Lektion 1.1

Arbeiten im Labor und Sicherheit

17 min Lesezeit

Du backst einen Kuchen nach Rezept. Du wiegst das Mehl ab, misst die Milch, stellst den Ofen ein und schaust auf die Uhr. Im Chemielabor ist es ähnlich. Dort arbeitest du aber mit Stoffen, die heiß werden, spritzen oder die Haut reizen können. Deshalb gelten feste Regeln.

Dazu kommen Fragen, die ein Rezept nicht beantwortet. Wie erzählst du anderen, was du getan und gesehen hast, damit sie es wiederholen können? Und wie findest du heraus, ob in einem Stück Brot Stärke steckt, ohne davon zu probieren?

Definition

Sicherheitsregeln im Labor

Das Labor ist ein Raum zum Experimentieren. Ein Versuch (auch Experiment) ist ein genau geplantes Ausprobieren, mit dem du eine Frage beantwortest. Bei jedem Versuch gelten diese Regeln:

  • Trage eine Schutzbrille und einen Kittel. Binde lange Haare zusammen.
  • Beginne erst, wenn deine Lehrkraft es erlaubt. Mache nur die geplanten Versuche.
  • Iss und trink nicht im Labor. Probiere keinen Stoff, auch nicht, wenn er wie Salz aussieht.
  • Rieche nie direkt am Gefäß. Fächle dir den Geruch mit der Hand zu.
  • Halte Tisch und Wege frei. Lies jedes Etikett, bevor du einen Stoff nimmst.
  • Melde Verletzungen, Spritzer und Scherben sofort. Spritzer ins Auge spülst du sofort mit viel Wasser aus.
  • Wisse, wo Notausgang und Feuerlöscher sind. Wasche dir am Ende die Hände.
Definition

Gefahrstoffe und Gefahrensymbole

Gefahrstoffe können Menschen oder die Umwelt schädigen. Auf ihrer Verpackung steht ein Gefahrensymbol: eine Raute, also ein auf die Spitze gestelltes Quadrat, mit rotem Rand, weißem Hintergrund und schwarzem Bild. Dazu steht ein Signalwort, „Achtung“ oder bei größerer Gefahr „Gefahr“.

Das Bild zeigtBedeutungBeispiel
eine FlammeentzündbarBrennspiritus
eine Flamme über einem Kreisbrandfördernd, Feuer brennt heftigerSauerstoff aus der Flasche
eine GasflascheGas unter Druck, kann platzenCampinggas
eine explodierende BombeexplosivFeuerwerkskörper
eine Hand und ein Metallstück unter Tropfenätzend, zerstört Haut, Augen, MetallAbflussreiniger
ein Totenkopf mit gekreuzten Knochengiftig, schon wenig macht schwer krankQuecksilber
ein Ausrufezeichenreizend, schadet der Gesundheitmanche Reiniger
ein Mensch mit Stern auf der Brustschwere Langzeitgefahr für die GesundheitBenzin
ein toter Baum und ein toter FischumweltgefährlichPflanzenschutzmittel

Ein Symbol heißt „besonders vorsichtig sein“. Zu Hause: Mische nie Reiniger und fülle nie etwas in Getränkeflaschen um. Mit Stoffen aus Putzschrank, Keller oder Garage experimentierst du nicht ohne Erwachsene.

Definition

Laborgeräte und der Gasbrenner

GerätWofür
Reagenzglaskleine Mengen mischen oder erhitzen, steht im Reagenzglasständer
Becherglasgrößere Mengen Flüssigkeit halten
MesszylinderVolumen genau messen
Reagenzglasklammerein heißes Reagenzglas halten

Der Gasbrenner erhitzt mit einer Gasflamme. So bedienst du ihn:

  • Binde die Haare zusammen, setze die Schutzbrille auf und räume Brennbares weg.
  • Schließe die Luftzufuhr. Halte ein brennendes Streichholz neben das Brennerrohr und öffne dann den Gashahn.
  • Mit geschlossener Luftzufuhr brennt die gelbe Sicherheitsflamme. Sie ist gut zu sehen und weniger heiß. Mit offener Luftzufuhr brennt die blaue, rauschende Flamme. Sie ist viel heißer und schwer zu sehen. Die hellste Flamme ist also nicht die heißeste.
  • Stelle in Pausen die Sicherheitsflamme ein. Zum Schluss drehst du das Gas ab. Lass einen brennenden Brenner nie allein.

