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Wasser- und EisbäderBearbeiten

Ein Bad aus Eis und Wasser hält eine Temperatur von 0 °C, da der Schmelzpunkt von Wasser 0 °C beträgt. Die Zugabe eines Salzes wie Natriumchlorid senkt jedoch die Temperatur durch die Eigenschaft der Gefrierpunktserniedrigung. Obwohl die genaue Temperatur schwer zu kontrollieren ist, beeinflusst das Gewichtsverhältnis von Salz zu Eis die Temperatur:

• -10 °C können mit einem Massenverhältnis von 1:2,5 von Calciumchloridhexahydrat zu Eis erreicht werden.
• -20 °C können mit einem Massenverhältnis von 1:3 von Natriumchlorid zu Eis erreicht werden.
• -40 °C können mit einem Massenverhältnis von 1:0,8 von Calciumchloridhexahydrat zu Eis erreicht werden.

Trockeneisbäder bei -78 °CEdit

Da Trockeneis bei -78 °C sublimiert, hält eine Mischung wie Aceton/Trockeneis -78 °C. Außerdem wird die Lösung nicht gefrieren, da Aceton eine Temperatur von etwa -93 °C benötigt, um zu gefrieren. Daher können auch andere Flüssigkeiten mit einem niedrigeren Gefrierpunkt (Pentan: -95 °C, Isopropylalkohol: -89 °C) verwendet werden, um das Bad auf -78 °C zu halten.

Trockeneisbäder über -77 °CEdit

Um Temperaturen über -77 °C zu halten, muss ein Lösungsmittel mit einem Gefrierpunkt über -77 °C verwendet werden. Wenn Trockeneis zu Acetonitril hinzugefügt wird, beginnt das Bad zu kühlen. Sobald die Temperatur -41 °C erreicht hat, gefriert das Acetonitril. Daher muss das Trockeneis langsam zugegeben werden, damit nicht die gesamte Mischung gefriert. In diesen Fällen kann eine Badtemperatur von -55 °C erreicht werden, indem man ein Lösungsmittel mit einem ähnlichen Gefrierpunkt wählt (n-Oktan gefriert bei -56 °C).

Flüssigstickstoffbäder über -196 °CEdit

Flüssigstickstoffbäder folgen der gleichen Idee wie Trockeneisbäder. Eine Temperatur von -115 °C kann durch langsame Zugabe von Flüssigstickstoff zu Ethanol aufrechterhalten werden, bis es zu gefrieren beginnt (bei -116 °C).

Alternativen zu Wasser und EisEdit

Bei Bädern auf Wasser- und Eisbasis wird üblicherweise Leitungswasser verwendet, da es leicht zugänglich ist und die Kosten für die Verwendung von Reinstwasser höher sind. Leitungswasser und aus Leitungswasser gewonnenes Eis können jedoch biologische und chemische Proben verunreinigen. Dies hat zu einer Vielzahl von isolierten Geräten geführt, die einen ähnlichen Kühl- oder Gefriereffekt wie Eisbäder erzielen sollen, ohne Wasser oder Eis zu verwenden.

SicherheitsempfehlungenBearbeiten

Die American Chemical Society weist darauf hin, dass die idealen organischen Lösungsmittel für die Verwendung in Kühlbädern die folgenden Eigenschaften haben:

1. Nicht toxische Dämpfe.
2. Niedrige Viskosität.
3. Nicht entflammbar.
4. Geringe Flüchtigkeit.
5. Geeigneter Gefrierpunkt.

In einigen Fällen kann ein einfacher Ersatz zu fast identischen Ergebnissen führen und gleichzeitig die Risiken verringern. Beispielsweise führt die Verwendung von Trockeneis in 2-Propanol anstelle von Aceton zu einer nahezu identischen Temperatur, vermeidet aber die Flüchtigkeit von Aceton (siehe § Weiterführende Literatur unten).