Een nieuwe definitie voor de mol op basis van de Avogadro-constante: een reis van fysica naar chemie

Inleiding

De ideeën die ten grondslag liggen aan ons huidige gebruik van de hoeveelheid stof en zijn basiseenheid, de mol, zijn ontwikkeld sinds de vroegste tijden, toen wetenschappers de waarneming moesten kwantificeren dat chemisch reagerende materie dit niet eenvoudigweg doet in gelijke massa’s van de betrokken monsters.

De ontwikkeling van de ideeën die ten grondslag liggen aan de mol van de zeventiende tot de negentiende eeuw is al eerder aan de orde geweest . Ook de geschiedenis van de Avogadro-constante is de revue gepasseerd. De parallelle ontwikkelingen in het begrip van hoeveelheid stof, de hoeveelheid waarvan de mol de basiseenheid is, zijn echter niet in detail besproken. Dit artikel laat zien hoe de “gram-molecule” – een eenheid die in de negentiende eeuw voor praktisch gebruik werd uitgevonden – werd ontwikkeld tot de basis voor de huidige definitie die in 1971 voor de mol werd overeengekomen. Het illustreert hoe ons begrip van de drie verwante concepten: de mol, de hoeveelheid stof en de constante van Avogadro, zich heeft ontwikkeld en hoe deze veranderingen de gerichtheid van de belangrijkste protagonisten op hetzij de natuurkunde hetzij de scheikunde weerspiegelen. Het artikel sluit af met een discussie over de vraag of de huidige manier waarop de hoeveelheid stof wordt gebruikt volledig consistent is met de huidige definitie van de mol, en of deze inconsistentie kan worden opgeheven door een definitie van de mol te hanteren die gebaseerd is op een vast aantal eenheden.

De gram-molecule

De ideeën die ten grondslag liggen aan ons moderne begrip van de thermodynamica en de kinetische theorie zijn ontwikkeld in de negentiende eeuw . Centraal in deze ontwikkelingen stond de ontdekking dat chemisch reagerende materie dit niet eenvoudigweg doet tussen gelijke massa’s van de betrokken monsters. De studie van dit verschijnsel noemen we nu “stoichiometrie”, gedefinieerd als:

Een andere ontwikkeling in de negentiende eeuw die centraal stond in ons moderne begrip van de chemische aard van materie was de waarneming van Avogadro dat ‘gelijke volumes van ideale of perfecte gassen, bij dezelfde temperatuur en druk, hetzelfde aantal deeltjes, of moleculen bevatten’. Dit staat nu bekend als de wet van Avogadro. Zij verschaft de motivatie om uitdrukkingen te formuleren voor de hoeveelheid van een monster dat reageert met een ander monster. Het bekendste voorbeeld van een dergelijke formulering is de gram-molecule, waarmee zowel een eenheid als een hoeveelheid wordt aangeduid. Het is informatief om enkele voorbeelden te bekijken van het gebruik ervan aan het eind van de negentiende en het begin van de twintigste eeuw.

(a) Ostwald en Nernst

Toen Ostwald en Nernst hun leerboeken schreven, beide gepubliceerd in 1893, was de term gram-molecule in algemeen gebruik. Een typisch voorbeeld van het gebruik ervan door deze auteurs is “de druk die één g.-molecule van een gas zou uitoefenen op de wanden van een vat…” . De uitdrukking verwijst echter niet specifiek naar de massa van het monster of naar het aantal entiteiten in het monster. Het wordt gewoon gebruikt als een standaardmanier om te verwijzen naar de “grootte” van het monster. Deze teksten bevatten ook wat algemeen wordt beschouwd als het eerste citaat van het gebruik van het woord Mol als afkorting van gram-molecuul, “…eine g.-Molekel oder ein Mol…”.

