Warum wird ein Kilogramm nicht über eine Anzahl von Atomen definiert?
Hallo zusammen
Lange wurde das Urkilo als Referenz für das Kilogramm genommen, da es keine andere Naturkonstante gibt. Warum definiert man denn das Kilogramm nicht als ein Liter destiliertes Wasser bei 20°C und bei 1013 bar? Oder mit Umrechnungsfaktor, da das effektive Kilogramm von dem ja abweicht. So hätte man es ja mit reinen Naturkonstanten definiert. Oder gibt es hier wieder Probleme, dass man für Pascal das Kilogramm braucht? Könnte man nicht auch eine Anzahl von Atomen (z.B. Gold) als 1 Kg definieren? Also 1Kg Gold wäre dann 5.1 mol. Dann ist es ja eindeutig definiert. Wieso geht das nicht?
8 Antworten
Weil man einfach noch nicht weiß, wie viele Atome von Element XYZ ein Kilogramm ergeben. Ich weiß, dass man vor einigen Jahren extrem perfekte Si Kugeln mit 1 kg Masse bauen wollte, um diesem Rätsel auf den Grund zu gehen. Das Problem ist, dass das Element extremst rein vorkommen muss, auch keine Verunreinigungen durch Isotope aufweisen darf und über das gesamte Volumen aus einem Kristallgitter bestehen muss. Erst dann kann man in einem makroskopischen Objekt ausrechnen, wie viele Atome drin sind.
Die Anzahl der Atome ist ja die Stoffmenge, die typischerweise mit der Einheit mol angegeben wird. Ver schiedene Elemente haben eine unterschiedliche molare Masse, d.h. wie viel Masse eine Menge von 1 mol Atomen hat, ist ja von Element zu Element unterschiedlich. Und da stellt sich die Frage: Welches Element sollte Referenz sein, um 1 kg zu definieren ?
Wichtig ist, festzuhalten, dass sie Anzahl an Atomwn nun mal etwas Anderes ist als die Masse - narürlich hängt das mit der Masse zusammen (mehr Atome haben offensichtlich mehr Masse), aber wie viel Masse ein Atom hat ist ja von Element zu Element unterschiedlich.
Und wie willst du aufs Atom genau 5,1 Mol hinkriegen? Hast du zufällig schon mal einen Atomzähler irgendwo gesehen?
Die Definition des Kilogramms war lange Zeit von Umgebungseigenschaften abhängig. Die jetzige Festlegung über Naturkonstanten erlaubt eine absolute Festlegung im Rahmen der Genauigkeit mit der die Naturkonstanten bestimmt werden können.
https://de.wikipedia.org/wiki/Kilogramm#Definition
Dies wird bei allen SI-Einheiten so gehandhabt.
https://de.wikipedia.org/wiki/Internationales_Einheitensystem#Neudefinition2019
Das Problem ist, dass Atommassen keine Naturkonstanten sind. Von so ziemlich allen Atomsorten gibt es wenigstens kurzlebige Isotope, d.h. mit abweichender Neutronenzahl und damit abweichender Atommasse. Du hast bestimmt schon mal von "schwerem Wasser" gehört.
Atome, Moleküle diffundieren, "verdampfen" (Geruch basiert darauf), reagieren mit anderen, usw. Die Anzahl der Atome ist eben nie auf Dauer gleichbleibend.
Genau darum könnte man das Kg ja als 5.1 Mol von Gold definieren.