La definizione della mole, unità di misura base della quantità sostanza nel Sistema Internazionale (SI), è la seguente:
la mole, il cui simbolo è mol, è l’unità di misura di base della quantità di sostanza;
una mole contiene esattamente 6,022 140 76 × 1023 entità elementari; tale numero è il valore fissato per la costante di Avogadro NA, quando espressa nell’unità mol–1, ed è detto numero di Avogadro;
la quantità di sostanza (n) di un sistema è la misura del numero di specifiche entità elementari. Un’entità elementare può essere un atomo, una molecola, uno ione, un elettrone, ogni altra particella o gruppi di particelle.
La realizzazione più accurata della mole deriva da un esperimento che ha portato alla determinazione della costante di Avogadro, eseguito nell’ambito dell’International Avogadro Coordination. Questo esperimento ha riguardato la determinazione del numero di atomi di 28Si in un cristallo singolo di Si, arricchito in 28Si, impiegando misure volumetriche e di interferometria a raggi X. Ciò consente di realizzare la definizione della mole con un’incertezza tipo relativa inferiore a 2 × 10–8 in un cristallo singolo di Si, arricchito in 28Si.
Questa realizzazione primaria della mole rappresenta lo “stato dell’arte” per la determinazione del numero di entità in un campione macroscopico, e quindi la quantità di sostanza in quel campione. Tuttavia, differisce dai metodi generalmente impiegati per realizzare la mole. Dal punto di vista pratico, le misurazioni chimiche richiedono la realizzazione, per tutti i tipi di entità chimiche, di unità derivate che riguardano la quantità di sostanza e che siano pertinenti alle misurazioni chimiche, quali la concentrazione di quantità di sostanza (mol/m3), il contenuto di quantità di sostanza (mol/kg) o la frazione di quantità di sostanza (mol/mol). Queste realizzazioni possono essere fatte mediante molteplici metodi primari di misura, incluso il metodo gravimetrico.
Il metodo gravimetrico viene comunemente impiegato poiché misurare la massa di un campione è un’operazione relativamente semplice ed accurata. Un prerequisito per poterlo applicare è la conoscenza della frazione molare della sostanza di interesse.
Quando sono disponibili sostanze con purezza molto elevate, il fattore limitante è generalmente l’incertezza sulla determinazione della massa e la mole può essere realizzata con un’incertezza tipo relativa minore di 1 × 10–6. Esistono relativamente poche sostanze la cui frazione in massa (tradizionalmente chiamata “purezza”) possa essere assegnata con una incertezza così bassa da consentire di realizzare la mole con un’incertezza così ridotta.
All’INRiM le realizzazioni primarie di frazione di quantità di sostanza (mol/mol) di gas vengono attualmente condotte mediante il metodo gravimetrico. Esse riguardano biossido di carbonio e ossidi di azoto in matrici di azoto o aria sintetica. Tale attività è condotta nel settore Termodinamica applicata.
