Định nghĩa số chính xác trong hóa học

Trong các ngành khoa học và đặc biệt là trong hóa học, một con số chính xác được hiểu là con số mà giá trị của nó được biết một cách chính xác và chắc chắn tuyệt đối. Nói cách khác, đây là những con số có giá trị không thừa nhận bất kỳ sự không chắc chắn nào và có vô số con số quan trọng có giá trị mà chúng ta biết trước.

Học cách phân biệt giữa các số chính xác và đối ứng của chúng, số không chính xác hoặc số đo được, có tầm quan trọng lớn trong hóa học và khoa học nói chung, vì nó xác định số nào chúng ta phải tính đến để thực hiện phân tích độ không đảm bảo. làm phép tính. Loại phân tích này rất cần thiết trong nhiều ngành hóa học, nhưng đặc biệt là trong lĩnh vực hóa học phân tích. Trong lĩnh vực này, độ không đảm bảo là cần thiết để xác định một cách an toàn một số tham số có tầm quan trọng lớn liên quan đến các phương pháp phân tích, chẳng hạn như giới hạn phát hiện và định lượng.

Đặc điểm của số chính xác

Các đặc điểm chính của số chính xác là:

• Giá trị của nó không có sự không chắc chắn liên quan.
• Họ có vô số số liệu quan trọng.
• Không có độ không đảm bảo, chúng không ảnh hưởng đến độ không đảm bảo của các đại lượng được tính toán từ chúng. Đó là, chúng không ảnh hưởng đến số lượng các số liệu quan trọng trong quá trình tính toán.
• Chúng không phải là những con số được đo lường.
• Chúng được tạo ra bởi một định nghĩa tùy ý (như khi chúng ta định nghĩa một tá là 12 đơn vị của một thứ gì đó) hoặc từ quá trình đếm các đơn vị của một số loại (như khi chúng ta đếm số lượng viên thuốc trong một vỉ thuốc).
• Trong hầu hết các trường hợp, chúng là số nguyên, mặc dù vẫn có ngoại lệ.

Làm thế nào để xác định một số chính xác trong hóa học?

Quan sát danh sách các đặc điểm trên có thể đủ để học cách xác định khi nào chúng ta có mặt của một con số chính xác và khi nào thì không. Tuy nhiên, là một ngành khoa học thực nghiệm, hóa học có xu hướng xử lý nhiều loại cường độ và biến số khác nhau, vì vậy có thể khó phân biệt những con số nào trong số này là chính xác.

Theo quan điểm trên, chúng tôi trình bày dưới đây một loạt các tiêu chí sẽ phục vụ để xác định, chắc chắn, liệu một con số có chính xác hay không. Theo nghĩa này, một số sẽ chính xác nếu:

Số có được bằng cách đếm các đơn vị của một cái gì đó.

Khi chúng ta đếm các đơn vị như quả táo, quả lê hoặc số lần chúng ta lặp lại một thí nghiệm, chúng ta luôn nhận được một con số chính xác. Ví dụ, trong hóa học, chúng ta thường thực hiện các phép tính thống kê, trong đó chúng ta phải đếm số lần thực hiện một thí nghiệm, số lượng mẫu được phân tích hoặc số lần lặp lại một sự kiện hoặc kết quả nhất định. Trong tất cả các trường hợp này, những con số thu được là chính xác.

Con số tương ứng với một tỷ lệ cân bằng hóa học.

Trong bất kỳ phản ứng hóa học nào, chúng ta có thể viết các mối quan hệ số nguyên đơn giản giữa số nguyên tử hoặc phân tử của chất phản ứng và/hoặc sản phẩm, hoặc giữa số mol của chất phản ứng và/hoặc sản phẩm. Những mối quan hệ này, được gọi là mối quan hệ cân bằng hóa học, có thể được sử dụng để thực hiện bất kỳ phép tính cân bằng hóa học nào mà chúng ta muốn. Do thực tế là các số mà các mối quan hệ cân bằng hóa học được thiết lập đến từ việc đếm và do đó, là các số chính xác; trong trường hợp đó, các mối quan hệ cân bằng hóa học được thiết lập dưới dạng số lượng nguyên tử và phân tử hoặc số mol cũng sẽ là những con số chính xác. Tuy nhiên, điều tương tự không thể nói về các mối quan hệ cân bằng hóa học được biểu thị dưới dạng khối lượng nguyên tử và phân tử, vì đây là những đại lượng được xác định bằng thực nghiệm.

Con số tương ứng với định nghĩa của một số đơn vị trong một hệ thống đơn vị nhất định.

Trong tất cả các hệ thống đơn vị chính, một nỗ lực đã được thực hiện để xác định tất cả các đơn vị cơ bản không phải theo số lượng đo được, mà theo số lượng có thể đếm được hoặc dưới dạng số thuần túy tùy ý. Một ví dụ là định nghĩa về cấp độ thứ hai trong hệ thống quốc tế, bao gồm “khoảng thời gian 9.192.631.770 dao động của bức xạ phát ra trong quá trình chuyển đổi giữa hai mức siêu mịn của trạng thái cơ bản của đồng vị 133 của nguyên tử xesi… tại nhiệt độ 0K”. Số lượng dao động là một số có thể được đếm chính xác, làm cho định nghĩa này trở thành một số chính xác.

