mooli tuli osaksi kansainvälistä Yksikköjärjestelmää (SI) vuonna 1971. Nykyisin se määritellään ainemääräksi, joka sisältää yhtä monta entiteettiä kuin on 0,012 kg hiili-12: ta. Kilogramman uudelleenmäärittelyn tarpeesta on kuitenkin keskusteltu vuosikymmeniä-eikä vähiten kilogramman määrittelevän ”Le Grand K” – artefaktin pitkäaikaisen epävakauden vuoksi. Vuonna 1983 hyväksytyn tyhjiössä tapahtuvaan valonnopeuteen perustuvan metrimääritelmän jälkeen Kansainvälinen paino-ja Mittakomitea (CIPM) päätti, että nyt on myös otollinen aika laatia uudelleen kaikkien SI-perusyksiköiden määritelmät tutkijoiden tuntemien pysyvimpien asioiden eli fysikaalisten vakioiden osalta.

Avogadron vakiota käytetään moolin määrittelyyn. Sen jälkeen kun Jean Perrin sai Nobelin palkinnon sen likimääräisen arvon määrittämisestä vuonna 1926, edistyminen Avogadron vakion määrittämisessä on ollut valtavaa. Nykyään paras arvio Avogadron vakiosta tulee Planckin vakiomäärityksistä Kanadan kansallisessa Tutkimusneuvostossa: 6.022140772×1023, jossa epävarmuus on yhdeksän osaa 109: ssä. Tämä huomattava tarkkuus mahdollistaa nyt luomen määritelmän uudelleenkirjoittamisen mahdollisimman absoluuttisesti. Itse asiassa moolista tulee ainoa SI-perusyksikkö, joka on määritelty muista yksiköistä riippumattomaksi.

moolin nykyinen määritelmä viittaa siihen, että aineen määrä saadaan parhaiten selville mittaamalla massaa. Vaikka tämä toimii useimmissa kemiallisten määrien mittauksissa, siitä ei seuraa, että moolin määritelmä olisi sidottu kilogramman määritelmään. Lisäksi tutkimukset ovat osoittaneet, että aineen määrä samastetaan usein (virheellisesti) massaan. Nykyinen määritelmä hämärtää myös moolin hyödyllisyyden, ja useimmat kemian oppikirjat pitävät moolia jo aineen määränä, joka sisältää Avogadron määrän entiteettejä. Siksi ehdotetussa uudessa määritelmässä todetaan, että: ”yksi mooli sisältää täsmälleen 6,02214076×1023 alkeisyksikköä.”Tämän etuna on yksinkertaisuus. International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) – järjestölle kirjoittaessaan Peter Atkins totesi osuvasti, että ” uusi määritelmä leikkaa yhden luomen merkityksen ytimen, ja siksi on myönteistä, ettei sen määritelmän väärinymmärtämiselle ole enää mitään tekosyytä.”

vasta-argumentit

tästä huolimatta tämän määritelmän kasaantuminen on kestänyt kauan. Vakavat keskustelut myyrän uudelleenmäärittelystä alkoivat noin vuonna 2005, ja yhteisymmärrykseen pääseminen kesti noin vuosikymmenen. Sanomattakin on selvää, että kaikki eivät pidä uudesta määritelmästä – ja jotkut nimekkäät äänet ovat jopa esittäneet, että mooli pitäisi poistaa SI: stä kokonaan.

vuoden 2010 tienoilla keskusteltiin myyrän perusankkurista: pitäisikö hiili-12: n moolimassan pysyä määrittelevänä piirteenä, vai pitäisikö sen olla Avogadron vakio? On huomattava, että moolin Sitominen Avogadron vakioon ei ole ainoa vaihtoehto – muitakin eksoottisia tapoja määritellä mooli on havaittu. Mielenkiintoinen (ja ehkä vähiten hyödyllinen) määritelmä voisi olla: ”Mooli on aineen määrä järjestelmässä, joka sisältää yhtä monta alkeisyksikköä kuin on atomeja kalium-40: n näytteessä, jonka aktiivisuus on 10599044s–1.”Edellä mainitun määritelmän hengessä Bertram Boltwood ja Ernest Rutherford käyttivät radioaktiivisuuteen perustuvia menetelmiä Avogadron luvun määrittämiseen vuonna 1911.

muita ongelmia on korostettu. Jos aineen yksi mooli määritellään määräksi, jolla on tietty määrä entiteettejä, monille on selvää, että tämä luku voi olla vain kokonaisluku. Näin ollen edelleen maksimoida selkeyttä määritelmän, meidän pitäisi käyttää eksplisiittisiä kokonaislukuja (kaikki numerot kirjoitettu). Tämä on epäkäytännöllistä Avogadron luvulle, minkä vuoksi jotkut ovat ehdottaneet erittäin houkuttelevaa vaihtoehtoa: 844468853 (karkeammalla tarkkuudella voisi nauttia ”binäärisestä” moolista: NA ≈ 279 mol–1).

yksi mielenkiintoisimmista argumenteista uutta määritelmää vastaan on se, että hiili-12: n moolimassa ei ole enää tarkalleen 12 g / mol. Monelle kemistille tulee yllätyksenä, että itse asiassa tämä ei ole mikään muutos. Vuonna 1980 edellistä määritelmää tarkennettiin niin, että se tarkoittaisi vain sitoutumattomia atomeja; kemiallisten sidosten muodostaminen vähentää kokonaismassaa hieman, eli 12 g puhdasta hiili-12: ta laboratoriossa sisältää hieman enemmän kuin yhden moolin hiiliatomeja. Tässä yhteydessä moolin Uusi määritelmä on nykyistä määritelmää perusteellisempi.

yksiköiden uudelleenarviointi

vastustus moolin Avogadro-pohjaista määritelmää kohtaan on johtunut pitkälti siitä, että on uskottu, että Avogadron vakio ei ole fysiikan universaali vakio, eikä sen numeerisella arvolla ole erityistä fysikaalista merkitystä. Vaikka jotkut vakiot ovat todellakin perustavanlaatuisempia kuin toiset, ei pitäisi yhdistää ’ olemista perustavanlaatuinen ’ja’ ei ole hyödyllinen’; Viime kädessä monet yksiköt koskevat valintoja, jotka on tehty käytännön syistä. Nykyään meillä on sekä Boltzmannin että Avogadron vakiot, koska lämpömittarit tulivat ennen kuin ymmärsimme termodynamiikan tai tilastollisen mekaniikan, ja koska kemistit pystyivät vertaamaan kemiallisten aineiden määriä ennen kuin tiesivät atomien todellisen määrän. SI ei ole pelkästään looginen välttämättömyys.

monien muiden uusien SI – määritelmien tapaan tämä uusi mooli ei vaikuta jokapäiväisiin mittauksiin-mutta se todennäköisesti vaikuttaa jokapäiväiseen ymmärrykseemme mittayksiköistä.

Juris Meija on IUPAC: n isotooppipitoisuuksia ja atomipainoja käsittelevän komission puheenjohtaja