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Skript zum Anorganisch-Chemischen Teil des
Molekülchemischen Praktikum 2 (AC-MC2)
für Studenten im Bachelorstudiengang Chemie
Universität Heidelberg
Stand: Okt 2018, Version 2.5
Ansprechpartner:
Dr. Lutz Greb
Dr. Dumitru Arian
Inhaltsverzeichnis
1. Praktikumsordnung ......................................................................................................................... 3
1.1. Das wichtigste auf einen Blick! ................................................................................................ 3
1.2. Teilnahmebedingung und Allgemeiner Ablauf ........................................................................ 4
1.3. Sicherheit ................................................................................................................................. 5
1.4. Abfallbeseitigung, Saalputz und Saaldienst ............................................................................. 6
1.5. Platzausrüstung, Glasbruch, Platzübergabe ............................................................................ 7
2. Protokolle ........................................................................................................................................ 7
2.1. Vorprotokoll und Sicherheits-Kolloquium ............................................................................... 7
2.2. Hauptprotokoll ........................................................................................................................ 8
3. Präparate ......................................................................................................................................... 9
3.1. Arbeiten unter Inertgas-Atmosphäre ...................................................................................... 9
3.1.1. Allgemeine Hinweise ....................................................................................................... 9
3.1.2. Schlenklinie .................................................................................................................... 10
3.1.3. Lösungsmittel ................................................................................................................ 11
3.1.4. Glovebox ........................................................................................................................ 12
3.2. Präparate-Verzeichnis ........................................................................................................... 14
3.2.1. Lehrpräparate (L1-L13) .................................................................................................. 14
3.2.2. Arbeitskreis-Präparate (A1-A12) ................................................................................... 28
4. Abschlusskolloquium, Seminarvortrag und Bewertung ................................................................ 31
4.1. Abschlusskolloquium ............................................................................................................. 31
4.2. Seminar und Seminarvortrag, Einführungskurs „Angewandte Analytik“ .............................. 31
4.3. Bewertung ............................................................................................................................. 32
Laufzettel Saalausleihe (verbleibt beim Assistenten) ....................................................................... 32
Teile dieses Skriptes wurden mit freundlicher Genehmigung aus dem Praktikumsskript des Master-
Praktikum Molekülchemie der Universität Freiburg übernommen.
1. Praktikumsordnung
1.1. Das wichtigste auf einen Blick!
- Das Skript muss durchgelesen und verstanden werden (in seiner aktuellsten Form, einige Tage
vor Beginn des Blocks die Version in Moodle checken). Zu Beginn des Blockes wird die
ausgefüllte Einverständniserklärung beim Assistenten abgeben.
- Die Anwesenheit bei Laborplatzübernahme (erster Tag des Praktikums) und bei
Laborputz/Platzabgabe (letzter Tag des Praktikums) ist verpflichtend. Die Termine werden
rechtzeitig über Moodle bekanntgegeben.
- Sie erhalten bei Platzübernahme ein Laufzettel, auf dem Sie die Vollständigkeit des Platzes
quittieren oder Unvollständigkeit vermerken. Diesen Zettel geben Sie beim Assistenten bei
Platzübernahme ab. Eventuell fehlenden Gegenstände werden im Laufe der ersten Woche
ersetzt. Am Ende des praktischen Teils erfolgt eine erneute Überprüfung der Ausrüstung durch
den Assistenten. Fehlende oder defekte Teile werden Ihnen in Rechnung gestellt
(Versicherung?!).
- Der anorganisch-molekülchemische Teil des Praktikums dauert 5 Wochen. Praktikumszeiten
sind montags bis freitags von 13:00 bis 18:00 Uhr.
- Ziel des Praktikums ist die erfolgreiche Synthese von 5 Präparaten incl. der Protokolle, sowie
das erfolgreiche Abschlusskolloqium. (+ die unter 1.2. genannten Punkte)
- Die Abgabe der Hauptprotokolle für die letzten Präparate muss spätestens 2 Wochen nach
dem letzten Praktikumstermin erfolgen. Es erfolgt eine erste Abgabe in gedruckter Form an
den Assistenten, und eine anschließende Abgabe in elektronischer Form an: [email protected]
heidelberg.de
- Termine für das Abschlusskolloquium müssen rechtzeitig mit dem Assistenten vereinbart
werden und in einem Zeitraum von spätestens 4 Wochen nach dem letzten Praktikumstermin
stattfinden.
- Am ersten Tag des Praktikums findet ein Einführungskurs zum Praktikums statt (jeweils 13:00
– 14:00 Uhr, Seminarraum AC, SR149).
- Zu Beginn des Praktikums wird ein Saaldienst eingeteilt. Der Saaldienst ist in dieser Woche für
den reibungslosen Ablauf des Praktikums verantwortlich (Stickstoff!). Sollte der Saaldienst
abwesend sein, muss eigenständig für Ersatz gesorgt werden.
1.2. Teilnahmebedingung und Allgemeiner Ablauf
Zur Teilnahme am Praktikum müssen laut Studienordnung die Module AC I, AC II, AC III, OC I, OC II alle
erfolgreich absolviert worden sein. Die Teilnahme an nur AC-MC2 oder nur OC-MC2 ist nicht möglich!
Es ist Pflicht, sich mit den Praktikumsrichtlinien (dieses Skript) vertraut zu machen und die
Einverständniserklärung am Ende des Skriptes zu Beginn unterschrieben beim Assistenten abzugeben.
Vor Beginn des Praktikums wird jeder Teilnehmer über Sicherheitsbestimmungen und
Vorsichtsmaßnahmen zur Unfallverhütung unterrichtet (siehe Skript 1.2. und Sicherheitstag). Der
Aufenthalt im chemischen Labor ist nur jenen Praktikanten gestattet, die dort einen Arbeitsplatz
besitzen. Besucher dürfen aus Sicherheitsgründen nicht in den Laboratorien empfangen werden. Die
Arbeitsplätze und Garderobenschränke werden vom Institut zugeteilt. Die Schlüssel werden am ersten
Praktikumstag ausgeteilt. Die Universität übernimmt keine Haftung für den Inhalt der Schränke. In
keinem Fall dürfen in den Garderobenschränken Chemikalien oder Geräte gelagert werden.
Der anorganisch-molekülchemische Teil des Praktikums dauert 5 Wochen. Praktikumszeiten sind
montags bis freitags von 13:00 bis 18:00 Uhr. Das Arbeiten in den Praktikumssälen ist nur während
diesen von den Leitern des Praktikums festgelegten Arbeitszeiten erlaubt.
Zum erfolgreichen Abschluss des Praktikums müssen folgende Leistungen erbracht werden:
• Erfolgreiche Synthese von fünf Präparaten (siehe Skript 3.2.), inklusive Sicherheitskolloquium
und Vorprotokoll (siehe Skript 2.1.), Charakterisierung durch die für das jeweilige Präparat
geeigneten Analysemethoden sowie Anfertigung eines entsprechenden Hauptprotokolls
(siehe Skript 2.2). Es werden maximal zwei Präparate gleichzeitig ausgegeben.
• Erfolgreich absolviertes Abschlusskolloquium (siehe Skript 4.1.)
• Teilnahme am Einführungsseminar 13:00 – 14:00 Uhr, erster Tag (siehe Skript 4.2.)
• Teilnahme am Saalputz vor der Platzabgabe (siehe 1.3.)
• Besuch des praktikumsbegleitenden Seminars (Anwesenheitspflicht, Fernbleiben vom Seminar
ist nur in Ausnahmefällen und nach vorheriger Rücksprache mit einem Saalassistenten
gestattet)
• Ein Seminarvortrag (entweder im AC oder OC-Teil, siehe Skript 4.2.)
• Teilnahme am Sicherheitstag (siehe Skript 1.2.)
• Besuch von mindestens drei Dienstagsskolloquien der chemischen Gesellschaft
Eine bestehende oder vermutete Schwangerschaft ist unverzüglich beim Praktikumsleiter zu melden.
Bei Zuwiderhandlungen gegen die Praktikums- oder Laborordnung können Maßnahmen gegen den
betreffenden Studenten ergriffen werden. Für alle Schäden, die durch Nichtbeachtung der Praktikums-
oder Laborordnung entstehen, haftet die/der Verursacher/in. In die Abschlussnote fließen
Präparate/Protokolle, Abschlusskolloquium und gegebenenfalls der AC-Seminar-Vortrag ein.
Genaueres zur Bewertung, siehe Skript 4.3.
