- Resolução 1 da 26ª CGPM (2018); Metrologia, 2019, 56, 022001
Na sequência da descoberta das leis fundamentais da química, foram utilizadas unidades chamadas, por exemplo, “gram-atom” e “gram molécula”, para especificar quantidades de elementos ou compostos químicos. Estas unidades tinham uma conexão direta com “pesos atômicos” e “pesos moleculares”, que na verdade são massas atômicas e moleculares relativas. As primeiras compilações de “pesos atómicos” estavam originalmente ligadas ao peso atómico do oxigénio, que foi, de acordo geral, tomado como sendo 16. Enquanto os físicos separavam os isótopos num espectrómetro de massa e atribuíam o valor 16 a um dos isótopos de oxigénio, os químicos atribuíam o mesmo valor à mistura (ligeiramente variável) dos isótopos 16, 17 e 18, que para eles constituíam o elemento oxigénio que ocorre naturalmente. Um acordo entre a União Internacional de Física Pura e Aplicada (IUPAP) e a União Internacional de Química Pura e Aplicada (IUPAC) pôs fim a esta dualidade em 1959-1960. Os físicos e químicos concordaram em atribuir o valor 12, exatamente, ao chamado peso atômico, corretamente referido como a massa atômica relativa Ar, do isótopo de carbono com massa número 12 (carbono 12, 12C). A escala unificada assim obtida dá as massas atômica e molecular relativas, também conhecidas como os pesos atômico e molecular, respectivamente. Este acordo não é afetado pela redefinição da molécula.
A quantidade utilizada pelos químicos para especificar a quantidade de elementos químicos ou compostos é chamada de “quantidade de substância”. A quantidade de substância, símbolo n, é definida para ser proporcional ao número de entidades elementares N especificadas em uma amostra, sendo a constante de proporcionalidade uma constante universal que é a mesma para todas as entidades. A constante de proporcionalidade é a recíproca da constante Avogadro NA, de modo que n = N/NA. A unidade de quantidade de substância é chamada de mol, símbolo mol. Seguindo propostas da IUPAP, IUPAC e ISO, o CIPM desenvolveu uma definição da toupeira em 1967 e confirmou-a em 1969, especificando que a massa molar de carbono 12 deve ser exatamente 0,012 kg/mol. Isto permitiu que a quantidade de substância nS(X) de qualquer amostra S pura da entidade X fosse determinada diretamente da massa da amostra mS e da massa molar M(X) da entidade X, sendo a massa molar determinada a partir de sua massa atômica relativa Ar (massa atômica ou molecular) sem a necessidade de um conhecimento preciso da constante Avogadro, usando as relações
Assim, esta definição da toupeira dependia da definição do artefacto do quilograma.
O valor numérico da constante Avogadro definido desta forma era igual ao número de átomos em 12 gramas de carbono 12. Contudo, devido aos recentes avanços tecnológicos, este número é agora conhecido com tal precisão que se tornou possível uma definição mais simples e universal da toupeira, nomeadamente, especificando exactamente o número de entidades numa toupeira de qualquer substância, fixando assim o valor numérico da constante de Avogadro. Isto tem o efeito de que a nova definição da toupeira e o valor da constante Avogadro já não dependem da definição do quilograma. A distinção entre as quantidades fundamentalmente diferentes ‘quantidade de substância’ e ‘massa’ é, portanto, enfatizada. A presente definição da toupeira baseada em um valor numérico fixo para a constante Avogadro,NA, foi adotada na Resolução 1 da 26ª CGPM (2018).
