Messkolben

Zweck und Aufbau

Messkolben, manchmal auch Maßkolben genannt, dienen hauptsächlich zum Ansetzen und Aufbewahren von Maßlösungen mit sehr genau festgelegten Konzentrationen. Eine Maßlösung ist eine Lösung, deren Konzentration möglichst exakt bekannt ist. Messkolben sind auf Einlauf beziehungsweise Einguss justiert: Die enthaltene Flüssigkeitsmenge entspricht der aufgedruckten Volumenangabe unter Berücksichtigung des angegebenen Fehlers. Sie sind daher nicht dafür ausgelegt, beim Ausgießen genau dieses Volumen abzugeben, denn ein kleiner Flüssigkeitsrest bleibt im Kolben zurück.

Ein Messkolben besitzt keine Skala, sondern nur eine einzige Ringmarke, die vollständig um den schmalen Hals verläuft. Der schmale Hals ermöglicht eine besonders genaue Einstellung des Flüssigkeitsvolumens. Bauchige Rundungen im oberen Bereich erleichtern das Entweichen von Gasblasen. Verbleibende Blasen müssen durch vorsichtiges Schwenken zum Aufsteigen gebracht werden.

Handelsübliche Messkolben fassen zwischen 5 Milliliter und 10 Liter. Sie bestehen meist aus Borsilikatglas, Polypropylen oder Polymethylpenten; geeicht werden können jedoch nur Glasgeräte. Erhitzen kann die Messgenauigkeit vermindern.

Füllstand und Genauigkeit

Der Messkolben ist richtig gefüllt, wenn bei gerader Aufsicht der untere Meniskus die Ringmarke berührt. Als Meniskus wird die gekrümmte Oberfläche einer Flüssigkeit bezeichnet. Wasser wird durch Adhäsionskräfte an den Glaswänden etwas nach oben gezogen; deshalb richtet man sich beim Ablesen nach der tiefsten Stelle der mittleren Flüssigkeitsoberfläche. Die umlaufende Ringmarke hilft, Ablesefehler zu vermeiden.

Messkolben werden vom Hersteller für Wasser mit einer Temperatur von 20 °C justiert. Wasser besitzt seine höchste Dichte von ρ = 1,000 g/cm³ bei 4 °C; bei 20 °C ist seine Dichte etwas geringer. Messkolben der Klasse A liefern die genauesten Ergebnisse und können eine Genauigkeit bis 1/4000 erreichen. Geräte der Klasse B sind ebenfalls sehr genau. Abweichungen sind je nach Hersteller möglich.

Sehr genaue Messkolben, Vollpipetten und Büretten gehören zu den genauesten Geräten für Volumenarbeiten in der chemischen Analyse. Ein genauer 1000-ml-Messkolben kann bis zu 1/4000 Genauigkeit erreichen, während Büretten maximal 1/1000 erreichen.

Ansetzen einer Maßlösung

Der Kolben muss vollständig sauber und besonders fettfrei sein. Fett verhindert eine vollständige Benetzung der Gefäßwand und verursacht eine sogenannte Tränenbildung des Wassers. Dadurch können Fehler im ‰-Bereich entstehen. Auch die Temperatur des destillierten Wassers wird geprüft; sie sollte etwa 20 °C betragen.

Häufig werden 1 oder 0,1 mol beziehungsweise 1 oder 0,1 Äquivalent eines Stoffes mit einer Waage in einem Becherglas abgewogen. Der Stoff wird dort vollständig in destilliertem Wasser gelöst und ohne Flüssigkeitsverlust in den Messkolben überführt. Anschließend wird das Becherglas mit weiterem destilliertem Wasser nachgespült; auch diese Flüssigkeit kommt in den Kolben.

Mit einer Spritzflasche wird der Messkolben zunächst bis knapp unter die Füllmarke aufgefüllt. Die letzten Tropfen gibt man mit einer Pasteurpipette hinzu, bis der Meniskus genau an der Ringmarke liegt. Danach wird der verschlossene Kolben umgeschüttelt, um die Lösung gleichmäßig zu mischen.

Trotz sorgfältiger Herstellung sollte bei selbst angesetzten Maßlösungen der Faktor bestimmt werden. Diese Kontrolle ist auch bei gekauften Lösungen nötig, wenn sie angebrochen längere Zeit gestanden haben. Durch Verdunstung oder chemische Reaktionen im Luftraum über der Lösung kann sich die Konzentration der Maßsubstanz verändern.

Verdünnung und weitere Anwendungen

Messkolben mit 1000 ml Fassungsvermögen werden häufig zur Herstellung von Maßlösungen für die Titrimetrie verwendet. Die Titrimetrie ist ein chemisches Analyseverfahren, bei dem die Konzentration einer Substanz mithilfe einer Maßlösung bestimmt wird.

Durch mehrstufiges Verdünnen lassen sich sehr gering konzentrierte Lösungen herstellen. Dazu wird ein bestimmtes Volumen einer stärker konzentrierten Lösung in einen Messkolben gegeben und mit Lösungsmittel bis zur Ringmarke aufgefüllt. Dieser Vorgang kann mehrfach wiederholt werden, bis die gewünschte Konzentration erreicht ist. Bei der Angabe des Ergebnisses muss die Fehlerfortpflanzung berücksichtigt werden, da sich die Unsicherheiten der einzelnen Verdünnungsschritte verbinden.

Kleinere kalibrierte Messkolben können außerdem für eine erste Dichtebestimmung von Lösungen verwendet werden, wenn kein Pyknometer vorhanden ist. Ein Pyknometer ist ein spezielles Gefäß zur genauen Bestimmung der Dichte.