1.3. Sicherheit
Für alle Arbeiten in diesem Praktikum gilt die Laboratoriumsordnung des Anorganisch-Chemischen
Instituts (http://www.uni-heidelberg.de/md/aci/enders/arbeitskreis/dokumente/laborordnung.pdf),
sowie die "Richtlinien für chemische Laboratorien" der Berufsgenossenschaft der chemischen
Industrie.
Spezifische, dieses Praktikum betreffende Punkte werden im Folgenden kurz angesprochen.
Sicherheitstag
Die Teilnahme am Sicherheitstag ist für alle Praktikumsteilnehmer Pflicht. Er findet normalerweise am
ersten Freitag nach Vorlesungsbeginn statt. Das präparative Arbeiten ist während dieser Zeit
untersagt. Nach Teilnahme an Sicherheitsbelehrung und Löschübung wird dies mit einer Unterschrift
des Praktikumsteilnehmers bestätigt. Unentschuldigtes Fehlen führt zum Ausschluss vom Arbeiten im
Saal!
Spezifische Hinweise
Die meisten Unfälle entstehen durch Unaufmerksamkeit, Handlungen gegen den gesunden
Menschenverstand oder Nichtbeachtung von Anweisungen der Assistenten. Folgenden spezifischen
Punkten ist bei der Arbeit im AC-MC2-Labor zusätzlich Beachtung zu schenken:
• Es dürfen nur Experimente durchgeführt werden, die angeordnet sind. Hierzu muss ein
Vortestat vom zuständigen Assistenten durchgeführt worden sein, sowie ein Vorprotokoll
vorliegen. Mengen und Stoffangaben dürfen nicht verändert werden, es sei denn der
zuständige Assistent ordnet dies an und unterschreibt einen entsprechenden Vermerk auf
dem Vorprotokoll.
• Das Arbeiten ist nur nach sorgfältiger Planung der Versuche erlaubt. Hierzu gehören
insbesondere Überlegungen, wie die Kontrolle der Stoffe unter allen Umständen
gewährleistet ist, und wie Rückstände beseitigt werden können.
• Apparaturen, die über Nacht in Betrieb bleiben müssen, dürfen nur in Nachträumen
aufgestellt werden. Hierzu ist die Genehmigung des aufsichtführenden Assistenten
einzuholen.
• Das Vorprotokoll oder eine Kopie ist bei jedem Versuch an der Abzugsscheibe anzubringen.
Dies gilt insbesondere für Apparaturen, die in den Sonderräumen stehen (Nachträume).
• Geräte wie Spektrometer oder Handschuhboxen dürfen nur in Absprache mit einem
Assistenten benutzt werden. Schäden müssen den Assistenten sofort gemeldet werden.
• Für die Entnahme von Stoffen unter Inertgasbedingungen sind unbedingt die
entsprechenden Richtlinien einzuhalten (siehe Skript 3.1.)
• Lagergefäße sind wasserfest zu beschriften, mit den entsprechenden Gefahrensymbolen zu
versehen und die Beschriftung mit durchsichtigem Klebeband zu überkleben.
Notfallmaßnahmen
Alle Praktikanten werden im Rahmen der Sicherheitsbelehrung über den Aufbewahrungsort und die
Verwendung der Verbandskästen und des Feuerlöschgerätes, der Sauerstoffselbstretter und der
Löschbrause, sowie über die Lage der Notausgänge in Kenntnis gesetzt. Über geringfügige
Verletzungen (Schnittwunden, Verbrennungen u.ä.) und die Benutzung der Verbandskasten ist der
Assistent umgehend zu informieren, und mit Eintrag im Verbandsbuch zu vermerken.
Bei Brand: Betätigen der Feuermelder; Telefon (im Saal) Notruf: 112
Bei schweren Verletzungen: Rettungsleitzentrale: 112
➔ Melden, was passiert ist und wo (Gebäude INF275, Erdgeschoss), Alarmierung aller
Personen in der Umgebung des Unfallortes. Alarmierung des zuständigen Assistenten
Eine sehr gute Übersicht über das Vorgehen im Notfall findet man unter:
http://www.uni-heidelberg.de/fakultaeten/chemgeo/aci/enders/arbeitskreis/seiten/unfall.html
1.4. Abfallbeseitigung, Saalputz und Saaldienst
• Das Einbringen von umweltrelevanten Chemikalien und organischen Lösungsmitteln in
Ausgüsse oder nicht besonders gekennzeichnete Abfallbehälter ist strengstens verboten. Für
die Entsorgung von wässrigen anorganischen Abfällen sowie von organischen Lösungsmitteln
stehen gekennzeichnete Behälter aus.
• Es ist darauf zu achten, dass die Abfälle jeweils in den richtigen Behälter geschüttet werden
(Verletzungs-/Unfallgefahr!). Feststoffe sind in die dafür vorgesehenen und
gekennzeichneten Abfallbehälter zu deponieren. Sehr reaktive, explosive oder stark ätzende
Chemikalien wie z.B. Natrium, müssen vor der Entsorgung abreagiert sein und dürfen nur
nach Absprache mit dem betreuenden Assistenten entsorgt werden!
• Deckel von Abfallkanistern niemals komplett Zudrehen und Gefäße nicht überfüllen!
• Bei Unklarheiten bezüglich Deklaration der Abfälle oder deren Vernichtung immer beim
Saalassistenten rückfragen. Dies gilt insbesondere bei pyrophoren Abfällen.
Der studentische Saaldienst achtet am Ende des Praktikumstags darauf, dass alles ausgeschaltet und
sauber hinterlassen wird. Am Abend Kontrolle der Gas- und Wasserhähne, Fenster, Abzüge,
Druckgasflaschen, elektrischen Geräte (Waagen, Rotis, Trockenschränke). Abfallkanister, die zu 80%
gefüllt sind, müssen dem Saalassistenten gemeldet werden. Die Stickstoffdewargefäße werden
anfangs gefüllt abgeholt und abends wieder zum Auffüllen rausgestellt. Einteilung des Saaldienstes:
Siehe aushängende Liste. Auch das täglich Aufräumen der GloveBox gehört zum Saaldienst.
Jeweils zur Beendigung der 5 wöchigen AC-MC2 Periode findet die Platzabgabe mit Saalputz statt, bei
dem die Geräte und Einrichtungen des Saals gereinigt werden. Die Teilnahme am diesem Saalputz ist
für alle Studenten, die einen Laborplatz belegt haben, verpflichtend. Der Arbeitsplatz und Abzug, sowie
gemeinsam genutzte Geräte und Arbeitsbereiche (Waagen, Glovebox, Rotationsverdampfer, Abgüsse,
Trockenschränke) sind zu reinigen.
1.5. Platzausrüstung, Glasbruch, Platzübergabe
Sie erhalten bei Praktikumsbeginn eine vollständige Grundausrüstung. Kontrollieren Sie die
Platzausrüstung sorgfältig, fehlende Teile müssen Sie am Praktikumsende ersetzen. Melden Sie
fehlende oder beschädigte Teile einem Saalassistenten (auf dem Übernahmebogen – sorgfältig
aufbewahren, liegt am Platz bei Platzübernahme). Zusätzlich besteht die Möglichkeit, aus der
Saalausleihe Geräte auszuleihen. Diese werden vom Saalassistenten ausgegeben und getrennt auf
einer Liste vermerkt (im Anhang des Skripts). Die Rückgabe kann jederzeit erfolgen (Rückgabe vom
Assistenten zu quittieren), Glasbruch aus der Saalausleihe wird separat vermerkt und Ihnen am Ende
berechnet.
Wir empfehlen dringend den Abschluss einer speziellen Haftpflichtversicherung, die auch für
entliehene Gegenstände aufkommt (dies ist in der normalen Privat-Haftpflicht ausgeschlossen). Eine
solche Versicherung kann über die Fachschaft Chemie abgeschlossen werden. Siehe:
https://fschemie.stura.uni-heidelberg.de/
Die Platzrückgabe findet direkt nach Beendigung der praktischen Arbeiten in Anwesenheit von Claudia
Dienenmann statt (Assistenten informieren). Der Übergabebogen ist auf jeden Fall mitzubringen, sonst
wird davon ausgegangen, dass der Platz zu Beginn vollständig übernommen wurde. Besorgen Sie
rechtzeitig vor der Platzrückgabe fehlende Kleinteile wie Rührfische, Stopfen, Kappen, Trichter,
Pinzetten etc. selbständig (es bietet sich ein hausinterner Kauf bei der Zentralausgabe an). Alle
Glasteile sind vor der Rückgabe zu reinigen und zu entfetten. Nicht ordnungsgemäß gereinigte Geräte
werden Ihnen als defekt in Rechnung gestellt! Die Schlenklines und Drucksensoren bleiben so wie sie
sind im Abzug hängen.
