Aréometer, araeometer, hydrometer of vochtweger, is een werktuig, waarmede men het soortelijk gewigt (de digtheid) van vloeistoffen bepaalt.
Dit is vooral in den handel dikwijls van groot belang, omdat vloeistoffen gemakkelijk met andere van meerdere of mindere digtheid en tevens van veel geringere handelswaarde vermengd kunnen worden. Men dient dus te kunnen nagaan, of eenig vocht juist dat soortelijk gewigt bezit, waardoor het zich in een zuiveren toestand onderscheidt. Dit kan wel is waar geschieden door middel van eene gevoelige balans, maar in het dagelijksch leven is het zeer wenschelijk, dat men met spoed en zonder veel omslag de digtheid eener vloeistof aan den dag doet komen. Hiertoe dient de aréometer.
Alle aréometers rusten op de hydrostatische wet, het eerst verkondigd door Archimedes (zie op dien naam), dat een ligchaam, in eene vloeistof gedompeld, zooveel van zijn gewigt verliest, als de hoeveelheid vocht weegt, die door dat ligchaam verdrongen wordt, of ook, dat het ingedompelde ligchaam zooveel (in gewigt) vloeistof verdringt als het zelf weegt. Is dus het gewigt van een ligchaam ter grootte van een teerlingduim evengroot als dat van een teerlingduim water, dan zal dat ligchaam, in water gedompeld, daarin zweven. Is het gewigt van dat ligchaam, bij hetzelfde volumen, kleiner, dan zal het drijven, - is het grooter, dan zal het zinken. Een ligchaam, dat hetzelfde soortelijk gewigt heeft als water, zal in eene minder digte vloeistof, bijvoorbeeld in alkohol, naar den bodem zinken, en in eene digtere vloeistof aan de oppervlakte drijven. Digtheid, volumen en gewigt van hetzelfde ligchaam hebben eene vaste verhouding. De digtheid is omgekeerd evenredig aan het volumen en evenredig aan het gewigt. Die beginselen hebben geleid tot het vervaardigen van den aréometer.
Alle aréometers komen daarin overeen, dat zij uit eene holle (metalen of glazen) buis bestaan, welke men in de vloeistof dompelt en die door haar min of meer diep afdalen in de vloeistof ons vergewist omtrent de digtheid van deze. Vandáár de naam vochtweger. De geheele aréometer moet steeds soortelijk ligter wezen, dan de vloeistof, waarvoor hij bestemd is, want hij is alleen in een drijvenden toestand bruikbaar. Ziet men nu, hoe diep de aréometer in zuiver water afdaalt en merkte men dat punt met eene streep, — neemt men waar, hoe diep hij naar beneden zinkt in andere vloeistoffen van bekend soortelijk gewigt en plaatst men ook dáár teekens, waar het werktuig als door de oppervlakte der vloeistof gesneden wordt, dan kan men ook het soortelijk gewigt bepalen eener onbekende vloeistof, waarin men den vochtweger dompelt.
Men gebruikt in de eerste plaats den gewigt-aréometer, naar zijn uitvinder die van Nicholson genaamd. Wij aanschouwen dien in fig. 1. K is eene holle blikken buis, die boven op een staafje een schoteltje T draagt en van onderen van een metalen bol P is voorzien, om het werktuig in eene vloeistof regtstandig te doen blijven. Op het schoteltje of schaaltje kan men de noodige gewigten plaatsen. De aréometer moet zóó ingerigt wezen, dat hij in de vloeistoffen, waarvoor hij gebruikt wordt, niet dieper zinkt dan tot een bepaald merk M op het staafje. Het gewigt van het geheele werktuig wordt bepaald; daarna wordt het in gedistilleerd water gedompeld en het schaaltje met gewigten bezwaard totdat de oppervlakte der vloeistof overeenkomt met het merk M. De som van laatstgenoemde gewigten en van het gewigt van het instrument is dat der verdrongene hoeveelheid water. Dompelt men daarna het instrument in alkohol en bezwaart men het schaaltje op nieuw, dan erlangt men op dezelfde wijze het gewigt der verdrongene hoeveelheid alkohol. Deelt men het eerste cijfer door het tweede, dan verkrijgt men het soortelijk gewigt van alkohol.Weegt, bijvoorbeeld, de aréometer 100 wigtjes en moeten 40 wigtjes op het schaaltje gelegd worden, dan is het gewigt der verdrongene watermassa 140 wigtjes. Is bij eene indompeling in alkohol eene plaatsing van 20 wigtjes op het schaaltje voldoende, dan weegt eene dergelijke alkoholmassa 120 wigtjes, en het soortelijk gewigt van alcohol is 120140 of 0,857. Men kan die berekening gemakkelijk maken door te zorgen dat het instrument met het gewigt, bij de indompeling in water op het schaaltje gelegd om de oppervlakte van het vocht tot het merk te doen klimmen, juist 100 wigtjes bedraagt. Men kan, als het werktuig, bijvoorbeeld, 68 wigtjes weegt, het merk aanteekenen, als men 32 wigtjes op het schaaltje geworpen heeft. Ziet men dan, dat voor alkohol die 32 wigtjes door 17,7 vervangen moeten worden, dan heeft men ter bepaling van het soortelijk gewigt 68+17,7100 = 85,7100= 0,857.
