Glossar Messgeräte

Glossar Messgeräte

21 CFR-11

In der von der US-Behörde FDA initiierten Richtlinie 21 CFR part 11 sind die technischen und organisatorischen Voraussetzungen geregelt, welche erfüllt sein müssen, um elektronische Daten und Dokumente bei der Entwicklung, Zulassung und Produktion anstelle von Papier einzusetzen.

Adsorption

Bezeichnet die Anreicherung von (amphiphilen) Molekülen an Ober- und Grenzflächen von Flüssigkeiten sowie Festkörpern. Diese führt i. A. zu einer Absenkung der Ober- bzw. Grenzflächenspannung.

Billmeyer-Formel (IV-Wert nach Billmeyer)

Dient zur näherungsweisen Berechnung der intrinsischen Viskosität von Polyestern und anderen. Keine zusätzliche Polymerkenndaten erforderlich.

Blasendrucktensiometer

Bestimmen die Oberflächenspannung von Flüssigkeiten über den Druck in Gas- bzw. Luftblasen, die in der Messflüssigkeit an einer Kapillare mit bekannten Abmessungen erzeugt werden. Diese Methode eignet sich nicht, um Grenzflächenspannungen zwischen flüssigen Phasen zu bestimmen.

CMC-Messung

Ist die Bestimmung einer Tensidkonzentration, bei der die Aggregation der Tensidmoleküle zu Mizellen beginnt (CMC-Konzentration). Sie wird aus der Abhängigkeit zwischen der Konzentration des Tensids in der Lösung und der Oberflächenspannung bestimmt.

Diffusionskoeffizient

Charakterisiert die thermischen Wanderbewegungen der Moleküle im betrachteten Material. In der Tensiometrie bezieht sich der Diffusionskoeffizient auf die gemessene Flüssigkeit.

Du-Noüy-Ring

Ist ein aus einer Platin-Iridium-Legierung gefertigter Messkörper zur Bestimmung der Ober- bzw. Grenzflächenspannung aus der Zugkraft einer an diesen Körper angreifenden Lamelle mittels Ring-/Platte-Tensiometer.

Dynamische Grenz- bzw. Oberflächenspannung

Bezeichnet die messbare Abnahme von Grenz- bzw. Oberflächenspannung aufgrund der Adsorption oberflächenaktiver Substanzen.

Dynamische Messverfahren (Tensiometrie)

Bestimmen die vom Oberflächenalter abhängige Ober- bzw. Grenzflächenspannung.

Dynamische Viskosität

Ist der für Scherströmungen massgebliche Viskositätskoeffizient zwischen Schubspannung τ und Geschwindigkeitsgefälle D in  τ = η D und hat die Einheit mPas (früher Centipoise, cP ).

Emulsion

Ist ein disperses System aus Wasser bzw. einer wässrigen Lösung und einer nicht mit Wasser mischbaren organischen Flüssigkeit. Dabei liegt die emulgierende oder innere Phase in Form kleiner Tröpfchen vor. Diese sind von der kohärenten oder äußeren Phase umgeben.

FDA

Abkürzung für „United States Food and Drug Administration“. Erstellt verbindliche Richtlinien für die Entwicklung und Produktion von pharmazeutischen Produkten mit internationaler Gültigkeit.

Glasviskosimeter

In ISO 3105 standardisierte Viskosimeter aus Glas mit unterschiedlichen Designs.
Am gebräuchlichsten für automatische Messungen ist die Ubbelohde-Version mit
Belüftungsrohr.

GLP

 Abkürzung für „Gute Laborpraxis“. Von der US-Behörde FDA initiierte Vorgaben für Labore und Produzenten (z. B. Pharma), wie Prüfungen und Messungen sauber geplant, durchgeführt und überwacht werden müssen. Die Richtlinien haben in vielen Ländern Gesetzescharakter.

Grenzflächenenergie

Bezeichnet die Summe der freien Energie aller Moleküle, die in der Grenzfläche zwischen unterschiedlichen Stoffen liegen. Die Grenzfläche zwischen einer Flüssigkeit und einem Gas wird als Oberfläche bezeichnet und die dementsprechende Energie dieser Fläche als Oberflächenenergie.

Grenzflächenspannung

Ist die Arbeit, die aufzuwenden ist, um die Grenzfläche der Flüssigkeit um eine Flächeneinheit (1 m2) zu vergrößern. Sie ist der spezifischen Grenzflächenenergie äquivalent.

Hagen-Poiseullsches Gesetz (Grundgleichung der Kapillarviskosimetrie)

Hierauf beruht die Viskositätsmessung in Kapillarviskosimetern. Wird der Wirkdruck durch einen Höhenunterschied vor und hinter der Kapillare erzeugt, so gilt νkin = k x t,  
(k: Kapillarekonstante, t: gemessene Durchlaufzeit einer definierten Flüssigkeitsmenge).
Bei sehr kurzen Zeiten muss die nicht dissipierte kinetische Energie berücksichtigt
werden (kinetische Energie/Hagenbach- Korrektion).