Bewahren Sie beschädigte Glasgeräte der Platzausrüstung im Platz auf und zeigen Sie diese bei der
Rückgabe dem Assistenten vor. Dieser vermerkt dann auf dem Übergabeformular, ob das Gerät
repariert werden kann oder ganz ersetzt werden muss. Glasbruch/fehlende Glasteile werden von der
Praktikumsleitung abgewickelt. Bei Abholung des Praktikumsscheins müssen Sie die Rechnung in bar
begleichen.
2. Protokolle
2.1. Vorprotokoll und Sicherheits-Kolloquium
Für jeden Versuch ist ein Vorprotokoll mit dem Computer anzufertigen. Ein entsprechendes Beispiel
finden Sie auf der Praktikumsseite (pdf „Vorprotokoll“). Das Vorprotokoll dient als Arbeitsanweisung
mit Skizze, Reaktionsgleichung, Stoffmengenberechnung und einer kurzen Beschreibung der
erwarteten Charakterisierungsergebnisse. Spektroskopische Daten und Reaktionswege sollen durch
Literaturzitate belegt werden. Verwendete giftige und explosive Stoffe müssen gemäß der
Gefahrstoffverordnung im Vorprotokoll vermerkt werden (Entsorgung, Stoffeigenschaften und GHS-
Piktogramme).
Begleitend wird vom betreuenden Assistenten zu jedem Versuch ein Sicherheits-Kolloquium
durchgeführt, welches überprüft, ob sich der Student mit dem Experiment und dessen
Sicherheitsrisiken vertraut gemacht hat. Gegenstand des Kolloquiums sind sicherheitsrelevante Fragen
bezüglich der Handhabung von Reagenzien sowie deren Entsorgung, umfassen aber auch den Sinn und
Zweck der Verwendung bestimmter Reagenzien in Rahmen der Umsetzung. Tiefgehende theoretische
Hintergründe zum Kontext der Reaktion werden nicht erwartet, sondern sind Gegenstand des
Abschlusskolloquiums. Falls mehrere Leute an einem Tag den Versuch durchführen, können die
Kolloquien in der Gruppe durchgeführt werden.
Das Vorprotokoll und das Sicherheitskolloquium sollen sicherstellen, dass Sie sich mit der Materie
bereits auseinandergesetzt haben, nicht einfach „blind“ loskochen und sich über die Auswirkung und
Reaktivität jeder der eingesetzten Reagenzien im Klaren sind. Die einzelnen Leistungen werden nicht
separat benotet, dienen aber zur Einstufung ihrer bewerteten praktischen Gesamtleistung.
Bei nicht ausreichender Qualität des Vorprotokolls oder des Sicherheitskolloquiums wird der Assistent
den Beginn des Versuchs untersagen, bis eine einwandfreie Fassung vorliegt. Stoffmengen oder
Änderungen im Versuchsablauf dürfen nur mit ausdrücklicher Anweisung des Assistenten
(abgezeichnet auf dem Vorprotokoll) durchgeführt werden.
Unabhängig vom zuvor genannten, müssen alle Arbeitsschritte, insbesondere ein abweichender
Arbeitsablauf und exakte Einwaagen, sowie Beobachtungen in einem fest gebundenen Heft,
beschriftet mit „Laborjournal“ und dem Namen, leserlich und für jeden Versuch getrennt,
aufgeschrieben werden.
2.2. Hauptprotokoll
Zu jedem Präparat muss nach erfolgreicher Darstellung und Charakterisierung ein Hauptprotokoll mit
theoretischem Hintergrund, der tatsächlichen Versuchsdurchführung, den Beobachtungen sowie einer
umfassenden Diskussion der analytischen Ergebnisse angefertigt werden und möglichst zeitnah
(spätestens 2 Wochen) nach Beendigung dem Assistenten übermittelt werden. Die Analysen
(Spektren) der hergestellten Substanzen werden in das Protokoll eingebunden (als Anlage oder als
Abbildung).
Die erste Protokollabgabe erfolgt zeitnah in gedruckter Form an den Assistenten. Die Protokolle
werden nur einmal von dem jeweils betreuenden Assistenten korrigiert und dann benotet. Es ist
sinnvoll, die Korrektur des ersten Protokolls abzuwarten bevor Weitere angefertigt werden. Innerhalb
einer Woche müssen die korrigierten Protokolle elektronisch per Email als pdf an [email protected]
heidelberg.de gesendet werden. Die Benennung der Datei gemäß:
Präparatnummer_BlockX_Nachname.pdf (Bsp: L4_Block2_Greb.pdf)
Richtlinien und ein Beispielhauptprotokoll können auf der Praktikumsseite (pdf „Hauptprotokoll“)
heruntergeladen werden. Der theoretische Teil sollte höchstens eine bis eineinhalb Seiten lang sein.
3. Präparate
Im anorganischen Teil des molekülchemischen Praktikums werden 5 Präparate bearbeitet, wovon 3-4
Lehrpräparate sind, mit dem Zweck essentielle synthetische sowie spezifische analytische Methoden
zu schulen, sowie 1-2 Übergangs/Assistenten-Präparate, zur direkten Vermittlung moderner
anorganisch-chemischer Forschung. Sie haben 5 Wochen Zeit zur Bearbeitung. Es werden maximal
zwei Präparate gleichzeitig ausgegeben. Erst nach erfolgreicher Synthese und Erstellung eines
Hauptprotokolls wird ein weiteres Präparat ausgegeben. Um alle Präparate abschließen zu können,
müssen Sie zügig arbeiten, Arbeitsabläufe gut planen und für Aufgabenteilung mit Ihrem
Praktikumspartner sorgen. Planen Sie Messtermine und Schleusevorgänge an der Handschuhbox
sorgfältig und in Absprache mit anderen Gruppen und den Assistenten. Für die Synthese der
Verbindungen werden u.a. Standardapparaturen verwendet, die bereits in den Praktika im
Grundstudium verwendet wurden. Die Handhabung vieler Verbindungen muss allerdings unter
Inertgas-Atmosphäre durchgeführt werden. Zu dieser Arbeitstechnik seien im Folgenden einige
Hinweise gegeben.
3.1. Arbeiten unter Inertgas-Atmosphäre
3.1.1. Allgemeine Hinweise
Zahlreiche metall/elementorganische Verbindungen reagieren bereitwillig mit Sauerstoff, Wasser und
Kohlendioxid (z.B. Grignard-Reagenzien). Daher werden solche Verbindungen in einer Inertgas-
atmosphäre gehandhabt. Die einfachste Technik ist die Handhabung der Substanzen in einer
Handschuh-Box („Glovebox“). Dieser Behälter hat eine Schleuse und ein Fenster mit daran luftdicht
angebrachten Handschuhen, über die man die Chemikalien im Inneren unter einer Inertgasatmos-
phäre handhaben kann. Durch die Schleuse werden Gegenstände und Chemikalien hinein- oder
herausgebracht, ohne dass dabei Luft in das Innere des Kastens gelangen kann.
Eine andere Methode zur Handhabung luftempfindlicher Substanzen ist die Verwendung
standardisierter Gefäße, die so konstruiert sind, dass in ihnen eine Inertgas-Atmosphäre
aufrechterhalten werden kann. In den meisten Fällen sind die Gefäße mit seitlichen Ansätzen
ausgestattet, durch die über eine so genannte Schlenkanlage Luft abgepumpt (Vakuumlinie) und
Inertgas (N2-Linie) zugeführt werden kann. Mit solchen Apparaturen lassen sich alle
Standardsyntheseoperationen unter Inertgasbedingungen durchführen (z.B. Reaktionen in Lösung,
Filtration und Kristallisation). Einen guten Überblick über Inertgastechniken finden Sie in „The
Manipulation of Air-Sensitive Compounds“, 2nd Edition, von Duward F. Shriver und M. A. Drezdzon
(leider nicht in der Bib erhältlich, aber man kann mal im Internet gucken). Sehr gute Videos, die die
grundlegenden Schlenk-Arbeitstechniken beschreibt, findet man auf der Seite von Prof. Stalke,
Göttingen, unter:
http://www.stalke.chemie.uni-goettingen.de/virtuelles_labor/advanced/de.html
3.1.2. Schlenklinie
Das Arbeiten an der Schlenkline wird anfangs von den Assistenten demonstriert. Bei falscher
Bedienung oder Beschädigungen kann es zur Einkondensation von Sauerstoff in die Kühlfallen
kommen, welcher zusammen mit organischen Lösungsmitteln hochexplosive Mischungen bilden kann.
