Über Refraktometer, die Dichte und Salinität

16.08.2007

Ein Bericht von Malte Pechel

Über Refraktometer, die Dichte und Salinität
von Malte Pechel

Der Salzgehalt in unseren Becken ist einer der wichtigsten Wasserparameter und sollte nicht vernachlässigt werden. Zur Messung des Salzgehaltes wird meist ein Aräometer oder ein Refraktometer oder auch ein Leitwertmessgerät genutzt.

In unseren Becken streben wir einen Salzgehalt (=eine Salinität) von 35 Promille an. Das entspricht exakt 35 Gramm Salz pro Kilo Wasser. Die Salinität ist temperaturunabhängig... Wasser das bei 20°C eine Salinität von 35 Promille hat hat also auch bei 30°C noch eine Salinität von 35 Promille. Neben der Salinität sind noch die Begriffe der Dichte und des Spezifischen Gewichts gebräuchlich. In Deutschland ist die Dichte geläufiger während in den USA das Spezifische Gewicht (=specific gravity) gebräuchlicher ist.

Eine Salinität von 35 Promille entspricht bei 25°C einer Dichte von 1,0233 bzw. einem Spezifischen Gewicht von 1,0264

Die Dichte sowie das Spezifische Gewicht sind temperaturabhängig. Eine Dichte von 1,023 bei 25°C bedeutet, dass ein Liter Salzwasser bei 25°C exakt 1,023 Kilogramm wiegt. Da sich Wasser bei Erwärmung über 3,98°C ausdehnt hat es bei 20°C eine höhere Dichte als bei 30°C (je stärker ein Stoff sich ausdehnt desto geringer ist seine Dichte).

Seine größte Dichte hat reines Wasser bei 3,98°C (wird oft auf 4° C gerundet). Sie beträgt dann exakt 1,000. Ein Liter reinstes Wasser wiegt bei 3,98°C also exakt ein Kilogramm.

Hier die Dichte von reinstem Wasser bei den von für uns interessanten Temperaturen:
3,98°C : 1,00000 kg
20°C : 0,99820 kg
25°C : 0,99704 kg

Am einfachsten ist es, immer mit der Salinität zu arbeiten aber was machen wir nun, wenn wir ein Gerät haben, dass die Salinität gar nicht anzeigt (z.b. ein Aräometer)???

Dann müssen wir zuerst herausfinden WAS unser Gerät eigentlich anzeigt... und das ist nicht immer so leicht wie es sich anhört... die Geräte zeigen nämlich nicht die Dichte an wie man meinen könnte sondern das spezifische Gewicht (=relative Dichte)!

Was ist nun das spezifische Gewicht/die relative Dichte??? Bei diesem Wert wird die Dichte des gemessenen Salzwassers in Relation zu reinstem Wasser einer definierten Temperatur angezeigt.

Auf jedem Gerät sollten sich Temperaturangaben befinden die zum Beispiel so aussehen können:
20°C/20°C
20/20
25°C/25°C
20/4
25°C/4°C

usw.

dabei entspricht der erste wert der Messtemperatur auf die das Gerät geeicht ist. Wenn dort eine "20" steht muss das Aquarienwasser immer auf 20°C abgekühlt werden bevor eine Messung erfolgen kann. Steht dort eine "25" muss das Aquarienwasser bei 25°C gemessen werden usw.

Der zweite Wert gibt an zu welcher Dichte von reinstem Wasser der angezeigte Wert in Relation steht. Steht dort z.B. eine "20" müssen wir den angezeigten Wert (der der relativen Dichte/dem spezifischen Gewicht entspricht) noch mit der Dichte von reinstem Wasser bei 20°C multiplizieren um die Dichte zu erhalten.

Dem liegt folgende Formel zugrunde:

d = p / p(H2O)

d ist die relative Dichte
p ist die Dichte
p(H2O) ist die Dichte von reinem Wasser einer definierten Temperatur

diese Formel kann leicht umgeformt werden:

p = d * p(H2O)

um aus der relativen Dichte(d) die Dichte(p) zu errechnen müssen wir also die relative Dichte(d) mit der Dichte von reinstem Wasser bei der definierten Temperatur (p(H2O)) multiplizieren.

Ich möchte das hier gerne nochmal an zwei Beispielen verdeutlichen:

Beispiel 1
Hans hat sich ein Refraktometer gekauft. Er schaut hindurch und entdeckt zwei Skalen. Die linke ist mit d 20/20 sowie den Werten von 1,000 bis 1,070 beschriftet. Die rechte mit dem Promille-Zeichen (‰) und den Zahlen von 0 bis 100. Das mit dem Promille-Zeichen ist ihm ganz neu und von Salinität hat Hans noch nie etwas gehört. Er misst seit Jahren die Dichte mit seinem Aräometer und freut sich, dass sein Refraktometer anscheinend auf der linken Skala auch die Dichte anzeigen kann. Hans misst sein Beckenwasser mit dem Refraktometer und stellt erschrocken fest, dass die Dichte ja mit 1,027 viel zu hoch ist. Er ist richtig froh, dass er das ungenaue Aräometer endlich wegschmeissen kann und beginnt sofort damit die Dichte in seinem Becken mit dem neuen Refraktometer auf 1,023 einzustellen indem er fleißig Osmosewasser ins Becken kippt. Am nächsten Tag sind einige seiner Korallen eingegangen und Hans wundert sich. Was ist denn da passiert?