(b) Einstein

Einstein geeft een voorbeeld van het gebruik van de term gram-molecuul in het onderzoek dat hij in 1905 publiceerde. Het is vooral interessant omdat het werd gebruikt in het onderzoek dat aanleiding gaf tot een van de eerste bepalingen van wat wij nu de Avogadro constante noemen. Het werd gepubliceerd in een tijd waarin de “atomistische hypothese” axiomatisch was geworden voor de studie van de scheikunde, maar niet universeel werd aangenomen in de studie van de natuurkunde. Einstein was een aanhanger van de hypothese en had een inzicht in de wijze waarop de wetten van de thermodynamica en de kinetische theorie konden worden samengebracht om deze hypothese onomstotelijk te ondersteunen op een schaal die op macroscopische schaal kon worden waargenomen.

Einsteins betoog begon met de door van’t Hoff afgeleide formule voor de osmotische druk (Π) in een oplossing bij temperatuur T,

waarbij hij de gasconstante R en de variabele z introduceerde. Hij verklaarde dit met de zinsnede ‘Laat z gram-moleculen van een niet-elektrolyt opgelost zijn in een volume V’. Vervolgens stelde hij z=n/N “waarbij er n zwevende deeltjes aanwezig zijn … en …N staat voor het werkelijke aantal moleculen dat een gram-molecuul bevat”. (Toen het argument van Einstein door Langevin werd herwerkt, gebruikte ook hij dezelfde terminologie). Het argument leidt tot de afleiding van de Stokes-Sutherland-Einstein formule, die kan worden herschikt tot

2.2

waarbij N het “werkelijke aantal moleculen in een gram-molecule” is, a de straal van de deeltjes, η de viscositeit van de oplossing, T de temperatuur, R is de ideale gasconstante (Einstein legt dit symbool niet uit in zijn tekst) en D is de diffusiecoëfficiënt, die kan worden gemeten door microscopische observatie van de gemiddelde verplaatsing in het kwadraat van een deeltje in tijd t met

.

In een publicatie van het volgende jaar herwerkte Einstein een argument uit zijn proefschrift om een formule af te leiden voor de verandering in viscositeit van een oplossing wanneer moleculen met een straal a erin werden opgelost. In een eerste stap ontwikkelde hij een formule die de verandering in viscositeit koppelde aan het totale volume opgeloste moleculen per volume-eenheid van de oplossing. Deze formule kon worden gereorganiseerd tot

2.3

waarbij M het molecuulgewicht van de opgeloste moleculen is, a de straal van de deeltjes, ρ de massa van de opgeloste stof per volume-eenheid oplossing, η de viscositeit van het oplosmiddel en η* de viscositeit van de oplossing.

In beide gevallen wordt het gram-molecuul in het argument geïntroduceerd om het aantal moleculen in een monster te kwantificeren. De combinatie van formules (2.2) en (2.3) stelde hem in staat het werkelijke aantal moleculen in een gram-molecuul (N) te bepalen, waarbij hij een waarde van 6,56×1023 bereikte.

(c) Perrin

In 1909 verrichtte Perrin verdere metingen aan de Brownse beweging van deeltjes, die hem in combinatie met de door Einstein afgeleide formules in staat stelden een waarde van 6,7×1023 voor N te bepalen. Perrin legde duidelijk uit hoe hij de gram-molecule gebruikte:

Hij stelde vervolgens in dezelfde publicatie: “Dit onveranderlijke getal N is een universele constante, die toepasselijk de Avogadro-constante kan worden genoemd. Als deze constante bekend is, is de massa van elk molecuul bekend”.

Deze voorbeelden illustreren twee conceptueel verschillende benaderingen van het gebruik van de gram-molecule. De ene (door Einstein) gebruikt het om te verwijzen naar een aantal moleculen en de andere (door Perrin) gebruikt het om te verwijzen naar een massa van materiaal gespecificeerd volgens zijn atoomgewicht.

