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Licensed Unlicensed Requires Authentication Published by Oldenbourg Wissenschaftsverlag September 25, 2019

Die Revision der SI-Einheit Mol: Hintergründe und der Einfluss auf die zukünftige Arbeit des praktischen Chemikers

The revision of the SI unit mole: its background and its impact on everyday problems in chemistry
Axel Pramann

Axel Pramann hat an der Technischen Universität Braunschweig Chemie studiert und an der Humboldt-Universität zu Berlin im Jahr 2000 mit einem Thema aus der Physikalischen Chemie promoviert. Nach Stationen als Postdoc in Japan und Deutschland (2000–2001 Keio University, Japan; 2001–2002 Universität Osnabrück, Fachbereich Physik) ist Dr. Pramann seit dem Jahr 2003 in der PTB und seit 2008 in der Arbeitsgruppe für Anorganische Analytik tätig. Einer seiner Forschungsschwerpunkte ist die Neudefinition der SI-Einheiten Mol und Kilogramm im Rahmen des sogenannten Ävogadro-Projekts”. Sein Spezialthema hier sind spektrometrische Messmethoden.

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, Olaf Rienitz

Olaf Rienitz hat Chemieingenieurwesen an der Technischen Universität Berlin studiert und dort im Jahr 2001 im Themenfeld Analytische Chemie promoviert. Dr. Rienitz ist seit 1998 Mitarbeiter der PTB im Bereich der Anorganischen Chemie und seit 2013 Leiter der gleichnamigen Arbeitsgruppe. Seine Forschungsthemen umfassen klinische Chemie, Präzisionsanalytik in der anorganischen Chemie und Isotopenverhältnismessungen besonders für die Neudefinition der SI-Einheiten Kilogramm und Mol. Einen Schwerpunkt bilden dabei massenspektrometrische Verfahren und die Entwicklung mathematischer Modelle zur Verbesserung der Messunsicherheit der Verfahren.

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and Bernd Güttler

Bernd Güttler hat an der Leibniz Universität Hannover Mineralogie studiert und dort 1988 als Externer im Themenbereich Kristallphysik promoviert. In den Jahren 1987 bis 1989 war er an der University of Cambridge, UK, tätig, zunächst am Department of Earth Sciences, später am Cavendish Laboratory. Seit 1990 ist er Mitarbeiter der PTB und war dort zunächst für den Themenbereich Festköperchemie zuständig. Im Jahr 2002 übernahm er den neu gründeten Fachbereich ”Metrologie in der Chemie”. Seit 2015 leitet er die Abteilung für Chemische Physik und Explosionsschutz an der PTB. Seit 2002, repräsentiert Dr. Güttler die PTB beim Konsultativkomitee für die Stoffmenge (CCQM) der Meterkonvention. Dort leitete er die Äd-Hoc Working Group on the mole”, die die neue Definition der Einheit Mol erarbeitet hat.

From the journal tm - Technisches Messen

Zusammenfassung

Im November 2018 trat die Generalkonferenz für Maß und Gewicht (General Conference on Weights and Measures, CGPM), die höchste Instanz der Meterkonvention, zu ihrem 26. Treffen zusammen, um die Revision des Internationalen Einheitensystems (SI) zu beschließen. Die SI-Basiseinheit der Stoffmenge n, das Mol, wird nun über die Avogadro-Konstante NA=6.02214076×1023mol definiert. Der Wert von NA wurde ohne Messunsicherheit festgelegt. Diese Revision trat am 20. Mai 2019 in Kraft. Bislang war das Mol über die Masse von 12 g des 12C-Isotops definiert und daher mit einer weiteren SI-Einheit, dem Kilogramm, verknüpft. Dieser Artikel beschreibt die Hintergründe, die Vorteile, die Motivation, die Realisierung (Mise en Pratique) und Weitergabe des Mol sowie die Änderungen nach der Revision. Die derzeit beste Methode der Realisierung und Weitergabe, die X-ray-crystal density (XRCD) Methode (Zählen der Si-Atome in einer Kugel aus hinsichtlich 28Si angereichertem Silicium) wird kurz beschrieben. Dabei wird besonderes Augenmerk auf die Bestimmung der molaren Masse dieses Materials gelegt, die wohl die Größe mit der kleinsten Messunsicherheit in der Chemie darstellt. Die durch die Revision verursachten Änderungen für den Alltag des Chemikers werden mit Beispielen verdeutlicht, um ein besseres Verständnis in Lehre und industrieller Praxis zu vermitteln.

