vom Zeitbedarf und der Art der gewünschten 

Information. Für Schulungen sind einige Datenbanken, allerdings mit stark eingeschränktem 

Inhalt, frei zugänglich. 

Die Literaturrecherche mit Internet-Suchmaschinen (Google, Yahoo, Altavista etc.) führt 

mittlerweile auch häufig zum Erfolg. Im Gegensatz zu chemischen Datenbanken ist die Suche 

nach Strukturinformationen nicht möglich. Die Volltextsuche liefert oft eine unübersehbare 

Flut an Treffern, andererseits werden viele potentielle Treffer nicht gefunden, wenn die falsche 

Schreibweise oder ein Synonym verwendet wird. Deshalb müssen die Suchbegriffe sehr 

sorgfältig gewählt werden. Da die meisten Informationen auf Englisch vorliegen, sollten auch 

die Suchbegriffe in englischer Sprache verwendet werden. Am Beispiel einer Google-Suche 

wird das deutlich: 

Suchbegriff 

Treffer 

Aldolkondensation 880 

aldol+kondensation 597 

aldol+condensation > 100 000 

aldol+condensation+aceton 197 

aldol+condensation+acetone 30 400 

aldol+condensation+acetone+benzaldehyde 649 

356


Online-Zeitschriften 

Die meisten wichtigen Zeitschriften werden inzwischen auch in einer Online-Version im 

Internet publiziert, in der Regel sogar einige Wochen früher als die Print-Ausgabe. Die Online-Artikel 

werden mit einem zentral vergebenen, eindeutigen DOI (Document Object Identifier) 

verknüpft. Dadurch ist ein schneller Zugriff auf den Original-Artikel möglich, z.B. bei 

Literaturverzeichnissen. 

Die Online-Ausgaben der Zeitschriften sind – bis auf wenige Ausnahmen – ebenso wie die 

Print-Ausgaben nicht kostenlos. In der Regel erlauben die Anbieter den freien Zugang zu den 

Inhaltsverzeichnissen, manchmal mit Abstracts. Der Zugriff auf die Artikel erfordert eine 

persönliche oder institutionelle Subskription, daneben können Artikel auch einzeln erworben 

werden (‚pay per view‘). Einige Anbieter erlauben auch den freien Zugang zu älteren Jahrgängen. 

Die elektronische Zeitschriftenbibliothek (EZB, http://rzblx1.uni-regensburg.de/ezeit) ist 

ein gemeinsamer Service von mehreren hundert Bibliotheken und bietet einen einfachen und 

komfortablen Zugang zu elektronisch erscheinenden wissenschaftlichen Zeitschriften. Nach 

Auswahl des Fachgebiets erhält man eine alphabetische Liste der Zeitschriften (mehr als 1000 

für das Fach Chemie) mit direktem Zugriff und aktuellem Status der Zugangsberechtigung. 

Patentrecherche 

Bei der Literaturrecherche findet man häufig Verweise auf Patente, die Abstracts sind in der 

Regel wenig aussagekräftig. Die vollständigen Patentschriften (Offenlegungsschriften) können 

bei den zuständigen Patentämtern eingesehen werden. Europäische Patentschriften können 

auf den Internet-Seiten des Europäischen Patentamts (http://ep.espacenet.com) gesucht 

werden, amerikanische Patente auf den Seiten des United States Patent and Trademark Office 

(http://www.uspto.gov). 

357



Neben den oben erwähnten Quellen existieren im Internet viele Seiten mit nützlichen Informationen 

für die Arbeit im Labor. Die folgende Zusammenstellung ist eine kleine Auswahl 

von Internetseiten, die nützliche Informationen für den Bereich organische Chemie bieten. 

Einige Seiten erfordern eine Registrierung, zum Teil werden auch kostenpflichtige Dienste 

aufgeführt, die aber oft einen freien, zeitlich beschränkten Testzugang bieten. 

Chemikalien und Stoffinformationen 

Die meisten Hersteller bieten ihre Chemikalienkataloge online an, einige erfordern eine einmalige, 

kostenlose Registrierung. Gesucht werden kann nach Namen, Summenformeln und 

CA-Registry Nummern, die meisten Kataloge erlauben auch die Suche nach Strukturen. Neben 

den Bestellinformationen zu den Produkten erhält man Auskunft über physikalische 

Daten, Gefahrstoffdaten und Sicherheitsdatenblätter, manchmal auch Literaturhinweise für 

den Einsatz der Chemikalie. Viele Hersteller bieten auch über ihre Internetseiten informative 

Broschüren zu speziellen Synthesemethoden oder Substanzklassen an. 

Acros (http://www.acros.be) 

Organische und bioorganische Laborchemikalien 

Alfa Aesar (http://www.alfa-chemcat.com) 

Produkte der Firmen Alfa Aesar, Avocado Organics und Lancaster Synthesis. 

Bachem (http://www.bachem.com) 

Aminosäuren, Peptide und Harze für die Festphasensynthese. 

Merck (http://chemdat.merck.de) 

Produkte von Merck und LabTools (Tabellen zu NMR-Verschiebungen, pH-Bereichen von 

Indikatoren, Umrechnungstabellen etc.). 

SIGMA-Aldrich (http://www.sigmaaldrich.com) 

Produkte der Firmen Aldrich, Fluka, SIGMA, Supelco und SAFC. 

CambridgeSoft Corporation (http://chemfinder.com) 

Englischsprachiges Portal mit verschiedenen kostenpflichtigen Datenbanken: ChemFinder 

liefert Stoffinformationen und 2D/3D-Strukturen (kostenfrei), ChemACX ist eine Sammlung 

von Chemikalienkatalogen (zeitlich limitierter Testzugang). 

358


Organische Chemie – Reaktionen und Syntheseplanung 

WebReactions (http://www.webreactions.net) 

WebReactions ist eine freie Reaktionsdatenbank und ein ausgezeichnetes Hilfsmittel zur 

Syntheseplanung. Sie enthält fast 400 000 Reaktionen mit Literaturzitaten. 

