ΤΙ ΙΣΧΥΕΙ - τι διδάσκουμε...

ΠΟΣΟΤΗΤΑ ΟΥΣΙΑΣ n MOLE (MOL) ?

ΑΡΙΘΜΟΣ–ΣΤΑΘΕΡΑ AVOGADRO NA ?

Βασικό μέγεθος του SI από το 1971 μονάδα το mole (mol) Ορισμός :

ποσότητα ουσίας ενός συστήματος, που περιέχει τόσες στοιχειώδεις οντότητες όσα είναι τα άτομα σε 0,012 kg του άνθρακα 12 (αδέσμευτου, σε ηρεμία και σταθερή κατάσταση)

Θεμελιώδης Φυσική Σταθερά NA= N/ n (οντότητες ανά mole)

= 6.022 141 29(27)x10 23 mol-1 σχετ. τυπική αβεβαιότητα (± 4.4 x 10-8)

Πώς προκύπτει αυτός

ο μυστηριώδης αριθμός;;οντότητες = άτομα, μόρια, ιόντα,

ηλεκτρόνια, άλλα σωματίδια ή καθορισμένα συγκροτήματα τέτοιων σωματιδίων

• σχετική ατομική – μοριακή μάζα, Αr –Mr• ποσότητα ουσίας, mole, n• αριθμός – σταθερά Avogadro, NA

Μια σύντομη αναδρομή στην εξέλιξη των ορισμών Και πού έχουμε φτάσει…

Οι περιπέτειες των ορισμών

i. σχετική ατομική – μοριακή μάζα, Αr –Mr Ορισμός Ar(X) = m(X)/mu σήμερα

μονάδα ατομικής μάζας mu = 1u = 1Da= (1/12m12C)

Οι ποσότητες χημικών στοιχείων ή ενώσεων προσδιορίζονται αρχικά με έννοιες- μονάδες όπως το "γραμμοάτομο" και "γραμμομόριο", που συνδέονταν άμεσα μετα "ατομικά βάρη" και "μοριακά βάρη"= σχετικές μάζες. 19ος αιώνας: Εμπνευστής της "συγκριτικής" κλίμακας στα ΑΒ ο Dalton 1803–5, με την παραδοχή ΑΒ(Η) =1 (O=5.5) , H=1 (O=15) Αvogadro & Davy, 1811 , το οξυγόνο ως βάση σύγκρισης λόγω της ευκολίας του να ενώνεται με τα περισσότερα στοιχεία, O=10 Wollaston, 1813 , O=1 Thomson, 1813, 1825, O=100 Berzelius, 1814, O=4 Griffin, 1834, O=16 Clarke, 1893, C=12 Hinrichs, 189320ος αιώνας: με ισότοπα AB( 16O)=16 Aston, 1931, Ar12C=12 , 1961 ασυμφωνία: φυσικοί AB( 16O)=16 IUPAP vs χημικοί AB(O)=16 IUPAC στο μείγμα των ισοτόπων, 16, 17 και 18, όπως συναντάται αυτό στο φυσικό στοιχείο οξυγόνο

( Jensen 2010)

νονός

Maxwell

νονός

Σχετικές Ατομικές Μάζες και σύσταση ισοτόπων για όλα τα Στοιχεία

 http://physics.nist.gov/cgi-bin/Compositions/stand_alone.pl?ele=&ascii=html&isotype=some

iii. Ορισμός της έννοιας του NA

Εξ ορισμού του mole το πλήθος των καθορισμένων στοιχειωδών οντοτήτων που υπάρχει στο mole κάθε καθαρής χημικής ουσίας ισούται πάντα με το πλήθος των ατόμων που υπάρχει σε 0.012 kg του 12C (1 mol 12C) και δεν είναι άλλο από τη σταθερά του Avogadro.

Ο αριθμός Avogadro ορίστηκε αρχικά από τον Perrin το 1909 ως ο αριθμός των μορίων σε ένα γραμμoμόριο ( το σημερινό mole) του οξυγόνου (m=MBg =32g).

• θεμελιώδης φυσική σταθερά από το 1971, • NA ή L = Ν / n = 6, 022 1 41 29 (27) × 10 23 mol -1

με βαθμό αβεβαιότητας 4,4.10-8 ή 1 mole οποιασδήποτε ουσίας περιέχει πάντα ΝΑ δομικά σωματίδια

Ο συμβολισμός L, συνηθίζεται στη γερμανική βιβλιογραφία λόγω της συσχέτισης με τη σταθερά Loschmidt (no =Ν/V= NA/Vm,),που προσδιορίστηκε πρώτη ιστορικά.

