Volumenmessgeräte im Labor Arten, Anwendungen, Zertifizierungen und Normen

Die Volumenmessung gehört zu den grundlegenden Arbeiten im Labor und dafür stehen eine Vielzahl unterschiedlicher Volumenmessgeräte von BRAND zur Verfügung. Auf dieser Seite erhalten Sie einen kompakten Überblick über die wichtigsten Gerätearten, typische Anwendungen sowie zentrale Aspekte zu Zertifikaten, Normen, und Handhabung auf Basis der über 75-jährigen Erfahrung des Herstellers BRAND im Bereich der Volumenmessgeräte. 

Volumenmessgeräte im Labor (egal ob in Chemie oder Biologie) sind spezielle Messgeräte, mit denen Flüssigkeiten möglichst genau abgemessen und dosiert bzw. überführt werden. Sie gehören zu den Prüf- und Messmitteln, also zu den Instrumenten, mit denen vereinbarten Beschaffenheiten (z. B. Konzentration, Gehalt, Titer) überhaupt erst zuverlässig geprüft werden können. Dabei werden sie vor allem zur Vorbereitung von Analysen von Flüssigkeiten und der eigentlichen Analyse an sich benutzt. 

Wichtig ist: Im Labor ist das Volumen oft nicht nur „Hilfsgröße“, sondern Teil des Messwertes (z. B. beim Titrieren). Deshalb unterscheiden sich Volumenmessgeräte grundsätzlich von Messbechern oder Haushaltsmessgefäßen: Sie sind auf Normen, Fehlergrenzen, Justageart (In/Ex) und eine Referenztemperatur ausgelegt und sie müssen regelmäßig überwacht und kalibriert werden, insbesondere in regulierten Umgebungen.

Im Labor haben sich mehrere Grundtypen etabliert, die sich vor allem darin unterscheiden, ob sie ein festes Zielvolumen bereitstellen oder variable Teilvolumina ermöglichen, wie sie justiert wurden und wie stark das Ergebnis von Ablesen und Handhabung (Meniskus, Ablauf-/Wartezeit, Benetzung) abhängt. 

Die wichtigsten Arten von Volumenmessgeräten aus Glas oder Kunststoff sind:

Neben den hier beschriebenen Volumenmessgeräten aus Glas oder Kunststoff gehören auch Liquid-Handling-Geräte nach DIN EN ISO 8655 (z. B. Dispensette®, Transferpette® oder HandyStep®) zu den Volumenmessgeräten. Diese nutzen einen Hubkolben und besitzen damit ein anderes Funktionsprinzip als die Volumenmessgeräte aus Glas oder Kunststoff, die hier beschrieben werden.

Volumenmessgeräte werden immer dann benötigt, wenn ein Volumen gezielt eingestellt werden muss bzw. als Messgröße genutzt wird. Das ist überall dort der Fall, wo aus Volumen direkt Analysenergebnisse wie Konzentrationen oder Verdünnungsfaktoren folgen. Für die Auswahl hilft eine einfache Einteilung: Probenvorbereitung (Volumen als Referenz) vs. Analyse (Volumen als Teil des Messwerts).

Volumenmessgeräte unterscheiden sich vor allem durch den Volumentyp (fix vs. variabel), die Justage (In vs. Ex bzw. TC vs. TD), die Genauigkeitsklasse (A vs. B) und das Material/Werkstoff (Glas vs. Kunststoff).

Die 4 wichtigsten Unterscheidungen von Volumenmessgeräten sind:

1.  Fixes vs. variables Volumen

    

   Fixes Volumen: Eine einzelne Ringmarke kennzeichnet das Nennvolumen für die reproduzierbare Herstellung oder den Transfer eines festen Volumens. Die Bauform kombiniert einen großen Körper für den Hauptvolumenanteil mit einem schlanken, zylindrischen Hals mit kleinem Durchmesser (z. B. bei Messkolben und Vollpipetten).

   Variables Volumen: Eine durchgehende Skala erlaubt unterschiedliche Teilvolumina einzustellen und abzulesen. Der zylindrische Körper mit größerem Querschnitt bildet über die gesamte Skalenstrecke die jeweilige Fehlergrenze an jedem einzelnen Volumen ab (z. B. Büretten, Messpipetten, Mess-/Mischzylinder). 

    

2. In vs. Ex oder TC vs. TD

    

   In: Das Gerät ist so gefertigt, dass es das Nennvolumen enthält. Beim Ausgießen bleibt immer ein Rest an Flüssigkeit zurück. 

   Ex: Das Gerät ist so gefertigt, dass es das Nennvolumen abgibt. Nach dem Auslaufen darf eine definierte Restmenge im Gerät verbleiben. Eine vorgegebene Wartezeit kann Teil der Spezifikation sein und ist einzuhalten. 