Veel gemakkelijker voor het gebruik is de schaal-aréometer. Deze bestaat uit eene glazen buis, fig. 2 A, die van boven eene veel dunnere, gesloten buis C draagt en van onderen voorzien is van een bol B, waarin zich kwikzilver bevindt. Dompelt men dat werktuig in verschillende vloeistoffen, dan zal het, zooals wij boven reeds gezegd hebben, er te dieper in afdalen, naarmate haar soortelijk gewigt geringer is. Op de buis is eene schaal — eene reeks van merken — geplaatst, die men kan aflezen. Deze instrumenten onderscheiden zich alleen door de verschillende verdeeling der schaal. Naar gelang hunner bestemming heeft men aréometers met rationéle schaal en met empirische schaal. Sommige aréometers kunnen slechts voor eene enkele, andere voor meer vloeistoffen gebruikt worden. Wij zullen op die verschillende soorten van vochtwegers het oog vestigen.Wil men alleen het soortelijk gewigt eener vloeistof leeren kennen, dan bewijst de volumeter van Gay-Lussac uitstekende diensten. De schaal is hier zóó verdeeld, dat het stuk der buis tusschen twee opvolgende verdeelingsstreepjes, wat zijn volumen betreft, een bepaald deel(1/100 ste) is van het watervolumen, dat door het geheele in het water gedompelde werktuig verdrongen wordt. Dat wil zeggen: de volumeter, in water gedompeld, verdringt 100 ruimtedeelen, zoodat men bij den waterspiegel het cijfer 100 plaatst. Daalt hij nu in eene andere vloeistof tot 110, dan zijn 110 ruimtedeelen verdrongen. In beide gevallen is het absoluut gewigt der verdrongene hoeveelheden vloeistof gelijk en het soortelijk gewigt der tweede vloeistof is100110= 0,909.
De volumeter vermeldt dus regtstreeks het volumen eener vloeistof, dat, wat zijn gewigt betreft, gelijk is aan een bekend volumen (100 deelen) water, zoodat men het soortelijk gewigt verkrijgt door het cijfer, hetwelk het volumen dier vloeistof aanwijst, in 100 te deelen. Men kan deze berekening gemakshalve voor elken graad van den volumeter volbrengen en de uitkomsten naast de verdeelingsmerken plaatsen. Omgekeerd kan men ook berekenen, welken graad van den volumeter overeenkomt met een bekend soortelijk gewigt. Heeft eene vloeistof een soortelijk gewigt van 0,8, dan beteekent dit, dat 0,8 volumina zuiver water evenveel wegen als 1 volumen dier vloeistof. Derhalve zijn 100 volumina water zoo zwaar als 125 volumina der bedoelde vloeistof, want 0,8 :1 = 100 : x, of x = 1000,8= 125. Met het soortelijk gewigt 0,8 komt dus het deelstreepje 125 der schaal overeen.
Bepaalt men alzoo voor eene reeks van soortelijke gewigten de daarmede overeenstemmende schaalcijfers van den volumeter en plaatst men die cijfers op de schaal, dan verkrijgt men een instrument, waarop men tegelijk met de volumetergraden regtstreeks het soortelijk gewigt kan aflezen. In fig. 3 aanschouwen wij zulk eene schaal met dubbele reeksen van cijfers, en wij gelooven niet, dat wij er veel ter verklaring behoeven bij te voegen. De verdeeling loopt van 0,66 tot 2,0 en is dus geschikt voor de meeste vloeistoffen, wier onderzoek voor ons belangrijk mag heeten. Men kan die beide deelen zóó vereenigen, dat het punt 100 in het midden komt te staan, doch daar men ten behoeve eener naauwkeurige bepaling groote tusschenruimten tusschen de graden verlangt, wordt het werktuig lastig door overmatige lengte, daarom brengt men de cijfers boven en beneden 100 op twee verschillende instrumenten. Het eene is dan geschikt voor vloeistoffen, die zwaarder, en het andere voor vloeistoffen, die ligter zijn dan water.