Abstract

During the 26th meeting of the General Conference on Weights and Measures (CGPM) – the highest institution of the Metre Convention – in November 2018, the revision of the International System of Units (SI) has been agreed upon. The base unit of the amount of substance n – the mole – is now defined via the Avogadro constant NA=6.02214076×1023mol1. NA was fixed without any associated uncertainty. The revision has entered into force as from May 20th 2019. Until then, the mole was defined via the mass of 0.012 kg of the 12C isotope and thus linked with another SI unit – the kilogram. This article emphasizes the background, motivation, advantages and methods of the realization (Mise en Pratique) and dissemination of the mole and the changes after the revision. The state-of-the-art method of realization and dissemination using the X-ray-crystal density (XRCD) method (counting the atoms in a silicon sphere enriched in 28Si) is briefly described with special focus on the molar mass determination of this material accompanied by the lowest uncertainty of a chemical quantity so far. The changes and applications of the revision of the mole in the daily practise of a chemist is illustrated by concrete examples from the laboratory aiming at a most clear, simple, but comprehensive explanation important for teaching in schools, universities, and scientific organisations.

Über die Autoren

Axel Pramann

Axel Pramann hat an der Technischen Universität Braunschweig Chemie studiert und an der Humboldt-Universität zu Berlin im Jahr 2000 mit einem Thema aus der Physikalischen Chemie promoviert. Nach Stationen als Postdoc in Japan und Deutschland (2000–2001 Keio University, Japan; 2001–2002 Universität Osnabrück, Fachbereich Physik) ist Dr. Pramann seit dem Jahr 2003 in der PTB und seit 2008 in der Arbeitsgruppe für Anorganische Analytik tätig. Einer seiner Forschungsschwerpunkte ist die Neudefinition der SI-Einheiten Mol und Kilogramm im Rahmen des sogenannten Ävogadro-Projekts”. Sein Spezialthema hier sind spektrometrische Messmethoden.

Olaf Rienitz

Olaf Rienitz hat Chemieingenieurwesen an der Technischen Universität Berlin studiert und dort im Jahr 2001 im Themenfeld Analytische Chemie promoviert. Dr. Rienitz ist seit 1998 Mitarbeiter der PTB im Bereich der Anorganischen Chemie und seit 2013 Leiter der gleichnamigen Arbeitsgruppe. Seine Forschungsthemen umfassen klinische Chemie, Präzisionsanalytik in der anorganischen Chemie und Isotopenverhältnismessungen besonders für die Neudefinition der SI-Einheiten Kilogramm und Mol. Einen Schwerpunkt bilden dabei massenspektrometrische Verfahren und die Entwicklung mathematischer Modelle zur Verbesserung der Messunsicherheit der Verfahren.

Bernd Güttler

Bernd Güttler hat an der Leibniz Universität Hannover Mineralogie studiert und dort 1988 als Externer im Themenbereich Kristallphysik promoviert. In den Jahren 1987 bis 1989 war er an der University of Cambridge, UK, tätig, zunächst am Department of Earth Sciences, später am Cavendish Laboratory. Seit 1990 ist er Mitarbeiter der PTB und war dort zunächst für den Themenbereich Festköperchemie zuständig. Im Jahr 2002 übernahm er den neu gründeten Fachbereich ”Metrologie in der Chemie”. Seit 2015 leitet er die Abteilung für Chemische Physik und Explosionsschutz an der PTB. Seit 2002, repräsentiert Dr. Güttler die PTB beim Konsultativkomitee für die Stoffmenge (CCQM) der Meterkonvention. Dort leitete er die Äd-Hoc Working Group on the mole”, die die neue Definition der Einheit Mol erarbeitet hat.

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Erhalten: 2019-06-05
Angenommen: 2019-09-17
Online erschienen: 2019-09-25
Erschienen im Druck: 2020-04-26

© 2020 Walter de Gruyter GmbH, Berlin/Boston

Downloaded on 2.12.2022 from frontend.live.degruyter.dgbricks.com/document/doi/10.1515/teme-2019-0084/html
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