Namensreaktionen (http://www.namensreaktionen.de) 

Eine Sammlung von Namensreaktionen in der Organischen Chemie mit Mechanismen. 

Vernetztes Studium Chemie (http://www.vs-c.de) 

Das Vernetzte Studium - Chemie bietet multimediales Lernmaterial aus allen Bereichen der 

Chemie sowie verwandter Querschnittsfächer. Die Inhalte werden in einer interaktiven, 

chemiespezifischen Lernplattform präsentiert. 

Spektroskopie und Analytik 

Spectral Database for Organic Compounds (http://www.aist.go.jp/RIODB/SDBS) 

Die vom japanischem National Institute of Advanced Industrial Science and Technology 

(AIST) frei angebotene Datenbank enthält IR-, NMR, Raman- und Massenspektren für eine 

große Anzahl organischer Verbindungen. 

NIST Chemistry WebBook (http://webbook.nist.gov/chemistry) 

Die Standard Reference Database vom National Institute of Standards and Technology 

(NIST), USA, liefert IR-, UV- und Massenspektren sowie thermochemische Daten und 

Retentionszeiten für mehrere tausend Verbindungen. 

SpectroscopyNow (http://www.spectroscopynow.com) 

Ein Internetportal mit Feature-Artikeln, Skripten und Linksammlung für spektroskopische 

Methoden. 

Allgemeine Informationen, Linksammlungen und Tools 

Chemie.de (http://www.chemie.de) 

Informationsservice für Chemie mit Tools (Akronym-Finder, Periodensystem, Einheitenkonverter), 

Veranstaltungshinweisen und Bezugsquellen. 

ChemLin (http://www.chemlin.de) 

Ein Portal mit sehr umfangreicher Linksammlung zu allen Themen der Chemie. 

Wikipedia Chemie (http://de.wikipedia.org/wiki/Chemie) 

Eine freie Enzyklopädie zur Chemie. Frei bedeutet hier, jeder kann mitmachen, neue Artikel 

schreiben und andere Artikel ergänzen oder verbessern. 

359


360

Anhang 

Liste der R- und S-Sätze 

Register 

361

Anhang 


Die R- und S-Sätze werden oft nur als Kürzel angegeben (z.B. in Katalogen oder auf kleinen 

Gebinden). Die Angaben werden durch einen Bindestrich voneinander getrennt. Zur besseren 

Verständlichkeit wurden für häufig vorkommende Kombinationen die Kombinationssätze 

eingeführt; die zugrunde liegenden R- bzw. S-Sätze werden dabei durch einen Schrägstrich 

getrennt. 

Beispiel: 

n-Hexan ist mit den Kürzeln R 11-38-48/20-51/53-62-66-67 und S 9-16-29-33-36/37-61-62 

gekennzeichnet. Der vollständige Wortlaut der R-Sätze ist: 

Leichtentzündlich (R-Satz 11). Reizt die Haut (R-Satz 38). Gesundheitsschädlich: Gefahr 

ernster Gesundheitsschäden bei längerer Exposition durch Einatmen (Kombinationssatz R 

48/20). Giftig für Wasserorganismen, kann in Gewässern längerfristig schädliche Wirkungen 

haben (Kombinationssatz R 51/53). Kann möglicherweise die Fortpflanzungsfähigkeit beeinträchtigen 

(R-Satz 62). Wiederholter Kontakt kann zu spröder oder rissiger Haut führen (R- 

Satz 66). Dämpfe können Schläfrigkeit und Benommenheit verursachen (R-Satz 67). 

Behälter an einem gut gelüfteten Ort aufbewahren (S-Satz 9). Von Zündquellen fernhalten - 

Nicht rauchen (S-Satz 16). Nicht in die Kanalisation gelangen lassen (S-Satz 29). Maßnahmen 

gegen elektrostatische Aufladungen treffen (S-Satz 33). Bei der Arbeit geeignete Schutzhandschuhe 

und Schutzkleidung tragen (Kombinationssatz S 36/37). Freisetzung in die Umwelt 

vermeiden. Besondere Anweisungen einholen / Sicherheitsdatenblatt zu Rate ziehen (S-Satz 

61). Bei Verschlucken kein Erbrechen herbeiführen. Sofort ärztlichen Rat einholen und Verpackung 

oder Etikett vorzeigen (S-Satz 62). 

Auflistung der R- und S-Sätze nach der EG-Richtlinie 67/548/EWG, Anhang III bzw. IV, 

zuletzt geändert durch die 28. Anpassungsrichtlinie 2001/59/EG. 

R-Sätze 

R 1: In trockenem Zustand explosionsgefährlich. 

R 2: Durch Schlag, Reibung, Feuer oder andere Zündquellen explosionsgefährlich. 

R 3: Durch Schlag, Reibung, Feuer oder andere Zündquellen besonders 

explosionsgefährlich. 

R 4: Bildet hochempfindliche explosionsgefährliche Metallverbindungen. 

R 5: Beim Erwärmen explosionsfähig. 

R 6: Mit und ohne Luft explosionsfähig. 

R 7: Kann Brand verursachen. 

R 8: Feuergefahr bei Berührung mit brennbaren Stoffen. 

R 9: Explosionsgefahr bei Mischung mit brennbaren Stoffen. 

R 10: Entzündlich. 

R 11: Leichtentzündlich. 

R 12: Hochentzündlich. 

R 14: Reagiert heftig mit Wasser. 

R 15: Reagiert mit Wasser unter Bildung hochentzündlicher Gase. 

R 16: Explosionsgefährlich in Mischung mit brandfördernden Stoffen. 

362


R 17: Selbstentzündlich an der Luft. 

R 18: Bei Gebrauch Bildung explosiver/leicht entzündlicher Dampf-Luftgemische möglich. 

R 19: Kann explosionsfähige Peroxide bilden. 

R 20: Gesundheitsschädlich beim Einatmen. 