Vorderingen bij de bepaling van de Avogadroconstante

Einstein bedankte Perrin voor zijn werk: “Ik zou het onmogelijk hebben geacht de Brownse beweging met een dergelijke precisie te onderzoeken; het is een geluk voor dit materiaal dat jij het hebt opgepakt”

De volgende belangrijke vooruitgang in de geschiedenis van de Avogadroconstante was de ontwikkeling van een nieuwe methode die op een geheel andere fysica was gebaseerd. Deze methode vereiste het gebruik van röntgen kristal diffractie (XRCD) om de afmetingen van de eenheidscel in een kristal te meten en een meting van het atoomgewicht van het materiaal. Deze gaven de dichtheid van de eenheidscel van het kristal (uitgedrukt in verenigde atomaire massa eenheden), die door vergelijking met een meting van de dichtheid van het kristal in zijn geheel (uitgedrukt in kilogram) de bepaling van de Avogadro constante mogelijk maakte. Dit is dezelfde methode die vandaag de dag wordt gebruikt.

De eerste toepassing van de methode was op enkele kristallen van calciet . De belangrijkste beperking van de methode in die tijd was de bepaling van de lengte van de eenheidscel van het kristal. De röntgengolflengten werden gemeten ten opzichte van de x-eenheid van Siegbahn, die werd gedefinieerd in termen van de tralieafstand van een splijtvlak van het “zuiverste calciet”. Op deze manier overtrof de precisie van de meting de nauwkeurigheid waarmee de absolute waarden bekend waren (in de eenheid meter van het Internationaal Stelsel (SI)). In het midden van de jaren zestig publiceerde Bearden een herbeoordeling van alle röntgengegevens en corrigeerde hij de golflengten (voor zover mogelijk) naar vijf standaardlijnen. Deze veranderingen in de waarde van de x-eenheid van Siegbahn, samen met een kleine verandering als gevolg van de toepassing van de 12C-schaal voor relatieve atoommassa’s in plaats van de 16O-schaal, resulteerden in relatieve veranderingen van 450 ppm (overeenkomend met zes standaard onzekerheidsintervallen) in de geaccepteerde waarden van de Avogadro constante over de periode van 1953 tot 1965.

De volgende grote verbetering in de onzekerheid van de Avogadro constante kwam met de eerste meting op basis van een zuiver kristal van silicium . De toepassing van de XRCD-methoden op een siliciumkristal, samen met het gebruik van een röntgenmethode waarmee een waarde voor de roosterconstante in de SI-meter kon worden verkregen, betekende een doorbraak. De onzekerheid van het resultaat werd toen gedomineerd door de bepaling van de chemische zuiverheid van het artefact en de meting van het atoomgewicht. Voor het eerst in de geschiedenis van de Avogadro-constante waren de belangrijkste beperkingen bij de meting eerder van chemische dan van fysische aard.

De meest recente vooruitgang bij de toepassing van de XRCD-methode is het gebruik van een enkel siliciumkristal dat sterk verrijkt is in de isotoop 28Si. Deze aanpak werd door Deslattes gezien als de beste manier om de onzekerheid ten gevolge van de meting van het atoomgewicht te minimaliseren en wordt elders beschreven.

De “chemische massaeenheid”, het “aantal mol” en de hoeveelheid stof

Hoewel verbeteringen in de experimentele methoden van de fysica gedurende de twintigste eeuw de bepaling van de Avogadro-constante met steeds kleinere onzekerheid mogelijk maakten, is het moeilijk bewijs te vinden van een soortgelijke belangstelling voor de formalisering van de term gram-molecule. Stille heeft in zijn tekst over metrologie uitvoerig uiteengezet hoe de term Mol in die tijd werd gebruikt. Hij legde uit dat de term op twee conceptueel verschillende manieren werd gebruikt. De eerste was als een “chemische massa eenheid” door middel van de hoeveelheid vergelijking1

4.1

waar Ar(X) de numerieke waarde van het atoomgewicht van X voorstelt.

