Das Abmessen von Massen im Labor

General Laboratory Techniques

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Summary

Die Analysewaage ist ein häufig benutztes Gerät in wissenschaftlichen Labors. Diese hochgenauen Instrumente können Massen bis zum 10000. oder sogar 100000. Gramm genau bestimmen. Die Laufgewichtswaage ist eine Art von Waage, die Gegengewichte an drei verschiedenen Waagebalken benutzt, um eine Probe in der Waageschale auszugleichen. Auf der anderen Seite sind moderne Analysewaagen komplexe System mit elektronischen Sensoren, die dabei helfen die Masse einer Substanz genau zu bestimmen. Die Analysewaage ist so empfindlich, das sogar eine Glastür notwendig ist, um Luftströmungen zu vermeiden, die die Genauigkeit der Messungen beeinträchtigen können. Beim Abwiegen wird ein Wägeschiffchen oder Wägepapier dazu benutzt, um die abzuwiegende Substanz zu fassen und die Wägefläche vor Verschleiß zu schützen. Vor der Messung wird die Waage tariert, um das Gewicht des Wägeschiffchen oder des Wägepapiers von der Messung abzuziehen. Tarieren bezieht sich auf das setzen der Waage auf 0, damit Substanzen genau abgemessen werden können. Neben dem Abwiegen von chemischen Substanzen können Analysewaagen auch dazu benutzt werden, um Labortiere, insekten oder Zentrifugierröhrchen für Ultrazentrifugierexperimente abzuwiegen.

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JoVE Science Education Database. Generelle Laborverfahren. Das Abmessen von Massen im Labor. JoVE, Cambridge, MA, (2017).

Eine Analysewaage wird in den meisten, wenn nicht sogar allen, wissenschaftlichen Labors genutzt. Diese extrem präzisen Instrumente erlauben es Wissenschaftlern die Massen von verschiedenen Substanzen genau abzumessen. Waagen gibt es in vielen Ausführungen. Die Analysewaage ist die am häufigsten benutzte Waage in Labors.

Frühe Analysewaagen waren ausschließlich mechanisch und bestanden aus Waagebalken. Nicht diese Art von Balken!

Wie hier zu sehen ist, hat man früher mechanische Waagen, wie zum Beispiel Laufgewichtswaagen, benutzt. Der Waagebalken wird am Aufhängepunkt getragen. Die Waagschale befindet sich an einem Ende, während die Gegengewichte auf den drei bewegbaren, parallelen Waagebalken angebracht sind. Laufgewichtswaagen sind ausgeglichen wenn der Zeiger auf 0 steht.

Wenn eine Probe in die Waagschale gelegt wird, wird das Gleichgewicht der Waage gestört. Die schiebbaren Gewichte werden dann benutzt, um das Gleichgewicht durch Verlängerung des Hebelarms wieder herzustellen. Die Positionen auf dem Waagebalken, an denen sich die Gewichte befinden, zeigen die Masse des Objektes an.

Auf der anderen Seite sind die heutigen Analysewaagen elektronisch und beruhen auf dem Prinzip der elektromagnetischen Kraftkompensation zur Massenbestimmung. Um die Masse zu berechnen, wird eine Feder durch die einwirkende Kraft verdrängt, was in einen elektrischen Strom resultiert, der an einen Mikroprozessor weitergegen wird, der dann wiederum die Masse anzeigt. Durch diese Methode können Analysewaagen das Gewicht genau bestimmen.

Analysewaagen sind sehr präzise Instrumente, die Massen bis auf das 10000. Gramm oder sogar bis auf das 100000. Gramm genau abmessen können.

Eine Analysewaage besteht aus verschiedenen wichtigen Bestandteilen. Die Proben werden in eine Waagschale platziert, die entweder mit dem Waagebalken oder der Feder verbunden ist. Der Luftschutz, also die verschiebbare Glastür, verhindert das Luftströmungen oder Staub mit der Waagschale in Kontakt kommen, was zu ungenauen Messungen führen kann. Die Tara Taste wird benutzt um die Waage auf 0 zu setzen, nachdem das Wägeschiffchen oder Wägepapier auf die Waagfläche gesetzt wurde.

Wägeschiffchen und Wägepapier fassen die zu wiegenden Substanzen auf der Waage. Sie verhindern das die Waagefläche schmutzig oder durch chemische Reagenzien beschädigt wird.

