Messung und Berechnung der Dichte unterschiedlicher Stoffe

Herzlich willkommen zu diesem Film aus der Reihe „Dichte“. Der Film heißt “Dichte, Teil zehn. Styropor, Marmor, Flussspat, Narrengold.” Du kennst die Dichte und bist mit einigen Bestimmungsmethoden vertraut. Nachher kannst du die Dichte verschiedener fester Stoffe bestimmen und du hast vielleicht Spaß daran. Der Film besteht aus sechs Abschnitten. Erstens: Zur Erinnerung, Zweitens: Styropor, Drittens: Marmor, Viertens: Flussspat, Fünftens: Narrengold und Sechstens: Einschätzung. Erstens: Zur Erinnerung. ϱ=m/v, die Dichte ist gleich Masse durch Volumen. Zwei wichtige Dichteeinheiten sind g/cm³ und kg/m³, die Dichten von Feststoffen und Flüssigkeiten werden so angegeben. Handelt es sich um einen reinen Stoff, so ist die Dichte eine Stoffkonstante. Einige Dichten in Gramm pro Kubikzentimeter: Wasser 1,0, Aluminium 2,7, Eisen 7,9 und Kupfer 8,9. Zweitens: Styropor. Ich habe unlängst ein Paket bekommen und da war so etwas drin, so eine weiße Platte und solche grünlichen Füllkörper. Beginnen wir mit der Platte, sie ist fast quaderförmig und ich messe Länge, Breite und Höhe aus. Also, Styropor weiß, das Volumen=32202, jeweils Zentimeter. Also 1280 cm³. Die Bestimmung der Masse ist etwas fummelig und ihr müsst mir da vertrauen, weil ihr könnt die Ableseskala nicht erkennen, m=21,72g. Durch Einsetzen in die Formel erhalten wir für die Dichte 0,017g/cm³. Jetzt zum grünen Styropor. Zunächst mache ich einen Überschlag. Ich nehme ein quaderähnliches Stückchen und messe es aus, das Volumen ist 322,5, jeweils Zentimeter, na, so ungefähr 15cm³. Ich wäge das Stückchen und erhalte: Durch Einsetzen in die Formel erhält man die Dichte 0,015 g/cm³. Gut, dass ich diesen Überschlag gemacht habe, denn - na, ihr werdet ja sehen. Nun stecke ich einige Stückchen in diesen Messzylinder, denn ich möchte dann durch Volumendifferenz des Wassers das exakte Volumen bestimmen. Das vornehmliche Styropor wird nun ausgewogen, wieder müsst ihr mir vertrauen, da ihr die Skala nicht sehen könnt. m=4,3g, das klingt vernünftig. So und nun gieße ich Wasser zu den Stückchen und schaue, wie groß die Volumendifferenz ist. Aber irgendwie kommt mir die Sache verdächtig vor. Ich messe genau, aber die Stückchen klumpen irgendwie zusammen, so richtig wird das nichts. Die lösen sich in Wasser auf, Ende der Mahlzeit. Damit können wir die Dichte so nicht bestimmen. Das heißt aber, es ist kein Styropor, denn das löst sich nicht in Wasser. Der eine oder andere kennt das vielleicht. Ich bezeichne es hier einmal als Popcorn. Der Literaturwert von 0,02 bis 0,06 g/cm³ liegt etwas darüber. Ein schönes Ergebnis, finde ich. Drittens: Marmor. Diese Stückchen sind auserkoren für den Dichteversuch. Die Masse m=289,5g. Und nun die Volumenverdrängung mit Wasser. Als Differenz ergibt sich 110 ml, also 110 cm³. Wir rechnen und erhalten für die Dichte 2,63 g/cm³, das ist ja fast das Literaturergebnis, sehr, sehr schön. Viertens: Flussspat. Der Kristall ist sehr schön, aber leider etwas klein. So sieht er von Nahem aus. Die Masse lässt sich einfach bestimmen, m=12,93 g. Bei dem kleinen Körper ist die Volumenverdrängung etwas problematisch, ich erhalte V=4 ml, der Wert ist nur sehr ungenau. Durch Einsetzen in die Gleichung erhalten wir ϱ=3,23 g/cm³. Was sagt die Literatur? 3,2 g/cm³, na ja, noch einmal Glück gehabt. Fünftens: Narrengold. So ein hübsches Stückchen wollen wir untersuchen. Die Masse m=188,0 g und nun die Volumenbestimmung durch Wasserverdrängung, ich erhalte 45 ml, auch dieser Wert ist nicht sehr genau. Wir erhalten eine Dichte ϱ von 4,18 g/cm³, die Literaturangabe ist höher, bei der Messgenauigkeit kann das schonmal vorkommen und wir können im Großen und Ganzen hier zufrieden sein. Sechstens: Einschätzung. Wir haben die Dichten einiger chemischer Verbindungen bestimmt. Von Styropor, das ist geschäumtes Polystyrol, von Marmor, das ist CaCO₃, Calciumcarbonat, von Flussspat, das ist CaF₂, Calciumfluorid, und von Narrengold, man nennt es auch Pyrit, es hat die Formel FeS_{2>/sub>, enthält also Eisen und Schwefel. Ich denke, dass wir sehr schöne Ergebnisse erzielt haben, ich bin rundherum zufrieden. Ich hoffe, ihr seid es auch. Alles Gute, tschüss!}