kategória | ||||||||||
|
||||||||||
|
||
KÉMIAI ALAPFOGALMAK
SI és egyéb mértékrendszerek
A fizikában és a kémiában használt mennyiségek mértékegységei igen
fontosak. A mennyiség két egymástól
független tényezö, a számérték és a mértékegység szorzata. Például az 50
cm3 kifejezésben az
A dimenzió a mennyiség fizikai definíciója. Például a sürüség dimenziója tömeg/térfogat. Mértékegysége lehet például g/cm3, vagy kg/dm3.
A fizikai mennyiségekkel végzett müveletekre is érvényesek az algebrai szabályok, a megoldás a számérték mellett a mértékegységet is megadja. Például a V dm3 térfogatú, kg/dm3 sürüségü anyag tömege:
m = ˇV = (kg/dm3)ˇdm3 = kg ˇ
A fizikai mennyiségek jelölései a tudomány fejlödésével együtt alakultak ki, és folyamatosan változtak. Ugyanannak a mennyiségnek többféleképpen jelölték. Például a munka, mint fizikai mennyiség jele volt , L, és A is.
A mértékegységek száma szinte áttekinthetetlenné vált, ezek országonként és idöben is nagyon eltértek. Példaként néhány régi magyar térfogategység: 1 bécsi akó = 56.59 dm3, 1 magyar akó = 54.3 dm3, 1 magyar icce = 0.848 dm3.
Az angolszász egységek erösen különböztek a kontinensen használtaktól,
és néhányat még ma is használnak, ilyenek például:
1
barrel (olajiparban) =
Az USA-ban használt egységek
általában hasonlóak voltak az angolszász egységekhez, bár voltak kisebb-nagyobb
eltérések. Például: 1 barrel (olajiparban) =
A nemzetközi tudományos és szabványosítási szervezetek által kidolgozott mértékegység-rendszer (Systčme International d`Unitčs, rövidítve SI) egységesíti és definiálja a mértékegységeket, azok jelöléseit, és a méröszámok használatát is szabályozza. Magyarországon ezek használata 1980 óta kötelezö. (1. táblázat.)
(A hét alapegység mellett két kiegészítö egységet is használnak, ezek a síkszög és a térszög mértékegységei).
Az SI alapmennyiségek nemzetközileg elfogadott mennyiségek, a kilogramm
kivételével valamilyen természeti mennyiség alapján definiálva. A mennyiségek jele
is nemzetközileg egységesített, egy, vagy két latin betü, vagy egy görög betü, melyeket nyomtatásban dölt betükkel kell kiemelni. A mennyiségek szorzásánál a szorzást a mennyiségek jele közötti szorzóponttal ( ٠ ) jelölni kell.
1. táblázat. Az SI alapmennyiségek és mértékegységek
Az SI alapmennyiségek Az SI mértékegységek
neve jele neve jele
Hosszúság l méter m
Tömeg m kilogramm kg
Idö t másodperc s
Elektromos áramerösség I amper A
Hömérséklet T kelvin K
Anyagmennyiség n mól mól
Fényerösség Iv kandela cd
A gyakorlati életben, a fizikában és a kémiában használt sokféle mennyiség egységeit az alapegységekböl algebrai müveletekkel vezették le, ezek a származtatott egységek, melyek száma több száz. Az összes többi mennyiséget a hét alapmennyiségböl származtatjuk. A leggyakrabban használt származtatott egységeket a 2. táblázatban tüntettük fel.
Az alap- és a származtatott egységek gyakran túlságosan nagyok, vagy túlságosan kicsik a mérendö mennyiséghez képest, ezért azok többszöröseit, vagy törtrészeit vesszük egységnek. Prefixumnak nevezzük azt a decimális szorzót, mellyel a mértékegységet szorozva, olyan egységhez jutunk, mellyel a mérendö mennyiség méröszáma sem túl nagy, sem túl kicsi. Célszerüen úgy választjuk meg a prefixumot, hogy a méröszám ne legyen kisebb 0,001-nél, és ne legyen nagyobb 1000-nél. A decimális szorzók általában egymásnak ezerszeresei. (3. táblázat). A prefixum jele és a mértékegység jele közé írásjelet nem teszünk.
Természetesen lehetséges a mértékegységeknél kisebb, vagy nagyobb mennyiségeknél az, hogy nem használunk prefixumokat, hanem a méröszámot 10 megfelelö hatványával szorozzuk. Így például az 1 ng helyett írhatunk 10-9 g-ot, az 1 MPa helyett 106 Pa-t, stb.
Nagyon kis arányok (koncentrációk) kifejezésére ma is használatosak a következö egységek:
ppm (part per millia) = milliomod rész: 1 egységnyi elegyben, keverékben, oldatban 10-6 rész anyag.
ppb (part per billia) = billiomod rész: 1 egységnyi anyagban 10-9 rész anyag.
ppt (part per trillia) = trilliomod rész: 1 egységnyi anyagban 10-12 rész anyag.