Huggins-Formel (IV-Wert nach Huggins)

Dient zur näherungsweisen Berechnung der intrinsischen Viskosität von z. B. Polystyrolen und anderen Polymeren. KH ist eine zusätzliche, vom Polymer abhängige Konstante.

Inhärente Viskosität (logarithmische Viskositätszahl)

Ist der natürliche Logarithmus der relativen Viskosität bezogen auf die Konzentration C des gelösten Stoffs νred =  ln νrel  / C; Einheit: cm3/g = 100 dl/g

Intrinsische Viskosität (Grenzviskositätszahl, Staudinger Index, IV-Wert)

Ist der Grenzwert der reduzierten bzw. inhärenten Viskosität für den Fall unendlich stark verdünnter Lösungen bei verschwindenden Schubspannungen:   Sie wird ermittelt durch Messung der vred als Funktion der Konzentration und Extrapolation auf C = 0. Für viele Polymere gibt es Näherungsbeziehungen, basierend auf der Messung bei nur einer, meist in Standards vorgegebenen Konzentration.

K-Wert (nach Fikentscher)

Ein traditionell für PVC und PVA vewendetes relatives  Maß für die Molmasse.
mit: a = 1,5 log νrel

Kinematische Viskosität

Bezeichnet den Quotienten der dynamischen Viskosität durch die Dichte:  νkin = η / ρ und hat die Einheit mm2/s (früher Centistokes, cSt).

Kinetische Energie Korrektion (Hagenbach Korrektur)

Ist eine bei kurzen Auslaufzeiten notwendige Korrektur des Hagen-Poiseullschen Gesetzes und berücksichtigt die nicht in Reibungswärme umgewandelte kinetische Energie in einem Kapillarviskosimeter.

Korrigierte Viskosität:
Korrekturfaktor lt. Hagenbach:
Korrekturfaktor ISO 1628/6:

Kontaktwinkel/Kontaktwinkelmessung

Charakterisiert die Benetzungseigenschaften zwischen festen und flüssigen Körpern. Der Kontaktwinkel kann durch das Vermessen einzelner Tropfen auf einem Festkörper oder aus den Kräften, die zum Bewegen eines Festkörpers in Kontakt mit einer Flüssigkeitslamelle erforderlich sind, bestimmt werden. Der Kontaktwinkel ermöglicht die Berechnung der Oberflächenenergie.

Korrektur nach Harkins und Jordan

Harkins und Jordan ermittelten Tabellen zur Korrektur der mit einem Ring gemessenen Ober- bzw. Grenzflächenspannung. Diese Werte sind standardisiert.

Korrektur nach Zuidema und Waters

Zuidema und Waters ermittelten ein Polynom zur Korrektur der mit einem Ring gemessenen Ober- bzw. Grenzflächenspannung.

Kritische Mizellkonzentration (CMC)

Bei dieser verändern Tensidlösungen plötzlich ihre physikalischen Eigenschaften. Grund hierfür ist der Beginn der Bildung von organisierten Aggregaten (Mizellen) der Tensidmoleküle bei Überschreiten der kritischen Mizellkonzentration. Der Aufbau der Mizellen ist von dem Charakter des Lösemittels und dem Aufbau der Tensidmoleküle abhängig.

LIMS

Abkürzung für Labor-Informationsmanagment-System. Bezeichnet ein System zur Steuerung und Verwaltung von Labordaten, die von unterschiedlichen Messgeräten ermittelt werden.

Mark-Houwink-Formel

Liefert die Beziehung zwischen mittlerer Molmasse (Gewichtsmittel) der gelösten Polymerketten und der intrinsischen Viskosität. Für die absolute Molmasse müssen die Proportionalitätskonstante K sowie der Exponent a eingegeben werden. Diese hängen vom Polymer und dem Lösemittel ab und sind aus der Literatur zu entnehmen.

Martin-Formel (IV-Wert nach Martin)

Dient zur näherungsweisen Berechnung intrinsischer Viskosität von z. B. Zellulosen und anderen Polymeren. K ist eine zusätzliche vom Polymer abhängige Konstante.

Oberflächenalter

Lebensalter einer Oberfläche seit ihrer Entstehung. Bei dem Blasendrucktensiometer bezeichnet man damit den Zeitraum vom Beginn der Blasenbildung bis zur Halbkugelgestalt der Blase. Beim Tropfenvolumentensiometer ist es der Zeitraum zwischen Entstehung und Abriss eines Tropfens.

Oberflächenspannung

Ist die Grenzflächenspannung zwischen einer Flüssigkeit und einem beliebigen Gas.

