pyknometrische Dichte

Inhaltsverzeichnis

1. pyknometrische Dichte

2. Brutto - Netto - Tara

3. Experimente

Literatur

 

 

1. pyknometrische Dichte

Vorwissen: Basisgrößen und abgeleitete Größen

Die Dichte eines Stoffes ist eine zusammengesetzte Größe (abgeleitete Größe). Sie gibt an, welchen Raumbedarf ein Stoff hat, der eine bestimmte Masse besitzt.

Größe übliche Symbole Einheit
Name Abkürzung Beziehung
Dichte d    - g/L d=m/V

Je nachdem, um welche Stoffe es sich handelt und in welchem technischen oder kaufmännischen Bereich gearbeitet wird, ändert man die Größe der Einheit. im Labor gibt man 

  • die Dichte von Gasen in der Regel in Gramm/Liter (g/L) an.
  • die Dichte von Flüssigkeiten und Feststoffen meistens in Gramm/Kubik-Zentimeter (g/cm3) bzw. Gramm/Milliliter  (g/mL)

Ursprünglich stand die Dichte von Wasser am Beginn der Festlegungen der Einheiten. Man wählte Wasser aus, weil es überall auf der Erde zur Verfügung steht und von keiner Nation für sich in Anspruch genommen werden kann. (Anm.: Auch für die Längenbestimmung wählte man die allen gehörende Erde. Das Kilogramm wurde zwar als Masse in Paris festgelegt. Damit sich aber keines der damaligen wissenschaftlich bedeutenden Länder zurückgesetzt fühlen sollte, bekam jedes Land eine identische Kpoie des "Uk-Kilogrammstücks".

Nachdem das Meter international festgelegt war, wählte ein Volumen von 1 Kubikdezimeter aus, das mit einem Stoff gefüllt wurde. der überall auf der Erde vorhanden ist und leicht sauber hergestellt werden kann: Wasser. Da das Volumen von Wasser sich mit der Temperatur ausdehnt, wählte man eine bestimmte Temperatur, bei der sich das Volumen von Wasser kaum ändert, es ist die Temperatur d=4°C die Masse von Wasser so, dass 1 Liter Wasser bei einer Temperatur von d = 4°C und einem Druck von p = 1013hPa. Die besondere Temperatur hängt mit der Anomalie des Wassers zusammen.

Ursprüngliche Definitin des Kilogramms:
Wasser hat die Dichte d=1g/mL bei  d=4°C und  p=1013,15hPa, daraus folgt 1 dm3 Wasser hat die Masse 1 kg

 

 

2. Brutto - Netto - Tara

Will man eine Stoff wiegen, so muss man eine bestimmte Portion des Stoffes abtrennen und diese Portion auf die Waage legen. Das ist für Feststoffe in der Regel ohne größere Proleme zu lösen. Aber schon bei Flüssigkeiten, die vom Aggregatzustand her gesehen jede Form annehmen können, ist die Verwendung eines Gefäßes nützlich. Für die Bestimmung der Masse von Gasen ist ein abgschlossenens Gefäß unbedingt erforderlich, weil Gase sich mit der umgebenden Luft mischen und von sich aus im ganzen umgebenen Raum ausbreiten.

Das benutzte Gefäß bringt aber eine zusätzliche Masse mit, die von der Masse des zu wiegenden Stoffes abgezogen werden muss.

Dazu führt man die Bestimmung der MAsse eines Stoffes in drei Schritten durch:

Schritt 1: Die Masse des leeren Gefäßes bezeichnet man mit dem italienischen Begriff Tara.

Schritt 2: Die Masse eines Gefäßes mit seinem Inhalt bezeichnet man als Brutto.

Schritt 3: Die rechnerische Differenz Brutto -Tara wird als Netto bezeichnet.

Allgemein gilt:        Brutto = Tara + Netto

Für die korrekte Bestimmung der Masse durch wiegen eines Stoffes bei umgebender Luft ist noch eine Korrektur des Auftriebs erforderlich.

 

 

3. Experimente

Um die Dichte eines Stoffes zu bestimmen, muss man

1. mit einer Waage die Masse messen

2. mit einem Raummaß den Platzbedarf (Volumen) bestimmen und

3. außerdem die Temperatur und den Druck festhalten.

Zur Bestimmung der Dichte von Gasen kann man die Gaswägekugel einsetzen.

  • Zur Bestimmung der Dichte von Flüssigkeiten

Für die Bestimmung der Dichte von Flüssigkeiten sind spezielle Gefäße, Pyknometer , geschaffen.

Für die Bestimmung der Dichte von Feststoffen werden Überlaufgefäße eingesetzt , geschaffen.

 

 

 


 

 

Literatur

Autor:

Klaus-G. Häusler; haeusler[at]muenster[dot]de

Quelle:

Gaswägekugel chemieexperimente.de

Pyknometer wikipedia.de

Experimente mit Überlaufgefäß und Hebelwaage leifiphysik.de