国际标准单位的起源（第四部分：摩尔）

本周，山姆·基恩 (Sam Kean) 研究了一些极其精确的标准——米、秒和其他国际标准单位——以及这些元素在长期以来定义、重新定义和重新定义它们中所发挥的作用。

我们对米或秒的直观概念都是一样的，甚至坎德拉看起来也很简单。摩尔则不同，它可能是一开始最难掌握的公制标准。

我的高中老师有一只用魔术贴固定的啮齿动物，她会把它肢解来帮助我们想象它的样子——一只“鼹鼠”可以从不同的地方分开，然后粘在一起，变成半只鼹鼠、四分之一只鼹鼠或其他什么。我不确定这是否有帮助。

基本上，摩尔用于测量物质的量，但测量方式很巧妙。假设你想要制造硫化钙 CaS，你所在的行业竞争非常激烈，不能浪费一点钙或硫。这意味着你需要将两种元素的量完全混合在一起。但定义量在这里很棘手，因为硫原子的中子和质子较少，因此重量比钙原子轻。所以如果你有 10 公斤的两种元素，那么实际上你拥有的硫原子比你需要的多得多。摩尔解决了这个问题：它提供了一种将公斤（或其他单位）转换为与 Y 反应的 X 的量的方法。在这种情况下，你需要混合一摩尔的每种元素以获得完美的产量。

过去，国际上对摩尔的定义是基于氧和氢等常见元素的，但自 1960 年以来，科学家已将一摩尔定义为 12.0000… 克碳 12 中的原子数。但实际上，这一定义掩盖了一些困境——它含糊其辞。

您可能还记得一个与摩尔相关的数字，即阿伏伽德罗常数——一摩尔总是有 6.022141793… x 1023 个粒子。这绝对是个巨大的数字。以每秒一个原子计算，平均一年有三千万秒左右，要计算到这个数字需要两千万亿年，是宇宙年龄的百万倍以上。因此，虽然您可能知道您恰好有一摩尔碳十二，但您对有多少个原子只有一个模糊的概念：因为在 6.022141793… 中的省略号之后，任何人都无法确定——而且小数点后还有许多位需要计算。

此外，如果你一直隐隐觉得摩尔听起来有点多余——因为“物质的量”和“物质的质量”非常相似——那么你就猜到了。事实上，与原子计数相关的问题导致了定义我们将要研究的最后一个标准——千克——的更大问题。

明天请收看我们探索科学标准的最后一期。本系列由《消失的勺子》一书的作者山姆·基恩 (Sam Kean) 撰写，该书收集了元素周期表中隐藏的有趣而奇特的故事。