SI eenheden

Een tijdje geleden sprak ik met een collega op 't werk over wetenschap en filosofie. Ik bracht nog eens het onderwerp aan over de standaard kilogram en meter. Iets waar ik al eens over schreef in de post "Ingewikkeld maar ontward". Sinds ik dat schreef heb ik me al veel afgevraagd waar die dingen eigenlijk zijn, wie ze bewaard en hoe. Na even opzoeken ben ik tot wat interessant gekomen. 
Het Bureau international des poids et mesures (BIPM) gevestigd in Pavillon de Breteuil in Sèvres, Frankrijk, huisvest de zeven basis SI eenheden (Système International d'Unités) zijnde:

Afbeelding gehaald van http://nl.wikipedia.org/wiki/SI

• Ampére (A): meeteenheid van elektrische stroom
• Kilogram (kg): meeteenheid van massa
• Meter (m): meeteenheid van lengte
• Seconde (s): meet eenheid van tijd
• Kelvin (K): meeteenheid van thermodynamische temperatuur
• Mol (mol): meeteenheid van de hoeveelheid stof/substantie
• Candela (cd): meeteenheid van lichtsterkte

Deze eenheden spelen allemaal een zeer belangrijke rol in ons leven. Daarom worden ze ook onder zeer goede condities bewaart en mee om gegaan. Ook zijn er af en toe veranderingen. Zoals al eerder vermeld in een post, kwam de kilogram aan het licht toen ze het getal van Avogadro gingen onderzoeken. De eenheid voor de meter is ook verandert sinds 1960. Het is geen "stok" meer gemaakt van 90% platina en 10% iridium met inkepingen om de meter te bepalen. Het is nu gebaseerd op de afstand dat licht aflegt in vacuum gedurende een tijdsinterval van 1/299 792 458 van een seconde. Dit zou stabieler moeten zijn. Want materie, zoals het prototype van de kilogram, kan oxideren, vuil worden, instabiel worden en reacties ondergaan, massa verliezen of bijkomen, noem maar op, er kan van alles mee fout gaan.

Op de website van BIPM kan je veel informatie vinden. Ik zal kort zeggen hoe het nu gemeten wordt. Sorry voor de mensen die niet goed Engels verstaan.

• "The metre is the length of the path travelled by light in vacuum during a
  time interval of 1/299 792 458 of a second."
• "The kilogram is the unit of mass; it is equal to the mass of the
  international prototype of the kilogram."
• "The second is the duration of 9 192 631 770 periods of the radiation
  corresponding to the transition between the two hyperfine levels of the
  ground state of the caesium 133 atom."
• "The ampere is that constant current which, if maintained in two straight
  parallel conductors of infinite length, of negligible circular cross-section,
  and placed 1 metre apart in vacuum, would produce between these
  conductors a force equal to 2 × 10−7 newton per metre of length."
• "The kelvin, unit of thermodynamic temperature, is the fraction 1/273.16 of
  the thermodynamic temperature of the triple point of water."
• 1. "The mole is the amount of substance of a system which contains as many
  elementary entities as there are atoms in 0.012 kilogram of carbon 12; its
  symbol is “mol”."
  2. "When the mole is used, the elementary entities must be specified and may be
  atoms, molecules, ions, electrons, other particles, or specified groups of
  such particles."
• "The candela is the luminous intensity, in a given direction, of a source
  that emits monochromatic radiation of frequency 540 × 1012 hertz and that
  has a radiant intensity in that direction of 1/683 watt per steradian."

(informatie uit "si_brochure_8_en.pdf" gevonden op http://www.bipm.org/ 14/02/2013)

Er is nog veel meer informatie terug te vinden op de website en in de brochure van het BIPM voor geïnteresseerde die wat meer uitleg willen over de procedures, wetgevingen, ... .
Natuurlijk zijn er ook andere websites die het ook super goed uitleggen zelfs met filmpjes. Zoals de National Physical Laboratory (NPL) van Great Britain dat kopieën van de prototypes bewaart en bestudeert. 
Bijvoorbeeld de meter (en ook de rest zie hierzo) in het Engels, sorry.

Ik hoop dat het interessant was om te lezen. 

Groetjes

Chemie met de zweep

In het labo zijn er heus wat toestellen die ik vaak moet gebruiken maar wat is het toestel dat ik het meest moet gebruiken in het labo? Enig idee? Denk maar eens goed na. het antwoord staat onderaan mijn blog.

