Kühlen

Das Kühlen dient im Labor zum Abkühlen von Stoffen und zum Verhindern, dass Reaktionen aufgrund der vorliegenden Wärme zu heftig ablaufen. Stoffe oder Stoffgemische mit einer Temperatur bis 40 °C kühlt man mit einer Kältemischung. Bei Temperaturen darüber kommt meistens Wasser zum Einsatz. Auch eine Luftkühlung macht in einigen Fällen Sinn, sofern die Kühlrohre ausreichend lang dimensioniert sind.

Beim Destillieren wird ein Stoffgemisch im Destillierkolben über den Siedepunkt der zu destillierenden Flüssigkeit erhitzt, so dass sie verdampft. Im Kühler kondensiert der Dampf wieder zu einer Flüssigkeit. Bei den verwendeten Kühlern dient meist Wasser als Kühlmittel, das durch eine darum herum liegende, zweite Röhre geleitet wird. Der Wasserzufluss erfolgt stets an der am tiefsten liegenden Stelle des Kühlers. Liebigkühler bestehen aus einem einfachen, ummantelten Rohr, bei den Schlangenkühlern ist das Rohr zur Erhöhung der Oberfläche gewunden. Sie werden in Schräglage besonders bei der Destillation eingesetzt. Eine einfache Destillationsapparatur besitzt lediglich ein langes Rohr mit Luftkühlung.

Beim Extrahieren oder beim Auflösen von Stoffen in warmen, leicht entzündlichen Flüssigkeiten soll die verdampfende Flüssigkeit wieder aufgefangen werden. Die Kühler werden dabei senkrecht auf den erhitzen Kolben gesteckt. Die verdampfte Flüssigkeit kondensiert an den Kühlrohren und tropft wieder zurück in den Kolben. Der Kugelkühler und der Dimrothkühler eignen sich als Rückflusskühler.

Zur Verflüssigung leicht flüchtiger Stoffe verwendet man Kältefallen. Ein einfacher Kühlfinger kann aus einem Reagenzglas mit Seitenrohr gebaut werden. Kühlfinger werden bei Vakuumdestillationen vor die Pumpe geschaltet, um diese vor Verunreinigungen zu schützen. Diese Apparatur eignet sich auch zum Resublimieren von Iod:

Will man einen Reaktionsbehälter kühlen, kann man ihn in ein zweiten Behälter stellen, in dem sich Eis, Trockeneis oder eine Kältemischung befindet. Manche Salze lösen sich unter Wärmeaufnahme aus der Umgebung in Wasser oder Eis unter starker Abkühlung. Die Tabelle gibt eine Übersicht, welche Temperaturen erreicht werden können:

Trockeneis ist verfestigtes Kohlenstoffdioxid. Das Zerkleinern von Trockeneis darf nur in den dafür vorgesehenen Beuteln erfolgen. Dabei sind stets eine Schutzbrille und Schutzhandschuhe zu tragen. Die Hinweise zum Umgang mit Trockeneis sind zu lesen. Zur Herstellung einer Kältemischung füllt man ein Becherglas mit 0,1 Liter Ethanol und gibt unter ständigem Rühren langsam zerkleinertes Trockeneis hinzu. Zunächst wallt die Mischung durch das Entweichen des gasförmigen Kohlenstoffdioxids auf. Die Kältemischung ist fertig, sobald die Temperatur nicht mehr sinkt.

Beim Arbeiten mit flüssigem Stickstoff sind besondere Sicherheitsmaßnahmen notwendig, da viele Glasgeräte tiefkalte Temperaturen nicht aushalten und die Berührung mit der Haut und oder mit den Augen zu schweren Erfrierungen oder Schäden führen kann.