R 21: Gesundheitsschädlich bei Berührung mit der Haut. 

R 22: Gesundheitsschädlich beim Verschlucken. 

R 23: Giftig beim Einatmen. 

R 24: Giftig bei Berührung mit der Haut. 

R 25: Giftig beim Verschlucken. 

R 26: Sehr giftig beim Einatmen. 

R 27: Sehr giftig bei Berührung mit der Haut. 

R 28: Sehr giftig beim Verschlucken. 

R 29: Entwickelt bei Berührung mit Wasser giftige Gase. 

R 30: Kann bei Gebrauch leicht entzündlich werden. 

R 31: Entwickelt bei Berührung mit Säure giftige Gase. 

R 32: Entwickelt bei Berührung mit Säure sehr giftige Gase. 

R 33: Gefahr kumulativer Wirkungen. 

R 34: Verursacht Verätzungen. 

R 35: Verursacht schwere Verätzungen. 

R 36: Reizt die Augen. 

R 37: Reizt die Atmungsorgane. 

R 38: Reizt die Haut. 

R 39: Ernste Gefahr irreversiblen Schadens. 

R 40: Verdacht auf krebserzeugende Wirkung. 

R 41: Gefahr ernster Augenschäden. 

R 42: Sensibilisierung durch Einatmen möglich. 

R 43: Sensibilisierung durch Hautkontakt möglich. 

R 44: Explosionsgefahr bei Erhitzen unter Einschluss. 

R 45: Kann Krebs erzeugen. 

R 46: Kann vererbbare Schäden verursachen. 

R 48: Gefahr ernster Gesundheitsschäden bei längerer Exposition. 

R 49: Kann Krebs erzeugen beim Einatmen. 

R 50: Sehr giftig für Wasserorganismen. 

R 51: Giftig für Wasserorganismen. 

R 52: Schädlich für Wasserorganismen. 

R 53: Kann in Gewässern längerfristig schädliche Wirkungen haben. 

R 54: Giftig für Pflanzen. 

R 55: Giftig für Tiere. 

R 56: Giftig für Bodenorganismen. 

R 57: Giftig für Bienen. 

R 58: Kann längerfristig schädliche Wirkungen auf die Umwelt haben. 

R 59: Gefährlich für die Ozonschicht. 

R 60: Kann die Fortpflanzungsfähigkeit beeinträchtigen. 

R 61: Kann das Kind im Mutterleib schädigen. 

R 62: Kann möglicherweise die Fortpflanzungsfähigkeit beeinträchtigen. 

R 63: Kann das Kind im Mutterleib möglicherweise schädigen. 

R 64: Kann Säuglinge über die Muttermilch schädigen. 

R 65: Gesundheitsschädlich: Kann beim Verschlucken Lungenschäden verursachen. 

R 66: Wiederholter Kontakt kann zu spröder oder rissiger Haut führen. 

R 67: Dämpfe können Schläfrigkeit und Benommenheit verursachen. 

R 68: Irreversibler Schaden möglich. 

363

Anhang 

Kombination der R-Sätze: 

R 14/15: Reagiert heftig mit Wasser unter Bildung hochentzündlicher Gase. 

R 15/29: Reagiert mit Wasser unter Bildung giftiger und hochentzündlicher Gase. 

R 20/21: Gesundheitsschädlich beim Einatmen und bei Berührung mit der Haut. 

R 20/22: Gesundheitsschädlich beim Einatmen und Verschlucken. 

R 20/21/22: Gesundheitsschädlich beim Einatmen, Verschlucken und Berührung mit der 

Haut. 

R 21/22: Gesundheitsschädlich bei Berührung mit der Haut und beim Verschlucken. 

R 23/24: Giftig beim Einatmen und bei Berührung mit der Haut. 

R 23/25: Giftig beim Einatmen und Verschlucken. 

R 23/24/25: Giftig beim Einatmen, Verschlucken und Berührung mit der Haut. 

R 24/25: Giftig bei Berührung mit der Haut und beim Verschlucken. 

R 26/27: Sehr giftig beim Einatmen und bei Berührung mit der Haut. 

R 26/28: Sehr giftig beim Einatmen und Verschlucken. 

R 26/27/28: Sehr giftig beim Einatmen, Verschlucken und Berührung mit der Haut. 

R 27/28: Sehr giftig bei Berührung mit der Haut und beim Verschlucken. 

R 36/37: Reizt die Augen und die Atmungsorgane. 

R 36/38: Reizt die Augen und die Haut. 

R 36/37/38: Reizt die Augen, Atmungsorgane und die Haut. 

R 37/38: Reizt die Atmungsorgane und die Haut. 

R 39/23: Giftig: ernste Gefahr irreversiblen Schadens durch Einatmen. 

R 39/24: Giftig: ernste Gefahr irreversiblen Schadens bei Berührung mit der Haut. 

R 39/25: Giftig: ernste Gefahr irreversiblen Schadens durch Verschlucken. 

R 39/23/24: Giftig: ernste Gefahr irreversiblen Schadens durch Einatmen und bei 

Berührung mit der Haut. 

R 39/23/25: Giftig: ernste Gefahr irreversiblen Schadens durch Einatmen und durch 

Verschlucken. 

R 39/24/25: Giftig: ernste Gefahr irreversiblen Schadens bei Berührung mit der Haut und 

durch Verschlucken. 

R 39/23/24/25: Giftig: ernste Gefahr irreversiblen Schadens durch Einatmen, Berührung mit 

der Haut und durch Verschlucken. 

R 39/26: Sehr giftig: ernste Gefahr irreversiblen Schadens durch Einatmen. 

R 39/27: Sehr giftig: ernste Gefahr irreversiblen Schadens bei Berührung mit der 

Haut. 

R 39/28: Sehr giftig: ernste Gefahr irreversiblen Schadens durch Verschlucken. 

R 39/26/27: Sehr giftig: ernste Gefahr irreversiblen Schadens durch Einatmen und bei 


R 39/26/28: Sehr giftig: ernste Gefahr irreversiblen Schadens durch Einatmen und durch 

Verschlucken. 

