Δευτέρα 23 Οκτωβρίου 2017

Το mole δεν είναι τυφλοπόντικας.

Mole είναι ο μόλος στα λατινικά, ή στα αγγλικά ο τυφλοπόντικας αλλά και επίσης είναι τα 4 πρώτα γράμματα της λέξης molecule. Στη Χημεία όμως είναι μια κεντρική έννοια από την οποία ξεκινάνε όλοι οι χημικοί υπολογισμοί στο σχολείο, στη στοιχειομετρία.

Ορισμός: 
Mole είναι ποσότητα ύλης που περιέχει 
6,022×1023 στοιχειώδεις οντότητες.
Αυτός είναι ένας τεράστιος αριθμός: 602 200 000 000 000 000 000 000. Και αν θέλετε μεγαλύτερη ακρίβεια (π.χ. με 10 σημαντικά ψηφία) είναι: 6,022140857×1023 οντότητες και υπάρχει και μεγαλύτερη ακρίβεια με περισσότερα ψηφία. Το mole είναι θεμελειώδης μονάδα στο διεθνές σύστημα μονάδων (SI) και άλλες μονάδες (παράγωγες μονάδες) ορίζονται με βάση αυτή τη μονάδα.

Amedeo Avogadro
Credit: Wikipedia
Αλλά γιατί έχουμε αυτόν τον περίεργο αριθμό; Γιατί δεν χρησιμοποιήσαμε ας πούμε το 1020  οντότητες ή ακόμα καλλίτερα το 1010 οντότητες. Ο αριθμός αυτός έχει τη ρίζα του στην παράδοση. Τόσα άτομα υπάρχουν σε ακριβώς 12g 12C (άνθρακα-12). Δηλαδή εκείνου του ισοτόπου του άνθρακα που έχει μαζικό αριθμό 12, και που είναι το ποιο συνηθισμένο ισότοπο του άνθρακα. Και ονομάζεται σταθερά του Avogadro ΝΑ.

Και γιατί ακριβώς 12g άνθρακα 12C και όχι 15g ή ακόμα καλλίτερα 100g 12C; Διότι θέλουμε το ατομικό βάρος (σήμερα το λέμε σχετική ατομική μάζα) του 12C να είναι ακριβώς 12. Και θέλουμε αυτός ο αριθμός να παραμείνει ο ίδιος διότι όλα τα ατομικά και μοριακά βάρη (σχετικές ατομικές και μοριακές μάζες, Ar και Mr) υπολογίζονται με βάση αυτό το 12. Δηλαδή ο αυθαίρετος ορισμός που έχουμε δώσει, και απ' όπου ξεκινάνε όλα, είναι ότι το Ar του 12C είναι ακριβώς 12. Και που και αυτό έχει τη ρίζα του στον πρώτο πίνακα πρότυπου ατομικού βάρους που δημοσιεύθηκε από τον John Dalton (1766-1844) το 1805, με βάση ένα σύστημα στο οποίο η σχετική ατομική μάζα του υδρογόνου ορίζεται ως 1 (αυθαίρετα).

Η σταθερά του Avogadro (το 6,022×1023) θα πρέπει να προσδιοριστεί πειραματικά. και όσο βελτιώνονται οι τεχνικές μας τόσο βελτιώνεται και η τιμή της ΝΑ. Ετσι η Committee on Data for Science and Technology (CODATA)
το 2010 ήταν NA = 6.022 141 29×1023 ± 0.000 000 27×1023 
και το  2011 βελτιώθηκε σε 6.022 140 78×1023 ± 0.000 000 18×1023.

Mole ο τυφλοπόντικας
Credit: Wikipedia
 By Frank Vincentz - Own work, CC BY-SA 3.0
Από το 2011, η 24η σύνοδος της Γενικής Διάσκεψης για τα Μέτρα και τα Μέτρα (CGPM) ενέκρινε ένα σχέδιο ενδεχόμενης αναθεώρησης των ορισμών της βασικής μονάδας του SI σε ημερομηνία που ακόμα δεν έχει ακόμα οριστικοποιηθεί. Αυτό το σχέδιο, περιελάμβανε μια πρόταση για τον επαναπροσδιορισμό του mole με τρόπο που θα σταθεροποιούσε "τη σταθερά Avogadro να είναι ίση με ακριβώς 6.022 14X × 1023 όταν εκφράζεται σε μονάδα SI mol-1. ..  .... το σύμβολο Χ σε αυτό το σχέδιο απόφασης αντιπροσωπεύει ένα ή περισσότερα πρόσθετα ψηφία που πρέπει να προστεθούν στις αριθμητικές τιμές .... χρησιμοποιώντας τιμές που βασίζονται στην πλέον πρόσφατη ρύθμιση της CODATA ".

Η γιορτή της μονάδας

Η 23η Οκτωβρίου, που στις ΗΠΑ γράφεται 10/23, αναγνωρίζεται από μερικούς ως Mole Day. Είναι μια άτυπη γιορτή μεταξύ των χημικών προς τιμήν της μονάδας. Η ημερομηνία προέρχεται από τη σταθερά Avogadro, η οποία είναι περίπου 6.022 × 10 23 . Ξεκινά στις 6:02 π.μ. και λήγει στις 6:02 μ.μ. Εναλλακτικά, ορισμένοι χημικοί γιορτάζουν 2 Ιουνίου ή 6 Φεβρουαρίου, μια αναφορά στο 6,02 μέρος της σταθεράς.