THỂ HIỆN THỰC TẾ ĐỊNH NGHĨA MOL

TRONG HỆ ĐƠN VỊ QUỐC TẾ

1. Mở đầu

Tài liệu này do Ban tư vấn về lượng chất – Đo lường trong hóa học và sinh học (CCQM) thuộc Ủy ban Cân Đo Quốc tế (CIPM) chuẩn bị. Tài liệu trình bày việc thể thể hiện trong thực tế định nghĩa của đơn vị cơ bản SI mol, ký hiệu là mol, như thế nào.

Thuật ngữ “thể hiện đơn vị” – “to realize a unit” – thường được hiểu là sự thiết lập giá trị và độ không đảm bảo kèm theo của một đại lượng cùng loại như đơn vị phù hợp với định nghĩa của đơn vị. Định nghĩa hiện hành của mol không bao hàm bất cứ một thực nghiệm riêng biệt nào để thể hiện nó trong thực tế. Mọi phương pháp có khả năng thu được một giá trị lượng chất có thể liên kết tới tập hợp bảy hằng số quy chiếu, về nguyên tắc, đều có thể sử dụng. Vì vậy, danh sách các phương pháp được đưa ra không có nghĩa là một danh sách toàn bộ tất cả các phương pháp có thể có, mà đúng hơn là danh sách các phương pháp dễ áp dụng nhất và/hoặc để cung cấp những độ không đảm bảo nhỏ nhất và những phương pháp này được Ban tư vấn công nhận là những phương pháp đầu.

Phương pháp đầu (a primary method) là phương pháp có các thuộc tính đo lường cao nhất; đối với những phương pháp này, một công bố đầy đủ về độ không đảm bảo có thể được viết ra theo các đơn vị SI và không đòi hỏi một chuẩn quy chiếu của cùng đại lượng.      

2. Định nghĩa của mol

Định nghĩa của mol, đơn vị cơ bản SI của lượng chất, như sau :

“Mol, ký hiệu mol, là đơn vị SI của lượng chất. Một mol bao gồm chính xác 6,022 141 29 x 10²³ thực thể nguyên tố. Số này là trị số cố định của hằng số Avogrado, N_A, khi thể hiện theo đơn vị mol^-1 và được gọi là số Avogrado.

Lượng chất, ký hiệu n, của một hệ là thước đo của số các thực thể nguyên tố xác định. Thực thể nguyên tố có thể là nguyên tử, phân tử, ion, electron, mọi hạt khác hoặc một nhóm xác định của các hạt”.

Như là một hệ quả của định nghĩa mol, trong SI hằng số Avogadro và số Avogadro không còn có độ không đảm bảo thực nghiệm nữa.

Định nghĩa trên được Hội nghị cân đo toàn thể lần thứ 26 (The 26^th CGPM) thông qua năm 2018, có hiệu lực từ ngày 20/05/2019. Định nghĩa này thay thế định nghĩa được thông qua năm 1971, trong đó mol được định nghĩa là “lượng chất của một hệ có chứa số thực thể nguyên tố bằng số nguyên tử có trong 0,012 kilôgam carbon 12”.

Các đại lượng dùng để đặc trưng cho một mẫu hoá chất tinh khiết X là :

          n : lượng chất trong mẫu X;

          N : số thực thể nguyên tố của chất X trong mẫu;

          m : khối lượng của N thực thể nguyên tố;

          A_r(X) : khối lượng nguyên tử hoặc phân tử tương đối của X (tương ứng khi X là một nguyên tố hay hợp chất); (khối lượng nguyên tử tương đối A_r là tỷ số giữa khối lượng nguyên tử trung bình của một nguyên tố và 1/12 khối lượng nguyên tử của ¹²C ).

          M_u : hằng số khối lượng mol. (M_u = M(¹²C)/12, với M(¹²C) là khối lượng mol của ¹²C). 

Hai đẳng thức được dùng rộng rãi để liên kết các đại lượng này :

                         n =  m/(A_r(X)M_u)       (1.1)

và

                        n = N/N_A                   (1.2)

Các đẳng thức này có hiệu lực đối với định nghĩa mol 2019 cũng như chúng đã có hiệu lực đối với định nghĩa 1971 trước đây.

Mục 3 cho một ví dụ về việc thể hiện đơn vị lượng chất với độ không đảm bảo nhỏ nhất có thể. Ví dụ này sử dụng phương pháp đã giúp thúc đẩy phát triển định nghĩa hiện hành của mol và chứng minh việc thể hiện nó là ở trình độ đầu. Mục 4 mô tả bổ xung một số phương pháp thực tế để thể hiện mol. Mục 5 thảo luận vấn đề định lượng số lượng nhỏ của các thực thể. Cuối cùng, mục 6 giải thích sự liên tục của các kết quả đo được thể hiện theo mol tương ứng với định nghĩa 1971 và 2019.

.........(các phần tiếp theo của tài liệu xin đọc trong file đính kèm)...........