| Kilogrammen (kg) | Nanogrammen (ng) |
|---|---|
| 1 Kilogram | 1000000000000 ng |
| 2 Kilogrammen | 2000000000000 ng |
| 3 Kilogrammen | 3000000000000 ng |
| 4 Kilogrammen | 4000000000000 ng |
| 5 Kilogrammen | 5000000000000 ng |
| 10 Kilogrammen | 10000000000000 ng |
| 20 Kilogrammen | 20000000000000 ng |
| 25 Kilogrammen | 25000000000000 ng |
| 50 Kilogrammen | 50000000000000 ng |
| 100 Kilogrammen | 100000000000000 ng |
| Referentie | Kilogrammen (kg) | Nanogrammen (ng) |
|---|---|---|
| A sheet of A4 paper (80 gsm) | 0.005 kg | 5 × 109 ng |
| One litre of water | 1 kg | 1 × 1012 ng |
| Average adult human | 70 kg | 7 × 1013 ng |
| A small car | 1400 kg | 1.4 × 1015 ng |
De kilogram is de basiseenheid van massa in het Internationale Stelsel van Eenheden. Het symbool is kg. Het is de enige basiseenheid waarvan de naam een voorvoegsel draagt, een erfenis van het vroege metriek stelsel die nooit is opgeruimd.
Meer dan een eeuw lang was de kilogram gedefinieerd door één voorwerp: een cilinder van platina en iridium, bewaard bij het Internationaal Bureau voor Maten en Gewichten in Sèvres bij Parijs. Veertig officiële kopieën gingen naar de lidstaten en werden met lange tussenpozen met het prototype vergeleken. Die vergelijkingen lieten over honderd jaar een trage afwijking van enkele tientallen microgrammen zien tussen het prototype en zijn kopieën, zonder dat viel te zeggen welke was veranderd. Een eenheid die alleen te definiëren viel door een voorwerp dat niemand kon controleren, was gênant voor een stelsel dat op reproduceerbaarheid berust.
De herdefinitie trad in werking op 20 mei 2019. De kilogram ligt nu vast doordat aan de constante van Planck een exacte waarde is toegekend, 6,62607015 maal tien tot de macht min vierendertig joulesecond, wat massa via de kwantummechanica aan tijd en lengte bindt. In de praktijk gebeurt de realisatie met een Kibble-balans, die een massa afweegt tegen een elektromagnetische kracht waarvan de grootte in elektrische termen bekend is, of door de atomen in een vrijwel volmaakte siliciumbol te tellen. Elk behoorlijk uitgerust laboratorium kan de eenheid nu zelf realiseren.
Het dagelijks leven merkt hier niets van. Lichaamsgewicht, boodschappen, bagagelimieten, vracht en de massakant van vrijwel elke technische berekening staan in kilogram, en het internationale prototype ligt nog in zijn kluis als historisch voorwerp en niet als definitie.
De nieuwe bepaling verwezenlijken vergt een instrument in plaats van een voorwerp. Een Kibbleweegschaal houdt een massa tegen een elektromagnetische kracht waarvan de waarde uit de constante van Planck volgt, en vergelijkt zo mechanisch en elektrisch vermogen rechtstreeks; een tweede methode telt de atomen in een bijna volmaakte bol van silicium-28 waarvan de doorsnede en de roosterafstand tot op enkele delen per miljard bekend zijn. Beide wegen komen tot op een twintigtal microgram per kilogram overeen, en elk laboratorium dat er een bouwt kan nu zijn eigen primaire standaard maken. Dat is de praktische winst van de wijziging: massa hoeft niet langer te worden herleid tot één cilinder in een kluis, en geen ongeluk daarmee kan de eenheid verschuiven.
Eén kilogram is gelijk aan 1000 gram, ongeveer 2,20462 pond of ongeveer 35,274 ounce.
De nanogram is een massa-eenheid gelijk aan een miljardste gram, of een duizendste microgram. Het symbool is ng. Uitgedrukt in de SI-basiseenheid is het 10 tot de macht min twaalf kilogram.
Achter de nanogram schuilt niets historisch. Hij bestaat omdat de SI-voorvoegsels zich onbeperkt voortzetten, en werd pas bruikbaar toen instrumenten gevoelig genoeg werden om hem te rechtvaardigen. Een goede analytische balans lost tienden van een microgram op en houdt daar op; geen enkele balans weegt een nanogram rechtstreeks. De hoeveelheid wordt afgeleid uit het signaal dat een massaspectrometer, een immunoassay of een chromatografiekolom geeft wanneer een bekend monstervolume erdoorheen gaat.
In het klinisch laboratorium komen de meeste mensen de eenheid tegen zonder het te merken. Concentraties van hormonen en geneesmiddelen in bloed worden gegeven in nanogram per milliliter: testosteron, prostaatspecifiek antigeen, digoxine, tacrolimus en in de Amerikaanse praktijk vitamine D. Therapeutic drug monitoring steunt op deze schaal, want bij sommige middelen liggen werkzame en toxische concentratie enkele nanogram per milliliter uit elkaar. Dopinggrenzen zijn net zo geschreven, en daarom kan een sporter positief zijn voor een stof die in hoeveelheden aanwezig is die voor elke andere maat onzichtbaar blijven.
De milieuchemie gebruikt hem voor de giftigste verontreinigingen, waarvan de relevante concentraties ver onder liggen wat een eenheid op gramschaal comfortabel beschrijft. Dioxinen en furanen in lucht worden gegeven in nanogram per kubieke meter, kwik en polycyclische aromatische koolwaterstoffen in nanogram per liter water. De wettelijke grenswaarden voor deze stoffen liggen bij concentraties die pas in de tweede helft van de twintigste eeuw meetbaar werden, dus de eenheid en de regelgeving kwamen samen.
De schaal is lastig voor te stellen. Eén korrel fijn tafelzout weegt ongeveer zestig microgram, oftewel zestigduizend nanogram. Een zoogdiercel weegt in de orde van een nanogram, dus een nanogram weefsel is een handvol cellen. Een microgram van wat dan ook is al onzichtbaar; een nanogram is daar een duizendste van.
Eén nanogram is gelijk aan 0,001 microgram, een miljoenste milligram en een miljardste gram.