De tweede manier waarop de term Mol werd gebruikt, werd door Stille aangeduid als Molzahl (letterlijk vertaald ‘aantal mol’), gedefinieerd door de vergelijking

4.2

waarin l het aantal mol (Molzahl) is, N het aantal entiteiten en L het getal van Loschmidt. Vergelijking (4.2) wordt gegeven met de huidige notatie in het volgende hoofdstuk.2

In de tekst van Stille is Molzahl een dimensieloze grootheid. Hij pleitte voor het behoud ervan in deze vorm in plaats van de invoering van een alternatieve Duitse term Stoffmenge (letterlijk ‘hoeveelheid stof’) als nieuwe basiseenheid met een bijbehorende definitie voor de term Mol van de ‘Stoffmenge die evenveel eenheden bevat als er in Ar(O) g atomaire zuurstof zijn’.

Een van de pleitbezorgers van een vaste metrologische basis voor de chemische wetenschap in deze tijd was Guggenheim, die stelde dat ‘het in de dimensionale analyse soms nuttig kan zijn om het aantal atomen te beschouwen als hebbende dimensies die verschillen van een zuiver getal’ . Hij stelde voor de term “hoeveelheid stof” te gebruiken als naam voor de hoeveelheid waarvoor de mol de eenheid is, en motiveerde de keuze met een verwijzing naar het Duitse zelfstandig naamwoord Stoffmenge .

De definitie van de mol uit 1971

In 1970 publiceerde de International Union of Pure and Applied Chemists (IUPAC) een definitie voor hoeveelheid stof:

In de tekst wordt ook benadrukt dat de term “aantal mol” niet mag worden gebruikt . Deze opmerking wordt weliswaar ondersteund door het voorbeeld dat de term “aantal kilogrammen” niet zou worden gebruikt, maar houdt geen rekening met de hierboven vermelde opvatting van Stille over de Molzahl.3 Vandaar dat vergelijking (4.2) in de huidige notatie zou worden geschreven als

5.1

waarbij {n} de numerieke waarde van n is, N het aantal entiteiten en {NA} de numerieke waarde van NA.

In 1971 onderschreef de Algemene Conferentie voor maten en gewichten het principe van de definitie van de mol zoals die eerder door de Internationale Unies voor Scheikunde en voor Natuurkunde was goedgekeurd,

De definitie loste elke verwarring op die het gevolg was van het gebruik van zowel de gram-molecule als de kilogram-molecule als eenheden en tussen het gebruik van een schaal gebaseerd op 12C of 16O. Een aantal praktische eenheden zoals het gram-atoom, het gram-equivalent, het equivalent, het gram-ion en de gram-formule werden hierdoor overbodig. Zij introduceerde ook de dimensionale analyse in de chemie, die nu essentieel wordt geacht voor een efficiënt gebruik van de vele verschillende grootheden die worden gebruikt om de samenstelling uit te drukken . De gekozen definitievorm splitste echter de door de Internationale Unies gebruikte formulering op in twee zinnen en introduceerde daarmee de kwalificatievoorwaarde voor het gebruik van de mol, die wij in het volgende hoofdstuk bespreken.

Problemen met de definitie van de mol van 1971

Voordat we verder ingaan op de argumenten voor een herziening van de definitie van de mol, moet worden benadrukt dat, hoewel er een beperkt aantal standpunten over dit onderwerp is gepubliceerd voordat de voorstellen voor een nieuwe definitie van vier basiseenheden van het SI werden ingediend, er nooit een noemenswaardig momentum voor een wijziging is geweest. Niettemin heeft de mogelijkheid om vier basiseenheden opnieuw te definiëren en de overige, waaronder de mol, in een consistente vorm te herformuleren, nu een zekere impuls gegeven ten gunste van een dergelijke verandering.