R 39/27/28: Sehr giftig: ernste Gefahr irreversiblen Schadens bei Berührung mit der Haut 

und durch Verschlucken. 

R 39/26/27/28: Sehr giftig: ernste Gefahr irreversiblen Schadens durch Einatmen, Berührung 

mit der Haut und durch Verschlucken. 

R 42/43: Sensibilisierung durch Einatmen und Hautkontakt möglich. 

R 48/20: Gesundheitsschädlich: Gefahr ernster Gesundheitsschäden bei längerer 

Exposition durch Einatmen. 


Exposition durch Berührung mit der Haut. 

364



Exposition durch Verschlucken. 

R 48/20/21: Gesundheitsschädlich: Gefahr ernster Gesundheitsschäden bei längerer 

Exposition durch Einatmen und durch Berührung mit der Haut. 


Exposition durch Einatmen und durch Verschlucken. 


Exposition durch Berührung mit der Haut und durch Verschlucken. 

R 48/20/21/22: Gesundheitsschädlich: Gefahr ernster Gesundheitsschäden bei längerer 

Exposition durch Einatmen, Berührung mit der Haut und durch 

Verschlucken. 

R 48/23: Giftig: Gefahr ernster Gesundheitsschäden bei längerer Exposition durch 

Einatmen. 




Verschlucken. 

R 48/23/24: Giftig: Gefahr ernster Gesundheitsschäden bei längerer Exposition durch 

Einatmen und durch Berührung mit der Haut. 


Einatmen und durch Verschlucken. 


Berührung mit der Haut und durch Verschlucken. 

R 48/23/24/25: Giftig: Gefahr ernster Gesundheitsschäden bei längerer Exposition durch 

Einatmen. Berührung mit der Haut und durch Verschlucken. 

R 50/53: Sehr giftig für Wasserorganismen, kann in Gewässern längerfristig 

schädliche Wirkungen haben. 

R 51/53: Giftig für Wasserorganismen, kann in Gewässern längerfristig schädliche 

Wirkungen haben. 

R 52/53: Schädlich für Wasserorganismen, kann in Gewässern längerfristig schädliche 

Wirkungen haben. 

R 68/20: Gesundheitsschädlich: Möglichkeit irreversiblen Schadens durch Einatmen. 

R 68/20/21: Gesundheitsschädlich: Möglichkeit irreversiblen Schadens durch Einatmen 

und bei Berührung mit der Haut. 

R 68/20/21/22: Gesundheitsschädlich: Möglichkeit irreversiblen Schadens durch Einatmen, 

Berührung mit der Haut und durch Verschlucken. 

R 68/20/22: Gesundheitsschädlich: Möglichkeit irreversiblen Schadens durch Einatmen 

und durch Verschlucken. 

R 68/21: Gesundheitsschädlich: Möglichkeit irreversiblen Schadens bei Berührung 

mit der Haut. 

R 68/21/22: Gesundheitsschädlich: Möglichkeit irreversiblen Schadens bei Berührung 

mit der Haut und durch Verschlucken. 

R 68/22: Gesundheitsschädlich: Möglichkeit irreversiblen Schadens durch 

Verschlucken. 

S-Sätze 

S 1: 

S 2: 

S 3: 

Unter Verschluss aufbewahren. 

Darf nicht in die Hände von Kindern gelangen. 

Kühl aufbewahren. 

365

Anhang 

S 4: Von Wohnplätzen fernhalten. 

S 5: Unter ... aufbewahren (geeignete Flüssigkeit vom Hersteller anzugeben). 

S 6: Unter ... aufbewahren (inertes Gas vom Hersteller anzugeben). 

S 7: Behälter dicht geschlossen halten. 

S 8: Behälter trocken halten. 

S 9: Behälter an einem gut gelüfteten Ort aufbewahren. 

S 12: Behälter nicht gasdicht verschließen. 

S 13: Von Nahrungsmitteln, Getränken und Futtermitteln fernhalten. 

S 14: Von ... fernhalten (inkompatible Substanzen sind vom Hersteller anzugeben). 

S 15: Vor Hitze schützen. 

S 16: Von Zündquellen fernhalten - Nicht rauchen. 

S 17: Von brennbaren Stoffen fernhalten. 

S 18: Behälter mit Vorsicht öffnen und handhaben. 

S 20: Bei der Arbeit nicht essen und trinken. 

S 21: Bei der Arbeit nicht rauchen. 

S 22: Staub nicht einatmen. 

S 23: Gas/Rauch/Dampf/Aerosol nicht einatmen (Bezeichnung ist vom Hersteller 

anzugeben). 

S 24: Berührung mit der Haut vermeiden. 

S 25: Berührung mit den Augen vermeiden. 

S 26: Bei Berührung mit den Augen sofort gründlich mit Wasser abspülen und Arzt 

konsultieren. 

S 27: Beschmutzte, getränkte Kleidung sofort ausziehen. 

S 28: Bei Berührung mit der Haut sofort abwaschen mit viel ... (vom Hersteller anzugeben) 

S 29: Nicht in die Kanalisation gelangen lassen. 

S 30: Niemals Wasser hinzugießen. 

S 33: Maßnahmen gegen elektrostatische Aufladungen treffen. 

S 35: Abfälle und Behälter müssen in gesicherter Weise beseitigt werden. 

S 36: Bei der Arbeit geeignete Schutzkleidung tragen. 

S 37: Geeignete Schutzhandschuhe tragen. 

S 38: Bei unzureichender Belüftung Atemschutzgerät anlegen. 

S 39: Schutzbrille/Gesichtsschutz tragen. 

S 40: Fußboden und verunreinigte Gegenstände mit ... reinigen (Material vom Hersteller 

anzugeben) 

S 41: Explosions- und Brandgase nicht einatmen. 

S 42: Beim Räuchern/Versprühen geeignetes Atemschutzgerät anlegen (Bezeichnung vom 

Hersteller anzugeben). 

