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Volumenmessung

BRAND Basics

Flüssigkeitsmeniskus erklärt

Entscheidend für präzise Volumenmessungen im Labor ist das richtige Ablesen des sogenannten Meniskus, auch Flüssigkeitsmeniskus genannt. 

Dieser Artikel erklärt, was ein Meniskus ist, warum er entsteht und wie das Volumen in Messgefäßen aus Glas oder Kunststoff im Labor exakt bestimmt werden kann.

Was ist ein Flüssigkeitsmeniskus?

Als Meniskus bezeichnet man die Krümmung der Flüssigkeitsoberfläche. Der Meniskus kann sowohl nach oben als auch nach unten gekrümmt sein. Die Ausbildung der Krümmung resultiert aus dem Kräfteverhältnis zwischen Adhäsion und Kohäsion.

Ist der Durchmesser einer Pipette eng genug – z. B. bei Kapillarpipetten – reicht die Adhäsionskraft aus, nicht nur den äußeren Rand, sondern sogar den gesamten Flüssigkeitsspiegel hochzuziehen (Kapillarwirkung).

Picture of BRAND Volumetric Instruments

Was ist der Unterschied zwischen einem konkaven und einem konvexen Meniskus?

Der Unterschied zwischen einem konkaven und einem konvexen Meniskus liegt in der Form der Flüssigkeitsoberfläche sowie im Zusammenspiel von Adhäsion (Anziehung zwischen der Flüssigkeit und der Gefäßwand) und Kohäsion (Anziehung zwischen den Molekülen der Flüssigkeit).

Meniskus

Nach unten gekrümmter Meniskus in einer Messpipette

Werden die Flüssigkeitsmoleküle von der Glaswand stärker angezogen (Adhäsion) als von ihresgleichen (Kohäsion), dann bildet sich ein nach unten gekrümmter Meniskus. Das heißt: Der Rand des Flüssigkeitsspiegels wird etwas hochgezogen.
Dies gilt zum Beispiel für wässrige Lösungen.

Meniskus

Nach oben gekrümmter Meniskus in einer Messpipette

Ist die Kohäsionskraft einer Flüssigkeit größer als die Adhäsionskraft der Glaswand, so bildet sich ein nach oben gekrümmter Meniskus.
Dies gilt zum Beispiel für Quecksilber.

Meniskus richtig ablesen

1. Lesen Sie den Meniskus auf Augenhöhe ab.

Für eine parallaxenfreie Einstellung des Meniskus, muss das Volumenmessgerät senkrecht gehalten werden und das Auge des Beobachters muss sich auf Höhe des Meniskus befinden. In dieser Position wird die Ringmarke als Strich abgebildet.

2. Ablesen des Meniskus

Meniskus

a) Einen konkaven Meniskus ablesen

Bei nach unten gekrümmtem Meniskus ist das Volumen an der tiefsten Stelle des Flüssigkeitsspiegels abzulesen. Dabei muss der tiefste Punkt des Meniskus die obere Kante des Teilstrichs berühren.

Meniskus

b) Einen konvexen Meniskus ablesen

Bei nach oben gekrümmten Meniskus ist das Volumen an der höchsten Stelle des Flüssigkeitsspiegels abzulesen (Rand). Dabei muss der höchste Punkt die obere Kante des Teilstrichs berühren.

Meniskus

c) Den Meniskus an der Schellbach-Streifenmarkierung einer Bürette ablesen

Der Schellbachstreifen ist ein schmaler blauer Streifen in der Mitte eines weißen Streifens. Er wird an der Rückseite von Büretten zur besseren Ablesbarkeit aufgedruckt. Durch die Lichtbrechung erscheint der blaue Streifen am Meniskus in Form zweier Pfeilspitzen. Die Ablesestelle ist der Berührungspunkt der beiden Spitzen.

Tipp: Verwenden Sie dunkles Papier als Lesehilfe

 

Hält man ein dunkles Stück Papier unmittelbar unterhalb der Ringmarke oder eines Teilstriches hinter das Gerät, so wird der Meniskus dunkler und ist vor einem hellen Hintergrund besser ablesbar.

Meniskus
Wichtiger Hinweis:
Bei der Anwendung ist die Temperatur von Flüssigkeit und Umgebung von Bedeutung. Während die Ausdehnung der Volumenmessgeräte aus Glas vernachlässigbar ist, muss die Ausdehnung der Flüssigkeiten bei unterschiedlichen Temperaturen berücksichtigt werden. Um den Volumenfehler möglichst klein zu halten, sollen die Volumina aller miteinander in Verbindung stehenden Flüssigkeiten bei einer üblichen (alle Tage vorherrschenden) Temperatur gemessen werden. Insbesondere bei der Herstellung von Standardlösungen sollten beispielsweise das Pipettieren der Probe und die Titration möglichst bei der gleichen Temperatur erfolgen. Große Temperaturunterschiede zwischen Messgerät und Flüssigkeit sind ebenfalls zu vermeiden.

Checkliste zum Ablesen des Meniskus

Bevor Sie den Messwert notieren, überprüfen Sie folgende Punkte:

 

✓ Befinden sich Ihre Augen auf Höhe des Meniskus?

✓ Lesen Sie die richtige Stelle des Meniskus ab?

✓ Steht der Messzylinder senkrecht auf einer ebenen Fläche?

✓ Bewegt sich die Flüssigkeit nicht mehr?

 

Dokumentendownload

BLAUBRAND Volumenmessgeräte

Videos | mp4 | 15 MB

BLAUBRAND® Volumenmessgeräte

Broschüre | pdf | 3 MB

BLAUBRAND® Volumenmessgeräte und Pyknometer

Prüfanweisung (SOP) | pdf | 1 MB

Informationen zur Volumenmessung

Broschüre | pdf | 4 MB

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