Maar eerst iets anders: (tenzij je het niet kan laten :P)

De collega's zeggen hier allemaal dat mijn mentor zijn studenten met de zweep doet werken omdat wij veel in het labo staan. Natuurlijk is dat maar een grapje en lachen we er mee. Maar sinds kort is mijn mentor naar The Big Bang Theory aan't kijken en had hij een aflevering gezien met iets dat hij moest hebben. (zie hieronder een kleine compilatie van deze aflevering, youtube filmpje)

Telkens als mijn mentor me ziet, geeft hij met zijn GSM (en App) een paar "zweepslagen" naar mij. We liggen altijd strike van het lachen. Best wel komisch en wou dat even meedelen :P

Deze laatste weken is het bijna overal in Europa slecht weer. In Frankrijk waren er tornado's in Toulouse de 29ste april (zie hier) en in andere landen gewoon slecht weer tot zelfs sneeuw in Finland de 20ste april. (zie hier)

Hier in Ierland is het niet veel beter, veel wind en regen. Maar gisteren was het een ware verrassing toen ik opstond. De zon scheen en het was echt kei warm. In mijn t-shirt naar het school kunnen stappen. (spijtig genoeg ook een lange broek want een korte mag ik niet dragen in het laboratorium)

Die avond had ik een mooi uitzicht van op mijn kot. Dus trok ik een foto. Sorry van de kwaliteit maar ik kon niet vanuit mijn raam trekken dus is het achter glas getrokken.

Spijtig genoeg was het goed weer van korte duur en vandaag is het dan ook weer somber weer. Regen, wind en bewolkt. 

Het toestel dat ik het meest moet gebruiken in het labo is een haardroger. Jaja, de kale man moet de haardroger het meest gebruiken. Waarom? Ik gebruik DMSO (Dimethyl sulfoxide) als solvent voor veel applicaties en DMSO heeft een smeltpunt/vriespunt tussen de 16 en 19 graden celsius in >99% droge vorm (dus zo goed als geen water aanwezig). 

Zijnde in Ierland met een niet al te hoge kamertemperatuur het hele jaar door is mijn DMSO meestal bevroren en moet ik elke dag deze terug ontdooien met de haardroger. Sommige dagen moet ik met een NMR buisje gevuld met staal (solvent is DMSO) naar de NMR kamer maar om er te geraken moet ik eerst naar buiten (voor nog geen 10 meter) en is mijn staal al bevroren tegen dat ik terug binnen ben :( In dat geval ligt er dan een hitte geweer in de NMR kamer om je staal te ontdooien (wel oppassen dat je je NMR buis sluitingsdopje dan niet smelt, wat hier nog niet gebeurt is hoor *kuch kuch*).

Dit geldt ook voor de gedeutereerde vorm (DMSO-d6), dat wil zeggen dat alle protonen/waterstoffen (¹H ook wel gekend als protium maar dit wordt niet veel gebruikt) omgezet zijn naar hun zwaardere variant deuterium (²H of D). Deuterium is een isotoop van waterstof en dit wil zeggen dat het 1 neutron meer heeft dan waterstof. Hieronder heb ik snel de reactie getekend voor de omzetting van DMSO naar DMSO-d6.

Het is een lastige reactie waarbij DMSO in zwaar water (D₂O) wordt verwarmd in de aanwezigheid van bevoorbeeld calciumoxide (CaO) als katalysator. Het gevormde water (H₂O) moet telkens afgetapt worden om het evenwicht (wet van Le Chatelier) terug naar rechts te doen verschuiven waardoor er meer gedeutereerd DMSO wordt aangemaakt.

Waarvoor gebruik je zoiets? Wel ik gebruik DMSO-d6 voor de NMR. Omdat de NMR o.a. kijkt naar waterstoffen/protonen en hun (energie) interacties met elkaar en andere atomen is het niet handig om een solvent te hebben dat ook nog waterstoffen heeft. Dit zou voor storingen zorgen vanwege de interacties tussen solvent en het te onderzoeken molecuul/staal. Het solvent heeft uiteraard nog signalen opzich maar veel minder dan een niet-gedeutereerd solvent. In het geval van DMSO-d6 is dit enkel een quintet rond 2.4 ppm wat uit mijn gebied van interesse voor mijn stalen ligt en dus niet interfereert met andere signalen.

Er bestaat ook nog tritium (³H of T) en deze heeft 2 neutronen meer dan waterstof (¹H).

Dus als samenvatting:

¹H: protium of beter gekend als waterstof of een proton

²H of D: deuterium

³H of T: tritium

Hopelijk was het interessant en hebben jullie lezers iets bijgeleerd.

Hoe isotopen worden gemaakt of hoe een NMR werkt zal ik een andere keer wel uitleggen. Het was al genoeg leerstof voor vandaag :P

Groetjes vanuit Ierland