| Referenz | Gramm (g) | Nanogramm (ng) |
|---|---|---|
| A sheet of A4 paper (80 gsm) | 5 g | 5 × 109 ng |
| One litre of water | 1000 g | 1 × 1012 ng |
| Average adult human | 70000 g | 7 × 1013 ng |
| A small car | 1400000 g | 1.4 × 1015 ng |
Das Gramm ist eine Masseneinheit und entspricht einem Tausendstel Kilogramm. Sein Zeichen ist g. Obwohl das Kilogramm die SI-Basiseinheit ist, trägt das Gramm die Vorsätze: Milligramm und Mikrogramm bauen auf dem Gramm auf, nicht auf dem Kilogramm.
Diese Ungereimtheit ist historisch. Das metrische System von 1795 definierte das Gramm als die Masse eines Kubikzentimeters Wasser bei der Temperatur schmelzenden Eises. Es war als Basiseinheit gedacht, doch ein Ein-Gramm-Normal ist zu leicht, um als praktische Referenz zu dienen: ein Staubkorn oder ein Fingerabdruck verändert es messbar. Zum Normalkörper wurde stattdessen das tausendfach schwerere Kilogramm bestimmt, und das SI übernahm diese Regelung, sodass die Basiseinheit als einzige einen Vorsatz im eigenen Namen führt.
Das Kochen außerhalb des englischsprachigen Raums läuft über Gramm, und zunehmend auch innerhalb. Mehl zu wiegen statt nach Volumen abzumessen beseitigt die größte Fehlerquelle beim Backen, denn eine Tasse Mehl kann je nach Verdichtung um zwanzig Prozent schwanken. Berufsbäcker arbeiten vollständig in Gramm und geben Rezepte als Prozentsätze des Mehlgewichts an.
Nährwerttabellen weisen Eiweiß, Fett, Kohlenhydrate, Zucker und Ballaststoffe in Gramm aus, sodass die Einheit die Alltagswährung der Ernährungsrechnung ist. Die Post berechnet Briefe und kleine Pakete nach Gramm, und Edelmetalle werden zwar in Feinunzen gehandelt, dem Publikum aber in Grammbarren verkauft.
Es ist überdies die Einheit, an die sich die Vorsätze des Internationalen Einheitensystems hängen, weshalb das System eine Basiseinheit besitzt, die bereits einen Vorsatz trägt. Kleinere und größere Massen werden vom Gramm her benannt und nie vom Kilogramm: ein Tausendstel Gramm ist ein Milligramm, kein Mikrokilogramm, und eine Million Gramm ist ein Megagramm, besser bekannt als Tonne. Die Regel erspart der Sprache eine Reihe doppelter Vorsätze, die sonst unvermeidlich wären, lässt das Kilogramm aber in der sonderbaren Lage, die einzige Basiseinheit zu sein, deren Name einen enthält. Posttarife zeigen das Gramm im Alltag: Briefpreise stufen bei 20, 50 und 100 Gramm, und ein Blatt Büropapier wiegt etwa fünf.
Ein Gramm entspricht 0,001 Kilogramm, eintausend Milligramm oder etwa 0,035 Unzen.
Das Nanogramm ist eine Masseneinheit und entspricht einem Milliardstel Gramm oder einem Tausendstel Mikrogramm. Sein Zeichen ist ng. In der SI-Basiseinheit ausgedrückt sind es 10 hoch minus zwölf Kilogramm.
Hinter dem Nanogramm steht nichts Historisches. Es existiert, weil sich die SI-Vorsätze unbegrenzt fortsetzen lassen, und nützlich wurde es erst, als die Geräte empfindlich genug dafür waren. Eine gute Analysenwaage löst Zehntel Mikrogramm auf und hört dort auf; kein Wägesystem wiegt ein Nanogramm unmittelbar. Die Menge wird stattdessen erschlossen, aus dem Signal, das ein Massenspektrometer, ein Immunoassay oder eine Chromatographiesäule liefert, wenn ein bekanntes Probenvolumen hindurchgeht.
Im medizinischen Labor begegnet die Einheit den meisten Menschen, ohne dass sie es bemerken. Hormon- und Arzneimittelkonzentrationen im Blut werden in Nanogramm je Milliliter angegeben: Testosteron, prostataspezifisches Antigen, Digoxin, Tacrolimus und in der amerikanischen Praxis Vitamin D. Das therapeutische Drug Monitoring beruht auf dieser Skala, denn bei manchen Wirkstoffen liegen zwischen wirksamer und toxischer Konzentration nur wenige Nanogramm je Milliliter. Dopinggrenzwerte sind ebenso formuliert, weshalb ein Sportler wegen einer Substanz positiv sein kann, die in jeder anderen Messgröße unsichtbar bliebe.
Die Umweltchemie nutzt sie für die giftigsten Schadstoffe, deren interessante Konzentrationen weit unter dem liegen, was eine Einheit im Gramm-Bereich bequem beschreibt. Dioxine und Furane in der Luft werden in Nanogramm je Kubikmeter angegeben, Quecksilber und polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe in Nanogramm je Liter Wasser. Die Grenzwerte für diese Stoffe liegen bei Konzentrationen, die erst in der zweiten Hälfte des zwanzigsten Jahrhunderts messbar wurden; Einheit und Regelwerk kamen also gemeinsam auf.
Der Maßstab lässt sich schwer vorstellen. Ein einzelnes Korn feinen Speisesalzes wiegt rund sechzig Mikrogramm, also sechzigtausend Nanogramm. Eine Säugetierzelle wiegt in der Größenordnung eines Nanogramms, ein Nanogramm Gewebe sind demnach einige wenige Zellen. Ein Mikrogramm von irgendetwas ist bereits unsichtbar; ein Nanogramm ist ein Tausendstel davon.
Ein Nanogramm entspricht 0,001 Mikrogramm, einem Millionstel Milligramm und einem Milliardstel Gramm.