Số bao gồm một yếu tố chuyển đổi giữa hai đơn vị.

Các hệ số chuyển đổi mà chúng tôi sử dụng để thực hiện các phép biến đổi từ đơn vị này sang đơn vị khác là những con số chính xác. Đây là hệ quả của thực tế là định nghĩa của các đơn vị cũng là những con số chính xác.

Nó là một số hữu tỷ thuần túy hoạt động như một hằng số trong một công thức toán học.

Ngoài những con số mà chúng ta đếm hoặc chọn để xác định đơn vị đo lường của mình, người ta thường bắt gặp những con số chính xác khác trong hóa học. Đây là trường hợp của những hằng số tự nhiên xuất hiện trong quá trình suy diễn một số phương trình. Ví dụ, công thức tính thể tích của một hình cầu là:

Trong trường hợp này, thừa số 4/3 nhân toàn bộ vế phải của phương trình là một số hữu tỷ chính xác. Mặt khác, số π (pi) không thể là một số chính xác vì nó là một số vô tỉ, điều này ngụ ý rằng nó có vô số các số thập phân không theo một khuôn mẫu nào.

Sự không chắc chắn và số liệu quan trọng

Là một ngành khoa học thực nghiệm, hóa học liên quan đến việc đo lường nhiều loại đại lượng và biến số thực nghiệm với mức độ chính xác và không chắc chắn khác nhau. Mọi công cụ khoa học đều có khả năng đo lường với một mức độ đánh giá nhất định, đó là lý do tại sao nó chỉ cung cấp cho chúng ta một lượng thông tin hạn chế về những gì chúng ta đang đo lường, để lại những mức độ không chắc chắn khác nhau.

Độ không đảm bảo này được phản ánh trong kết quả của phép đo dưới dạng một số lượng hạn chế các số liệu có nghĩa, tức là những số liệu cung cấp thông tin thực về phép đo. Nói chung, số lượng chữ số có nghĩa càng nhiều thì độ không đảm bảo của phép đo càng thấp.

Nhưng tại sao điều quan trọng là phải xem xét các số liệu quan trọng?

Bởi vì, khi thực hiện các phép tính với các giá trị không chính xác, độ không đảm bảo của các giá trị này sẽ lan truyền đến kết quả của phép tính. Để xác định mức độ không chắc chắn này lan rộng ra sao, cần phải tuân theo một tập hợp các quy tắc logic để xác định cách làm việc với các số liệu quan trọng.

Tuy nhiên, vì các số chính xác không có giới hạn về số lượng chữ số có nghĩa nên chúng không ảnh hưởng đến số lượng chữ số có nghĩa trong kết quả.

Ví dụ về số chính xác trong hóa học

Ví dụ về số chính xác bằng cách đếm

• Số mục được phân tích trong một mẫu.
• Số lượng học sinh là một phần của một nhóm.
• Số lần chiết dung môi được thực hiện.
• Số lượng chất phân tích (thành phần quan tâm phân tích) có trong một mẫu.
• Số electron hóa trị.
• Số lượng proton hoặc neutron trong hạt nhân.
• Số khối của một đồng vị cụ thể của bất kỳ nguyên tố nào.

Ví dụ về số chính xác theo định nghĩa

• Định nghĩa của giây là số dao động ở 0 K của bức xạ phát ra bởi một nguyên tử của đồng vị 130 của xêzi.
• Số lượng hạt trong một nốt ruồi được định nghĩa chính xác là 6.02214076 x 10 ²³ .
• Tốc độ ánh sáng, có giá trị cố định là 299.792.458 mét trên giây.
• Định nghĩa của mét là quãng đường mà ánh sáng đi được trong chân không trong thời gian 1/299.792.458 giây.

Ví dụ về các yếu tố chuyển đổi chính xác

• 1.000 mét cho mỗi 1 km.
• 1 inch bằng chính xác 2,54 cm.
• 1 mili giây cho mỗi 10 ^-3 giây.
• 1 giờ cho mỗi 60 phút.

Người giới thiệu

Chang, R. (2021). Hóa học ( ^{tái bản lần} thứ 11 .). GIÁO DỤC MCGRAW HILL.

Định nghĩa số chính xác trong hóa học. (nd). Kolibri. http://kolibri.teacherinabox.org.au/modules/en-boundless/www.boundless.com/chemology/definition/exact-numbers/index.html

Helmenstine, A. (2021, ngày 20 tháng 9). Một con số chính xác là gì? Định nghĩa và ví dụ . Ghi chú và dự án khoa học. https://sciencenotes.org/what-is-an-exact-number-definition-and-examples/

Các văn bản miễn phí. (2021, ngày 19 tháng 5). 1.4: Phép đo và Số chính xác . Hóa học LibreTexts. https://chem.libretexts.org/Courses/Modesto_Junior_College/Chemistry_142%3A_Pre-General_Chemistry_(Brzezinski)/CHEM_142%3A_Text_(Brzezinski)/01%3A_Introduction/1.04%3A_New_Page

Mott, V. (nd). Con Số Chính Xác | Nhập môn Hóa học . lumenlearning. https://courses.lumenlearning.com/introchem/chapter/exact-numbers/

Định nghĩa lại nốt ruồi . (2018, tháng 5). latu.org. https://www.latu.org.uy/wp/wp-content/uploads/2018/05/Redefinici%C3%B3n-del-mol.pdf