| Referenz | Gran (gr) | Nanogramm (ng) |
|---|---|---|
| A sheet of A4 paper (80 gsm) | 77.1618 gr | 5 × 109 ng |
| One litre of water | 15432.4 gr | 1 × 1012 ng |
| Average adult human | 1080265 gr | 7 × 1013 ng |
| A small car | 21605302 gr | 1.4 × 1015 ng |
Das Grain ist eine Masseneinheit und entspricht genau 64,79891 Milligramm. Sein Zeichen ist gr. Es ist die kleinste Einheit im britisch-imperialen und im US-amerikanischen System und die einzige, die Avoirdupois, Troy und das Apothekersystem in identischer Größe teilen, was sie zum Angelpunkt der Umrechnungen zwischen ihnen macht.
Ihr Ursprung ist landwirtschaftlich und wörtlich: ein Gerstenkorn, in manchen Überlieferungen ein Weizenkorn, als natürlicher Maßstab genommen, weil Samen einer Ernte bemerkenswert gleichförmig ausfallen. Das englische Statut von 1266 definierte den Penny als das Gewicht von zweiunddreißig Weizenkörnern aus der Mitte der Ähre. Diese Bestimmung hielt sich im Grundsatz bis ins neunzehnte Jahrhundert, als das Grain gesetzlich gegen das Pfund und nicht mehr gegen ein Saatkorn festgelegt wurde. Siebentausend Grain ergeben ein Avoirdupois-Pfund, 5760 ein Troy-Pfund.
Am lebendigsten ist die Einheit heute bei Feuerwaffen. Geschossmassen werden nahezu weltweit in Grain angegeben, sodass ein 55-Grain-Büchsengeschoss oder ein 230-Grain-Pistolengeschoss unter Schützen überall gängige Sprache ist, auch in metrischen Ländern. Auch Pulverladungen wiegt man in Grain, und Wiederladewaagen sind darin geeicht.
Die Pharmazie nutzte das Grain jahrhundertelang, und die Fünf-Grain-Aspirintablette ist der Vorfahr der heutigen 325-Milligramm-Tablette, einer Zahl, die metrisch willkürlich und in den alten Einheiten selbstverständlich wirkt. Zahnmedizin, Pfeil- und Bogenbauteile sowie der Perlen- und Edelsteinhandel halten sie stellenweise ebenfalls in Gebrauch.
Seine bemerkenswerteste Eigenschaft ist, dass er in jedem englischen Gewichtssystem derselbe ist. Troygewicht, Handelsgewicht und Apothekergewicht teilen oberhalb des Grans verschieden — ein Troypfund hat 5760 Gran, ein Handelspfund 7000 —, doch alle drei ruhen auf demselben Gran von 64,79891 Milligramm. Damit war das Gran die gemeinsame Münze, an der sich die Gewichte eines Goldschmieds und die eines Krämers vergleichen ließen, und darum überlebte die Einheit die Normung, während ihre größeren Verwandten gestutzt wurden. Wer Patronen selbst lädt, nutzt heute dieselbe Feinheit: Pulverladungen werden auf ein Zehntel Gran genau gewogen, etwa sechs Milligramm, denn ein kleiner Fehler in der Ladung erzeugt eine große Änderung des Drucks.
Ein Grain entspricht genau 64,79891 Milligramm, einem Siebentausendstel Avoirdupois-Pfund oder etwa 0,002286 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.