| Nanogramm (ng) | Kilogramm (kg) |
|---|---|
| 1 Nanogramm | 1 × 10-12 kg |
| 2 Nanogramm | 2 × 10-12 kg |
| 3 Nanogramm | 3 × 10-12 kg |
| 4 Nanogramm | 4 × 10-12 kg |
| 5 Nanogramm | 5 × 10-12 kg |
| 10 Nanogramm | 1 × 10-11 kg |
| 20 Nanogramm | 2 × 10-11 kg |
| 25 Nanogramm | 2.5 × 10-11 kg |
| 50 Nanogramm | 5 × 10-11 kg |
| 100 Nanogramm | 1 × 10-10 kg |
| Referenz | Nanogramm (ng) | Kilogramm (kg) |
|---|---|---|
| A sheet of A4 paper (80 gsm) | 5 × 109 ng | 0.005 kg |
| One litre of water | 1 × 1012 ng | 1 kg |
| Average adult human | 7 × 1013 ng | 70 kg |
| A small car | 1.4 × 1015 ng | 1400 kg |
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.
Das Kilogramm ist die Basiseinheit der Masse im Internationalen Einheitensystem. Sein Zeichen ist kg. Es ist die einzige Basiseinheit, deren Name einen Vorsatz trägt, ein Erbe des frühen metrischen Systems, das nie bereinigt wurde.
Über ein Jahrhundert lang war das Kilogramm durch ein einziges Objekt definiert: einen Zylinder aus Platin-Iridium, aufbewahrt im Internationalen Büro für Maß und Gewicht in Sèvres bei Paris. Vierzig amtliche Kopien gingen an die Mitgliedstaaten und wurden in langen Abständen mit dem Prototyp verglichen. Diese Vergleiche zeigten über hundert Jahre eine langsame Abweichung von mehreren Dutzend Mikrogramm zwischen dem Prototyp und seinen Kopien, ohne dass sich sagen ließ, welcher sich verändert hatte. Eine Einheit, die sich nur durch ein Objekt definieren ließ, das niemand überprüfen konnte, war für ein auf Reproduzierbarkeit gegründetes System peinlich.
Die Neudefinition trat am 20. Mai 2019 in Kraft. Das Kilogramm ist nun festgelegt, indem der Planck-Konstante ein exakter Wert zugewiesen wird, 6,62607015 mal zehn hoch minus vierunddreißig Joulesekunden, was die Masse über die Quantenmechanik an Zeit und Länge bindet. Praktisch erfolgt die Darstellung mit einer Kibble-Waage, die eine Masse gegen eine elektromagnetische Kraft abwägt, deren Betrag in elektrischen Größen bekannt ist, oder durch Zählen der Atome in einer nahezu perfekten Siliciumkugel. Jedes hinreichend ausgestattete Labor kann die Einheit heute selbst darstellen.
Der Alltag bleibt davon unberührt. Körpergewicht, Einkäufe, Gepäckfreigrenzen, Fracht und die Masseseite fast jeder technischen Rechnung stehen in Kilogramm, und der internationale Prototyp liegt weiterhin im Tresor, als historisches Objekt und nicht als Definition.
Die neue Festlegung zu verwirklichen verlangt ein Gerät statt eines Gegenstands. Eine Kibble-Waage hält eine Masse gegen eine elektromagnetische Kraft, deren Wert aus dem Planckschen Wirkungsquantum folgt, und vergleicht so mechanische und elektrische Leistung unmittelbar; ein zweites Verfahren zählt die Atome einer nahezu vollkommenen Kugel aus Silizium-28, deren Durchmesser und Gitterabstand auf wenige Teile in einer Milliarde bekannt sind. Beide Wege stimmen auf etwa zwanzig Mikrogramm im Kilogramm überein, und jedes Labor, das eines baut, kann heute seinen eigenen Primärstandard herstellen. Das ist der praktische Gewinn der Änderung: Masse muss nicht mehr auf einen einzigen Zylinder in einem Tresor zurückgeführt werden, und kein Unglück an ihm kann die Einheit verschieben.
Ein Kilogramm entspricht 1000 Gramm, etwa 2,20462 Pfund oder rund 35,274 Unzen.