Um dies zu vermeiden sollte bei der Arbeit stets der Drucksensor im Auge behalten werden. Der Druck
in der Schlenkline sollte in der Regel unter 0.1 mbar liegen (im Idealfall < 0.01 mbar). Sollte dies über
einen längeren Zeitraum nicht der Fall sein, sollten sofort die Assistenten informiert werden. Bei
Unsicherheiten überlegen Sie lieber zweimal und diskutieren Sie mit Ihrem Praktikumspartner oder
fragen den Assistenten! Auch kleinste Beschädigungen der Anlagen (Sterne, Risse) müssen sofort dem
Assistenten gemeldet werden (Implosionsgefahr!). Verwenden Sie auf keinen Fall beschädigte
Reaktionsgefäße oder Kolben.
Die folgenden Punkte sind beim Arbeiten mit einer Schlenk-Anlage zu beachten:
N2-Linie:
• Die N2-Linie wird über einen Wandanschluss mit Stickstoff versorgt. Beim Füllen großer
Reaktionsgefäße oder Kolben dauert es entsprechend etwas länger, bis das ganze System
gefüllt ist. Bitte beachten Sie dies und öffnen Sie das Gefäß nicht zu früh.
• Am "Blubbern" eines Blasenzählers kann man sich davon überzeugen, dass Stickstoff "läuft".
Dieses Gerät gehört zum Standardglassatz und sollte bei jeder Handhabung beobachtet
werden.
• Es ist darauf zu achten, dass der Reinst-Stickstoff nicht unnütz verschwendet wird. Daher den
Absperrhahn am Abzug schließen, wenn kein Stickstoff mehr gebraucht wird.
• Man sollte sich immer der Tatsache bewusst sein, dass bei offenen Schlenk-Hähnen und
ungünstiger Orientierung der Reaktionsgefäße Lösungsmittel in die Stickstoffschläuche
gelangen kann.
• Bei der Belüftung großer Gefäße (> 1000 mL) kann es zu einem Druckabfall im gesamten
System kommen, daher immer vorsichtig und langsam belüften (Feinregelung über den Hahn
am Kolben).
Vakuum-Linie:
• Pumpe/Anlage nach dem Ausschalten unbedingt belüften, damit kein Vakuum erhalten
bleibt.
• Die Kühlfallen erst nach Anlegen von Vakuum mit flüssigem Stickstoff kühlen, da sonst
flüssiger Sauerstoff einkondensiert wird (Explosionsgefahr). Aus dem gleichen Grund niemals
die Anlage oder ein angeschlossenes Reaktionsgefäß zur Luft hin öffnen und gleichzeitig
evakuieren. Niemals die Vakuum-Linie und die N2-Linie kurzschließen. Sollten Sie O2
(erkennbar an der blauen Farbe) in die Kühlfallen einkondensiert haben, sofort den
Assistenten informieren. In der Regel muss das Labor dann evakuiert werden - akute
Explosionsgefahr!
• Nach Entfernen der Dewar-Gefäße müssen die Kühlfallen belüftet werden. Vorsicht bei
vereisten Kühlfallen.
• Die Vakuum-Linie sollte immer nur so kurz wie möglich geöffnet werden.
• Abends müssen alle Kühlfallen vollständig entleert und zum Trocknen in die Abzüge gelegt
werden.
• Aus Versehen an der falschen Stelle angelegtes Vakuum kann zu heftigem Aufsieden der
Reaktion führen. Sie sparen sich viel Frust und das Putzen der gesamten Anlage, wenn Sie
vor jedem Drehen eines Hahns nachdenken.
Generell gilt: Sobald ein neues Gefäß (z.B. Lösungsmittelkolben, Schlenkkolben, Flasche mit Septum)
per Schlauch oder Kanüle an die Anlage zur Entnahme oder Bearbeitung angeschlossen wird, ist der
entsprechende Schlauch dreimal bis zum maximalen Vakuum (dies ist abhängig von der Anlage, sollte
im Bereich 10-2 bis 10-3 mbar liegen, und kann einige Minuten dauern!!) zu evakuieren und mit N2 zu
fluten. (Schläuche mit Kanülen entsprechend am Kanülenende mit einem Gummistopfen blockieren).
Alle anderen Prozeduren, vor allem das schnelle Aufstecken eines Schlauches - durch den man vorher
N2 bläst - auf die Olive, führen zum Eindringen von Sauerstoff!
3.1.3. Lösungsmittel
Trockene Lösungsmittel werden soweit vorhanden aus der SPS-Anlage direkt in die Reaktionskolben
gezapft und unter Luftausschluss gelagert. Die Handhabung wird vom Assistent demonstriert. Nicht
vorhandene, sowie deuterierte Lösungsmittel müssen selbst getrocknet und destilliert werden. Unter
keinen Umständen dürfen halogenhaltige Verbindungen mit Natrium oder Kalium in Berührung
gebracht werden: Bei Methylenchlorid, Chloroform oder Tetrachlorkohlenstoff besteht die Gefahr
lebensgefährlicher Explosionen.
Überführen von Lösungsmitteln / Lösungen (Kanülieren):
• Verwenden Sie bevorzugt Teflonkanülen. Diese sind einfach mit der Schere zu schneiden und
halbdurchsichtig, so dass man Verstopfungen und Verunreinigungen erkennen kann.
• Kanülen gehören auf keinen Fall in die Reinigungsbäder, vor allem nicht Metallkanülen!
Reinigen Sie die benutzte Kanüle, indem Sie ein geeignetes Lösungsmittel, gefolgt von
Methanol und Pressluft hindurchdrücken.
• Falls Sie eine Teflonkanüle nicht durch das Septum stechen können, nutzen Sie eine dicke
Metallkanüle, die sie von der anderen Seite einstechen, als Hilfe. Kreuzförmige Einschnitte
oder größere Einstiche mit Messern/Stricknadeln/etc. führen zum Eindringen von Luft.
• Damit tatsächlich Lösung übergeht, muss im ursprünglichen Kolben ein höherer Druck
herrschen als im Zielkolben. Dies erreicht man aber nicht durch Ziehen von Vakuum
(Eindringen von Luft, Gefahr des Einkondensierens von Sauerstoff)! Stattdessen gibt man auf
den Ursprungskolben Stickstoff. Auf der Zielseite steckt man zum Druckausgleich einfach eine
Spritzenkanüle durch das Septum. Erst nach dem Entfernen dieser Kanüle darf der Stickstoff
wieder abgestellt werden, sonst dringt Luft ein!
• Man kann das Kanülieren am einfachsten beenden/pausieren, indem man nur die Kanüle im
ursprünglichen Kolben aus der Lösung zieht oder die Kanüle zum Druckausgleich entfernt.
Indem man die Spitze knapp über dem Niederschlag stehen lässt, kann man mit einer Kanüle
auch sehr gut dekantieren.
• Durch Umwickeln der Teflonkanüle mit einem Stück Filterpapier und Teflonband kann man mit
dieser Methode auch filtrieren (Assistenten fragen).
Abziehen von Lösungsmitteln im Vakuum
• Achten Sie darauf, dass die Kühlfallen möglichst noch leer sind und der flüssige Stickstoff
aufgefüllt ist.
• Öffnen Sie den Vakuumhahn am Kolben vorsichtig und langsam. Ruckartiges Öffnen kann
sofort zum Siedeverzug oder Zerstäubung führen.
• Hängen Sie den Kolben während dem Abziehen so auf, dass (A) der exponierte
Flüssigkeitsspiegel möglichst groß ist und (B) der Vakuumhahn möglichst hoch hängt bzw.
möglichst weit vom Flüssigkeitsspiegel entfernt ist. So lässt sich am ehesten vermeiden, dass
bei einem Siedeverzug die Lösung in die Vakuumanlage gerät.
• Beim Abziehen wird grundsätzlich immer gerührt (Gefahr des Siedeverzugs).
• Sollte der Vorgang sich zu stark verlangsamen weil die Vorlage zu kalt wird, stellen Sie ein
großes Wasserbad darunter. Nur heizen, wenn in der Vorschrift angegeben.
• Oft bleibt ein zusammengeklebter Kuchen oder Klumpen zurück. Vollständig trocken wird das
Produkt meistens nur, wenn man diesen im N2-Gegenstrom mit einem Spatel zerstößt und
danach weiter evakuiert. Vakuum langsam einstellen (Gefahr der Zerstäubung).