Ein Reagenzglas füllst du höchstens zu einem Drittel. Halte es mit der Klammer schräg in die Flamme, bewege es hin und her und richte die Öffnung weg von dir und anderen. Sonst kann heiße Flüssigkeit herausspritzen. Zu Hause: Kein Feuer und kein Gasherd ohne Erwachsene.

Definition

Messen: Temperatur, Masse, Volumen und Zeit

Messen heißt, eine Größe mit einem Gerät zu bestimmen. Ein Messwert besteht aus Zahl und Einheit, zum Beispiel 250 ml. Das Volumen ist der Platz, den ein Stoff einnimmt. Die Masse sagt, wie viel Stoff etwas hat. Im Alltag nennst du sie Gewicht.

GrößeGerätEinheitWorauf du achtest
TemperaturThermometerGrad Celsius (°C)Warte, bis die Anzeige still steht.
MasseWaageGramm (g), Kilogramm (kg)1 kg sind 1000 g.
VolumenMesszylinderMilliliter (ml), Liter (l)Lies auf Augenhöhe am unteren Rand der Flüssigkeit ab. 1 l sind 1000 ml.
ZeitStoppuhrSekunde (s), Minute (min)1 min sind 60 s.
Definition

Erkenntnisweg, Beobachten und Versuchsprotokoll

Chemikerinnen und Chemiker gehen in vier Schritten vor. Das ist der Erkenntnisweg:

  • Frage: Was willst du wissen?
  • Vermutung: Was glaubst du, wird passieren? Schreibe es vor dem Versuch auf.
  • Versuch: Du prüfst die Vermutung. Du änderst nur eine Sache und hältst alles andere gleich. Nur so weißt du, was die Wirkung hat.
  • Auswertung: Du vergleichst das Ergebnis mit der Vermutung und antwortest auf die Frage.

Beobachten heißt, genau zu schauen, zu hören, zu messen und alles aufzuschreiben. Du trennst die Beobachtung (was du wahrnimmst) von der Deutung (was du daraus schließt). „Das Wasser wird milchig“ ist eine Beobachtung. „Es ist Kohlenstoffdioxid da“ (ein Gas, das du weiter unten nachweist) ist eine Deutung.

Das Versuchsprotokoll hält den Versuch fest, sodass andere ihn wiederholen können. Es hat diese Teile: Frage, Vermutung, Material (mit Mengen), Sicherheit (Gefahren und Schutz), Durchführung (Schritte in richtiger Reihenfolge), Beobachtung (Gesehenes und Messwerte mit Einheit) und Auswertung (Antwort auf die Frage).

Beispiel

Ein Versuchsprotokoll: Zucker in Wasser

Frage: Löst sich Zucker in warmem Wasser schneller als in kaltem? Die Messwerte sind Beispielwerte.

TeilInhalt
VermutungIm warmen Wasser geht es schneller.
Material2 Bechergläser, Thermometer, Waage, Messzylinder, Stoppuhr, Löffel, Zucker, kaltes und warmes Wasser
SicherheitSchutzbrille tragen. Nichts probieren.
DurchführungIn jedes Glas kommen 100 ml Wasser und 5 g Zucker. Du rührst gleich oft um und stoppst die Zeit, bis nichts mehr zu sehen ist.
BeobachtungKaltes Wasser, 12 °C: nach 90 s ist der Zucker weg. Warmes Wasser, 40 °C: nach 35 s ist der Zucker weg.
AuswertungIm warmen Wasser dauerte es 90 s − 35 s = 55 s kürzer. Die Vermutung ist bestätigt.

Wasser und Zucker waren in beiden Gläsern gleich. Nur die Temperatur war anders. Deshalb kannst du den Unterschied der Temperatur zuschreiben. Die Beobachtung enthält nur Zahlen und Gesehenes. Zu Hause: Nimm Wasser aus dem Hahn. Heißes Wasser aus dem Wasserkocher gehört nur in Erwachsenenhand.

Definition

Nachweisreaktionen

Eine Nachweisreaktion zeigt mit einer typischen Veränderung, dass ein bestimmter Stoff da ist.

Nachweis vonSo gehst du vorDas siehst du, wenn der Stoff da ist
Stärke (steckt in Kartoffeln, Brot, Nudeln)Du gibst einen Tropfen Iod-Lösung (gelbbraun) auf die Probe, zum Beispiel Kartoffel oder Brot.Die Stelle wird blauschwarz. Bei Zucker bleibt es gelbbraun.
Kohlenstoffdioxid (das Gas aus Sprudel und Atem)Du leitest das Gas in klares Kalkwasser (Wasser mit gelöstem Kalk).Das Kalkwasser wird milchig trüb.
Sauerstoff (das Gas in der Luft, das wir zum Atmen brauchen)Du hältst einen glimmenden Holzspan (ein Holzstäbchen, das nur noch glüht) in das Gas (Glimmspanprobe).Der Span flammt hell auf. In Luft glimmt er nur weiter.

