Pyknometer
Englisch: pycnometer
Ein Behälter mit genau bekanntem Volumen, der durch Wägen zur Bestimmung der Dichte oder relativen Dichte von Flüssigkeiten verwendet wird.
Pyknometer: eine Präzisionsflasche zum genauen Wiegen von Flüssigkeiten
Ein Pyknometer ist ein kleines Glasgefäß mit genau kalibriertem Innenvolumen, das die Dichte von Flüssigkeiten durch Vergleich mit Wasser oder einer anderen Bezugsflüssigkeit misst. Die Flasche fasst typischerweise 10 bis 100 Milliliter und hat einen Glaschliffstopfen mit einer feinen Kapillarbohrung. Beim vollständigen Füllen und Einsetzen des Stopfens steigt überschüssige Flüssigkeit durch die Kapillare auf und wird abgewischt, sodass das Gefäß jedes Mal mit exaktem Volumen gefüllt ist. Die gesamte Anordnung wird gewogen, dann ergibt die Rechnung Masse geteilt durch bekanntes Volumen direkt die Dichte.
Die Kapillarbohrung ist das entscheidende Merkmal, das einen Pyknometer von einem gewöhnlichen Messzylinder unterscheidet. Ohne sie würde das Füllen der Flasche auf die gleiche Höhe nach Augenmaß zu Fehlern führen. Die Kapillare sorgt dafür, dass Wärmedehnungs- und Oberflächenspannungseffekte konsistent behandelt werden, sodass das gleiche Volumen einer Flüssigkeit unabhängig von kleinen Unterschieden beim Sitze des Stopfens die gleiche Masse einnimmt. Für Arbeiten, die Dichtenmessungen auf vier Dezimalstellen erfordern, ist diese Genauigkeit unverzichtbar.
Ausführungsarten und Anwendungen
Der Hubbard- oder Gay-Lussac-Pyknometer ist die verbreitetste Form mit Stopfen und Seitenkugel zum Entweichen von Luft. Der Ostwald-Pyknometer unterscheidet sich durch seine U-Rohr-Bauform und wird häufig für sehr genaue Arbeiten mit organischen Lösungsmitteln verwendet. Pyknometer werden aus Glas und Metall hergestellt, wobei Glas überwiegt, da es chemisch inert und optisch transparent ist. Typische Volumen sind 1, 5, 10, 25 und 50 Milliliter; größere Gefäße beeinträchtigen die Genauigkeit und kleinere werden schwer sauber zu füllen und zu verschließen.
Pyknometer kommen in der Qualitätskontrolle von Farben, Ölen, Kraftstoffen und chemischen Lösungen zum Einsatz; in Pharmalaboratorien zur Überprüfung der Gleichmäßigkeit von flüssigen Zubereitungen; und in der Forschung zum Messen der Dichte unbekannter Flüssigkeiten. Sie werden auch in der Bodenmechanik eingesetzt, wo sie das spezifische Gewicht von Bodenteilchen bestimmen, um Porenraum und Verdichtungseigenschaften zu berechnen. Das Gerät ist besonders wertvoll, wenn nur kleine Probenmengen zur Verfügung stehen oder die Dichte besser als 0,1 Prozent bekannt sein muss.
Der Name stammt vom griechischen Wort pycnos, das dicht oder dickflüssig bedeutet. Das Gerät geht auf das 18. Jahrhundert zurück und hat sich seitdem im Prinzip wenig geändert. Im Gegensatz zu Aräometern, die schwimmen und direkt abgelesen werden, benötigt ein Pyknometer eine Waage und Rechenarbeit, liefert aber überlegene Genauigkeit. Die Kalibrierung erfolgt durch Wiegen im leeren Zustand und gefüllt mit destilliertem Wasser bei einer Standardtemperatur, typischerweise 20 Grad Celsius. Die sachgemäße Handhabung umfasst die Reinigung zwischen den Messungen mit geeigneten Lösungsmitteln, vollständiges Trocknen und thermische Equilibrierung des Glases vor dem Wiegen.