ความสำคัญของการวัดในวิชาเคมี

นักวิทยาศาสตร์ไม่เพียงแค่หยิบสารเคมีเพียงไม่กี่กำมือและโยนเข้าด้วยกัน การวัดที่แม่นยำและแม่นยำเป็นองค์ประกอบพื้นฐานของวิทยาศาสตร์ที่ดี ด้วยเหตุนี้ นักวิทยาศาสตร์จึงได้พัฒนาระบบหน่วยสากล หรือที่เรียกว่าหน่วย SI เพื่อสร้างมาตรฐานการวัดในสาขาวิชาวิทยาศาสตร์ทั้งหมด แม้จะเป็นระบบที่ได้มาตรฐาน แต่ก็ยังมีที่ว่างสำหรับความไม่แน่นอนในห้องปฏิบัติการ การลดความไม่แน่นอนนี้ให้น้อยที่สุดช่วยให้เข้าใจกระบวนการหรือการทดสอบอย่างเหมาะสม

ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)

เพื่อให้แน่ใจว่าการวัดที่ถูกต้องในห้องปฏิบัติการเคมี ให้ใช้หน่วย SI ในการหาปริมาณและอธิบายสิ่งที่คุณวัดเสมอ ข้อควรพิจารณาที่สำคัญอื่นๆ สำหรับการวัดที่เหมาะสม ได้แก่ ความแม่นยำ ความแม่นยำ และตัวเลขที่มีนัยสำคัญ

การวัดทางวิทยาศาสตร์ใช้หน่วยในการหาปริมาณและอธิบายขนาดของบางสิ่งบางอย่าง ตัวอย่างเช่น นักวิทยาศาสตร์คำนวณความยาวเป็นเมตร อย่างไรก็ตาม เนื่องจากมีหน่วยต่างๆ มากมาย (เช่น นิ้ว ฟุต เซนติเมตร) นักวิทยาศาสตร์จึงพัฒนาหน่วย SI เพื่อหลีกเลี่ยงความสับสน การใช้หน่วยร่วมกัน นักวิทยาศาสตร์จากประเทศและวัฒนธรรมต่างๆ สามารถตีความผลลัพธ์ของกันและกันได้อย่างง่ายดาย หน่วย SI ประกอบด้วย เมตร (m) สำหรับความยาว ลิตร (L) สำหรับปริมาตร กิโลกรัม (กก.) สำหรับมวล วินาที (s) สำหรับเวลา เคลวิน (K) สำหรับอุณหภูมิ แอมแปร์ (A) สำหรับกระแสไฟฟ้า โมล (mol) สำหรับปริมาณและแคนเดลา (cd) สำหรับแสงสว่าง ความเข้ม

เมื่อทำการวัดทางวิทยาศาสตร์ สิ่งสำคัญคือต้องมีทั้งความแม่นยำและแม่นยำ ความแม่นยำแสดงให้เห็นว่าการวัดเข้าใกล้มูลค่าที่แท้จริงมากเพียงใด นี่เป็นสิ่งสำคัญเนื่องจากอุปกรณ์ที่ไม่ดี การประมวลผลข้อมูลที่ไม่ดี หรือความผิดพลาดของมนุษย์สามารถนำไปสู่ผลลัพธ์ที่ไม่ถูกต้องซึ่งไม่ใกล้เคียงกับความจริงมากนัก ความแม่นยำคือการที่ชุดการวัดของสิ่งเดียวกันอยู่ใกล้กันมากเพียงใด การวัดที่ไม่แม่นยำไม่สามารถระบุข้อผิดพลาดแบบสุ่มได้อย่างเหมาะสม และอาจให้ผลลัพธ์ในวงกว้างได้

การวัดมีความแม่นยำเท่ากับข้อจำกัดของเครื่องมือวัดเท่านั้น ตัวอย่างเช่น ไม้บรรทัดที่ทำเครื่องหมายเป็นมิลลิเมตรจะมีความแม่นยำไม่เกินมิลลิเมตรเท่านั้น เนื่องจากเป็นหน่วยที่เล็กที่สุดที่มีอยู่ เมื่อทำการวัดต้องรักษาความแม่นยำไว้ ซึ่งทำได้โดย "ตัวเลขสำคัญ"

ตัวเลขที่มีนัยสำคัญในการวัดคือตัวเลขที่รู้จักทั้งหมดบวกกับตัวเลขที่ไม่แน่นอนตัวแรก ตัวอย่างเช่น แท่งมิเตอร์ที่วาดเส้นเป็นมิลลิเมตรสามารถวัดค่าบางอย่างให้แม่นยำถึงทศนิยมที่สี่ได้ ถ้าวัดได้ 0.4325 เมตร จะมีตัวเลขสำคัญสี่ตัว

ตัวเลขใดๆ ที่ไม่ใช่ศูนย์ในการวัดถือเป็นตัวเลขที่มีนัยสำคัญ ศูนย์ที่เกิดขึ้นก่อนจุดทศนิยมและหลังตัวเลขที่ไม่ใช่ศูนย์ในค่าทศนิยมก็มีความสำคัญเช่นกัน ค่าจำนวนเต็ม เช่น แอปเปิ้ล 5 ผล จะไม่มีผลกับตัวเลขที่มีนัยสำคัญของการคำนวณ

เมื่อคูณหรือหารหน่วยวัด ให้นับเลขนัยสำคัญในตัวเลข คำตอบของคุณควรมีจำนวนเลขนัยสำคัญเท่ากับจำนวนเดิมที่มีเลขนัยสำคัญน้อยที่สุด ตัวอย่างเช่น คำตอบของปัญหา 2.43 × 9.4 = 22.842 ควรแปลงเป็น 23 โดยปัดเศษขึ้นจากจำนวนบางส่วน

เมื่อบวกหรือลบการวัด ให้กำหนดจำนวนตัวเลขที่มีนัยสำคัญโดยสังเกตตำแหน่งของตัวเลขที่ไม่แน่นอนที่ใหญ่ที่สุด ตัวอย่างเช่น คำตอบของปัญหา 212.7 + 23.84565 + 1.08 = 237.62565 ควรแปลงเป็น 237.6 เพราะค่าที่ใหญ่ที่สุด ตัวเลขที่ไม่แน่นอนคือ .7 ในหลักสิบของ 212.7 ไม่ควรปัดเศษเนื่องจาก 2 ที่ตามหลัง .6 นั้นเล็กกว่า มากกว่า 5