Was Hans nicht wusste... sein neues Refraktometer zeigt nicht die Dichte an sondern die relative Dichte bei 20°C in Relation zur Dichte von reinstem Wasser mit einer Temperatur von 20°C. Er muss den angezeigten Wert von 1,027 also mit 0,99820 multiplizieren um die Dichte zu erhalten. Die Dichte würde also bei 20° nur 1,0251 betragen. Da das Wasser in Hans Aquarium nun aber auch noch 25°C warm ist und wir ja inzwischen wissen, dass die Dichte bei sinkender Temperatur steigt müsste er die Dichte von 1,0251 bei 20°C noch auf 25°C hochrechnen um zu erfahren wie die Dichte in seinem Becken tatsächlich ist. Mit einem Salzrechner findet er heraus, dass die Dichte von 1,0251 einer Salinität von 36‰ entsprach was bei 25°C einer Dichte von 1,024 entspricht... war also gar nicht mal so verkehrt.

Beispiel 2
Claudia hat sich ein neues Aräometer gekauft. Sie hat immer aufmerksam Im Riffaquaristikforum gelesen und weiß, dass es einige Tücken bei der Bestimmung des Salzgehaltes gibt. Neben der Skala ihres neuen Aräometers steht sp.gr. 25°C/4°C. Claudia weiß, dass sp.gr. die Abkürzung für "specific gravity" ist was auf deutsch "spezifisches Gewicht" heißt. "Oh nein" denkt Caludia... "jetzt hab ich mir so ein blödes Teil besorgt das nicht die Dichte anzeigt und ich muss andauernd rumrechnen... na toll". Sie packt das Aräometer in ihr Aquarium und liest einen Wert von 1,023 ab. Durch die Angabe 25°C/4°C weiß sie, dass sie diesen bei 25°C gemessenen wert nun mit der Dichte von reinstem Wasser bei 4°C multiplizieren muss um die tatsächliche Dichte zu erhalten. Sie kramt ein altes Physikbuch raus in dem sich eine Tabelle befindet mit der Dichte von reinem Wasser bei verschiedenen Temperaturen. Bei 4°C steht dort eine Dichte von genau 1. Claudia multipliziert die von ihr gemessene relative dichte von 1,023 mit 1 und stellt dabei fest, dass sich am Ergebnis gar nichts ändert.... 1,023 multipliziert mit 1 bleibt 1,023. Claudia hat Glück gehabt denn der von ihrem neuen Aräometer angezeigte Wert entspricht genau der Dichte... und da es auch noch auf 25°C geeicht ist und dies genau die Temperatur ist die ihr Becken hat freut sie sich dann doch über die gute Kaufentscheidung.

So, damit sollte nun alles klar sein... wenn ihr ein Gerät habt, dass die Salinität anzeigt dann beachtet einfach nur diese... die Salinität sollte in unseren Becken zwischen 34 und 36‰ liegen.

Wenn ihr ein Gerät habt, dass die Dichte anzeigt dann vergewissert euch bitte ob der angezeigte Wert tatsächlich die Dichte ist oder das spezifische Gewicht ist und auf welche Temperatur das Gerät geeicht ist.

Zusammengefasst geben folgende Angaben neben der Skala Auskunft darüber, dass das Gerät die Dichte anzeigt und das Gerät auf 25°C geeicht ist:
p (25°C)
Dichte (25°C)
Density (25°C)
sp.gr. 25/4 °C

Folgende Angaben stehen auf Geräten die zwar die Dichte anzeigen aber nicht bei 25°C sondern bei 20°C... der Wert kann dann mit einem Salzrechner einfach in Salinität umgerechnet werden und die Salinität kann dann anhand einer Tabelle in die Dichte bei 25°C umgerechnet werden:
p (20°C)
Dichte (20°C)
Density (20°C)
sp.gr. 20/4 °C

Folgende Angaben weisen drauf hin, dass das Gerät nicht die Dichte sondern das spezifische Gewicht in Relation zu reinstem Wasser einer definierten Temperatur anzeigt. Der Angezeigte Wert muss mit der Dichte von reinstem Wasser der definierten Temperatur multipliziert werden um die Dichte zu erhalten. Wenn das Gerät nicht auf 25°C geeicht ist sondern z.b. auf 20°C muss dieser Wert dann wiederum mit einem Salzrechner auf die Salinität umgerechnet werden und anhand einer Tabelle die Dichte bei 25°C abgelesen werden (vorrausgesetzt das Beckenwasser hat auch 25° natürlich)
sp.gr. 25/25°C
d 20/20 °C
sp.gr. 20/20°C

Hier sind noch ein paar Links zu diesem Thema:
Tabelle Salinität-Dichte-Spezifisches Gewicht
Die Dichte von reinem Wasser unterschiedlicher Temperaturen
Einfacher Salzrechner
DER Salzrechner der UNESCO
Der Salzgehalt verschiedener Meere

Insgesamt ist es natürlich wichtiger den Salzgehalt im Becken konstant zu halten als ihn auf einen bestimmten Wert einzustellen. Nur sind solche Sachen wie sie Hans mit seinen Korallen passiert sind nicht gerade selten und sowas kann verhindert werden wenn man sich ein wenig mit seinen Messgeräten auseinandersetzt... zumindest sollte man es machen wenn man sich ein neues Gerät zur Bestimmung des Salzgehaltes anschafft... wenn zwischen dem neuen und dem alten Gerät eine Abweichung besteht muss das nicht heißen, dass ines der beiden genauer oder ungenauer geht sondern es kann auch einfach sein, dass sie für verschiedene Temperaturbereiche ausgelegt sind

(c) by Malte Pechel, November 2005

Wie gefällt Ihnen dieser Artikel? 0 0