Hoewel er nooit gecoördineerde standpunten ten gunste van een dergelijke verandering zijn geweest, is het standpunt dat de mol in sommige opzichten verschilt van de andere basiseenheden van het SI, door verschillende auteurs naar voren gebracht. Het argument draait om twee punten. Het eerste betreft de wisselwerking tussen de twee opvattingen dat de mol enerzijds eenvoudigweg een aantal entiteiten is en anderzijds eenvoudigweg een massa materie. Deze opvattingen komen overeen met de conceptueel verschillende benaderingen van het aantal mollen en de chemische massa-eenheid die door Stille zijn verwoord. Aangezien zij beide een gezonde basis hebben, moeten wij erkennen dat zij verschillende toepassingen hebben, en moeten zij naast elkaar kunnen bestaan. De formulering van de definitie van 1971 bevat elementen van beide benaderingen.

Het tweede aspect waarin de mol verschilt van de andere basiseenheden van het SI is de aanwezigheid van een “kwalificatievoorwaarde” voor het gebruik ervan in de tweede zin van de definitie. Een dergelijke voorwaarde komt niet voor in de definities van de andere SI-grondeenheden, maar is slechts een verklaring van iets zeer vanzelfsprekends, namelijk dat een monster van een mengsel alleen volledig kan worden gekarakteriseerd door de hoeveelheid van alle aanwezige componenten te vermelden. In de praktijk hoeft deze voorwaarde niet anders te zijn dan de constatering dat voor een volledige specificatie van de grootte van een voorwerp de lengte in veel verschillende richtingen moet worden gemeten.

Een definitie van de mol op basis van een vast aantal entiteiten

Het voorstel dat in 1995 werd gedaan en vervolgens in 2009 werd verduidelijkt, betrof een definitie van de mol op basis van een vast aantal entiteiten. Dit wordt uitgedrukt in de vorm: ‘De mol is de eenheid van hoeveelheid stof van een gespecificeerde elementaire entiteit, die een atoom, molecuul, ion, elektron, elk ander deeltje of een gespecificeerde groep van dergelijke deeltjes kan zijn; de grootte ervan wordt vastgesteld door de numerieke waarde van de Avogadro-constante gelijk te stellen aan precies 6,02214×1023 wanneer deze wordt uitgedrukt in de eenheid mol-1.’

Het wordt hier vermeld in een expliciete eenheidstijl om een presentatie te geven die consistent is met de voorgestelde herziene definities voor de andere basiseenheden. De voor NA gekozen waarde zal de beste zijn die beschikbaar is op het moment dat de definitie definitief wordt bekrachtigd.

Een gevolg van de overgang naar een definitie van de mol op basis van een vast aantal eenheden in plaats van een vaste massa van een gespecificeerd materiaal is dat er enkele veranderingen moeten worden aangebracht in de manier waarop de definitie mathematisch wordt uitgedrukt. De molmassa-constante is van fundamenteel belang voor de huidige definitie van de mol en voor het gebruik ervan, zoals wordt geïllustreerd door de formulering van de huidige definitie met de volgende uitdrukking:

7.1

De huidige definitie stelt de molmassa-constante Mu exact gelijk aan 10-3 kg mol-1. Daarom zijn alle grootheden in vergelijking (7.1) exact, omdat Ar(12C) is vastgelegd als basis van de conventionele schaal van atoomgewichten (relatieve molecuulmassa’s).

Als de mol opnieuw wordt gedefinieerd op basis van een vast aantal eenheden, dan zou de massa van een mol 12C nog steeds worden gegeven door

Hoewel, aangezien m(12C) de massa van een koolstofatoom is, die een experimenteel bepaalde grootheid moet blijven, zal M(12C) een experimenteel bepaalde grootheid worden. Daarom moet Mu ook een experimenteel bepaalde grootheid worden met een relatieve onzekerheid van 1,4×10-9 . Dit zou te klein zijn om van enige betekenis te zijn in praktisch werk. Het is een praktisch gevolg van de vaststelling van NA dat Mu een experimenteel bepaalde grootheid wordt.

