Ein Liter Wasser besitzt die Masse von einem Kilogramm (kg), während ein Liter (l) Ethanol nur etwa 789 Gramm (g) wiegt. Der Alkohol besitzt demnach eine niedrigere Dichte als das Wasser. Die Dichte errechnet sich aus dem Quotienten der Masse eines Körpers und seinem Volumen:

Dichte  =  Masse ÷ Volumen
SI-Standard:   ρ  =  kg ÷ m³
Gebräuchlich:  ρ  =  g ÷ cm³  oder  ρ  =  kg ÷ dm³

Das Kurzzeichen für die Dichte ist der griechische Buchstabe rho, ihre Einheit ist nach dem internationalen SI-Standard Kilogramm pro Kubikmeter (kg/m³). Gebräuchlich ist in den Chemiebüchern die Einheit Gramm pro Kubikzentimeter (g/cm³) oder auch Kilogramm pro Kubikdezimeter (kg/dm³). Je nach Einheit beträgt der Wert bei +4 °C für Wasser ρ = 1000 (SI-Standard) oder ρ = 1 (gebräuchlich). Die Dichte ist wie die Masse eine ortsunabhängige Größe. Volumen sind von der Temperatur abhängig. Daher wird zu der Dichte stets die Temperatur angegeben. In den Tabellen beziehen sich die Dichteangaben in der Regel auf +20 °C. Durch Umstellen der Gleichung lässt sich jede der Größen berechnen.


Dichtebestimmung durch Wägung und Volumenbestimmung

Die einfachste Möglichkeit zur Dichtebestimmung im Labor ist die genaue Ermittlung der Masse und des Volumens eines Körpers und die nachfolgende Berechnung nach obiger Gleichung. Das Volumen von Gasen und Flüssigkeiten wird mit den gängigen Methoden zur Volumenbestimmung ermittelt. Bei Feststoffen kann das Volumen aufgrund der speziellen Form berechnet werden, beispielsweise bei Würfeln, Quadern oder Scheiben. Eine andere Möglichkeit stellt das Tauchen von Körpern in mit Wasser gefüllte Messzylinder dar. Die Zunahme des Flüssigkeitsspiegels zeigt das tatsächliche Volumen des Körpers an.


Dichtebestimmung mit der hydrostatischen Waage

Nach dem archimedischen Prinzip wird auf einen in eine Flüssigkeit eingetauchten Körper eine senkrecht nach oben gerichtete Kraft erzeugt. Diese Kraft nennt man Auftrieb. Die Größe des Auftriebs entspricht der Gewichtskraft der verdrängten Flüssigkeit. Außerdem verliert der Körper scheinbar so viel an Gewichtskraft wie das von ihm verdrängte Flüssigkeitsvolumen besitzt.

Hydrostatische Waage

Zur Dichtemessung verwendet man die hydrostatische Waage. Die Masse eines Körpers wird zunächst an der Luft bestimmt und dann erfolgt eine erneute Wägung, in der die Gewichtskraft des ins Wasser eingetauchten Körpers bestimmt wird. Die Differenz aus den beiden Wägungen entspricht dem Auftrieb, der auf den Körper ausgeübt wird, und gleichzeitig der Gewichtskraft des verdrängten Wassers. Da die Dichte des Wassers 1 g/cm³ beträgt, lässt sich das Volumen des verdrängten Wassers und damit des Körpers bestimmen. Beispiel:

Ein Metall-Stück wiegt an der Luft 100 g und im Wasser der hydrostatischen Waage 80 g. Der Körper verdrängt daher 20 g Wasser, was 20 cm³ Wasser entspricht. Das Volumen des Metall-Stückes beträgt also 20 cm³. Nun kann man leicht die Dichte des Metallstücks bestimmen.  
  
Die Mohr-Westphalsche Waage ist eine Waage, die die Dichte des Körpers nach dem Eintauchen in das Wasser direkt anzeigt. Hydrostatische Dichtebestimmungen gelingen nur mit Körpern, die eine höhere Dichte als Wasser besitzen.

Aräometer schwimmen auf zwei Flüssigkeiten.

Dichtebestimmung mit einem Aräometer

Aräometer werden auch „Spindeln“ genannt. Sie bestimmen die Dichte nach der Schwebemethode: Setzt man das Aräometer in eine Flüssigkeit, so dass es schwimmt, kann die Dichte anhand der Eintauchtiefe an der Skala direkt abgelesen werden. Zur genauen Bestimmung der Dichte empfiehlt sich die Anschaffung eines ganzen Satzes Aräometer, die auf eine bestimmte Temperatur geeicht sind. Auf die beschriebene Art und Weise können auch die Dichte eines alkoholischen Getränks und damit der Alkoholgehalt bestimmt werden. Ein Alkoholometer ist ein speziell für Alkohole geeignetes Aräometer.

Satz mit verschiedenen Aräometern

Dichtebestimmung mit einem Pyknometer

Pyknometer sind auf eine bestimmte Temperatur geeichte Behälter, in die sich ein sehr genaues Volumen einer bestimmten Flüssigkeitsmenge einfüllen lässt. In der Regel sind sie auf 20 °C geeicht. Im Stopfen ist ein dünnes Röhrchen eingelassen, damit man den Pyknometer luftblasenfrei füllen kann.

Pyknometer mit einem Volumen von 4,984 cm³

Zunächst wiegt man das leere, völlig trockene Pyknometer auf einer Waage. Dann füllt man das Pyknometer bis zum Überlaufen mit der zu bestimmenden Flüssigkeit und stellt es in ein 20 °C warmes Wasserbad. Nach dem Ausgleichen der Temperatur setzt man den Stopfen auf und wischt die übergelaufene Flüssigkeit mit einem Tuch ab. Nun erfolgt eine erneute Wägung. Die Differenz der beiden Wägungen ergibt die Masse der Flüssigkeit, das Volumen lässt sich am Nenn-Inhalt des Pyknometers ablesen.

Pyknometer