1.3.การวัปริมาณสาร

 1.3.การวัดปริมาณสาร

            ในปฏิบัติการเคมีจำเป็นต้องมีการชั่งตวง และวัดปริมาณสารซึ่งการชั่ง ตวง วัด มีความคลาดเคลื่อนที่เกิดจากอุปกรณ์ ที่ใช้หรือผู้ปฏิบัติการที่จะปฏิบัติการที่จะส่งผลให้การทดลองที่ได้มีความมากกว่าหรือน้อยกว่าค่าจริง ความหน้าเชื่อถือของข้อมูลสามารถพิจารณาได้ 2 ส่วนด้วยกันคือ ความเที่ยง และความแม่นยำของข้อมูลโดยความเที่ยงคือ ความใกล้เคียงของค่าเฉลี่จากการวัดซ้ำเทียบกับค่าจริง

            1.3.1.อุปกรณ์วัดปริมาตร

                อุปกรณ์วัดปริมาตรสารเคมีที่เป็นของเหลวที่ใช้ในห้องปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์มีหลายชนิด แต่ละชนิดมีขีดและตัวเลขแสดงปริมาตรที่ำได้รับการตรวจสอบมาตรฐานและกำหนดความคลาดเคลื่อน ที่ย่อมรับได้บางชนิดมีความคลาดเคลื่อนน้อย บางชนิดมีความคลาดเคลื่อนมาก ในการเลือกใช้ต้องคำนึงถึงความเหมาะสมกับปริมาตรและระดับความแม่นที่ต้องการอุปกรณ์วัดปริมาตรบางชนิดที่ได้ใช้งานในการปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์ เช่น บีกเกอร์ ขวดรูปกรวย กระบอกตวง เป็นอุปกรณ์ที่ไม่สามารถบอกปริมาณได้แม่นมากพอสำหรับการทดลองในบางปฏิบัติการ

            บีกเกอร์  มีลักษณะเป็นทรงกระบอกปากกว้าง มีขีดบอกปริมาตรในระดับมิลลิลิตรมีหลายขนาน  ดังรูป

            ขวดรูปกรวย   มีลักษณะคล้ายผลชมพู่ มีขีดบอกปริมาตรในระดับมิลลิลิตร มีหลายขนาด

            กระบอกตวง    มีลักษณะเป็นทรงกระบอก มีขีดบอกปริมาตรในระดับมิลลิลิตร มีหลายขนาด

     

       นอกจากนี้ยังมีอุปกรณ์ที่สามารถวัดปริมาตรของของเหลวได้แม้นมากกว่าอุปกรณ์ข้างต้น โดยมีทั้งที่เป์นการวัดปริมาตรของของเหลวที่บรรจุอยู่ภายใน และการวัดปริมาตรของของเหลวที่ถ่ายเท เช่น ปิเปตต์ บิวเรตต์ ขวดกำหนดปริมาตร
      
            ปิเปตต์    เป็นอุปกรณ์วัดปริมาตรที่มีความแม่นสูง ซึ่งใช้สำหรับถ่ายเทของเหลว ปิเปตต์ที่ใช้กันทั่วไปมี 2 แบบ คือ แบบปริมาตรซึ่งมีกระเปาะตรงกลาง มีขีดบอกปริมาตรเพียงค่าเดียว และแบบใช้ตวง มีขีดบอกปริมาตรหลายค่า

      
             บิวเรตต์    เป็นอุปกรณ์สำหรับถ่ายเทของเหลวในปริมาตรต่าง ๆ ตามต้องการ มีลักษณะเป็นทรงกระบอกยาวที่มีขีดบอกปริมาตร และมีอุปกรณ์ควบคุมการไหลของเหลวที่เรียกว่า ก็อกปิดเปิด

       
            หนดกำหนดปริมาตร    เป็นอุปกรณ์สำหรับวัดปริมาตรของของเหลวที่บรรจุ
ภายใน ใช้สำหรับเตรียมสารละลายที่ต้องการความเข้มข้นแน่นอน มีขีดบอกปริมาตรเพียงขีดเดียวมีจุกปิดสนิท ขวดกำหนดปริมาตรมีหลายขนาด

            การใช้อุปกรณ์วัดปริมาตรเหล่านี้ให้ได้ค่าที่น่าเชื่อถือจะต้องมีการอ่านปริมาตรของของเหลวให้ถูกวิธี โดยต้องให้สายตาอยู่ระดับเดียวกันกับระดับส่วนโค้งของของเหลว โดยถ้าส่วนโค้งของของเหลวมีลักษณะเว้า ให้อ่านปริมาตรที่จุดต่ำสุดของส่วนโค้งนั้น แต่ถ้าส่วนโค้งของของเหลวมีลักษณะนูน ให้อ่านปริมาตรที่จุดสูงสุดของส่วนโค้งนั้น การอ่านค่าปริมาตรของของเหลวให้อ่านตามขีดบอกปริมาตรและประมาณค่าทศนิยมตำแหน่งสุดท้าย

            1.3.2 อุปกรณ์วัดมวล
                เครื่องชั่ง เป็นอุปกรณ์สำหรับวัดมวลของสารทั้งที่เป็นของแข็งและของเหลว ความน่าเชื่อถือของค่ามวลที่วัดได้ขึ้นอยู่กับความละเอียดของเครื่องชั่งและวิธีการใช้เครื่องชั่ง เครื่องชั่งที่ใช้ในห้องปฏิบัติการเคมีโดยทั่วไปมี 2 แบบ คือ เครื่องชั่งแบบสามคาน  และเครื่องชั่งไฟฟ้า  ซึ่งมีส่วนประกอบหลัก

