Das Kühlen dient im Labor zum Abkühlen
von Stoffen und zum Verhindern, dass Reaktionen aufgrund der vorliegenden
Wärme zu heftig ablaufen.
Alchemistische Destillationsgefäße
mit Luftkühlung im Deutschen Museum
Beim Destillieren
wird ein Stoffgemisch im Destillierkolben über den Siedepunkt der
abzudestillierenden 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 äußere Röhre fließt. 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 Vergrößerung der Oberfläche gewunden.
Sie werden in Schräglage besonders bei der Destillation eingesetzt.
Eine einfache Destillationsapparatur besitzt lediglich ein langes Rohr
mit Luftkühlung.
Liebigkühler
Schlangenkühler
Kugelkühler
Dimrothkühler
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 das erhitzte Gefäß
gesteckt. Die verdampfte Flüssigkeit kondensiert an den Kühlrohren
und tropft wieder zurück in das Gefäß. Als Rückflusskühler
eignen sich der Kugelkühler und der Dimrothkühler.
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 z.B. auch zum Resublimieren von Iod:
Will man ein Reaktionsgefäß
kühlen, kann man es in ein zweites, größeres Gefäß
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 folgende 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. Zur Herstellung einer Kältemischung füllt man ein
Becherglas mit 100ml Ethanol und gibt unter ständigem Rühren
langsam zerkleinertes Trockeneis hinzu. Zunächst wallt die Mischung
durch das Entweichen von gasförmigem Kohlenstoffdioxid auf. Die Kältemischung
ist fertig, sobald die Temperatur nicht mehr sinkt.
Beim Arbeiten mit flüssigem Stickstoff
sind besondere Sicherheitsmaßnahmen notwendig, da viele Glasgefäße
derart niedrige Temperaturen nicht aushalten und die Berührung mit
Haut und Augen zu schweren Erfrierungen oder Schäden führen können.