S 43: Zum Löschen ... verwenden (vom Hersteller anzugeben). 

S 45: Bei Unfall oder Unwohlsein sofort Arzt hinzuziehen (wenn möglich, dieses Etikett 

vorzeigen). 

S 46: Bei Verschlucken sofort ärztlichen Rat einholen und Verpackung oder Etikett 

vorzeigen. 

S 47: Nicht bei Temperaturen über ...°C aufbewahren (vom Hersteller anzugeben). 

S 48: Feucht halten mit ... (vom Hersteller anzugeben). 

S 49: Nur im Originalbehälter aufbewahren. 

S 50: Nicht mischen mit ... (vom Hersteller anzugeben). 

S 51: Nur in gut gelüfteten Bereichen verwenden. 

S 52: Nicht großflächig für Wohn- und Aufenthaltsräume zu verwenden. 

S 53: Exposition vermeiden - vor Gebrauch besondere Anweisungen einholen. - Nur für den 

berufsmäßigen Verwender -. 

S 56: Diesen Stoff und seinen Behälter der Problemabfallentsorgung zuführen. 

366


S 57: Zur Vermeidung einer Kontamination der Umwelt geeigneten Behälter verwenden. 

S 59: Informationen zur Wiederverwendung/Wiederverwertung beim Hersteller/Lieferanten 

erfragen. 

S 60: Dieser Stoff und/oder sein Behälter sind als gefährlicher Abfall zu entsorgen. 

S 61: Freisetzung in die Umwelt vermeiden. Besondere Anweisungen einholen / 

Sicherheitsdatenblatt zu Rate ziehen. 

S 62: Bei Verschlucken kein Erbrechen herbeiführen. Sofort ärztlichen Rat einholen und 

Verpackung oder Etikett vorzeigen. 

S 63: Bei Unfall durch Einatmen: Verunfallten an die frische Luft bringen und ruhigstellen. 

S 64: Bei Verschlucken Mund mit Wasser ausspülen (nur wenn Verunfallter bei 

Bewusstsein ist). 

Kombination der S-Sätze: 

S 1/2: Unter Verschluss und für Kinder unzugänglich aufbewahren. 

S 3/7: Behälter dicht geschlossen halten und an einem kühlen Ort aufbewahren. 

S 3/9/14: An einem kühlen, gut gelüfteten Ort, entfernt von ... aufbewahren (inkompatible 

Substanzen sind vom Hersteller anzugeben). 

S 3/9/14/49: Nur im Originalbehälter an einem kühlen, gut gelüfteten Ort, entfernt von ... 

aufbewahren (inkompatible Substanzen sind vom Hersteller anzugeben). 

S 3/9/49: Nur im Originalbehälter an einem kühlen, gut gelüfteten Ort aufbewahren. 

S 3/14: An einem kühlen, von ... entfernten Ort aufbewahren (inkompatible Substanzen 

sind vom Hersteller anzugeben). 

S 7/8: Behälter trocken und dicht geschlossen halten. 

S 7/9: Behälter dicht geschlossen an einem gut gelüfteten Ort aufbewahren. 

S 7/47: Behälter dicht geschlossen und nicht bei Temperaturen über ... °C aufbewahren 

(vom Hersteller anzugeben). 

S 20/21: Bei der Arbeit nicht essen, trinken, rauchen. 

S 24/25: Berührung mit den Augen und der Haut vermeiden. 

S 27/28: Bei Berührung mit der Haut beschmutzte Kleidung sofort ausziehen und sofort 

abwaschen mit viel ... (vom Hersteller anzugeben). 

S 29/35: Nicht in die Kanalisation gelangen lassen; Abfälle und Behälter müssen in 

gesicherter Weise beseitigt werden. 

S 29/56: Nicht in die Kanalisation gelangen lassen und diesen Stoff und seinen Behälter 

der Problemabfallentsorgung zuführen. 

S 36/37: Bei der Arbeit geeignete Schutzhandschuhe und Schutzkleidung tragen. 

S 36/37/39: Bei der Arbeit geeignete Schutzkleidung, Schutzhandschuhe und 

Schutzbrille/Gesichtsschutz tragen. 

S 36/39: Bei der Arbeit geeignete Schutzkleidung und Schutzbrille/Gesichtsschutz tragen. 

S 37/39: Bei der Arbeit geeignete Schutzhandschuhe und Schutzbrille/Gesichtsschutz 

tragen. 

S 47/49: Nur im Originalbehälter bei einer Temperatur von nicht über ... °C aufbewahren 

(vom Hersteller anzugeben). 