2. táblázat. Néhány származtatott SI mennyiség
Néhány származtatott SI-mennyiség
mértékegységeinek
__________ ______ ____ _____
neve jele neve jele kifejezése
Erö F newton N N = kg.m/s2
Munka (hömennyiség) w, W, q joule J J = N.m
Nyomás p, P pascal Pa Pa = N/m2
Teljesítmény P watt W W = J/s
Elektromos töltés Q coulomb C C = A.s
Elektromos feszültség U, ∆V, ∆φ, φ, volt V V = W/A
Elektromos ellenállás R ohm Ω Ω = m2.kg.s-3.A2
Sürüség (tömeg/térfogat) ρ kg/m3
Relativ sürüség d 1
Energia E J J = N ٠m
Móltört xB, yB 1
Molaritás cB mol/m3
Molalitás mB, mol/kg
Hömérséklet (şC-ban mérve) t şC
Ion töltésszáma zB 1
Rendszám, protonszám Z 1
Térfogat V dm3
3. táblázat. Az SI prefixumok
A decimális szorzó A prefixum Megjegyzés
számértéke neve jele
10 E18 exa- E
10 E15 peta- P
10 E12 tera- T
10 E9 giga- G
10 E6 mega- M
10 E3 kilo- k
10 E2 hekto- h Csak hl
10 E1 deka- da Csak dag, dkg
10 E-1 deci- d Csak dm, dl
10 E-2 centi- c Csak cm, cl, cg
10 E-3 milli- m
10 E-6 mikro-
10 E-9 nano- n
10 E-12 piko- p
10 E-15 femto- f
10 E-18 atto- a
A mindennapi gyakorlatban meghonosodott, nem SI-egységek közül az
alábbiak (4. tábl.) használhatóak.
4. táblázat. Néhány, nem SI-egység, melyek használata megengedett
Mérendö mennyiség Mértékegység
neve jele
Térfogat liter l
Tömeg tonna t
Idö perc min
óra h
nap d
hét, hónap, év
Sebesség kilométer/óra km/h
Hömérséklet Celsius fok şC
Munka, energia wattóra Wh
Földterület hektár ha
Nyomás (gáz, vagy folyadék) bar bar
Régebbi kiadású könyvekben természetesen az akkor használt nem SI rendszerü mértékegységekkel találkozunk. Föleg a nyomás, a munka és az energia azok a mennyiségek, melyeket gyakran kell átszámolnunk az SI egységekre.Ehhez adnak segítséget a a mellékletek 1. és 2. táblázatai.
A mennyiségek egyik része független annak az anyagi rendszernek a méretétöl, tömegétöl, kiterjedésétöl, amelyre hat. Ezeket a mennyiségeket intenzív, vagy potenciál-jellegü mennyiségeknek nevezzük. Ilyenek például a nyomás, az elektromos potenciál, az erö.
A mennyiségek másik része függ a rendszer paramétereitöl, ezeket extenzív mennyiségeknek nevezzük. Ilyenek például a térfogat, a tömeg, a molszám. Az extenzív mennyiségek neve elött a moláris szó az anyagmennyiséggel való osztást jelenti, azaz egységnyi anyagmennyiségre vonatkozik. Például a Vm a moláris térfogatot (móltérfogatot) jelenti. Ha az extenzív mennyiségek a standardállapotban mért értéket adják meg, akkor a jelük a felsö indexbe tett o jel. Például Vom a standard moláris térfogatot jelenti.
Az extenzív mennyiségek neve elött a fajlagos (esetleg szóösszetételben faj-elötag) általában az egységnyi tömegre vonatkoztatott értéket jelenti.
A mennyiségek különbségének, vagy változásának leírására a következö
jelöléseket használjuk:
δ kis különbség jelzésére,
d kis változás (infinitezimálisan kis változás) jelzésére,
∆ véges változás, vagy különbség jelzésére.
Néhány matematikai jelölés, melyeknek alkalmazása általános: ( ezeket a jelöléseket más célra ne használjuk).
log, vagy lg = 10 alapú logaritmus, log a = a alapú logaritmus, ln = e alapú logaritmus, e = a természetes logaritmus alapja ≈ 2.7183.
A mennyiségek szorzását általában a mennyiségek jelei közé tett szorzóponttal jelöljük. A prefixumok jele és a mértékegység jele közé írásjelet nem teszünk.
5. táblázat. Fontosabb természeti állandók és általánosan használt jelek
Megnevezése Jele Számértéke Mértékegysége
Avogadro-állandó NA 6.022.1023 mol-1
Boltzmann-állandó k 1.38.10-23 J/K
Faraday-állandó F 96480 C/mol
Moláris térfogat Vm 2.2414.10-2 m3/mol
Egyetemes gázállandó R 8.314 J/mol ٠K
:
5184