Was sind Abdampfschalen?
Abdampfschalen, die auch als Kristallisierschalen bezeichnet werden, sind flache bis halbtiefe, schalenförmige Laborbehälter, gefertigt aus Porzellan, Glas, Keramik oder Hochleistungskunststoffen. Sie dienen dem Erhitzen von Lösungen und werden eingesetzt, um überschüssiges Wasser oder andere Lösungsmittel zu verdampfen. Durch diesen Vorgang, der auch als „Einengen“ bezeichnet wird, kann eine konzentrierte Lösung hergestellt oder ein gelöster Feststoff isoliert werden. Auch für das Umkristallisieren in Chemielabors sind sie geeignet.
Durch die flache, offene Formgebung von Abdampfschalen wird das Verdunsten von Wasser und anderen Lösungsmitteln begünstigt:
- Große Flüssigkeitsoberfläche bei geringem Volumen
- Niedrige Gefäßwandung liefert wenig Angriffsfläche für kondensierende Dämpfe, wodurch ein Zurückfließen in die Lösung reduziert wird
- Bei Versuchsdurchführung im Laborabzug können entstehende Dämpfe durch die offene Form der Abdampfschalen leicht abtransportiert werden
Das Erhitzen einer Flüssigkeit in einer Abdampfschale muss äußerst vorsichtig erfolgen, da aufgrund der niedrigen Wandung ein Verspritzen möglich ist. Wegen ihres flachen Aufbaus sind Abdampfschalen für das Rühren und Schwenken wenig geeignet.
Die Schalen werden aus Porzellan, Glas oder hitzebeständigen Kunststoffen – wie Polypropylen (PP), Polytetrafluorethylen (PTFE) und Perfluoralkoxy (PFA) – gefertigt. Reichelt Chemietechnik bietet ein breites Sortiment unterschiedlicher Abdampfschalen an, gefertigt aus verschiedenen Hochleistungskunststoffen, mit und ohne Ausguss sowie Deckel.
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Heutzutage werden für das Eindampfen im Labor auch Rotationsverdampfer verwendet, da diese schneller arbeiten. Durch das Anlegen eines Vakuums kann die Siedetemperatur herabgesetzt werden; Siedeverzüge fallen durch die Rotation der zu verdampfenden Lösung im temperierten Wasserbad weniger ausgeprägt aus. Der Nachteil liegt im deutlich komplexeren Versuchsaufbau im Vergleich zur Verwendung einer Abdampfschale.
Was sind Petrischalen?
Petrischalen, auch als Kulturschalen oder Zellkultur-Schalen bezeichnet, sind flache, runde und transparente Schalen aus Laborglas oder Kunststoff. Sie kommen in Kombination mit einem übergreifenden Deckel zur Kultivierung von Mikroorganismen zum Einsatz, etwa in der Biologie, Laboranalytik, Medizin oder Chemie. Die Petrischale wurde 1887 von dem deutschen Bakteriologen Julius Richard Petri (1852 – 1921) erfunden und ist nach ihm benannt.
Für die Kultivierung von Mikroorganismen wird eine flache Schicht aus einem gelförmigen Nährmedium auf Agar-Basis benötigt. Das Medium wird im Autoklaven durch Erhitzen sterilisiert und warm und flüssig in die Schale gegossen. Bei Raumtemperatur erstarrt es und bildet eine Agarplatte. Das Nährmedium versorgt die darauf keimenden Mikroorganismen mit Wasser und Nährstoffen, hält sie jedoch zum Unterschied zu Kulturen in flüssigen Medien an einer Stelle fest. Die Ausbreitung der Mikroorganismen durch Vermischung, wie es in einem flüssigen Medium möglich ist, wird dadurch verhindert.
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Das feste Nährmedium und die daraus resultierende lokale Bindung darauf wachsender Mikroorganismen bringt wesentliche Vorteile mit sich:
- Die Mikroorganismen bleiben mit wenigen Ausnahmen ortsgebunden
- Durch ihre Vermehrung entstehen Kolonien und an der Wachstumsfront, also dem Rand solcher Kolonien, sind stets junge Mikroorganismen-Individuen vorzufinden (statt einer Mischung wachsender und absterbender)
- Kolonien zeigen typische Wachstumsformen und können aufgrund ihres Aussehens optisch unterschieden werden
- Die Züchtung genetisch reiner Stämme wird ermöglicht
Petrischalen werden in verschiedenen Größen aus Glas und Kunststoffen hergestellt. Laborbehälter aus Glas sind sterilisierbar, chemisch resistent, temperaturbeständig und wiederverwendbar. Trotzdessen kommen im modernen Laboralltag der Medizin und Biologie praktisch nur noch Einweg-Petrischalen aus Kunststoffen zum Einsatz.
Die Abmessungen für Kunststoffpetrischalen sind nicht genormt. Häufig verwendete Außendurchmesser sind 50 bis 100 mm bei einer Höhe von 10 bis 20 mm, wobei auch andere Dimensionen angeboten werden.
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| Verschiedene Bakterien- und Pilz-Kolonien in Petrischalen |
Auch die Verschlusselemente der Schalen werden in verschiedenen Ausführungen angeboten. Das Sortiment reicht von einfachen, planen Deckeln, die auf die Petrischalen aufgelegt werden, bis hin zu solchen, die durch punktuelle Noppen gesichert werden oder über spezielle Ventilationsschlitze verfügen. Die beiden letztgenannten Ausführungen gewährleisten einen optimalen Gasaustausch und reduzieren die Kondensation.
