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Massenmessung

 
 

INFO: Chemische Verbindungen reagieren immer in bestimmten Stoffmengen-Verhältnissen miteinander. Um die benötigten Stoffmengen zu bestimmen, nimmt man eine Massenmessung oder eine Gewichtskraftsmessung vor. Bei Gasen und Flüssigkeiten wird die Stoffmenge der verwendeten Chemikalien oft auch durch eine Volumenmessung bestimmt. Sie wird bei Grundpraktiken/Volumenmessung ausführlich behandelt. Masse und Volumen eines Körpers stehen in einem festen Verhältnis zueinander, das man als Dichte bezeichnet.

 
     
 
Theoretischer Hintergrund:

 

Für jede beliebige Portion eines Stoffes kann man eine Masse angeben. Die Masse ist im SI-Einheitensystem, das in der Bundesrepublik Deutschland durch Gesetz verbindlich ist, eine Basisgröße mit dem Größensymbol m und der Basiseinheit Kilogramm (Einheitenzeichen kg).
Der tausendste Teil eines Kilogramms ist ein Gramm (Einheitenzeichen g), der tausendste Teil eines Gramms ist ein Milligramm (Einheitenzeichen mg). Ein bekanntes Vielfaches des Kilogramms ist die Tonne (abgekürzt mit t), die 1000 kg umfaßt.

Liegt eine abgemessene Portion eines Stoffes vor - und das ist ja bei der Durchführung chemischer Versuche stets der Fall -, dann spricht man nach DIN 32625 von einer Stoffportion. Die Quantität dieser Stoffportion kann als Masse, aber auch als Volumen oder Stoffmenge angegeben werden.
Die Masse ist eine Körpereigenschaft. Um die Massen verschiedener Körper vergleichen zu können, muß die Masse eines bestimmten Körpers als die Masse "1 Kilogramm" festgelegt werden. Dieser Körper wird als internationaler Kilogrammprototyp bezeichnet und ist ein Platin-Iridium-Zylinder von 39 mm Durchmesser und 39 mm Höhe; er wird seit 1872 in Paris aufbewahrt.

Im geschäftlichen Verkehr wird die Masse einer Ware oft auch als ihr Gewicht bezeichnet. Dieser Begriff wurde früher auch gebraucht, um die Massenanziehungskraft auf einen Körper auszudrücken, z.B. die Erdanziehungskraft. Um das Gewicht eines Körpers von dem physikalischen Kraftbegriff zu unterscheiden, spricht man heute von seiner Gewichtskraft (Größensymbol FG). Sie ist das Produkt aus der Masse des Körpers und der Fallbeschleunigung g (am 45. Breitengrad ist g=9,81m/s2): FG=m*g

 

Massenbestimmung im Labor:

 

Früher verwendete man größtenteils mechanische Hebelwagen. Neue Entwicklungen im Waagenbau führten zur Abkehr vom Hebelprinzip. Die vom Wägegut ausgeübte Kraft wird durch elektrische, magnetische oder elektro-optische Methoden in Signale umgesetzt, die auf elektronischem Wege ausgewertet und als Massenangabe angezeigt werden (elektronische Waagen).

Die im chemischen Laboratorium verwendeten Waagen unterscheiden sich hinsichtlich der Begrenzung der Masse, die mit ihnen abgewogen werden kann (Belastbarkeit) und der Genauigkeit der Wägung.

Analysenwaage: Mit der Analysenwaage lassen sich Massen bis auf 1/10 Milligramm genau abwiegen. Diese Empfindlichkeit macht einen sorgfältigen Schutz der Waage vor Verstaubung, Luftzug, Korrosion und plötzlichen Schwankungen der Außentemperatur notwendig, der durch die Unterbringung der Waage in einem Gehäuse gewährleistet ist.

Die Analysenwaage ist eine automatische Balkenwaage, die nach dem Substitutionsprinzip arbeitet. Auf beiden Balken sind dieselben Massen angebracht, so daß der Waagebalken sich im Gleichgewicht befindet. Die Masse der einen Seite setzt sich aus unterschiedlichen Teilmassen zusammen und hat eine Vorrichtung für die Aufnahme der zu messenden Probe. Man legt die Probe auf und entfernt zugleich soviele Teilmassen bis die Waage wieder im Gleichgewicht ist. Die Masse der abgenommenen Wägestücke entspricht der Masse der Probe.
Die Genauigkeit der Wägung mit der Analysenwaage hängt in erster Linie von ihrer Justierung ab. Dazu dienen die Fußrändelschrauben, die solange gedreht werden, bis sich die Luftblase der Niveauanzeige genau in der Mitte befindet.

Eine Nullpunktverschiebung, die zur Verfälschung des Wägeergebnisses führt, wird durch starke Erschütterungen hervorgerufen. Daher steht die Waage auf kleinen Gummipuffern auf speziellen Wägetischen. Das Öffnen und Schließen der Gehäusefenster muß behutsam erfolgen. Auch Schweiß und Schmutz verschieben den Nullpunkt, so daß man die Teile der Waage stets mit der Pinzette, nie mit der Hand, anfaßt. Ebenso handhabt man alle Wägegefäße mit der Pinzette. Während der Wägung müssen die Fenster geschlossen bleiben, da schon ein leichter Luftzug wie ein Auftrieb wirkt, so daß eine geringere Masse angezeigt wird als tatsächlich aufgelegt wurde.

Eine wichtige Einrichtung der Analysenwaage ist die Arretierung. Dabei wird der Waagebalken mit dem Gehänge von der Auflage abgehoben. Dies entlastet Balken und Auflage. Das Auflegen und Abnehmen der Lasten wird immer bei arretierter Waage durchgeführt.

 


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