Voor eerstgemeld werktuig vervaardigt men de schaal op de volgende wijze: Men bereidt een mengsel van zwavelzuur en water met een soortelijk gewigt van 1,25. Men bepaalt eerst het punt van zuiver water en dompelt daarna het instrument in bovengenoemd mengsel, en men merkt de plek aan de oppervlakte, die — zooals wij zien in fig. 3 regts — overeenkomt met de streep 80 van den volumeter. Daarna verdeelt men de ruimte tusschen 100 en 80 in 20 gelijke deelen en men zet die verdeeling naar beneden op denzelfden voet voort. Voor het tweede werktuig neemt men ter bepaling van het tweede vaste punt een mengsel van alkohol en water met het soortelijk gewigt 0,8, en men verdeelt de tusschenruimte in 25 gelijke deelen. Eindelijk heeft men eene tabèl berekend voor het soortelijk gewigt, dat met elken graad van den volumeter overeenstemt. Het blijkt daaruit, dat de verschillen der volumetergraden niet volkomen gelijk zijn aan de verschillen der daarmede overeenkomende soortelijke gewigten. Het onderscheid is grooter bij de lage dan bij de hooge graden.
Behalve deze doelmatige werktuigen, die de meeste aanbeveling verdienen, heeft men nog een aantal andere aréometers met eene empirische of willekeurige schaal, vooral die van Beaumé, van Cartier en van Beck. Hiertoe behoort ook die, welke in de Pharmacopoea Batava beschreven is en buiten onze grenzen “de Hollandsche aréometer” genoemd wordt. Die van Beaumé, welke tot het onderzoek van vloeistoffen bestemd is, welke zwaarder zijn dan water, hebben een nulpunt voor water (fig. 4, a), en een tweede vast punt (b), dat verkregen wordt door het werktuig te dompelen in eene oplossing van 3 deelen keukenzout in 17 deelen water. De ruimte tusschen deze twee punten wordt verdeeld in 15 deelen, en deze verdeeling wordt gewoonlijk tot aan het cijfer 70 voortgezet. Voor vloeistoffen, die ligter zijn dan water, verdeelt Beaumé de ruimte tusschen het waterpunt (b, fig. 5) en een tweede punt a, door indompeling van het instrument in eene oplossing van 1 deel keukenzout in 9 deelen water verkregen, in 10 gelijke deelen, en deze verdeeling wordt tot het cijfer 50 voortgezet. Men gevoelt dadelijk het verkeerde van deze inrigting bij de opmerking, dat de digtheid van zuiver water op het eerste werktuig door 0° B. (Beaumé) en op het tweede door 10° B. wordt aangewezen. Ook kan men de twee vaste punten b dan alleen naauwkeurig bepalen, wanneer men scheikundigzuiver keukenzout gebruikt. Daar dit doorgaans veel te wenschen overlaat, kan men van de aréometers van Beaumé slechts benaderende aanwijzingen verwachten.
Cartier heeft op den aréometer van Beaumé eene vrij nuttelooze wijziging aangebragt, en toch in Frankrijk ingang weten te verschaffen aan zijn werktuig. Het wordt er tot het onderzoek van brandewijn aangewend. Hij behoudt het punt 22° B. en verdeelt benedenwaarts de ruimte, door 16 graden Beaumé ingenomen, in 15 deelen, zoodat zijn waterpunt op 103/4 te vinden is. Doorgaans begint deze schaal bij 14.
De verdeeling van Beck is doelmatiger. Hij verkrijgt, behalve het waterpunt, een vast punt door den aréometer in eene vloeistof te dompelen, welke 0,850 soortelijk gewigt bezit. Dit punt noemt hij 40° Beck, en hij zet de verdeeling (1-30) naar boven voort tot 70 en naar onderen tot 80. Men kan deze schaal in haar geheel of op twee instrumenten gebruiken.