367

Anhang 

368

Register 

Register 

Abbé-Refraktometer 73 

Abdekantieren 130 

Absaugflasche 132 

Abschirmungskonstante 323 

Adsorbentien 179 

Adsorption 178 

Aktivitätsstufe 179 

Aktivkohle 136 

Akut toxische Substanzen 17 

Akute Wirkung 17 

Allergien 22 

Allihn’sches Rohr 135, 143 

Allihn-Kühler 43 

Aluminiumoxid (Chromatographie) 179 

Animpfen 144 

Anreiben 144 

Anschütz-Aufsatz 45 

Äquivalentgewicht 

von Carbonsäuren 294 

Arbeitsdruck 117 

Arbeitsplatzgrenzwert 5 

Aromatische Systeme (UV/vis) 306 

Atemschutzmaske 226 

Ätzende Substanzen 19 

Aufbewahrung von Chemikalien 10 

Auflösung 193 

Aufspaltungsmuster 327 

Ausschuss für Gefahrstoffe (AGS) 20 

Ausschütteln 169 

Auswahlregel 302 

Avogadro’sche Hypothese 219 

Azeotrop 83 

Azeotrope Destillation 108 

Bathochrome Verschiebung 304 

Beilstein 351 

Beladung 195 

Betriebsanweisung 3 

Bindungsenergie 310 

Biologischer Grenzwert 6 

Blase 99 

Blasenzähler 46 

Böden 102 

Bogen 237 

Boltzmann-Verteilung 321 

Boyle-Mariott’sches Gesetz 219 

Brandfördernde Substanzen 15 

Braunschweiger Wendeln 100 

Brechungsindex 72, 88 

BTS-Katalysator 229 

Büchner-Trichter 132, 144 

Cellite 136 

Chemical Abstracts 350 

Chemikaliengesetz 2 

Chemische Analytik 276 

Chemische Ionisation 334, 337 

Chemische Verschiebung 322 

Chromatographie 178 

-säule 198 

Chromophor 304 

Circulus-Rührstab 47 

Claisen-Brücke 57, 85 

Clausius-Clapeyron 78, 210 

Craig-Röhrchen 149 

Dampfdruck 78, 160 

- druckdiagramm 82 

- kurve 62, 79 

Dampfstrahlpumpe 123 

Dampfzusammensetzung 98 

Datenbanken 355 

DC 183 

Dean-Stark-Falle 109 

Deformationsschwingung 309 

Derivate 64 

Desaktivierung von Chemikalien 29 

Destillation 78 

azeotroper Mischungen 106 

unbekannter Produktgemische 94 

Destillationsapparatur 57 

einfache 85 

fraktionierende Destillation 89 

Destillationsaufsatz 115 

Destillationsgut 84 

Destillationskolonne 32 

369

Anhang 

Destillationskolonnen 99 

Destillationsprotokoll 88, 90 

Detektor 207, 211 

Dewar-Gefäß 49 

Dielektrizitätskonstante 151 

Diffusionspumpe 123 

Dimroth-Kühler 43 

Dokumentation 344 

Doppelnadel 236 

Drehschieberpumpe 120 

Dreieckschema nach Stahl 182 

Dreihalskolben 42 

Druck 116 

Druckeinheiten 117 

Druckfiltration 135 

Druckgasflaschen 221 

Druckmessung 124 

Druckminderventil 222 

Drucksensor 95 

Dünnschichtchromatographie (DC) 183 

Duran 36 

Durchbruchzeit 212 

Durchflussgeschwindigkeit 195 

Durchlässigkeit 301 

Dynamische Trocknung 249 

Einstufendestillation 82, 84 

Anwendungsbereich 90 

bei vermindertem Druck 91 

Einweghahn 41 

Elektromagnetische Wellen 300 

Elektronenstoß-Ionisation 334, 337 

Elektronenübergänge 303 

Elektronische Thermometer 51 

Elektrostatische Aufladung 8, 14 

Eluent 181 

Elutionskraft 181 

Elutrope Reihe 181 

Emulsion 171 

Enddruck 117 

Energieniveauschema 303 

Entgasen von Lösungsmittel 235 

Entnahmedruck 223 

Entsorgung von Chemikalien 11, 29 

Entwicklung 201 

Entzündliche Substanzen 13 

Erbgutverändernde Stoffe 20 

Erste Hilfe 25 

E T -Wert 151 

Eutektikum 64 

Eutektische Gemische 63 

Explosionsgefahr 16 

Explosionsgefährliche Substanzen 14 

Explosionsgrenzen 12 

Exsikkator 146, 245 

Extinktionskoeffizient 308 

Extraktion 168 

fest-flüssig 175 

flüssig-flüssig 169 

kontinuierliche 174 

Wahl des Solvens 173 

Extraktionsgut 175 

Extraktionshülse 175 

Fachliteratur 346 

Faltenfilter 131 

FederVakuummeter 125 

Fest-flüssig-Extraktion 175 

Festsitzende Schliffe 38 

Feststoffdestillation 58, 96 

Feststofftrichter 56 

Feuchtigkeitsausschluss 53 

Feuerlöscher 24 

FID (Flammenionisationsdetektor) 212 

FID (free induction decay) 322 

Filterkuchen 132 

Filtrat 131 

Filtration 130 

bei verminderter Druck) 132 

durch Zentriguierne 137, 149 

einfache 131 

unter Schutzgas 238 

unter Überdruck 135 

Filtrierhilfsmittel 136 

Fingerprint 311 

Flammpunkt 10 

Flanschverbindung 37 

Flash-Chromatographie 196, 204 

Fließpunkt 62 

Fluoreszenz 185 

Fluoreszenzlöschung 185 

370

Register 

Fluorolube 313 

Flüssigextraktor 

einfacher 174 

nach Kutscher-Steudel 175 

Flüssig-Flüssig-Extraktion 169 

Fortpflanzungsgefährdend 21 

Fourier-Transformation 322 

Fragmentierung 333, 337 

Fraktionen 201 

Fraktionierende Destillation 88 

Freiheitsgrad 309 

Fritten 130 

Füllkörperkolonne 99, 103 

Funktionelle Gruppe (IR) 310 

Gasballast 122 

Gaschromatographie (GC) 208 

Gase 218 

Einleiten in Apparaturen 56, 225 

Reinigung von Schutzgas 228 