Entgasen (nicht-deuterierter Lösungsmittel)
• Die Apparatur zum Entgasen besteht aus einem ausgeheizten Rundkolben mit Hahn
(Volumen etwa doppelt so groß wie die Lösungsmittelmenge), Rührfisch und Magnetrührer.
• Unter kräftigem Rühren wird der Kolben so lange evakuiert, bis das Lösungsmittel aufsiedet,
und dann sofort der Hahn geschlossen. Nun wird kurz weiter gerührt und dann Stickstoff auf
den Kolben gegeben.
• Dann wird wieder evakuiert bis zum Aufsieden, und danach erneut Stickstoff nachgeführt.
Wiederholen Sie die Prozedur je nach Volumen des Lösungsmittels 5-6 mal.
3.1.4. Glovebox
Einige Arbeitsschritte können in der Glovebox durchgeführt werden. Dies umfasst insbesondere das
Abwiegen und Ein- und Umfüllen von luft- und sauerstoffempfindlichen Substanzen. Vor Benutzung
der Glovebox muss sich jeder Student mit dessen Bedienung vertraut machen. Fehler in der Bedienung
können ernsthafte Konsequenzen haben, man sollte also nicht einfach drauflosarbeiten sondern mit
Bedacht vorgehen und sich bei Fragen an die Assistenten wenden.
Gehen Sie vor dem Einschleusen folgende Checkliste durch:
• Alle geschlossenen Reaktionsgefäße vollständig evakuiert (und mindestens einmal mit N2
gefüllt)?
• Alle offenen Gefäße und Gegenstände sauber und ausgeheizt (evtl. vorher mehrere Stunden
im Trockenschrank)?
• Mörser, Pistill, Trichter, Spatel, Wägeschiffchen, Rührfische, Stopfen, genug Klammern
bereit gelegt?
• Erreichen Spatel zum Auskratzen auch wirklich den Kolbenboden?
• Gefäße beschriftet?
• Sind noch Papiertücher und Alufolie in der Box?
• Atmosphäre ok? Evtl. vom Assistenten überprüfen lassen.
• Auf keinen Fall dürfen Luft, Wasser, Alkohole oder andere protische Lösungsmittel
eingeschleust werden. Materialien die Feuchtigkeit aufnehmen, wie Papiertücher, Korkringe,
usw. müssen mehrere Stunden evakuiert werden.
Einschleusvorgang:
• Die Schleusentüren werden nur dann geöffnet, wenn der Hebel auf neutral (mittig) steht!
• Die einzuschleusenden Geräte in die Schleuse legen. Glasgeräte müssen entweder offen oder
evakuiert sein. Das Vakuum sollte direkt vor dem Einschleusen auf den Kolben gezogen
werden, bei zu langem Rumstehen besteht die Gefahr, dass Luft eingezogen wird.
• Äußere Schleusentür schließen. Die Kurbel nur leicht (mit 2 Fingerkuppen) andrücken.
Niemals Kurbel während des Evakuierens nachziehen, sonst kann die Tür beim Fluten der
Schleuse abreißen!
• Schleuse 3 mal für je 5 min. evakuieren, dazwischen jeweils mit N2 fluten.
• Schleuse vollständig fluten, dann Flut-/Evakuierventil auf Neutralstellung bringen.
• Die innere Schleusentür kann nun geöffnet werden.
• ACHTUNG: Der gleiche Prozess muss auch durchlaufen werden, wenn man nur etwas
ausschleußen möchte!
Arbeit an der Box:
• Baumwollhandschuhe überziehen, dann in Boxhandschuhe schlüpfen. Der Box-Druck kann
über die Fußpedale reguliert werden. Keinen Unterdruck auf die Box ziehen!
• nicht mit dem Kittel in die Handschuhe, langärmlige Sachen anziehen und Baumwoll-
(Zentraleinkauf) oder Nitrilhandschuhe anziehen
• Ringe, Armreife und andere scharfe Gegenstände vorher ablegen
• Gegebenenfalls innere Schleusentür öffnen.
• Arbeitsfläche, die benutzt wird, eventuell mit Alufolie abdecken (wenn viel „Dreck“ zu
erwarten ist).
• Bei Arbeit Kontakt mit scharfen Kanten (insbesondere an Glasgeräten!) vermeiden. Falls
trotzdem ein Loch in den Handschuh gerissen wird, sofort einem Assistenten melden! Der
Schaden ist potentiell deutlich höher wenn ein Riss verschwiegen wird.
• Nach Arbeit: Stellen, die mit Chemikalien kontaminiert wurden, mit Papiertüchern
abwischen.
• Benutzte Papiertücher und Einmalhandschuhe locker in Alufolie wickeln. Eventuell
kontaminierte Geräte (Spatel, Trichter) separat einwickeln.
• Unfälle (Sauerstoff eingeschleust, in den Handschuhe gestochen etc.) können passieren,
sollten aber bitte direkt den Assistenten gemeldet werden, da u.U. Maßnahmen ergriffen
werden müssen.
Ausschleusen:
Anm.: Es wird davon ausgegangen, dass die Schleuse unter Argon steht. Wenn nicht (oder wenn die
Atmosphäre in der Schleuse unbekannt ist), zuerst Einschleusprozedur ausführen.
• Auszuschleusende Sachen (incl. kontaminierter Alufolie, Handschuhe, Papiertücher etc.) in
Schleuse legen.
• Innere Schleusentür schließen. Die Kurbel nur leicht (mit 2 Fingerkuppen) andrücken.
• Äußere Schleusentür öffnen, Sachen herausnehmen.
• Wenn nicht unmittelbar ein neuer Einschleusvorgang bevorsteht, Schleusentür schließen und
Schleuse evakuieren.
• Die normale Position des Hebels bei Nichtbenutzung der Box ist ‘Evakuieren‘.
• Abfälle sachgerecht entsorgen. Insbesondere bei Arbeit mit pyrophoren Verbindungen auf
Deaktivierung auch der benutzten Papiertücher achten.
3.2. Präparate-Verzeichnis
Die in den Lehr- und Assistentenpräparaten angegebenen Literaturstellen sind ein grober
Anhaltspunkt. Sie sollen Ihnen eine Grundlage liefern, um selbst eine sinnvolle und durchführbare
Reaktionsvorschrift zu erarbeiten. In manchen Fällen reicht es nicht aus, die publizierte
Arbeitsanweisung einfach abzuschreiben. Dies ist durchaus gewollt, da die Fähigkeit zur selbständigen
Reaktionsplanung (unter Berücksichtigung der vorhandenen Ausrüstung/Chemikalien) Teil der
praktischen Ausbildung ist. Seien Sie darauf vorbereitet, dass chemische Reaktionen nicht immer nach
Plan verlaufen. Die Angaben zur theoretischen Vorbereitung sind für das Abschluss-Kolloquium
gedacht, näheres dazu in Skript 4.1.
Sofern nicht anders angegeben, sind ausschließlich nach Standardverfahren getrocknete und entgaste
Lösungsmittel zu verwenden. Dasselbe gilt für (flüssige) Edukte.
Dieses Praktikum ist kein Anfängerpraktikum. Deshalb wird Eigeninitiative, Literaturrecherche und
selbstständiges Denken von ihnen vorausgesetzt!
3.2.1. Lehrpräparate (L1-L13)
Die Lehrpräparate dienen dem Zweck, essentielle Synthesemethoden mit besonderem Schwerpunkt
auf Intertgastechniken und Analytik zu lehren, und den Studenten eine einheitliche Ausbildung in
moderner, praktischer Molekülchemie zu gewährleisten. Die Produkte einiger Lehrpräparate stellen
zudem wichtige Reagenzien in der anorganischen Synthesechemie dar. Sie werden nach erfolgreicher
Darstellung und entsprechender Reinheit an die Arbeitsgruppen des ACI weitergereicht und dort für
weitere Umsetzungen verwendet. Die Reinheit muss daher aus ihrem Laborjournal und dem
Hauptprotokoll deutlich hervorgehen und die Substanzen zweifelsfrei beschriftet werden, sodass eine
bedenkenlose Verwendung gewährleistet ist. Desweiteren stehen bei einigen Präparaten analytische
und phänomenologische Aspekte im Vordergrund, um gezielt weiterführende Analysemethoden zu
vermitteln.
L1 Alumazen
Literatur: K. M. Waggoner, H. Hope, P. P. Power, Angewandte Chemie International Edition 1988, 27, 1699-1700. K. M. Waggoner, P. P. Power, Journal of the American Chemical Society 1991, 113, 3385-3393.
