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实验数据记录和有效数字

发布时间:2018-04-27 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:4404

(一)数据记录

任何测量工具都有一定的测量准确度,例如普通分析天平称量只能准确到0.1mg,滴定管的读数只能准确到0.01mL,因此在记录称量数据和滴定体积时不仅要表示出数据的大小,而且要反映出测量的准确程度。所谓有效数字,就是实际能测到的数字。有效数字保留的位数,应根据分析方法与仪器的准确度来决定,一般使测得的数值中只有最后一位是可疑的。例如用万分之一分析天平称取了0.1230g试样,这不仅表明试样的质量是0.1230,还表示称量误差在±0.0001,该数有4位有效数字。这数值中0.123是准确的,最后一位数0是可疑的,可能有上下一个单位的误差,即其实际质量是在0.1230g±0.0001g范围内的某一数值。若记为0.123,它只有3位有效数字,虽然从数字角度看和0.1230没有区别,但是记录反映的测量准确度被缩小了10倍,反之若记为0.12300,有5位有效数字,则无形中将测量准确度提高了10倍,因此,记录的数据必须是实际能测到的数字。

对于滴定管、移液管和吸量管,它们都能准确测量溶液体积到0.01mL。所以当用50mL滴定管测量溶液体积时,如测量体积大于10mL小于50mL,应记录为4位有效数字。例如写成24.22mL;如测量体积小于10mL,应记录为3位有效数字,例如写成8.13mL。当用25 mL移液管移取溶液时,应记录为25.00mL;当用5mL吸量管吸取溶液时,应记录为5.00mL。当用250mL容量瓶配制溶液时,则所配制溶液的体积应记录为250.0mL。当用50mL容量瓶配制溶液时,则应记录为50.00mL。

(二)有效数字中“0”的意义

数字“0”具有双重意义,作为普通数字使用,它就是有效数字,例如10.1430中两个“0”都是有效数字;作为定位用,则不是有效数字,例如0.0123中两个“0”都不是有效数字。改变单位并不改变有效数字位数,如0.1230g若以119作为单位,则应写为1.230×105 ug。要用指数形式表示,它仍是4位有效数字,而不能写成123000ug,否则就误解为6位有效数字。

(三)数字修约规则

为了适应生产和科技工作的需要,我国已经正式颁布了《数值修约规则》的标准(最新的标准是GB 8170-2008),通常称为“四舍六入五成双”法则。

四舍六入五考虑,即当尾数≤4时舍去,尾数≥6时进位。当尾数恰为5时,则应视保留的末位数是奇数还是偶数,5前为偶数应将5舍去,5前为奇数则进位。

这一法则的具体运用如下:

(1)若被舍弃的第一位数字大于5,则其前一位数字加1。如28.2645只取3位有效数字时,其被舍弃的第一位数字为6,大于5,则有效数字应为28.3。

(2)若被舍弃的第一位数字等于5,而其后数字全部为零,则视被保留的末位数字为奇数或偶数(零视为偶数),而定进或舍,末位是奇数时进1、末位为偶数不加1。如28.350,28.250,28.050只取3位有效数字时,分别应为28.4, 28.2及28.0。

(3)若被舍弃的第一位数字为5,而其后面的数字并非全部为零,则进1。如28.2501,只取3位有效数字时,则进1,成为28.3。

(4)若被舍弃的数字包括几位数字时,不得对该数字进行连续修约,而应根据以上各条作一次处理。如2.154546,只取3位有效数字时,应为2.15,而不得按下法连续修约为2.16。

2.154546→2.15455→2.1546→2.155→2.16

(四)有效数字运算规则

1.加减法

在进行加减法时是各个数值的绝对误差的传递,因此它们的和或差的有效数字的保留,应依小数点后位数最少的数据为根据,即结果的绝对误差与各数中绝对误差最大的那个数相适应。例如:28.1+15.46+1.04643=?,相加的结果是44.60643,根据上面的规则,小数点后只能保留一位,故其值为44.6。也可以小数点后位数最少的数据28.1为准,将其它数修约为带一位小数的数,再相加求和,也得到同样结果为44.6。

2.乘除法

在进行乘除法是各个数值的相对误差的传递,因此,所得结果的有效数字可按有效数字最少的那个数来保留,即结果的相对误差应与各数中相对误差最大的那个数相适应。例如:0.0234×17.854/128.6=0.0032487…,在上述的3个数中0.0234是有效数字最少的,是3位有效数字,因此计算结果也相应取3位有效数字,为0.00325。

在运算中,各数值计算有效数字位数时,当第一位有效数字≥8时,有效数字位数可以多计1位。如8.34是3位有效数字,在运算中可以作4位有效数字看待。

有效数字的运算法,目前还没有统一的规定,可以先修约,然后运算,也可以直接用计算器计算,然后修约到应保留的位数,其计算结果可能稍有差别,不过也是最后可疑数字上稍有差别,影响不大。

3.自然数

在分析化学运算中,有时会遇到一些倍数或分数的关系,如:

水的分子量=2×1.008 +16.00 =18.02

在这里分母“3”和“2×1.008”中的“2”,都不能看作是1位有效数字。因为它们是非测量所得到的数,是自然数,其有效数字位数,可视为无限的。

4.分析结果报出的位数

在报出分析结果时,分析结果数据≥10%时,保留4位有效数字;数据1%~10%之间时,保留3位有效数字;数据≤1%时,保留2位有效数字。

相关链接:容量仪器的检定

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