Iod-Lösung färbt Haut und Kleidung. Kalkwasser reizt Augen und Haut. Du trägst die Schutzbrille. Zu Hause nicht ohne Erwachsene: Iod-Lösung, Kalkwasser und alles mit Streichhölzern.

Beispiel

Was steckt in der Atemluft?

Frage: Enthält deine Atemluft Kohlenstoffdioxid? Du bläst mit einem Strohhalm vorsichtig in klares Kalkwasser. Du saugst nie am Halm, denn Kalkwasser darf nicht in den Mund.

Beobachtung: Das Kalkwasser wird milchig trüb. Deutung: Nur Kohlenstoffdioxid trübt Kalkwasser, also steckt es in deiner Atemluft.

Definition

Modell als Denkwerkzeug

Ein Modell ist eine vereinfachte Vorstellung von etwas, das du nicht direkt sehen kannst. Ein Globus ist ein Modell der Erde. Ein Stadtplan zeigt Straßen und lässt Bäume weg. Ein Modell hilft dir zu erklären. Passt eine Beobachtung nicht dazu, verbesserst du das Modell. In der Chemie nutzt du später das Teilchenmodell.

Häufige Fehler

Beobachtung und Deutung vermischen

„Ich habe beobachtet, dass Kohlenstoffdioxid das Kalkwasser trübt.“

Richtig ist

Kohlenstoffdioxid kannst du nicht sehen. Du beobachtest nur: Das Kalkwasser ist milchig geworden. Dass es am Kohlenstoffdioxid liegt, ist die Deutung. Sie gehört in die Auswertung.

Häufige Fehler

Falsche Vermutung heißt misslungener Versuch

„Ich dachte, Zucker löst sich im kalten Wasser genauso schnell. Das stimmte nicht, also war der Versuch schlecht.“

Richtig ist

Eine widerlegte Vermutung ist ein gutes Ergebnis, denn du hast etwas Neues gelernt. Misslungen ist ein Versuch, wenn du etwas falsch gemessen oder mehrere Dinge gleichzeitig verändert hast.

Zusammenfassung

  • Im Labor schützen Schutzbrille, Kittel, zusammengebundene Haare und klare Regeln. Du isst, trinkst und probierst nichts.

  • Gefahrensymbole sind rote Rauten mit schwarzem Bild, zum Beispiel Flamme, Totenkopf oder Ausrufezeichen.

  • Beim Gasbrenner ist die gelbe Sicherheitsflamme gut sichtbar und kühler, die blaue Flamme ist viel heißer.

  • Gemessen werden Temperatur (°C), Masse (g, kg), Volumen (ml, l) und Zeit (s, min), immer mit Einheit.

  • Der Erkenntnisweg lautet Frage, Vermutung, Versuch, Auswertung. Im Protokoll trennst du Beobachtung und Deutung.

  • Nachweise: Iod-Lösung färbt Stärke blauschwarz, Kohlenstoffdioxid trübt Kalkwasser, in Sauerstoff flammt ein Glimmspan auf.

  • Ein Modell ist eine vereinfachte Vorstellung, die beim Erklären hilft.

Übungen

Aufgabe 1Multiple Choice

Auf einer Flasche ist eine rote Raute mit einer schwarzen Flamme. Was bedeutet das?

Aufgabe 2Multiple Choice

Welcher Satz gehört zur Beobachtung, nicht zur Deutung?

Aufgabe 3Numerisch

Wasser hat vor dem Erhitzen 18 °C. Nach dem Erhitzen zeigt das Thermometer 74 °C. Um wie viel Grad ist es wärmer geworden?

Aufgabe 4Numerisch

Du brauchst 1,5 Liter Wasser. Dein Messzylinder fasst 500 ml. Wie oft füllst du ihn bis zum Rand?

Aufgabe 5Multiple Choice

Du erhitzt Wasser in einem Reagenzglas über dem Gasbrenner. Was ist richtig?

Aufgabe 6Freitext

Du willst wissen, ob in einem Stück Brot Stärke steckt. Beschreibe den Versuch, sage, was du beobachtest, wenn Stärke da ist, und nenne eine Sicherheitsregel.