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OsmoPRO
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Mehrproben-Mikro-Osmometer Bedienungsanleitung
Von diesen kolligativen Eigenschaften eignet sich besonders die Messung des Gefrierpunkts zur
genauen Ermittlung der Konzentration einer wässrigen Lösung. Der Gefrierpunkt von reinem H
O
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liegt genau bei +0,010 °C. Ein Mol eines nicht dissoziierenden Soluts (eine Substanz, die sich nicht
in Ionenarten auftrennt), wie z. B. Glukose, das in 1 kg Wasser aufgelöst wird, erniedrigt den
Gefrierpunkt des Wassers um 1,858 °C. Diese Veränderung nennt man die kryoskopische
Konstante (molare Gefrierpunktserniedrigung) für Wasser. Die Gefrierpunktserniedrigung hängt
auch vom Grad der Dissoziation des Soluts ab. Bei ionischen Soluten wird der Gefrierpunkt für jede
Ionenart um 1,858 °C erniedrigt. Wenn sich z. B. ein Mol Natriumchlorid (NaCl) in 1 kg Wasser
vollständig in zwei Ionenarten (Na
und Cl
) aufspalten würde, würde der Gefrierpunkt um 3,716 °C
+
-
erniedrigt werden. Es tritt jedoch nie eine komplette Dissoziation auf. Die zwischen den
Solutmolekülen auftretende Interferenz reduziert die Dissoziation um einen Faktor, der als
osmotischer Koeffizient bezeichnet wird.
In einer einfachen Lösung (z. B. Glukose oder Natriumchlorid in Wasser) kann der Gefrierpunkt
gemessen und die Konzentration auf einfache Weise anhand einer Gleichung oder Referenztabelle
ermittelt werden. Die Gleichung ist jedoch spezifisch für jedes Solut. In einer komplexeren Lösung,
wo alle ionisierten und nicht dissoziierten Arten zur Gefrierpunktserniedrigung beitragen, lässt sich
die Konzentration jedes Soluts nicht ohne weiteres ermitteln.
Mit allen kolligativen Eigenschaften sind ähnliche Probleme verbunden. Obwohl sich jede der
kolligativen Eigenschaften in direktem Verhältnis mit der Solutkonzentration ändert, erfordert jede
einen anderen Messmodus und eine andere Messeinheit. Osmolalität ist eine häufig verwendete
Einheit zur Konzentrationsmessung. Mit ihr können alle kolligativen Eigenschaften miteinander und
zu anderen Konzentrationseinheiten in Beziehung gesetzt werden. Aufgrund ihrer Universalität
bedienen sich die meisten Osmometrieanwendungen regelmäßig der Osmolalität als allgemeine
Konzentrationseinheit anstelle weiterer Konvertierungsfaktoren. Die Osmolalität wird als „mOsm/kg
H
O" ausgedrückt.
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2.2.1 Geräteausstattung
Mit den Osmometern von Advanced Instruments wird der Gefrierpunkt einer wässrigen Lösung
gemessen, um die Solutkonzentration zu bestimmen. Osmometer von Advanced Instruments
verwenden hochpräzise Thermometer (Thermistoren) zur Messung der Probentemperatur, zur
Überwachung des Unterkühlungsgrades (Supercooling) und der Auslösung des Gefrierens sowie
zur Messung des Gefrierpunkts der Probe. Die Thermometer sind in der Lage Unterschiede von ±1
mOsm/kg H
O festzustellen.
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2.2.2 Gefrierpunkt-Thermodynamik
Die schnellste und präziseste Methode zur Messung des Gefrierpunkts einer Lösung ist ihre
Unterkühlung um mehrere Grade unter dem Gefrierpunkt, während gleichzeitig durch mechanisches
Schütteln die Kristallisierung der Lösung eingeleitet wird. Die plötzlich freigesetzte Energie
(Fusionswärme) bewirkt, dass die Probentemperatur auf eine Plateautemperatur ansteigt, wo ein
Fest/Flüssig-Gleichgewicht eintritt. Die Gleichgewichtstemperatur ist der Gefrierpunkt der Lösung.
Eine Reihe von Patenten, die Augustus Fiske erteilt wurden, beruhen auf der Kontrolle der
Plateautemperatur, die Basis zur präzisen Messung.
Die Zeit, im Verlauf derer sich das Fest/Flüssig-Gleichgewicht einstellt und erhalten bleibt, ist eine
Funktion der Geschwindigkeit, mit der die Fusionswärme freigesetzt wird, gegenüber der
Geschwindigkeit, mit der sie durch die Umgebung absorbiert wird. Dieses Verhältnis kann verringert
und der Gleichgewichtszeitraum verlängert werden, um eine ausgeprägte Plateautemperatur zu
erzeugen, die bis auf 0,001 °C genau gemessen werden kann.
Hochempfindliche Thermistorfühler (Sonden) überwachen die Probentemperatur und steuern das
thermoelektrische Kühlelement. Mikroprozessorkontrolle und automatischer Betrieb beschränken die
durch Bedienerverfahren bedingte Ungenauigkeit auf ein Mindestmaß.
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Fehlerbehebung