Bemerkungen: H2N-2,6-iPr-C6H3 von KOH destillieren. (Keine Gummi-Septen als Verschluss bei Kristallisation im Kühlschrank, Schliffe alle gut fetten, sehr empfindliches Präparat!) AlMe3 sollte in der GloveBox gehandhabt und gelagert werden. Eine detailliertere Synthesevorschrift kann auf der Praktikumsseite geladen werden. Ansatzgröße: 10 mmol 2,6-Diisopropylanilin
Chemikalien: 2,6-Diisopropylanilin AlMe3 (selbstentzündlich!)
Analytik/prakt. Lerninhalte: Schutzgastechnik 1H, 13C-NMR IR-Spektroskopie
Theorie/Konzepte: • Organoaluminium-Verbindungen • Benzolanaloge • Hetero-Kern NMR
L2 Tetrakis[(3,5-trifluoromethyl)phenyl]borat
(NaBArF24)
Literatur: M. Brookhart, B. Grant, A. F. Volpe, Organometallics 1992, 11, 3920-3922. N. A. Yakelis, R. G. Bergman, Organometallics 2005, 24, 3579-3581.
Bemerkungen: Vorschrift von Bergman verwenden. NaBF4 im Vakuum trocknen (<0.1 mbar, 120 °C für 18 h, gerne auch kollektiv). Es ist essentiell, das Rohprodukt vor dem Waschen mit DCM für 12 h bei <0.1 mbar/100 °C zu trocknen (Feststoff wird erhalten). Finales Waschen mit CH2Cl2: in kleiner Menge CH2Cl2 aufnehmen, auf -60°C kühlen, rasch abfiltrieren über Fritte ohne dabei DCM warm werden zu lassen. Ansatzgröße: 5 g 1-Bromo-3,5-bis(trifluoromethyl)benzol
Chemikalien: 1-Bromo-3,5-bis(trifluoromethyl)benzol i-PrMgCl (2M in THF) (mit Kanüle und Gegenstromkanüle entnehmen!) NaBF4
Na2CO3 NaHCO3 P2O5
Analytik/prakt. Lerninhalte: Schutzgastechnik 1H, 19F, 11B-NMR IR-Spektroskopie
Theorie/Konzepte: • schwach koordinierende Anionen (WCAs) • Borate/Borane • MO-Theorie • Grignard-Reagenzien • Hetero-Kern NMR
L3 Bis(η-cyclopentadienyl)eisen(III)-
hexafluorophosphat
Literatur:
Jolly, W. L.; Carey, N. A. D.; Clark, H. C. In Inorganic Syntheses; John Wiley & Sons, Inc.: 2007, p 120. (in der Instituts-Bibliothek zu finden) R. Breuer and M. Schmittel, Organometallics, 2012, 31, 1870-1878. (dort in der SI)
Bemerkungen: Kommerzielles Cp muss vor der Reaktion geckrackt und destilliert werden, Ferrocen vor Oxidation sublimieren (im Ölbad). Ansatzgröße für 1: 5 ml Cp / für 2: 1 g Ferrocen
Chemikalien: Cyclopentadien FeCl2 x 4 H2O KOH DME DMSO 6 N HCl H2SO4 KPF6
Analytik/Lerninhalte: IR-Spektroskopie (für 1 und 2) UV/Vis-Spektroskopie (für 1 und 2) Cyclovoltammetrie (für 1) 1H/13C-NMR Spektroskopie (für 1) paramag. 1H-NMR für 1 Synthese metallorganischer Verbindungen Schutzgastechniken
Theorie/Konzepte: • MO-Theorie, 18e-Regel • Anwendung von Ferrocene und Ferrocenium • Magnetismus • NMR-Spektroskopie von paramagnetischen Substanzen
L4 µ-(1,3-Propanedithiolato)-hexacarbonyldiiron
Literatur: P. C. Ellgen, J. N. Gerlach, Inorg. Chem. 1973, 12, 2526-2532. E. J. Lyon, I. P. Georgakaki, M. Y. Darensbourg, J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 3268-3278. C. F. Works, J. Chem. Educ. 2007, 84, 836.
Bemerkungen: Ansatzgröße: 500 mg Fe3(CO)12, Propandithiol beim Assistenten (stinkt!)
Chemikalien: Fe3(CO)12
Toluol 1,3-Propanedithiol Pentan
Analytik/prakt. Lerninhalte: 1H,13C-NMR IR-Spektroskopie UV/Vis
Theorie/Konzepte: • Eisen-Schwefel-Cluster (auch in der Biochemie) • Gruppentheorie (IR-Banden)
L5 Nickelocen
Literatur: G. Wilkinson, P. L. Pauson, F. A. Cotton, J. Am. Chem. Soc. 1954, 76, 1970-1974. J. F. Cordes, Chemische Berichte 1962, 95, 3084-3085. T. K. Panda, M. T. Gamer, P. W. Roesky, Organometallics 2003, 22, 877-878.
Bemerkungen: Die Synthesevorschrift setzt sich aus den einzelnen genannten Publikationen zusammen. Eine detaillierte Vorschrift kann auf der Praktikumsseite geladen werden. ACHTUNG: bei Synthese von NaCp etwas mehr Cp als angegeben verwenden (20 ml), nur 6h auf 160°C erhitzen, da sonst Löslichkeitsproblem (von der NaCp Zwischenstufe ist kein NMR erforderlich). Ansatzgröße: wie in Vorschrift
Chemikalien: NiCl2 - 6 H2O NH4Cl-Lösung NH3-Lösung (konz) Dicyclopentadien Natrium Pentan, THF (trocken!)
Analytik/prakt. Lerninhalte: IR-Spektroskopie von Ni(cp)2 1H-NMR (paramagnetisch) UV/Vis (Hexan) Schutzgastechnik Handhabung der Glovebox Schutzgasfiltration Schutzgas-Sublimation
Theorie/Konzepte: • Metallocene • 18-Elektronen-Regel • anorganische Reduktionsmittel
L6 Tris(2,2‘-Bipyridin)ruthenium(II)-
dihexafluorophosphat
Literatur:
J. A. Broomhead, C. G. Young, P. Hood. Inorganic Syntheses, 1982, 21 (ed J. P. Fackler), John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, NJ, USA. 127 – 128. (in der Instituts-Bib zu finden)
Bemerkungen: Ansatzgröße: 0.05 g RuCl3 Man benötigt 0.1 ml frisch hergestellte NaH2PO2-Lösung: zu 1 ml 50%iger H3PO2-Lösung wird vorsichtig NaOH ca. 1.5 zerstoßene Plättchen zugegeben bis ein Niederschlag entsteht. Danach wird solange tropfenweise H3PO2-Lösung zugegeben bis der Niederschlag sich gerade wieder löst.
Chemikalien: RuCl3 (getrocknet) 2,2‘-Bipyridin H3PO2-Lösung NaOH Aceton NH4PF6
Analytik/prakt. Lerninhalte: 1H/13C-NMR in CD3CN IR-Spektroskopie UV/Vis-Spektroskopie Fluoreszenzspektroskopie Cyclovoltammetrie Synthese von Metallkomplexen
Theorie/Konzepte: • UV/Vis-Spektroskopie (von Metallkomplexen) • Cyclovoltammetrie • IR-Spektroskopie • Fluoreszenzspektroskopie
L7 K3[Cr(CN)5NO]
Literatur:
W. P. Griffith, J. Lewis, G. Wilkinson, Journal of the Chemical Society 1959, 872-875. B. A. Goodman, J. B. Raynor, M. C. R. Symons, Journal of the Chemical Society A 1968, 1973-1977. (IR) Sojka, Z.; Stopa, G. Journal of Chemical Education 1993, 70, 675. (EPR) A. Levina, P. Turner, P. A. Lay, Inorg. Chem. 2003, 42, 5392-5398. (UV/Vis)
Bemerkungen: Ansatzgröße: 0.5 g KCN (für die Ausgabe von KCN ist eine Unterschrift des Assistenten erforderlich) Umkristallisation aus H2O/EtOH (so wenig wie möglich), nicht filtrieren, sondern Überstand vorsichtig abpipetieren. ACHTUNG: Entsorgung strikt im basichen Medium.