Spatel sind Instrumente, die benutzt werden, um die zu wiegenden Proben handzuhaben. Abhängig von der Substanz und von dem benötigten Gewicht kann auch eine Mikrospatel für kleinere Massen verwendet werden. Eine Scoopula wird für größere Mengen benutzt.

Um eine Analysewaage zu benutzen muss man sie zuerst durch Bedienen der Tara Taste anschalten. Dann öffnet man den Windschutz und platziert das Wägeschiffchen oder das Wägepapier auf die Waagfläche. Nun schließt man den Windschutz. Beim wiederholten Drücken der Tarataste sollte die Waage 0.0000g lesen.

Die Menge der zu wiegenden Substanz bestimmt ob man ein Wägeschiffchen oder Wägepapier benutzt. Für kleinere Mengen, oder für Substanzen die man in Reaktionsgefäße füllt, wie zum Beispiel Eppendorfs oder kleine Reagenzgläser, benutzt man Wägepapier. Wägepapier kann für eine leichtere Handhabung auch einfach gefaltet werden.

Wägeschiffchen werden benutzt wenn man größere Mengen abwiegen muss.

Nun gibt man die abzuwiegende Substanz mit dem Spatel auf die Waagefläche, ohne sie zu verschütten. Beim Abwiegen ist darauf zu achten, dass die Waage genügend Zeit zum stabilisieren hat. Wenn notwendig sollte der Windschutz geschlossen werden, um das Gewicht genau zu bestimmen.

Man sollte sich außerdem nicht auf die Arbeitsbank stützen, wenn man die Analysewaage benutzt, da das die Messung beeinflussen kann.

Nach dem Abmessen sollte man Überreste, die eventuell auf der Waagefläche verschüttet worden sind, mit einer Bürste sauber machen.

Denkt daran beim Arbeiten mit Analysewaagen immer Handschuhe zu tragen. Handschuhe verhindern das Fingerabdrücke auf die Waagefläche gelangen.

Analysewaagen sind so empfindlich das sogar Fingerabdrücke zu ungenauen Messungen führen können.

Man sollte außerdem nicht vergessen den Windschutz beim Abmessen zu schließen, um Luftströmungen, die zu ungenauen Messungen führen, zu verhindern.

Hygroskopische Substanzen, das heißt Substanzen die Feuchtigkeit aufnehmen, tun dies sehr schnell, also auch während der Messung. Deshalb sollte man gekühlte oder gefrorene Substanzen vor dem Abwiegen immer auf Zimmertemperatur erwärmen lassen, um die Feuchtigkeitsaufnahme zu verhindern. Eine kalte Chemikalie ist schwerer als eine aufgewärmte Chemikalie, was dazu führt das die Messung ungenau ist.

Man sollte außerdem sicherstellen das die Waage eben und zentriert ist, indem man die eingebaute Wasserblase anschaut. Wenn nicht, kann es sein das die Waage verstellbare Füße hat, damit sie auf unebenen Oberflächen gerade stehen kann. Waagen stehen außerdem meistens auf vibrationsabsorbierenden Tischen, die die Elektronik vor Vibrationen schützen.

Um sicherzustellen das die Waage genau misst, haben Analysewaagen oft Prüfgewichte zur Kalibrierung. Diese Justiergewichte haben spezifische und genaue Massen die man benutzt um die Genauigkeit einer Waage zu testen. Kalibrieren bedeutet das man die Messangabe der Waage gegen ein Gewicht abgleicht.

Viele verschiedene Substanzen können in Labors abgewogen werden. Eine Anwendung der Analysewaage ist es Flüssigkeiten zu wiegen. Das ist extrem wichtig für zum Beispiel Ultrazentrifugationsexperimente. Ein wichtiger Punkt bei diesen Experimenten ist das die Zentrifugenröhrchen die gleiche Masse haben, da sonst der Rotor nicht ausgeglichen ist, was zu großen Problemen führen kann.

Neben dem Abmessen von Flüssigkeiten, werden auch Labortiere und sogar Insekten wie Drosophila auf Analysewaagen gewogen. Damit können Wissenschaftler das Gewicht und die Nahrungsaufnahme von Tieren untersuchen.

Das war die Einführung in das Benutzen on Laborwaagen von JoVE. In diesem Video haben wir verschiedene Arten von Waagen gezeigt, wie sie funktionieren und wie man sie benutzt. Wir haben außerdem einige wichtige Hinweise für das Abwiegen von Substanzen gegeben und einige zusätzliche Anwendungen von Waagen in wissenschaftlichen Labors erläutert. Danke für eure Aufmerksamkeit.

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