Deze drie aréometers — waaraan wij de Hollandsche als eene dergelijke kunnen toevoegen — vermelden noch het soortelijk gewigt noch de procentsgewijze hoeveelheid eener vloeistof. Hunne graden hebben geene vaste waarde; alleen door naauwkeurige opgaven omtrent de waarde der vaste punten, door proefnemingen en door het ontwerpen van tabellen, die op de verkregene uitkomsten rusten en de digtheden aanwijzen, welke met de cijfers der schaal overeenkomen, kan men den volumeter van Gay-Lussac eenigzins door deze aréometers vervangen. Het ware te wenschen, dat alle dergelijke aréometers met eene empirische schaal werden afgeschaft, en dat men de deugdelijkheid der vloeistoffen door onderzoek naar het soortelijk gewigt of naar de gewigtsprocenten bepaalde. Men heeft voor de aréometers van Beaumé en Cartier gemeenschappelijke tabellen ontworpen, waarop naast de opvolgende graden de verschillende digtheden zijn geplaatst. Wij zullen ze hier niet mededeelen, maar herhalen, dat beider aréometer, zelfs wat de vaste punten betreft, niet op onwrikbare grondslagen rust, terwijl wij er bijvoegen, dat men de temperatuur bij het onderzoek tot de normale temperatuur moet herleiden.
Men heeft dergelijke vochtwegers van Twaddle, waar het nulpunt met het specifiek gewigt van water = 1, en 200° met 2 overeenkomt, — van Stopponi, waar 0° overeenkomt met 1, en 84° met 2, en van Balling, waar 0° zamenvalt met 1, en 100° met 2.
De aréometers, voor eene enkele vloeistof bestemd, wijzen regtstreeks het gehalte aan van een bestanddeel van zoodanige vloeistof, of zij hebben, evenals de laatstvermelde alge- meene vochtwegers, eene willekeurige schaal, die slechts eene conventionéle beteekenis heeft. Het aantal van deze laatsten is zóó groot en hunne inrigting zóó verschillend, dat wij ze hier onmogelijk één voor één kunnen beschrijven. Sommige van hen, zooals de pekel-, salpeter-, loog- (alkali-) en zuurwegers vermelden met hulp van bijgevoegde tabellen met voldoende naauwkeurigheid de digtheid dier vloeistoffen. Dit mag ook gezegd worden van den suikerweger, wanneer men dien voor eene suikeroplossing gebruikt; is de suiker echter reeds gedeeltelijk in spiritus omgezet, dan geeft hij geene naauwkeurige aanwijzingen, omdat juist de spiritus het soortelijk gewigt der vloeistof vermindert. Ook de proeven met bier-, moutwijn-, wijn- en melkwegers zijn hoogst onzeker, omdat de deugdelijkheid dezer vloeistoffen in geene bepaalde verhouding staat tot haar soortelijk gewigt.
Hoogstgewigtig is de aréometer ter bepaling der waarde van alkohol, en men heeft er om die reden een vervaardigd, die den naam draagt van alkoholometer. Het soortelijk gewigt van alkohol is 0,794 en dat van water 1, — alzoo wisselt tusschen deze twee grenzen het soortelijk gewigt van alle mengsels dier beide vloeistoffen. De schaal van den alkoholometer kan dus veel korter wezen dan die van den algemeenen aréometer, en wanneer men de lengte niet verminderen wil, kan men de graden grooter maken en dus de naauwkeurigheid der meting verhoogen. Er komt bij, dat de inrigting van dezen toestel bepaaldelijk is ingerigt voor de eischen van het dagelijksch leven, doordien het regtstreeks aanwijst, hoeveel zuivere (absolute) alkohol zich in het mengsel bevindt. Dit kan naar volumen- en naar gewigtsprocenten geschieden, zoodat men volumenprocent- en gewigtsprocentalkoholometers heeft. Eigenlijk verdienen deze laatste de voorkeur, omdat hunne opgaven nooit twijfelachtig zijn, terwijl bij eerstgenoemden de temperatuur een belangrijken invloed heeft. Intusschen worden vloeistoffen doorgaans bij de maat verkocht, en daar tevens de naauwkeurigste alkoholometer, dien wij bezitten, naar volumenprocenten is verdeeld, zoo heeft men deze wijze van berekening algemeen aangenomen. Toch zijn ook daarbij, wegens den invloed van den warmtegraad, omslagtige herleidingen noodig.