              3. Klasse A vs. Klasse B

• Klasse A (AS/AW): Bezeichnet die höchste Genauigkeitsklasse, d.h. kleinste Fehlergrenzen. Volumenmessgeräte der Klasse sind damit geeignet, wenn geringe Messunsicherheiten gefordert sind (z. B. bei Kalibrierarbeiten, analytische Anwendungen). Messkolben mit Weithals besitzen einen Hals mit etwas größerem Querschnitt und werden mit Klasse AW gekennzeichnet, da sie somit auch eine etwas höhere Fehlergrenze gegenüber der Klasse A Messkolben besitzen. Volumenmessgeräten der Klasse AS sind immer auf Ex justiert. Der Zusatz 'S' bedeutet Schnellablauf.
• Klasse B: Die Toleranzen sind größer als bei Klasse A und damit vorgesehen für Vorbereitungsarbeiten, bei denen Geschwindigkeit, Robustheit oder Kosten im Vordergrund stehen. Auch hier gibt es Messkolben mit Weithals, die durch den größeren Querschnitt und der damit verbundenen erhöhten Fehlergrenze mit BW gekennzeichnet werden.

               4. Glas vs. Kunststoff

• Glas (bei Volumenmessgeräten i.d.R. Borosilikatglas oder Natron-Kalk-Glas): Sehr formstabil und hat damit eine geringe thermische Ausdehnung. Dabei ist es transparent und bietet eine hohe chemische Beständigkeit gegen Säuren, Laugen oder wässrige Lösungen mit Ausnahme von Fluorwasserstoff (HF). Volumenmessgeräte aus Glas ändern ihr Volumen nur sehr langsam, insbesondere durch die Reinigung.
• Kunststoff (z. B. PP, PMP, PS): Ist nötig, wenn Glas ungeeignet ist (z. B. bei HF oder in der Spurenanalytik je nach Element/Matrix, Bor, Aluminium), aber mit anderen Grenzen bei Chemikalien- und Temperaturbeständigkeit als mit Material Glas. Kunststoff zeichnet sich durch hohe Bruchfestigkeit und geringeres Gewicht aus. PMP und PFA werden auch für Messgeräte eingesetzt, die den Fehlergrenzen der Klasse A entsprechen.

Bei der Handhabung sind folgende zentrale Punkte wichtig:

1. Meniskus richtig ablesen

      Bei richtigem Ablesen sind Volumenmessgeräte aus Glas die genauesten Messinstrumente für Volumina im Labor. 

      Wie der Meniskus richtig abzulesen ist, erfahren Sie hier.

2. Richtiges Handling

   Vorgaben zu Wartezeiten, Winkel und dem Abstreifen haben Einfluss auf das präzise Volumen und müssen je nach Gerät beachtet werden. 

      Mehr Infos zu der Handhabung der einzelnen Volumenmessgeräte.

3. Referenztemperatur beachten

   Das angegebene Volumen bezieht sich auf die auf dem Volumenmessgerät angegebene Referenztemperatur (typischerweise 20 °C), bei der das Gerät kalibriert wurde. Für genauste Messergebnisse sollte möglichst dieselbe Temperatur eingehalten werden. Bei deutlichen Abweichungen von der Referenztemperatur sind temperaturbedingte Volumenänderungen bei Berechnungen zu berücksichtigen. 

4. Sauberkeit und Benetzung sicherstellen

   Rückstände, bspw. Fettfilme oder Kalkflecken (Pulver), stören die Benetzung und verfälschen den Meniskus. Vor Nutzung reinigen, spülen und trocknen. Mehr zum richtigen Reinigen von Laborgeräten erfahren Sie hier.

5. Prüf- und Kalibrierstatus

   Vor jedem Einsatz sollte eine Sichtprüfung durchgeführt werden (z. B. Risse, abgeplatzte Kanten, beschädigte Skala). Unabhängig davon sollten regelmäßig wiederkehrende Kalibrierungen gemäß Prüfmittelüberwachung durchgeführt werden.

Grundsätzlich wird in Qualitätszertifikate (Chargen- und Einzelzertifikate), Konformitätserklärungen und Kalibrierscheine unterschieden. Alle Zertifikate dokumentieren die Rückführbarkeit, wobei die Nachweistiefe vom Chargenzertifikat über das Einzelzertifikat bis zum DAkkS‑Kalibrierschein zunimmt. Zusätzlich kennzeichnet das DE‑M‑Zeichen die Konformität mit der deutschen Mess‑ und Eichverordnung.

Für Volumenmessgeräte gelten eine allgemeine Grundnorm, spezifische Produktnormen je Gerätetyp und eine zentrale Prüfnorm für Kalibrierung und Anwendung:

*Details zum Vergleich: G.I.T. Laboratory Journal 9-10 / 2013, pp 33-35

Jander Jahr Maßanalyse (17. Auflage)

G.I.T. Laboratory Journal 9-10 / 2013, pp 33-35