01 · 定义
摩尔是唯一什么都不测量的 SI 单位。它只是数数:多少个,就像一打或者一百那样,只不过这个数大得无法想象。
一摩尔恰好含有 6.022 140 76·10²³ 个基本单元——原子、分子、离子、电子;究竟是哪一种,必须始终写明。自 2019 年起这个数由定义固定,摩尔不再依赖任何物质,也不再依赖千克。
「一摩尔氧」是一句没有意义的话:一摩尔 O 原子重 16 g,一摩尔 O₂ 分子重 32 g。SI 要求写明粒子:mol(O)、mol(O₂)、mol(e⁻)。
02 · 换算
输入一个物质的量——护照将为您换算
摩尔和大家一样有十进制词头,但它旁边住着另一种逻辑的单位:美国石油化工的磅摩尔,以及燃气工业的标准立方米。
标准状况是一种约定,而且有两套:0 °C 与 101.325 kPa 给出 22.414 l/mol,而「标准态」的 25 °C 已经是 24.466 l/mol。查表时永远要先确认用的是哪一套。
| 单位 | 名称 | 数值 | 出现在哪里 |
|---|---|---|---|
| nmol | 纳摩尔 | 1·10⁹ | 生物化学,痕量 |
| µmol | 微摩尔 | 1·10⁶ | 药理学、维生素、光合作用 |
| mmol | 毫摩尔 | 1000 | 血液化验,实验室化学 |
| mol | 摩尔 | 1 | SI 中物质的量的基本写法 |
| kmol | 千摩尔 | 0.001 | 工业反应器,气体衡算 |
N = n · N(A),其中 N(A) = 6.022 140 76·10²³ mol⁻¹;体积对应 0 °C、101.325 kPa 下的理想气体
03 · 数量级
从单个分子到行星的大气一摩尔:18 g 水,44 g 二氧化碳
04 · 测量仪器
用什么量取摩尔
摩尔从不直接称量:称出克数,再除以摩尔质量。0.1 mg 的分辨率是化学的主力。
它使离子加速并按质量分开:给出同位素组成,从而给出样品精确的摩尔质量。
它通过法拉第常数,从通过的电荷数出摩尔:电化学把安培直接换成物质的量。
XRCD 方法:在完美的硅-28 球体中,原子通过晶格参数被逐个数出来——阿伏伽德罗数在被固定之前正是这样测出的。
05 · 书写规则
全部小写:mol,而且总要说清是什么的摩尔
符号 mol 用小写书写,不带句点,因为这个名称不是姓氏。符号从不加复数词尾:写 5 mol,不写 5 mols。而「0.1 M」是摩尔浓度,mol/l——那是浓度,不是物质的量。
06 · 相邻单位
摩尔最后一个进入 SI——1971 年——并带来了一个导出单位:开特,每秒摩尔,即酶反应的速率。旁边还有以 mol/m³ 计的浓度和以 g/mol 计的摩尔质量,它们把化学与千克连在一起。
全部实用化学由这三个公式构成:粒子、气体与电解。
07 · 历史部分
摩尔之前人们怎样计量物质
以克为单位的物质质量,数值上等于分子量。与摩尔是同一个量,只是用天平表达出来。
对原子而非分子的同样说法:16 g 氧是一克原子,32 g 是一克分子。摩尔正是消除了这种混乱。
与一个氢原子反应的量。它取决于反应而非物质——因此被淘汰。
同样的原理,只是用磅代替克:它活在美国石油化工和精馏塔计算之中。
2019 年摩尔不再依赖千克
旧定义以十二克碳-12 为基准,把化学系在质量基准上:只要千克还是一块铂,阿伏伽德罗数就是带不确定度的测量值。固定这个数把关系颠倒了过来——如今携带不确定度的是碳-12 的摩尔质量,而它微乎其微:12 g/mol,精确到 3·10⁻¹⁰。对任何实用化学而言,新旧摩尔无从分辨。
目录 · 国际单位制
每个量一本护照
七个基本单位、二十二个有专名的导出单位,以及已退出流通体系的档案。每个都是独立的一页:定义、量纲、换算、仪器、书写规则。共 36 种语言。
基本单位
打开摩尔的护照有专名的导出单位
赤陶色——定义中含有摩尔的那些历史体系
符号档案护照语言
36 种语言。符号 mol 与公式不翻译——它们在所有语言版本中完全一致;翻译的是描述、示例以及各文字的书写规则。