Sicheres Arbeiten 226 

Gasentwicklung 53 

Gay-Lussac’sches Gesetz 219 

Gefahrenbezeichnung 3 

Gefahrensymbole 3 

Gefahrstoffverordnung 2 

Gefriertrocknung 163 

Gegenstromdestillation 99 

Gegenstromprinzip 44 

Gesamtdrehimpul 320 

Gesamtspin 302 

Gesetzliche Vorschriften 2 

Gewindeschraubanschluss 40 

Gifnotrufzentralen 26 

Giftige Chemikalien 17 

Glasfilterfritte 134 

Glasfilternutsche 134, 144 

Gradienten-Trennung 207 

Grenzwerte 5 

Grenzwinkel 73 

Größenausschluss 178 

Guko-Ring 132, 144 

Gyromagnetisches Verhältnis 320 

Hagen-Poiseuille’sches Gesetz 118 

Halbmikro-Destillationsapparatu 112 

Handgebläse 135 

Handschuhe 9 

Hauptlauf 88 

Hautschutzplan 10 

Hebebühne 52 

Heißdampfextraktion 175 

Heißfiltration 133, 141, 143, 147 

Heizbad 48 

Heizhaube 49 

Heizmikroskop nach Kofler 69 

Heizpilz 49 

Heizplatte 48 

Hirschtrichter 133, 143 

Hochentzündliche Substanzen 13 

Hochvakuumpumpen 123 

HPLC 194, 205 

Hygiene 8 

Hypsochrome Verschiebung 304 

Ideale Gase 219 

Ideale Mischung 81 

Identifizierung durch Derivate 287 

Aldehyde und Ketone 293 

Alkohole 287 

Carbonsäuren 293 

Phenole 289 

prim.- und sek. Amine 290 

tert. Amine 291 

Inertgas 219 

Inkrementsysteme 

für NMR 330 

für UV 305 

Innenthermometer 55 

Intensivkühler 43 

Internet 358 

Interpretation von IR-Spektren 316 

IR-Spektroskopie 309 

IR-Spektrum 311 

Isomorphie 64 

Kältemischung 50 

Kältethermometer 51 

Kaltextraktion 176 

KBr-Pressling 313 

Kegelschliff 36 

Kennzeichnung von Chemikalien 10 

371

Anhang 

Kernspin 320 

Kieselgel 

für Chromatographie 179 

modifiziertes 180 

als Trockenmittel 46, 242, 245 

Kieselgur 136 

Kolonnenkopf 99 

Kompressions-Vakuummeter 125 

Kondensieren 62 

Kontinuierliche Extraktion 174 

Kopplungskonstante 327 

KPG-Rührer 47, 54 

Kraftkonstante 310 

Krebserzeugende Stoffe 20 

Kristallisat 144 

Kristallisation 144 

Kristallisationsgeschwindigkeit 144 

Kristallisieren 63 

Kritischer punkt 62 

Krümmer 237 

Kugelkühler 43 

Kugelrohrdestillation 113 

Kugelschliff 37 

Kühlbad 49 

Kühler 42 

Kühlfalle 93, 122 

Kühlfinger 163 

Küken 41 

Kupferblock 68 

Kurzwegdestillation 114 

Küvette 308 

Laborbrände 23 

Laborjournal 344 

Labormantel 8 

Laborordnung 2 

Laborunfälle 24 

Lambert-Beer’sches Gesetz 301 

Lapporte-Regel 303 

Laufmittel 181 

Rückgewinnung 202 

Lavaldüse 118, 123 

LC 50 17 

LD 50 17 

Leichtentzündliche Substanzen 13 

Liebig-Aufsatz 97 

Liebig-Kühler 43, 85 

Literatur 346 

Literaturrecherche 354 

Lobar-Fertigsäulen 196 

Lösungsmittel 

Mischbarkeit 152 

Polarität 151 

Reinigung und Trocknung 247 

Luftkühler 42 

Lyophilisierung 163 

Magnetfeld 320 

Magnetisches Moment 320 

Magnetrührer 46 

Magnetrührstab 46 

Magnetventil 95 

Manometer 124 

Massenspektrometrie 333 

Massentrennung 336 

McLafferty-Umlagerung 339 

Mechanischer Rührer 47 

Mehrfachextraktion 169 

Mehrstufendestillation 98 

Membranfilter 130 

Membran-Vakuummeter 125 

Mempranpumpe 119 

Metallbad 48 

Metallkühler 14, 43 

Mikrodestillation 115 

Mischkristallbildung 64 

Mischschmelzpunkt 64, 69 

Mobile Phase 178 

Molekülion 334 

Molekülschwingung 309 

MPLC 194 

Multiplizität 302 

Mutterlauge 140, 145 

Nachlauf 88 

Nachweis funktioneller Gruppen 285 

Aldehyde 292 

Alkene) 286 

Säuren und Basen) 285 

spektroskopischer Nachweis 285 

Nachweis von Heteroelementen 277 

Halogene 276 

Phosphor 276 

372

Register 

Schwefel 276 

Stickstoff 276 

NaCl-Platte 312 

Nadelventil 41, 224 

Nebenschluss 126 

Nernst’scher Verteilungssatz 168, 178, 

210 

Nicht ideale Mischung 83 

NMR-Spektroskopie 320 

1 H-NMR 324 

13 C-NMR 328 

Nomogramm 79 

Normschliff 36 

Normschliff-Thermometer 51 

Nujol 313 

Ölbad 48 

Olive 40 

Ölpumpe 120 

Online-Zeitschriften 357 

Oxidationsmittel 13 

Packungsmaterial 191 

Papierfilter 130 

Paritätsverbot 303 

Partialdruck 81 

Patente 349, 357 

Perforation 168, 174 

Peroxide 14, 16, 258 

Phasendiagramm 62 

Phasentrennung 171 

Planschliff 37 

Polarität 151, 182 

Polarimetrie 74 

Porosität 134 

Primärliteratur 346 

Pyrex 36 

Quecksilber 28 

Quecksilbermanometer 124 

Quickfit 40, 55 

Radikalkationen 333 

Raoult’sches Gesetz 64, 81 

Raschigringe 100 

Reaktionsapparatur 52 

Reaktionsgefäß 42 

Reaktive Chemikalien 

Gefahren 12 

Desaktivierung 29 

Recycling 31 

Reduzierventil 222 

Refraktometrie 72 

Regulierventil 224 

Reinigung von Lösungsmittel 247 

Alkohole 269 

Aminen 266 

aprotisch dipolare Lösungsmittel 264 

