Conversion de Kilogrammes en Nanogrammes

Informations sur le Kilogramme (kg)

Le kilogramme est l’unité de base de masse du Système international d’unités. Son symbole est kg. C’est la seule unité de base dont le nom porte un préfixe, héritage du premier système métrique que l’on n’a jamais rectifié.

Pendant plus d’un siècle, le kilogramme fut défini par un seul objet : un cylindre de platine iridié conservé au Bureau international des poids et mesures, à Sèvres, près de Paris. Quarante copies officielles furent distribuées aux États membres et comparées au prototype à longs intervalles. Ces comparaisons ont révélé une dérive lente de plusieurs dizaines de microgrammes entre le prototype et ses copies sur cent ans, sans qu’on puisse dire lequel avait changé. Une unité définissable seulement par un objet que personne ne pouvait vérifier faisait mauvais effet dans un système fondé sur la reproductibilité.

La redéfinition est entrée en vigueur le 20 mai 2019. Le kilogramme est désormais fixé en attribuant une valeur exacte à la constante de Planck, 6,62607015 fois dix puissance moins trente-quatre joule seconde, ce qui relie la masse au temps et à la longueur par la mécanique quantique. En pratique, la réalisation se fait avec une balance de Kibble, qui équilibre une masse contre une force électromagnétique dont la grandeur est connue en termes électriques, ou en comptant les atomes d’une sphère de silicium presque parfaite. Tout laboratoire convenablement équipé peut aujourd’hui réaliser l’unité lui-même.

La vie quotidienne n’est en rien touchée par tout cela. Le poids corporel, les courses, la franchise de bagages, le fret et le côté massique de presque tout calcul d’ingénierie s’expriment en kilogrammes, et le prototype international demeure dans son coffre comme objet historique et non comme définition.

Réaliser la nouvelle définition demande un instrument et non un objet. Une balance de Kibble maintient une masse contre une force électromagnétique dont la valeur se déduit de la constante de Planck, en comparant directement la puissance mécanique et la puissance électrique, et une seconde méthode compte les atomes d’une sphère presque parfaite de silicium 28 dont le diamètre et le pas du réseau sont connus à quelques parties par milliard. Les deux voies s’accordent à une vingtaine de microgrammes par kilogramme, et tout laboratoire qui en construit une peut désormais fabriquer son propre étalon primaire. Voilà le gain pratique du changement : la masse n’a plus à remonter à un unique cylindre dans un coffre, et nul accident survenu à celui-ci ne peut altérer l’unité.

Un kilogramme équivaut à 1000 grammes, à environ 2,20462 livres ou à environ 35,274 onces.

Informations sur le Nanogramme (ng)

Le nanogramme est une unité de masse valant un milliardième de gramme, soit un millième de microgramme. Son symbole est ng. Exprimé dans l’unité de base du SI, il vaut 10 puissance moins douze kilogramme.

Rien d’historique ne se tient derrière le nanogramme. Il existe parce que les préfixes du SI s’étendent sans limite, et il n’est devenu utile que lorsque les instruments ont acquis la sensibilité qui le justifie. Une bonne balance analytique résout le dixième de microgramme et s’arrête là ; aucune balance ne pèse directement un nanogramme. La quantité est déduite du signal que produisent un spectromètre de masse, un dosage immunologique ou une colonne de chromatographie lorsqu’un volume connu d’échantillon les traverse.

C’est au laboratoire de biologie médicale que la plupart des gens rencontrent l’unité sans le remarquer. Les concentrations d’hormones et de médicaments dans le sang s’expriment en nanogrammes par millilitre : testostérone, antigène prostatique spécifique, digoxine, tacrolimus, et vitamine D dans la pratique américaine. Le suivi thérapeutique repose sur cette échelle, car pour certains médicaments quelques nanogrammes par millilitre séparent la concentration efficace de la concentration toxique. Les seuils antidopage s’écrivent de la même façon, et c’est pourquoi un athlète peut être déclaré positif pour une substance présente en quantités invisibles à toute autre mesure.

La chimie de l’environnement y recourt pour les contaminants les plus toxiques, dont les concentrations pertinentes se situent très en dessous de ce qu’une unité d’échelle gramme décrit commodément. Les dioxines et les furanes dans l’air se donnent en nanogrammes par mètre cube, le mercure et les hydrocarbures aromatiques polycycliques en nanogrammes par litre d’eau. Les limites réglementaires de ces substances sont fixées à des concentrations qui ne sont devenues mesurables que dans la seconde moitié du XXe siècle : l’unité et la réglementation sont arrivées ensemble.

L’échelle est difficile à se représenter. Un seul grain de sel fin pèse environ soixante microgrammes, soit soixante mille nanogrammes. Une cellule de mammifère pèse de l’ordre du nanogramme, si bien qu’un nanogramme de tissu représente quelques cellules. Un microgramme de quoi que ce soit est déjà invisible ; un nanogramme en est le millième.

Un nanogramme équivaut à 0,001 microgramme, à un millionième de milligramme et à un milliardième de gramme.