Chemikalien: CrO3 KOH KCN Hydroxylamin-hydrochlorid EtOH
Analytik/Lerninhalte: IR-Spektroskopie UV/Vis-Spektroskopie EPR-Spektroskopie (in CH2Cl2) Synthese von Metallkomplexen
Theorie/Konzepte: • UV/Vis-Spektroskopie (allgemein sowie im Hinblick auf die synthetisierte Verbindung) • Magnetismus • ESR-Spektroskopie • IR-Spektroskopie • Nitrosylkomplexe, allgemeine Synthese, Eigenschaften • Gruppentheoretische Analyse von [Cr(CN)5NO] -
• Ligandenfeldanalyse eines axial verzerrten Oktaeders • Strukturdiskussion auf Basis der vorhandenen analytischen Daten
L8 Nitrosylbis(diethyldithiocarbamato)eisen,
Fe(NO)(S2CNEt2)2
Literatur:
Die entsprechende Synthese-Vorschrift ist auf der Praktikumsseite zu finden. H. B. Gray, I. Bernal, E. Billig, Journal of the American Chemical Society 1962, 84, 3404-3405. J. A. Crayston, C. Glidewell, R. J. Lambert, Polyhedron 1990, 9, 1741-1746.
Bemerkungen: Ansatzgröße: 1 g FeSO4
Chemikalien: FeSO4 NaNO2
Natriumdiethyldithiocarbamat H2SO4
Analytik/prakt. Lerninhalte: EPR-Spektroskopie IR-Spektroskopie UV/Vis-Spektroskopie Cyclovoltammetrie Synthese von Metallkomplexen
Theorie/Konzepte: • UV/Vis-Spektroskopie (von Metallkomplexen) • Cyclovoltammetrie • EPR-Spektroskopie • Nicht-unschuldige Liganden • IR-Spektroskopie
L9 [Mn12O12OAc16(H2O)4] · AcOH · 4 H2O
Literatur:
R. Sessoli, D. Gatteschi, A. Caneschi, M. A. Novak, Nature 1993, 365, 141-143. R. Sessoli, H. L. Tsai, A. R. Schake, S. Wang, J. B. Vincent, K. Folting, D. Gatteschi, G. Christou, D. N. Hendrickson, J. Am. Chem. Soc. 1993, 115, 1804-1816. R. Bagai, G. Christou, Chem. Soc. Rev. 2009, 38, 1011-1026.
Bemerkungen: Ansatzgröße: 1 g KMnO4 Eine Vorschrift und weitere Hinweise kann auf der Praktikumsseite geladen werden. Jeweils 15 ml statt 10 ml Lösungsmittel verwenden. Kristallisiert oft nicht direkt im Kühlschrank sondern erst beim Auftauen.
Chemikalien: KMnO4
MnOAc2 Tetrahydrat Eisessig
Analytik/prakt. Lerninhalte: IR-Spektroskopie Paramagn. NMR Cyclovoltammetrie Synthese von Metallclustern
Theorie/Konzepte: • SMM • Mn-Cluster
L10 2,2’-Bipyridin-tris[2,2,6,6-tetramethyl-
3,5-heptanedionato]-terbium(III)}
Literatur:
G. Richards, J. Osterwyk, J. Flikkema, K. Cobb, M. Sullivan, S. Swavey, Inorganic Chemistry Communications 2008, 11, 1385-1387. M. H. Baker, J. D. Dorweiler, A. N. Ley, R. D. Pike, S. M. Berry, Polyhedron 2009, 28, 188-194. S. Swavey, Journal of Chemical Education 2010, 87, 727-729.
Bemerkungen: Ansatzgröße: 100 mg TbCl3 x 6 H2O, TbCl3 muss im Exsikkator gelagert werden!
Chemikalien: 2,2,6,6-Tetramethyl-3,5-heptandion TbCl3 x 6 H2O
2,2‘-Bipyridin NaOH
Analytik/prakt. Lerninhalte: 1H-NMR IR-Spektroskopie UV/Vis-Spektroskopie Fluoreszenzspektroskopie Cyclovoltammetrie Synthese von Metallkomplexen
Theorie/Konzepte: • UV/Vis-Spektroskopie (von Metallkomplexen) • Cyclovoltammetrie • IR-Spektroskopie • Fluoreszenzspektroskopie • Lanthanoidkomplexe • Antennenliganden • NMR (Shift-Reagenzien)
L11 Cu(II)acac2 und VO(acac)2
Literatur:
C. E. Ophardt, J. Chem. Educ., 1984, 61, 1102. R. A. Butera and D. H. Waldeck, J. Chem. Educ., 2000, 77, 1489. K. J. de Almeida, A. Cesar, Z. Rinkevicius, O. Vahtras and H. Ågren, Chem. Phys. Lett., 2010, 492, 14-18.
Bemerkungen: Ansatzgröße: 500 mg Metallsalz, jeweils beide Versuche durchführen. Vergleich und Diskussion von EPR und UV/Vis Messungen im Protokoll.
Chemikalien: Cu(NO3)2 H2O V2O5 H2SO4 EtOH Acetylaceton Na2CO3
Analytik/prakt. Lerninhalte: UV/Vis-Spektroskopie EPR Synthese von Metallkomplexen
Theorie/Konzepte: • UV/Vis-Spektroskopie (von Metallkomplexen) • Orgeldiagramme • EPR-Spektroskopie (von Metallkomplexen)
L12 The cobalt cage
Literatur:
P. J. Burns, P. B. Tsitovich and J. R. Morrow, J. Chem. Educ., 2016, 93, 1115-1119.
Bemerkungen: Ansatzgröße: 3 g CoCl2 x 6 H2O, abschließende Reduktion direkt in D2O im NMR Rohr durchführen, unter Schutzgas (langer Schlenkkolben) und mit entgastem D2O arbeiten.
Chemikalien: CoCl2 H2O Ethylendiamin H2O2
Nitromethan Formaldehyd Na2S2O4
D2O
Analytik/prakt. Lerninhalte: Paramagnetisches NMR Evans Methode Synthese von Metallkomplexen
Theorie/Konzepte: • Paramagnetisches NMR • Evans Methode
L13 Tetrakis(pentafluorophenyl)borat
(NaBArF20)
Literatur:
L. Omann, M. Oestreich, Organometallics 2017, 36, 767-776.
Bemerkungen: Synthese gemäß Literatur (dort in der supporting information). Ansatzgröße: doppelte Menge wie in Literatur. ACHTUNG: Das Produkt der Lithiierung (C6F5Li) zersetzt sich explosiv wenn die Temperatur bis zur Zugabe von BCl3 nicht konsequent bei -78 °C gehalten wird. Bitte vorher für genügend Trockeneis sorgen. Das finale Reaktionsprodukt ist unempfindlich und stabil. Reinigung des Rohproduktes durch mehrmaliges waschen (Ultraschallbad) mit Pentan.
Chemikalien: Pentafluorophenylbromid nBuLi (für korrekte Handhabung Assistenten fragen) BCl3 1M in Heptan NaCl Et2O (trocken!) Pentan
Analytik/prakt. Lerninhalte: Schutzgastechnik 1H, 19F, 11B-NMR IR-Spektroskopie
Theorie/Konzepte: • schwach koordinierende Anionen (WCAs) • Borate/Borane • MO-Theorie • Lithiumorganyle • Hetero-Kern NMR
3.2.2. Übergangs- und Arbeitskreis-Präparate
Um ihnen die enge Verzahnung der Molekülchemie aus organischer und anorganischer Perspektive
näher zu bringen, wird von den Studierenden des ersten Blocks im AC-Teil (Gruppe 2) ein Gold/Silber-
Carbenkomplex (Ü1) dargestellt, der im OC-MC2 Teil in der Katalyse eingesetzt wird. Umgekehrt wird
von Studierenden die das OC-MC2 im ersten/zweiten Block (Gruppe 1 und 3) absolvieren,
Perfluorocatechol dargestellt, welches im AC-Teil zu einer Silizium Lewis Säure (Ü2) umgesetzt wird.
Des Weiteren werden von Arbeitskreisen des ACI vor Beginn des Praktikums Präparate eingeholt, die
für die dortige Forschung von aktuellem Interesse sind. Die Arbeitskreis-Präparate dienen dem Zweck,
einen Einblick in die aktuelle Forschung der entsprechenden Doktoranden zu erhalten und jene in der
Synthese wichtiger Intermediate zu unterstützen. Die dargestellten Produkte werden unmittelbar in
der weiteren Forschungstätigkeit verwendet, weshalb eine zuverlässige und saubere Synthese der
Produkte von wesentlicher Bedeutung ist. Ihnen wird mit der Zuteilung der Arbeitskreis-Präparate
gleichzeitig auch einen externen Betreuer genannt. Sie sind dazu aufgefordert, die Präparate vor der
Erstellung des Vorprotokolls immer mit dem jeweiligen externen Betreuer durchzusprechen. Oft gibt
es essentielle Punkte in der Synthese, die genau beachtet werden müssen. Der externe Betreuer dient
außerdem auch als Ansprechpartner für spezifische Fragen während der Durchführung. Für
gewöhnliche Unklarheiten in der Durchführung sollten Sie allerdings immer zunächst den
Saalassistenten um Rat fragen.