Alkohol en water worden bij eene vermenging verwarmd en verdigt; zij nemen dus daarbij eene geringere ruimte in dan te voren, en ook het soortelijk gewigt ondergaat hierdoor eene verhooging. Indien deze verdigting niet bestond en men 100 deelen water met 100 deelen alkohol vermengde, dan zou men het soortelijk gewigt van dat mengsel gemakkelijk kunnen berekenen. Bij de onderstelling dat 100 deelen water 1000 wigtjes wegen, hebben 100 deelen alkohol een gewigt van 794 wigtjes. De 200 deelen van het mengsel zouden dan 1794 wigtjes wegen en zijn soortelijk gewigt gelijk wezen aan 17942000=0,8970. Doch wanneer die beide hoeveelheden vloeistof vermengd en afgekoeld zijn, beslaan zij slechts eene ruimte van 1919, zoodat het soortelijk gewigt van het mengsel gelijk is aan 17941919 = 0,9343. Zoowel Gilpin als na hem Tralles heeft door eene reeks van naauw- keurige proeven het soortelijk gewigt van zeer verschillende mengsels bepaald.
De alkoholometer van Tralles wordt vervaardigd door een aréometer in gedistilleerd water te dompelen van 12,44° R. en daarna in eene alkoholische vloeistof van bekend gehalte, bijvoorbeeld van 5%. Zijn de plaatsen, waar het werktuig door de oppervlakten dier vloeistoffen gesneden wordt, behoorlijk aangeteekend, dan verdeelt men de tusschenliggende ruimte in 879 - 9 of 870 deelen, en men zet de verdeeling voort tot 2597. Op tabellen kan men zien, met welke volumenprocenten alkohol iedere deelstreep overeenstemt. Men aanschouwt zulk een alkoholometer in fig. 6.
De volumenprocentalkoholometer geeft alleen bij eene vastgestelde temperatuur naauwkeurige aanwijzingen. Daarom zou men de vloeistof, welke men onderzoeken wil, op die temperatuur (bij Tralles 12,44° R.) moeten brengen. Men volgt echter een anderen weg, namelijk men neemt de temperatuur waar bij het meten, en men verbetert die naar den volgenden regel: Het aantal waargenomen graden boven of beneden 12° R. deelt men door 2 en men voegt de uitkomst bij het aantal procenten, wanneer de temperatuur beneden, en men trekt ze er af, wanneer de temperatuur boven 12° R. wordt waargenomen. Vaak is de alkoholometer voorzien van een kleinen thermometer, wiens nulpunt bij 12,44° R. gelegen is. De graden op dien thermometer hebben niet de gewone beteekenis, maar wijzen aan, dat voor elk van hen 1° Tralles bij de waargenomene gevoegd of er afgetrokken moet worden. Deze inrigting rust op de onderstelling, dat elke afwijking van ongeveer 2,2° R. van de normale temperatuur eene onnaauwkeurigheid van 1% op de schaal van Tralles veroorzaakt. Dit is echter alleen juist bij spiritus van 40 tot 55%; bij meerdere of mindere digtheid is die correctie onnaauwkeurig, omdat de alkohol naar gelang van zijne sterkte verschillende wetten volgt bij zijne uitzetting. Is groote naauwkeurigheid een vereischte, dan gebruikt men de tabel van Brix, waarop de temperatuur in rekening wordt gebragt. Door zulk eene reductietabel leert men de sterkte van den wijngeest kennen bij den normalen warmtegraad.
Behalve de volumenprocentalkoholometer van Tralles is ook de gewigtprocentalkoholometer van Richter in gebruik. Deze verdient echter wegens zijne ondoelmatige verdeeling geene aanprijzing. Ook de vroeger beschrevene aréometers van Beaumé, Cartier en Beck, alsmede de volumeter van Gay-Lussac kan men als alkoholometers gebruiken, wanneer men het onderzoek volbrengt bij de normale temperatuur van het instrument.
Het gebeurt ook wel, dat men spiritus van eene bepaalde sterkte door toevoeging van water in spiritus van geringere, maar desgelijks bepaalde sterkte wil veranderen. De gegevens, die wij reeds hebben vermeld, zijn voldoende, om de hoeveelheid van het hiertoe vereischte water te berekenen. Intusschen heeft Gay-Lussac hiervan eene tabel gegeven, die de berekening overbodig maakt.
Eindelijk doen wij nog opmerken, dat het van belang is, dat deze werktuigen van zilver of van glas vervaardigd worden, om het aanhangen der vloeistof zooveel mogelijk te voorkomen. Zie verder onder Hydrostatische weegschaal en Soortelijk gewigt.