Carbonsäuren und Derivate 271 

chlorierten Kohlenwasserstoffe 257 

Ester 263 

Ether 258 

Kohlenwasserstoffe 253 

Reizende Substanzen 19 

Rektifikation 98 

Relaxation 321 

Reproduktionstoxische Stoffe 21 

Resonanzfrequenz 321 

Retentionsfaktor 187 

Retentionsmechanismus 178 

Retentionsvolumen 86, 103, 191 

Retentionszeit 191 

Reversed-Phase-Chromatographie 180 

Ringspaltkolonne 116 

Rohrverbindung 39 

Rotationsverdampfer 31, 94 

R-Satz 3, 362 

Rückflusskühler 42 

Rücklaufverhältnis 100 

Rückschlagventil 119 

Rührhülse 48 

Rührverschluss 47 

Rührwelle 47 

Rundfilter 131 

Rundkolben 42 

Sättigung 321 

Saugvermögen 117 

Säulenchromatographie (SC) 190 

Scheidetrichter 169 

Schlauchschellen 41 

Schlauchverbindung 39 

373

Anhang 

Schlenk-Kolben 97, 237 

Schlenkrohr 237 

Schlifffett 37 

Schliffhahn 41 

Schliffsicherung 38 

Schmelzbereich 64 

Schmelzdiagramm 64 

Schmelzdruckkurve 62 

Schmelzen 63 

Schmelzintervall 64 

Schmelzpunkt 62 

Schmelzpunktapparatur 

nach Thiele 65 

nach Tottoli 67 

automatische 68 

Schmelzpunktdepression 63 

Schmelzpunktröhrchen 65 

Schnittverletzungen 23, 25 

Schraubverschluss 40 

Schutzgas 219, 227 

Ballontechnik 235 

in Reaktionsapparaturen 233 

Sekundärliteratur 349 

Sensibilisierende Stoffe 22 

Sicherheit im Labor 1 

Sicherheitsbelehrung 3 

Sicherheitseinrichtungen 7 

Sicherheitsvorschriften 3 

Siedediagramm 82, 98 

Siedekapillare 92 

Siedepunkt 70, 78 

Siedepunktbestimmung 70 

im Makromaßstab 71 

nach Siwolobow 71 

Siedesteine 86 

Sonderabfallbehälter 29 

Soxleth-Extraktor 176 

Spektroskopie 300 

Spezifischer Drehwert 74 

Spindelhahn 41 

Spinne 88 

Spin-Spin-Kopplung 325 

Spritzenfilter 136 

Sprühreagentien 185 

S-Satz 3, 362 

Standard-Reaktionsapparatur 52 

Stationäre Phase 178 

Stockthermometer 51 

Strömungswiderstand 118 

Strahlungsenergie 301 

Streckschwingung 309 

Strömungsleitwert 118 

Sublimat 160 

Sublimation 158 

Apparaturen 161 

Vorproben 161 

Sublimationsdruckkurve 62, 158 

Tailing 195 

Teflonhülsen 39 

Temperaturgradient 140 

Temperaturprogramm 208 

Thermometer 50 

Totaldruck 117 

Totalreflektion 73 

Totvolumen 191 

Totzeit 191, 212 

Trägergas 208 

Transmission siehe Durchlässigkeit 

Transport von Chemikalien 10 

Trennfaktor 192 

Trennleistung 102 

Trennsäule 191, 206, 209 

Trennstrecke 184 

Trennstufen 102 

Trennstufenhöhe 102, 195 

Trennstufenzahl 195 

Trennung von Produktgemischen 279 

durch Extraktion 282 

durch Destillation 279 

Trocknen von Feststoffen 146, 245 

Trocknen von Lösungen 246 

Trocken von Lösungsmitteln 247 

mit Alkalimetallen 250 

mit Aluminiumoxid 248 

mit Metallhydriden 250 

mit Molekularsieb 249 

von Alkoholen 269 

von Aminen 266 

von aprotisch dipolaren Lösungsmitteln 

264 

von Carbonsäuren und -derivaten 271 

374

Register 

von chlorierten Kohlenwasserstoffen 

253 

von Estern 263 

von Ethern 258 

von Kohlenwasserstoffen 253 

Trockenmittel 45, 146, 240 

Trockenrohr 45 

Trockenturm 228 

Tropftrichter 44 

Turbomolekularpumpe 124 

Überdruck 53 

Überdruckventil 232 

nach Stutz 228, 232 

Überführungskanüle 236 

Übergangsstück 45 

Überkritische Gase 62 

Überlappungsverbot 303 

Umfüllen luft- und feuchtigkeitsempfindlicher 

Substanzen 235 

Umkehrfritte 238 

Umkehrphasen-Chromatographie 180 

Umkristallisation 140 

Auswahl der Lösungsmittel 150 

im Halbmikromaßstab 147 

im Makromaßstab 141 

im Mikromaßstab 146 

von unbekannter Substanzen) 149 

Vorproben 149 

Umlaufapparatur 251 

Umwelt 22 

Unfallverhütungsvorschriften 2 

UV/vis-Spektroskopie 302 

UV/vis-Spektrum 307 

Verschüttete Chemikalien 28 

Verteilerrechen 231 

Verteilungskoeffizient 168 

Vigreux-Kolonne 58, 99, 102 

Vorlagekolben 85, 88 

Vorlauf 88 

Vorstoß 

einfacher 85 

nach Bredt 88 

Waschflasche 57 

Wasserabscheider 59, 108 

Wasserbad 48 

Wasserdampfdestillation 110 

Wassergefährdungsklassen 29 

Wasserstrahlpumpe 118 

Wasserwächter 44 

Wilsonspiralen 100 

Witt’scher Topf 134 

Wood’sche Legierung 48 

Woulff’sche Flasche 91,95 

Zeitschriften 346 

Zündtemperatur 12 

Zustandsdiagramm 62 

Zweihalskolben 42 

Zweiwegehahn 41 

Vakuskop nach Gaede 125 

Vakuumcontroller 95, 126 

Vakuumkonstanthalter 126 

Vakuumpumpe 91, 116 

Valenzschwingung 309 

van-Deemter-Gleichung 195 

Verätzungen 25 

Verbrennungen 24 

Verdampfen 62 

Verdampfungsenthalpie 78 

Verletzungen 23, 25 

375

Arbeitsmethoden in der Organischen Chemie - Integriertes ...

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