alunița a devenit parte a Sistemului Internațional de unități (SI) în 1971. În prezent, este definită ca cantitatea de substanță care conține cât mai multe entități în 0,012 kg de carbon-12. Dar nevoia de a redefini kilogramul a fost discutată de zeci de ani – nu în ultimul rând din cauza instabilității pe termen lung a ‘le Grand K’, artefactul care definește kilogramul. În urma succesului definiției contorului din 1983, care se bazează pe viteza luminii în vid, Comitetul Internațional pentru greutăți și măsuri (CIPM) a decis că acesta este, de asemenea, un moment oportun pentru reformarea definițiilor tuturor unităților de bază SI în ceea ce privește cele mai stabile lucruri cunoscute de oamenii de știință: constantele fizice.

Constanta Avogadro va fi utilizată pentru a defini alunița. De când Jean Perrin a primit Premiul Nobel pentru determinarea valorii sale aproximative în 1926, progresul în determinarea constantei Avogadro a fost enorm. Astăzi, cea mai bună estimare a Constantei Avogadro provine din determinările constante Planck de la Consiliul Național de cercetare din Canada: 6.022140772 1023 cu incertitudinea a nouă părți în 109. Această precizie remarcabilă ne permite acum să rescriem definiția aluniței în termenii cei mai absoluți posibili. De fapt, alunița va deveni singura unitate de bază SI care este definită independent de orice alte unități.

definiția actuală a aluniței implică faptul că cantitatea unei substanțe este cel mai bine determinată prin măsurarea masei. Deși acest lucru funcționează pentru majoritatea măsurătorilor cantităților chimice, nu rezultă că definiția aluniței trebuie legată de definiția kilogramului. Mai mult, studiile au arătat că cantitatea de substanță este adesea (incorect) identificată cu masa. Definiția actuală ascunde, de asemenea, utilitatea aluniței, iar majoritatea manualelor de chimie văd deja alunița ca o cantitate dintr-o substanță care conține un număr Avogadro de entități. Prin urmare, noua definiție propusă afirmă că: ‘un mol conține exact 6.02214076 1023 de entități elementare. Acest lucru are avantajul simplității. Scriind pentru Uniunea Internațională de Chimie Pură și aplicată (IUPAC), Peter Atkins a remarcat pe bună dreptate că noua definiție se reduce la miezul semnificației unei alunițe și, prin urmare, trebuie salutată, nu mai poate exista nicio scuză pentru neînțelegerea definiției sale.’

contra argumente

chiar și așa, această definiție a luat o lungă perioadă de timp pentru a veni împreună. Discuțiile serioase privind redefinirea aluniței au început în jurul anului 2005 și a durat aproximativ un deceniu pentru a ajunge la un consens. Inutil să spun că nu tuturor le place noua definiție – iar unele voci proeminente au susținut chiar că alunița ar trebui eliminată cu totul din SI.

în jurul anului 2010, discuțiile s-au concentrat asupra ancorei fundamentale pentru aluniță: ar trebui ca masa molară a carbonului-12 să rămână caracteristica definitorie sau ar trebui să fie constanta Avogadro? Trebuie remarcat faptul că legarea aluniței la Constanta Avogadro nu este singura alternativă – au fost observate alte modalități exotice de a defini alunița. O definiție interesantă (și poate cea mai puțin utilă) ar putea fi: Alunița este cantitatea de substanță dintr-un sistem care conține tot atâtea entități elementare câte atomi există într–o probă de potasiu-40 care are o activitate de 10599044s-1. În spiritul definiției de mai sus, Bertram Boltwood și Ernest Rutherford au folosit metode bazate pe radioactivitate pentru a determina numărul Avogadro în 1911.

alte probleme au fost evidențiate. Dacă un mol al unei substanțe este definit ca suma care are un anumit număr de entități, este clar pentru mulți că acest număr poate fi doar un număr întreg. Prin urmare, pentru a maximiza claritatea definiției, ar trebui să folosim numere întregi explicite (Cu toate numerele scrise). Acest lucru nu este practic pentru numărul Avogadro, motiv pentru care unii au sugerat o alternativă foarte atrăgătoare: 844468853 (la un nivel mai scăzut de precizie, s–ar putea bucura de alunița ‘binară’: na 279 mol-1).

unul dintre cele mai interesante argumente împotriva noii definiții este că masa molară a carbonului-12 nu va mai fi exact 12 g/mol. Va fi o surpriză pentru mulți chimiști să afle că, de fapt, aceasta nu este deloc o schimbare. În 1980, definiția anterioară a fost clarificată pentru a se referi doar la atomii nelegați; formarea legăturilor chimice reduce ușor masa totală, ceea ce înseamnă că 12 g de carbon pur-12 în laborator conțin puțin mai mult de un mol de atomi de carbon. În acest context, noua definiție a aluniței este mai fundamentală decât definiția actuală.

regândirea unităților

rezistența față de definiția aluniței bazată pe Avogadro s-a datorat în mare parte credinței că Constanta Avogadro nu este o constantă universală a fizicii și că valoarea sa numerică nu are o semnificație fizică specială. În timp ce unele constante sunt într-adevăr mai fundamentale decât altele, nu ar trebui să confundăm ‘a fi fundamental’ cu ‘a nu fi util’; în cele din urmă, multe dintre deciziile privind unitățile reflectă alegerile făcute din considerente practice. Astăzi avem atât constante Boltzmann, cât și Avogadro, deoarece termometrele au venit înainte de înțelegerea noastră a termodinamicii sau a mecanicii statistice și pentru că chimiștii au putut compara cantitățile de substanțe chimice înainte de a cunoaște numărul real de atomi implicați. SI nu se rezumă doar la necesitatea logică.

ca și în cazul multor alte definiții SI noi, această nouă aluniță nu va afecta măsurătorile de zi cu zi – dar este probabil să afecteze înțelegerea noastră de zi cu zi a unităților de măsură.

Juris Meija este președintele Comisiei IUPAC pentru abundențe izotopice și greutăți atomice