νονός

Η αβεβαιότητα που υπάρχει στη μέτρηση ΝΑ

Αλήθεια τι σημαίνει αβεβαιότητα 2.10-8 για τον

τεράστιο αριθμό Avogadro;;

2.10-8 x 6,022 1 40 8 4 (18) x 10 23= 1,204428168. 1016≈

12044,28 τρισεκατομμύρια!! Άτομα ΚΟΚΚΟΙ ή

ΣΩΡΟΣ;

Καταλαβαίνουμε τώρα ότι δεν πρόκειται για αμελητέα

ποσότητα και μπορούμε να αντιληφθούμε πού οφείλεται το

διεθνές ενδιαφέρον των επιστημόνων (Project Avogadro).

Η ΣΤΑΘΕΡΑ AVOGADRO KAI ΠΑΛΙ ΕΠΙΚΑΙΡΗ !

NA , kg , mol ,… αλλάζουν στο Διεθνές Σύστημα

Προσχέδιο 14 σελίδων (DRAFT, Chapter 2 – BIPM SI Brochure,2010

Από 1999 - 21η CGPM – έχει κατατεθεί στην επιστημονική

κοινότητα,

24η CGPM (17-21/10/2011) - συζητείται

Καταληκτική ημερομηνία στο 2015 (25η CGPM)

15 χρόνια! Πολλά ή λίγα;

(Mohr et al., 2010)

νέοι ορισμοί των βασικών μονάδων στο SI

Ποιες μονάδες αλλάζουν; Για ποιες φυσικές σταθερές κλειδώνεται η τιμή ; ακριβώς

kilogram mole ampere Kelvin

h= 6.62606X×10−34J·se = 1.60217X× 10−19 C kΒ= 1.38065X×10−23 J·K−1

NA= 6.02214X×1023 mol−1

Με "X" στο τέλος του αριθμού συμβολίζεται το τελικό ψηφίο που θα συμφωνηθεί τελικά

Από το 1960 ξεκίνησε με τον ορισμό του second με τη συχνότητα του 133Cs (1968) και τον ορισμό του μέτρου με τη σταθερά της ταχύτητας του φωτός c.

ΣΥΣΧΕΤΙΣΕΙΣ ΤΩΝ ΜΟΝΑΔΩΝ SI ΜΕ ΤΟΥΣ ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΟΥΣ NEOYΣ ΟΡΙΣΜΟΥΣ

το πρωτότυπο χιλιόγραμμο, είναι πλέον 130 χρονών

Η μόνη μονάδα που έμενε αυθαίρετη, να μη συνδέεται με μια αμετάβλητη ιδιότητα της φύσης, ήταν το χιλιόγραμμο kg! Επιπλέον το πρωτότυπο χιλιόγραμμο, παρουσιάζει απώλειες κάθε χρόνο της τάξης των 20.10-9 kg, όταν συγκρίνεται με τη μάζα των αντιγράφων του (Mohr et al.,2010 ΕΔΩ). Η διάρκειά του στο χρόνο δεν είναι εξασφαλισμένη…

Ο νέος ορισμός για το kilogramη μάζα συνδέεται με τη συχνότητα ενός φωτονίου μέσω των σχέσεων E = mc2 and E = hν, οπότε m = hv/c2. m=1kg ↔ v= (c2/ h) s-1 η συχνότητα de Broglie- Compton ενός σώματος μάζας ενός kg)

Ο νέος ορισμός για το moleΤρέχων Ορισμός: Το mole,….όσα και τα άτομα σε 0.012 kilogram του άνθρακα 12….

Επειδή όμως ο αριθμός ατόμων που περιέχονται σε 0.012 kg του 12C, είναι το ΝΑ, που έχει πλέον προσεγγιστεί με μεγάλη ακρίβεια προτείνεται να αποσυνδεθεί το mole από το kg ώστε να απλοποιηθεί ο ορισμός του

Προτεινόμενος Ορισμόςτο mole είναι η ποσότητα ουσίας… που περιέχει 6.02214X×1023 συγκεκριμένα στοιχειώδη σωματίδια. … Γίνεται επίσης μια πολύ σημαντική υπόδειξη: Χάριν απλούστευσης μπορεί να αντικαθίσταται η λέξη «ουσίας» από το μοριακό χημικό τύπο της π.χ. ποσότητα βενζολίου, n(C6H6).

Μια συνέπεια η M(12C) δεν είναι πια ακριβώς 0.012 kg/mol, αλλά με σχετική αβεβαιότητα (1,4 ×10-9)

Το ίδιο ισχύει για την ατομική μονάδα μάζας mu, δηλαδή το 1/12 της m(12C). Δηλαδή η μάζα του C12, δεν θα είναι πια ακριβώς 12 ή 12 dalton.