Ü1 Bis(perfluorocatecholato)silan
Literatur:
A. L. Liberman-Martin, R. G. Bergman, T. D. Tilley, J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 5328-5331.
Bemerkungen: Ansatzgröße wie in Literatur. Das Catechol wird vor der Verwendung zunächst in Et2O (ca. 10 ml) gelöst und die Lösung über aktiviertem Molsieb (4A) für eine Nacht gelagert. Anschließend wird die Lösung mittels Spritze unter Schutzgas in einen ausgeheizten Schlenkkolben überführt, und das Lösungsmittel im Vakuum entfernt. Der Feststoff wird anschließend in trockenem Acetonitril gemäß der Literaturvorschrift gelöst und mit SiCl4 versetzt. Die Lösungsmittel müssen trocken, aber nicht entgast sein.
Chemikalien: Perfluorocatechol (aus OC-MC2) SiCl4
Acetonitril (trocken) Et2O (trocken) MS
Analytik/prakt. Lerninhalte: 19F-NMR (in CDCl3, trocken) IR → Streckschwingung von CH3CN
Theorie/Konzepte: • Lewis Säuren • Silizium(IV)-Verbindungen
Ü2 NHC-AgCl/AuCl
Literatur: P. de Frémont, N. M. Scott, E. D. Stevens, T. Ramnial, O. C. Lightbody, C. L. B. Macdonald, J. A. C. Clyburne, C. D. Abernethy, S. P. Nolan, Organometallics 2005, 24, 6301-6309.
Bemerkungen: Eine detaillierte Synthesevorschrift kann auf der Praktikumsseite geladen werden. Ansatzgröße: 2.57 g Imidazolium Salz (die benötigten Imidazolium/Silber/Goldsalze erhalten sie vom Assistenten) ➔ Die fertigen Produkte werden beim Assistenten abgegeben und in die OC weitergeleitet.
Chemikalien: Ag2O CH2Cl2 Celite
Pentan DMS-AuCl Celite
Analytik/prakt. Lerninhalte: 1H,13C-NMR IR-Spektroskopie UV/Vis
Theorie/Konzepte: • N-Heterocyclische Carbene • Sterisch Anspruchsvolle Liganden (vgl. mit Phosphanen) • Organometallkomplexe von Silber und Gold
4. Abschlusskolloquium, Seminarvortrag und Bewertung
4.1. Abschlusskolloquium
Nach Beendigung der experimentellen Arbeiten und Abgabe aller Protokolle wird mit dem Assistenten
ein Termin für das ca. einstündige Abschlusskolloquium abgemacht. Der Termin muss innerhalb von 4
Wochen nach dem letzten Praktikumstag liegen. Hier werden die Grundlagen zu den dargestellten
Präparaten sowie die zugrundeliegenden chemischen Konzepte geprüft. Bitte bringen Sie die
abgezeichneten Hauptprotokolle als Diskussionsgrundlage mit zum Abschlusskolloquium. Die Angaben
zur theoretischen Vorbereitung in den Präparaten sind als Orientierungshilfe zu verstehen d.h. ohne
Gewähr. Ein Anspruch, über genau die angegebenen Themen geprüft zu werden, besteht nicht.
Verwenden Sie die angegebene Literatur als Ausgangspunkt und beziehen Sie Standardwerke der
Anorganischen Chemie mit ein. Seien Sie auf Fragen zur Punktgruppensymmetrie und allgemeine
Fragen zu Analytik und Konzepten in der anorganischen Chemie (HSAB, MO-Theorie, Isolobalkonzept,
Säure-/Base-Konzepte, Abzählregeln) gefasst!
4.2. Seminar und Seminarvortrag
Für das Seminar besteht Anwesenheitspflicht. Es findet während der Vorlesungszeit donnerstags von
8 bis 10 Uhr im Hörsaal West statt. Jeder Student muss im Rahmen dieses Seminars einen Vortrag
halten. Der Vortrag wird von zwei Studenten ausgearbeitet und soll 15 Minuten reine Vortragszeit
sowie 5 Minuten für Diskussion nicht überschreiben. Wird die festgelegte Zeit überschritten, wird die
Note entsprechend angehoben oder der Vortrag abgebrochen. Es soll kein Skript zum Vortrag erstellt
werden.
Grundlage für den Vortrag ist die vom jeweiligen Betreuer (Professor des ACI) ausgegebene Literatur.
Sie stellt allerdings nur eine Grundlage dar, und sollte Sie nicht daran hindern Sekundärliteratur oder
entsprechende Lehrbücher einzubeziehen. Der Vortrag kann mit dem jeweiligen Betreuer besprochen
werden, hierzu sollte rechtzeitig Kontakt aufgenommen werden. Der Betreuer wird am
entsprechenden Seminar-Termin anwesend sein.
Bitte achten Sie in der Aufbereitung des Themas besonders auf eine Verständlichkeit für ihre
Zuhörerschaft (Studenten des 5. Semester), d.h. präsentieren Sie wenn nötig die zugrundeliegenden
Konzepte, sowie auf wissenschaftliche Korrektheit. Versetzen Sie sich in die Situation der Zuhörer und
überlegen sich, ob Sie die Thematik nachvollziehen könnten. Achten Sie außerdem auf einen
angemessenen Spannungsbogen in ihrem Vortrag, der die Zuhörer motiviert Ihnen die komplette Zeit
zu folgen. Ziel des Vortrages ist es nicht, möglichst viele Informationen zu vermitteln, sondern die
Informationen möglichst anschaulich darzustellen, dabei natürlich aber nicht die Aktualität des
Themas zu vergessen. Achten Sie auf ein ansprechendes Foliendesign mit angemessener Menge an
Text und guten Abbildungen.
All die oben genannten Punkte werden in die Bewertung mit einbezogen und dienen der
abschließenden Benotung des Vortrages.
4.3. Bewertung
Das AC-MC2-Praktikum, das eine Vertiefung des anorganischen Grundwissens und eine Hinführung zur
forschenden Tätigkeit vermitteln soll, verlangt eine mindestens mit "ausreichend" beurteilte
praktische Leistung. Eine schlechter als "ausreichende" Bewertung bedeutet, dass Sie das komplette
Praktikum wiederholen müssen. Bei grob fahrlässigen Verstößen gegen die Praktikumsordnung
behalten wir uns vor, das Praktikum als nicht bestanden zu werten bzw. den Teilnehmer vom
Praktikum auszuschließen.
In die Note des AC-Teils des MC2-Praktikums fließen die Noten für die fünf Präparate ein. Bewertet
werden praktisches Arbeiten (Reinheit und Ausbeute) sowie die Qualität der Protokolle. Außerdem
gibt es eine gesamte Bewertung der Labortätigkeit, wobei besonderer Wert auf sicheres und
verantwortungsbewusstes Arbeiten sowie Selbstständigkeit gelegt wird. Des Weiteren ergibt sich eine
Note für das AC-Abschlusskolloquiums. Die Gewichtung der Noten erfolgt gemäß der Tabelle.
Note Präparate (je praktisch und
Protokoll)
Laborarbeit allg. Abschlusskolloque
Gewichtung 5 1 2
Die AC-Endnote ergibt mit den Noten für das OC-MC2 und der Note des Seminar-Vortrags in der
Gewichtung 1.5:1.5:1 die Gesamt-Note des MC2-Moduls.
Laufzettel Saalausleihe (verbleibt beim Assistenten)
Semester:
WS 18/19
Name:
Abzug/Platz-Nr.:
Gerät:
Ausgeliehen am:
Zurück am (Unterschrift):
AC-MCII Nachtraum
Name: Platz: Datum:
Reaktion (incl. Dauer und Temperatur):
AC-MCII Nachtraum
Name: Platz: Datum:
Reaktion (incl. Dauer und Temperatur):
AC-MCII Nachtraum
Name: Platz: Datum:
Reaktion (incl. Dauer und Temperatur):
Einverständniserklärung
Ich habe das Skript zum Anorganisch-Chemischen-Teil des
Molekülchemischen Praktikum 2 (AC-MC2)
für Studenten im Bachelorstudiengang Chemie gelesen und verstanden.
Ich akzeptiere die Laborordnung/Verhaltensregeln im Labor.
Ich bestätige, dass ich eine Sicherheitsunterweisung erhalten habe.
Name:
Semester (WS/SS und Jahr):
Ort, Datum, Unterschrift:
