Liczność materii

Amadeo Avogadro włoski naukowiec, na cześć którego nazwano stałą Avogadra.

Liczność materii – wielkość fizyczna określająca ilość materii poprzez podanie stosunku liczby dowolnych cząstek tworzących dany obiekt fizyczny do liczby atomów zawartych w 12 g czystego izotopu węgla ¹²C.

W układzie SI jednostką liczności materii jest mol, który odpowiada liczbie ok. 6,022 141 79(30) × 10²³ cząstek^[1].

Między licznością materii a liczbą cząstek występuje następująca zależność:

${\displaystyle n={\frac {N}{N_{\mathrm {A} }}}={\frac {N}{6{,}022\cdot 10^{23}\;\mathrm {mol} ^{-1}}}=N\cdot 1{,}6606\cdot 10^{-24}\;\mathrm {mol} ,}$

gdzie:

• ${\displaystyle n}$ – liczność materii w molach,
• ${\displaystyle N}$ – liczba cząstek (atomów, cząsteczek, jonów i wszelkich innych indywiduów chemicznych),
• ${\displaystyle N_{\mathrm {A} }}$ – stała Avogadra (zwana też liczbą Avogadra) o wymiarze [mol⁻¹].

Liczność materii nie powinna być mylona z inną wielkością fizyczną a mianowicie – masą – która w układzie miar SI jest mierzona w kilogramach.

Problemy terminologiczne

W 1961 r. IUPAP i IUPAC, definiując mol, określiły wielkość fizyczną, której jest jednostką, jako: „amount of substance”. Identycznie określiła ją XIV Generalna Konferencja Miar, uznając mol za jedną z jednostek podstawowych układu SI^[2].

Dosłownym tłumaczeniem tego wyrażenia na język polski jest: „ilość substancji”, i tak tłumaczy ten termin wiele źródeł^[3][4][5][6].

Ilość czy liczność

Termin „ilość” odnosi się raczej do wielkości niepoliczalnych (ciągłych), jak np. czas, natomiast liczba, liczność, liczebność^[7] do zbiorów, lub wielkości policzalnych (dyskretnych)^[8].

Termin „mol” zastąpić miał początkowo terminy „gramoatom” i „gramocząsteczka”, definiowane jako ilość substancji o masie wyrażonej w gramach równej liczbowo masie odpowiednio atomowej i cząsteczkowej^[4][9], czyli taka ilość substancji, w której liczba cząstek (odpowiednio atomów lub cząsteczek) równa jest liczbie Avogadra. Tak zdefiniowała mol w 1957 r. IUPAP^[4].

Definicja przyjęta w 1961 r., stosując termin „amount” (ilość), nieco zatarła tę „liczność”. Jednak Słownik chemii analitycznej w definicji mola używa termin „liczność”^[10], a znaczenie terminu „mol”, jako gramocząsteczka, uznaje za przestarzałe i niepoprawne. Za użyciem terminu „liczność” przemawia też fizyczna definicja substancji, jako zbioru cząstek. Encyklopedia WIEM określa nawet tę wielkość fizyczną, jako „liczność cząstek”^[11].

Substancja czy materia

Definicja mola, podana przez Generalną Konferencję Miar, wymieniała, jako cząstki zawarte w układach mierzonych za pomocą tej jednostki, wyłącznie te o niezerowej masie spoczynkowej, ograniczała się więc rzeczywiście do substancji. Jednak w praktyce zaczęto stosować tę jednostkę do układów (zbiorów) cząstek bezmasowych (o zerowej masie spoczynkowej) – fotonów. Wymienia je w definicji mola Encyklopedia fizyki^[12] i Encyklopedia techniki – chemia^[13], ta ostatnia podaje nawet osobne hasło: „mol fotonów”.

W tej sytuacji pojęcie „substancja”, w nazwie wielkości fizycznej, której jednostką jest mol, jako zbyt wąskie, musi być zastąpione pojęciem „materia” (zdefiniowanym, jako zbiór cząstek, o niezerowej energii).

Tłumaczenie wyrażenia: „amount of substance”, jako „liczność materii” podaje np. Słownik chemii analitycznej^[14].

Przypisy

1. National Institute of Standards and Technology: Fundamental Physical Constants. [dostęp 2015-01-11]. (ang.).
2. Oficjalna definicja mola. BIPM. [dostęp 2015-01-11]. (ang.).
3. H. Chmielewski, Międzynarodowy układ jednostek miar SI, 1973, s. 38.
4. J. Gałecki, Układ SI w nauczaniu chemii i fizyki, 1973, s. 46.
5. Słownik fizyczny, WP, 1992, s. 239 (hasło „mol”).
6. Słownik chemiczny, WP, 1995, s. 390 (hasło „mol”).
7. Np. liczebność populacji.
8. Wikt:ilość.
9. Słownik chemiczny, WP, 1995, s. 390 (hasło „mol”, drugie znaczenie).
10. Słownik chemii analitycznej, WNT, 1984, s. 92.
11. Encyklopedia WIEM Liczność cząstek. [dostęp 2009-04-11]. [zarchiwizowane z tego adresu (2009-09-18)].
12. Encyklopedia fizyki, PWN, 1973, t. 2, s. 402.
13. Encyklopedia techniki. Chemia, EwaE. Czarnecka-Żołek (red.), wyd. 4, Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 1993, s. 461, ISBN 83-204-1312-5 .
14. Słownik chemii analitycznej, WNT, 1984, s. 74.

Kontrola autorytatywna (wielkość skalarna):

• GND: 4183408-2

Encyklopedie internetowe:

• SNL: stoffmengde
• DSDE: stofmængde