Bij een herdefinitie van de eenheid mol moet echter rekening worden gehouden met ons beste begrip van de grootheid waarvoor zij een eenheid is. Als we opnieuw kijken naar het onderscheid dat Stille (§4) maakt, zien we dat de voorgestelde definitie verschuift van de mol zoals gedefinieerd door vergelijking (4.1) naar iets dat conceptueel veel dichter ligt bij het aantal mollen zoals gedefinieerd door vergelijkingen (4.2) en (5.1). Het zou het expliciete verband met massa verliezen, dat door veel scheikundigen als axiomatisch wordt beschouwd.

Problemen met de voorgestelde nieuwe definitie van de mol

Zelfs in de korte tijd sinds het voorstel voor een nieuwe definitie van de mol werd gepubliceerd, zijn er verschillende tegenvisies gepubliceerd. Een van de bezwaren tegen het voorstel om de mol opnieuw te definiëren op basis van een vaste waarde van de Avogadroconstante is het argument dat NA niet echt een fundamentele constante is op dezelfde manier als bijvoorbeeld c, h en e dat zijn. Dit argument is moeilijk vol te houden omdat er geen consensus bestaat over wat nu werkelijk een “fundamentele constante” is. Er zijn verschillende standpunten gepubliceerd, bijvoorbeeld dat de fundamentele constanten uitsluitend die zijn welke dimensieloos zijn (d.w.z. die welke volledig onafhankelijk zijn van de keuze van een eenhedenstelsel) of de opvatting dat zij de “minimumreeks” van constanten zijn waaruit alle andere kunnen worden afgeleid. Hoewel veel vooraanstaande wetenschappers aan dit debat hebben bijgedragen, bestaat er geen consensus.

De vraag waar het hier om gaat is eigenlijk – is de Avogadro-constante geschikt om te worden gebruikt als basis voor een definitie van een SI-basiseenheid? Het is duidelijk dat de constante van Avogadro (en zijn voorloper “het aantal moleculen in een gram-molecule”) al bijna 150 jaar op grote schaal wordt gebruikt. Bovendien is de bepaling van de beste waarde voor NA nu onlosmakelijk verbonden met het proces van de kleinste-kwadratenaanpassing van de fundamentele constanten . Het is “fundamenteel” geworden voor de chemie, en speelt een unieke en belangrijke rol in de taal en de praktijk van de natuur- en scheikunde.

Het begrip mol

Elke basiseenheid van het SI heeft een overeengekomen tekst die aangeeft hoe deze in de praktijk moet worden gebruikt. Elk van deze eenheden staat bekend als een mise en pratique , en de mol is geen uitzondering. De verklaring over de wijze waarop de mol moet worden gemeten is echter veel algemener dan de overeenkomstige verklaringen voor de andere basiseenheden. In wezen wordt gespecificeerd dat een methode met een welomschreven meetvergelijking moet worden gebruikt, waarbij alle betrokken grootheden in SI-eenheden worden uitgedrukt. De belangrijke kenmerken van het gebruik van dergelijke primaire methoden zijn onderwerp van discussie geweest . De algemeenheid van de mise en pratique voor de mol ligt voor een groot deel ten grondslag aan de alomtegenwoordigheid van het gebruik ervan.

De meest gebruikte primaire methode voor de totstandkoming van de mol is het proces van wegen van zuiver materiaal en evaluatie van de hoeveelheid stof volgens de vergelijking

waarbij n de hoeveelheid stof (mol) is, m de massa van zuiver materiaal (kg), M(X) de molaire massa van X (mol kg-1), Ar(X) het atoomgewicht (relatieve moleculaire massa) van X en Mu de molaire massaconstante (mol kg-1).

In sommige opzichten is vergelijking (9.1) een specificatie van de definitie van de mol uit 1971, maar het is niet de enige methode waarmee de mol wordt gerealiseerd. Zij zal nog steeds geldig zijn als een herziene definitie van het in §7 besproken type zou worden ingevoerd, maar Mu zou dan een experimenteel bepaalde grootheid met een zeer kleine onzekerheid zijn geworden.

