Wie wird die Dichte gemessen?
Wie wird die Dichte gemessen?
Wie läuft die Dichtemessung ab?
Was ist die Dichtemessung?
Wie kann man die Dichtemessung experimentiell nachweisen?
3 Antworten
Die Dichte von Flüssigkeiten oder Gasen mißt man am besten mit einem Biegeschwinger: Dazu füllt man das Fluid in ein U-förmiges Rohr (1–3 ml), stößt es an und läßt es dann frei schwingen; die Schwingungsfrequenz kann man sehr genau messen und weil sie von der Masse des schwingenden Rohres abhängt, kann man per Eichkurve auf die Dichte des Fluids zurückrechnen.
Für Festkörper mischt man einfach eine Flüssigkeit zusammen, in der sie schweben, und mißt dann die Dichte der Flüssigkeit. Die Kristallographen messen so die Dichte eines einzigen winzigen Kriställchens. Für organische Verbindungen, die sich ja typischerweise nicht in Wasser lösen, nimmt man oft eine CsCl-Lösung, damit erreicht man Dichten bis knapp 1.6 g/ml.
Damit kann man Dichten auf ca. vier Nachkommastellen genau messen, theoretisch auch mehr, allerdings wird dann die thermische Ausdehnung das dominierende Problem — für die fünfte Nachkommastelle müßte man auf ein paar Hundertstelgrad genau thermostatisieren, und das ist nur schwer machbar.
Der einzige Nachteil der Methode ist, daß sie indirekt ist und folglich eine Eichkurve braucht, die die Schwingungsfrequenz in Dichte umrechnet. IIRC sollte diese Kurve quadratisch sein (weil ω=√(k/m)), und wir haben das im Praktikum einfach mit zwei Eichpunkten (Luft und Wasser) aufgestellt.
Das mit den 6 Nachkommastellen haben sie uns damals auch gesagt (und wir Studenten erstarrten ehrfürchtig), das war aber damals noch ein Prototyp und angeblich nicht für Routineeinsatz geeignet. In den letzten 30+ Jahren hat sich das wohl geändert.
Und ja, das war an genau dem Institut, wo Otto Kratky gearbeitet und die Dinger erstmals gebaut hat, in Zusammenhang mit Paar (deren Firmengelände lag an meinem täglichen Weg zur Uni).
Organische Lösungsmittel sind weniger geeignet, weil die organische Proben tendenziell auflösen. Man will ja den Kristall in der Suppe schweben haben, und das kann man mit 0.1% Genauigkeit erreichen, einfach nur mit Tropfpipette und Reagenzglas wie im Schulunterricht.
Z.B. Mit einem Aerometer
Beispielsweise mit:
Kommerzielle Biegeschwinger muss man nicht mehr selber kalibrieren, um die Dichte von Fluiden zu bestimmen, das ist werksseitig alles erledigt. Für spezielle Anwendung sind zusätzliche Funktionen hinterlegt, um Konzentrationen von beispielsweise Saccharose oder Ethanol direkt abzulesen. Aber irgendwer hat die Kalibrierung natürlich dann im Vorfeld erledigt.
Was spricht denn dagegen, organische Verbindungen in organischen Lösungsmitteln zu messen?
Bei Anton PAAR gibt es Geräte, die auch 6 Nachkommastellen können. https://www.anton-paar.com/de-de/produkte/details/digitales-dichtemessgeraet-dma/?sku=222123