Peltier-Temperierung

Ist eine Alternative zur herkömmlichen Thermostatisierung basierend auf dem Peltier-Effekt. Hierbei werden zwei Halbleiter mit unterschiedlichen Leitungsbändern in Kontakt gebracht. Leitet man einen Strom durch diese Anordnung, so werden an der einen Seite Elektronen auf höhere Energieniveaus gepumpt. Die dabei entzogene Wärmeenergie führt zur Abkühlung. An der anderen Seite fallen die Elektronen wieder in die Ausgangsniveaus hinab und geben die Wärme wieder ab. Durch Umkehr der Stromrichtung ist sowohl Kühlen als auch Heizen möglich. Peltier-Elemente arbeiten rein elektrisch, d. h. es gibt keine bewegten Bauteile, Gase und Flüssigkeiten. In vielen Konzepten nachteilig erweist sich der begrenzte Wirkungsgrad.

Plattenmethode nach Wilhelmy

Dient zur Messung der Oberflächenspannung unter Zuhilfenahme einer standardisierten Platte mit einem Ring-/Platte-Tensiometer. Die Platte wird so weit an die Oberfläche herangefahren, dass der Meniskus anspringt. Aus der hieraus resultierenden Kraft wird die Oberflächenspannung bestimmt. Wegen den unsicheren Benetzungsverhältnissen ist die Platte an Grenzflächen nur bedingt verwendbar.

Reduzierte Viskosität (Viskositätszahl)

Ist die spezifische Viskosität bezogen auf die Konzentration C des gelösten Stoffs. νred =  : νsp / C; Einheit: cm3/g = 100 dl/g

Relative Viskosität

Ist das Verhältnis der dynamischen Viskosität η der Lösung zu der des Lösemittels ηs. Im Falle stark verdünnter Lösungen entspricht dies nahezu dem Verhältnis der kinematischen Viskositäten: νrel =  η / ηs ≈ ν / νs

Ring-/Platte-Tensiometer

Messen die Kraft, mit der eine Lamelle an einem Du-Noüy-Ring bzw. einer Wilhelmy-Platte angreift. Hieraus lässt sich die Ober- bzw. Grenzflächenspannung zwischen
fluiden Phasen bestimmen.

Ring-Methode nach Du Noüy

Dient zur Messung der Ober- bzw. Grenzflächenspannung unter Zuhilfenahme eines standardisierten Ringes mit einem Ring-/Platte-Tensiometer. Der Ring wird in die Flüssigkeit eingetaucht und anschließend heraus--gezogen. Dabei wird eine Flüssigkeitslamelle gebildet, die maximal gedehnt wird. Aus der resultierenden Kraft wird die Ober- bzw. Grenzflächenspannung berechnet. Der gefundene Wert muss dann noch korrigiert werden.

Schulz-Blaschke (IV-Wert nach Schulz-Blaschke)

Dient zur näherungsweisen Berechnung intrinsischer Viskosität von Zellulose, Polyolefine und anderen Polymeren. K1 ist eine zusätzliche vom Polymer abhängige Konstante.

Solomon-Ciuta Formel (Solomon-Ciuta)

Dient zur näherungsweisen Berechnung intrinsischer Viskosität von PMMA und anderen Polymeren. Keine zusätzlichen Polymerkenndaten erforderlich.

Spezifische Viskosität (relative Viskositätserehöhung)

Ist die Relative Viskosität abzüglich eins: νsp = νrel - 1

Suspension

Ist ein disperses System, d. h. eine feine, jedoch nicht molekulare Verteilung eines festen Körpers in einer Flüssigkeit.

Tensid

Ist eine grenzflächenaktive Substanz. Die Voraussetzung für diese Aktivität ist der asymmetrische Aufbau der Tensidmoleküle aus einem hydrophoben (wasserabweisenden) und einem hydrophilen (Wasserlöslichkeit bewirkenden) Teil. Durch die Adsorption an der Grenzfläche wird die Grenzflächenspannung erniedrigt.

Tropfenvolumentensiometer

Bestimmen die Ober- bzw. Grenzflächenspannung von Flüssigkeiten zum Zeitpunkt
des Tropfenabrisses aus dem Volumen von Tropfen, die in Luft oder einer unlöslichen Phase gebildet werden. Um aus dem gemessenen Tropfenvolumen die Ober- bzw. Grenzflächenspannung zu bestimmen, müssen die Dichten der betreffenden Phasen bekannt sein.

Viskosität

Ist das Maß für die Zähflüssigkeit eines Fluids. Je größer die Viskosität, desto dickflüssiger ist das Fluid.

Viskositätsindex (für Mineralölprodukte)

Wird nach ISO 2909 und ASTM D 2270 aus den bei zwei unterschiedlichen Temperaturen (40 und 100 °C) gemessenen Viskositäten errechnet. Er ist ein Maß für das Temperaturverhalten unterschiedlicher Öle. Je höher der Viskositätsindex eines Öles ist, desto geringer verändert sich seine Viskosität bei unterschiedlichen Temperaturen.

Wilhelmy-Platte

Standardisierte Platte, meist aus einer Platin-Legierung. Sie wird zur Messung der Oberflächenspannung mit Ring-/Platte-Tensiometern verwendet. Der Werkstoff der Platte ist so ausgewählt, dass der Kontaktwinkel zu der Messflüssigkeit gleich null wird. Eine optimale Reinigung, z. B. durch Ausglühen, ist vorausgesetzt.