In sommige opzichten kan de essentie van de voorgestelde definitie beter worden samengevat door

9.2

waarbij N het aantal gespecificeerde entiteiten in het monster is. Dit is hetzelfde als de grootheid Stoffmenge die door Stille is besproken (zie §4), en de onderliggende numerieke waarden zijn gerelateerd door vergelijking (5.1). Het is ook equivalent met vergelijking (9.1), zoals kan worden aangetoond door de substitutie

9.3

Dit illustreert een andere interessante eigenschap van de nieuwe definitie van de mol – dat de hoeveelheid stof die overeenkomt met één entiteit precies {NA}-1 zou zijn. Hoewel de noodzaak om zo’n kleine hoeveelheid stof te kwantificeren in het verleden misschien niet nodig was, is gesuggereerd dat het nuttig kan zijn in opkomende toepassingen in de biologische wetenschappen.

Conclusie

In het kort hebben we bekeken hoe ons huidige gebruik van de hoeveelheid stof zich heeft ontwikkeld uit de praktische grootheid de gram-molecule. Bij de eerste gepubliceerde gebruiken van de term blijkt dat sommige gebruikers een aantal eenheden bedoelden, maar anderen een massa materiaal. Het onderscheid tussen deze conceptueel verschillende gebruiken van de term is subtiel en is alleen door Stille duidelijk uitgelegd. Het is een vergissing te beweren dat de hoeveelheid stof uitsluitend het karakter heeft van de ene, met uitsluiting van de andere.

Alle voorstellen die worden besproken voor een toekomstige definitie van de eenheid of de hoeveelheid hoeveelheid stof moeten erkennen dat de huidige termen zeer wijdverbreid zijn. Er zijn altijd enkele verschillen geweest tussen de mol en de andere basiseenheden. Een daarvan is dat de onderliggende grootheid – hoeveelheid stof – zowel het karakter heeft van een massa materiaal (de meest natuurlijke realisatie voor de scheikunde) als van een aantal entiteiten (de meest natuurlijke benadering in de natuurkunde). De huidige definitie specificeert de massa van een mol van een bepaalde zuivere stof, maar niet het aantal entiteiten. Indien een herziene definitie wordt aangenomen op basis van een gedefinieerd aantal entiteiten, zou het alternatief bestaan dat het aantal entiteiten exact wordt gespecificeerd, maar de massa niet. Verschillende gebruikersgemeenschappen zullen een dergelijke wijziging verschillend beoordelen, waardoor de in § 4 besproken discussie over de relatieve voordelen van de chemische massaeenheid, het aantal mol en de hoeveelheid stof opnieuw zal oplaaien.

Bij de afweging van de voordelen van een herziene definitie van de mol mag niet uit het oog worden verloren dat er vanuit geen van de gebruikersgemeenschappen van de mol een initiatief voor een dergelijke wijziging bestaat. Desondanks heeft het voorstel om alle basiseenheden te herzien tot een nieuwe consistente vorm op zichzelf al een zekere dynamiek ontwikkeld, die voldoende zou kunnen zijn om een dergelijke verandering erdoor te krijgen

Op dezelfde manier als de bepaling van de Avogadro-constante met steeds afnemende onzekerheid een uitdaging was voor de meest nauwkeurige natuurkundige experimenten, wordt de onzekerheid ervan nu gedomineerd door metingen van de zuiverheid en het atoomgewicht van een enkel kristal – allemaal kwesties voor chemische metingen. Het is van een uitdaging aan de top van de fysica naar een uitdaging aan de top van de chemie verschoven. Daarom kan een wijziging in de definitie van de mol worden gezien als een verandering in de tegenovergestelde richting, waardoor de mol dichter bij de gevestigde benaderingen van de fysica komt te staan en verder verwijderd raakt van de alomtegenwoordige toepassing ervan bij chemische metingen.

Voetnoten

Een bijdrage van 15 aan een Discussion Meeting Issue ‘The new SI based on fundamental constants’.