Werkstoffe für Abdampfschalen und Petrischalen
Porzellan
Porzellan ist ein keramisches Erzeugnis mit dichten porenfreien Schichten, das durch Brennen eines Gemisches aus Kaolin, Feldspat und Quarz hergestellt wird. Das Material kann anschließend glasiert werden. Durch die Glasur werden Porzellan-Oberflächen optisch veredelt, der Reibungskoeffizient wird reduziert und die Ritzhärte erhöht.
Porzellan wird zur Herstellung von Tafelgeschirr und diversen Gebrauchsgegenständen eingesetzt, kommt jedoch auch als Ausgangsmaterial für technische Erzeugnisse, Isolatoren und Laborbedarf zum Einsatz. Für den Laborgebrauch werden Abdampfschalen, Tiegel, Mörser und Büchner-Trichter aus Porzellan angeboten. Es ist chemisch beständig gegenüber nahezu allen Säuren und Laugen. Das keramische Material besitzt ferner gute isolierende Eigenschaften, sowohl gegenüber Elektrizität wie auch gegenüber Wärme.
Laborglas
Glas ist nicht gleich Glas. Es handelt sich vielmehr um einen Sammelbegriffe für eine ganze Gruppe amorpher Feststoffe, die hauptsächlich aus Siliciumdioxid bestehen. Für Laborutensilien wie Bechergläser und Reagenzgläser kommt hauptsächlich Borosilikatglas zum Einsatz, das neben Siliciumdioxid einen hohen Anteil an Bortrioxid enthält.
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| Abdampfschalen in unterschiedlichen Größen |
Solche Laborgläser sind sowohl chemisch wie auch thermisch sehr beständig, aufgrund des äußerst geringen Wärmeausdehnungskoeffizienten auch gegenüber starken Temperaturschwankungen. Sie sind physiologisch absolut unbedenklich, können außerdem sterilisiert und autoklaviert werden.
Kunststoffe
Polypropylen (PP) ist ein thermoplastischer Massenkunststoff aus der Gruppe der Polyolefine. Das Polymer ist härter und wärmebeständiger als Polyethylen und gilt weltweit als einer der wichtigsten technischen Kunststoffe. PP ist gegenüber Fetten, aliphatischen Kohlenwasserstoffen, vielen Säuren, Laugen und Lösungsmittel chemisch stabil. Aufgrund seiner physiologischen Unbedenklichkeit und guten Sterilisierbarkeit wird Polypropylen für viele Medizinprodukte verwendet, wie für Kunststoff-Schlauchverbinder, Luer-Lock-Verbinder, Spritzen, Spatel, Petrischalen und andere Behälter. Das Polymer findet auch im Gastronomie- und Lebensmittelbereich für Einmalgeschirre, Bestecke und Umverpackungen Einsatz. Seine Betriebstemperatur erstreckt sich von +0 °C bis +110 °C.
Polytetrafluorethylen (PTFE) ein hoch inerter, thermisch stabiler und reaktionsträger Hochleistungskunststoff. PTFE ist resistent gegenüber nahezu allen anorganischen und organischen Stoffen, wie Basen, Säuren, Alkoholen, Ketonen, Lösungsmitteln und Kraftstoffen. Der Temperatur-Einsatzbereich für technische PTFE Materialien liegt um -200 °C bis +260 °C. Auch die Witterungsbeständigkeit ist gegeben. Sonneneinstrahlung, UV-Strahlung und Ozon können dem Werkstoff nicht schaden. Aufgrund seiner technisch wertvollen Eigenschaften wird PTFE als Ausgangsmaterial für eine große Bandbreite von Komponenten verwendet, die in der Chemietechnik benötigt werden, beispielsweise Chemieschläuche, Schlauchverbinder, Bechergläser, Abdampfschalen, Tiegel und Dichtungen.
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Ein naher Verwandter ist der ebenfalls fluorierte Kunststoff Perfluoralkoxy (PFA). Als Weiterentwicklung von PTFE zeichnet er sich durch ähnlich hervorragende chemische, thermische und antiadhäsive Eigenschaften aus.
Polystyrol (PS) ist ein thermoplastischer Massenkunststoff, der sowohl als teilkristallines wie auch amorphes Polymerisat gewonnen werden kann. Generell ist PS in kompakter Form ein glasklares, bruch- und schlagempfindliches Material. In medizinischen und biologischen Laboratorien sind häufig Laborbehälter aus Polystyrol zu finden, beispielsweise Petrischalen, Kulturflaschen und Filtereinheiten. Besonders für infektiöse oder toxische Proben bietet sich PS als Alternative zu Glas an, da es durch Verbrennen risikolos entsorgt werden kann. Aber auch in radiochemischen Laboratorien, wo Probenbehälter, Pipetten und Küvetten nach Gebrauch nicht gereinigt und wiederverwendet werden können, findet Polystyrol in Einweg-Laborutensilien Einsatz.
Polystyrol ist gegenüber Methanol, Ethanol und anderen Alkoholen, Ammoniak, Aminen, schwachen Säuren und Laugen sowie wässrigen Salzlösungen beständig. Unbeständig ist Polystyrol gegenüber Ketonen, aliphatischen Kohlenwasserstoffen, Benzinen und Ölen, aromatischen Kohlenwasserstoffen, sowie UV und radioaktiver Strahlung. PS ist dauerhaft hitzebeständig bis +70 °C.
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| Beitragsbild | © Gorodenkoff - stock.adobe.com Grafik: Petrischalen | © luchschenF - stock.adobe.com Grafik: Abdampfschalen | © Arpon - stock.adobe.com |