     

            1.3.3 เลขนัยสำคัญ

                ค่าที่ได้จากการวัดดาวยอุปกรณ์การวัดต่าง ๆ ประกอบด้วยตัวเลขและหน่วย โดยค่าตัวเลขที่วัดได้จากอุปกรณ์แต่ละชนิดอาจมีความละเอียดไม่เท่ากัน ซึ่งการบันทึกและรายงานค่าการอ่านต้องแสดงจำนวนหลักของตัวเลขที่สอดคล้องกับความละเอียดของอุปกรณ์

            การนับเลขนัยสำคัญ

        การนับเลขนัยสำคัญของข้อมูลมีหลักการ ดังนี้

            1. ตัวเลขที่ไม่มีเลขศูนย์ทั้งหมดนับเป็นเลขนัยสำคัญ เช่น1.23 มีเลขนัยสำคัญ 3 ตัว

            2. เลขศูนย์ที่อยู่ระหว่างตัวเลขอื่น นับเป็นเลขนัยสำคัญ เช่น6.02 มีเลขนัยสำคัญ 3 ตัว 72.05 มีเลขนัยสำคัญ 4 ตัว
            3. เลขศูนย์ที่อยู่หน้าตัวเลขอื่น ไม่นับเป็นเลขนัยสำคัญ เช่น0.25 มีเลขนัยสำคัญ 2 ตัว 0.025 มีเลขนัยสำคัญ 2 ตัว
            4. เลขศูนย์ที่อยู่หลังตัวเลขอื่นที่อยู่หลังทศนิยม นับเป็นเลขนัยสำคัญ เช่น 0.250 มีเลขนัยสำคัญ 3 ตัว 0.0250 มีเลขนัยสำคัญ 3 ตัว
            5. เลขศูนย์ที่อยู่หลังเลขอื่นที่ไม่มีทศนิยม อาจนับหรือไม่นับเป็นเลขนัยสำคัญก็ได้ 1 เช่น100 อาจมีเลขนัยสำคัญเป็น 1 2 หรือ 3 ตัวก็ได้เนื่องจากเลขศูนย์ในบางกรณีอาจมีค่าเป็นศูนย์จริง ๆ จากการวัด หรือเป็นตัวเลขที่ใช้แสดงให้เห็นว่าค่าดังกล่าวอยู่ในหลักร้อย
            6. ตัวเลขที่แม่นตรง (exact number) เป็นตัวเลขที่ทราบค่าแน่นอนมีเลขนัยสำคัญเป็นอนันต์ เช่น ค่าคงที่ เช่น π = 3.142…  มีเลขนัยสำคัญเป็นอนันต์ค่าจากการนับ เช่น ปิเปตต์ 3 ครั้ง เลข 3 ถือว่ามีเลขนัยสำคัญเป็นอนันต์ค่าจากการเทียบหน่วย เช่น 1 วัน มี 24 ชั่วโมง ทั้งเลข 1 และ 24 ถือว่ามีเลขนัยสำคัญเป็นอนันต์
            7. ข้อมูลที่มีค่าน้อย ๆ หรือมาก ๆ ให้เขียนในรูปของสัญกรณ์วิทยาศาสตร์2 โดยตัวเลขสัมประสิทธิ์
        ทุกตัวนับเป็นเลขนัยสำคัญ เช่น
        6.02 × 10²³ มีเลขนัยสำคัญ 3 ตัว
        1.660 × 10-²⁴ มีเลขนัยสำคัญ 4 ตัว
        ค่าตัวเลข 100 ในตัวอย่างข้อ 5 สามารถเขียนในรูปของสัญกรณ์วิทยาศาสตร์ แล้วแสดงเลขนัย สำคัญได้อย่างชัดเจน เช่น
        1 × 10² มีเลขนัยสำคัญ 1 ตัว
        1.0 × 10² มีเลขนัยสำคัญ 2 ตัว
        1.00 × 10² มีเลขนัยสำคัญ 3 ตัว  
             การนำค่าตัวเลขที่ได้จากการวัดมาคำนวณจะต้องคำนึงถึงเลขนัยสำคัญของผลลัพธ์ โดยการคำนวณส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับตัวเลขที่ได้จากอุปกรณ์ที่แตกต่างกันทั้งหน่วยและความละเอียด ดังนั้นต้องมีการตัดตัวเลขในผลลัพธ์ด้วยการปัดเศษ ดังต่อไปนี้

            การปัดตัวเลข
        การปัดตัวเลข  พิจารณาจากตัวเลขที่อยู่ถัดจากตำแหน่งที่ต้องการ

ดังนี้
         1. กรณีที่ตัวเลขถัดจากตำแหน่งที่ต้องการมีค้าน้อยกว่า 5 ให้ตัดตัวเลขที่อยู่ถัดไปทั้งหมด เช่น 5.7432 ถ้าต้องการเลขนัยสำคัญ 2 ตัว ปัดเป็น 5.7 ถ้าต้องการเลขนัยสำคัญ 3 ตัว ปัดเป็น 5.74
         2. กรณีที่ตัวเลขถัดจากตำแหน่งที่ต้องการมีค่ามากกว่า 5 ให้เพิ่มค่าของตัวเลขตำแหน่งสุดท้าย ที่ต้องการอีก 1 เช่น 3.7892 ถ้าต้องการเลขนัยสำคัญ 2 ตัว ปัดเป็น 3.8 ถ้าต้องการเลขนัยสำคัญ 3 ตัว ปัดเป็น 3.79
         3. กรณีที่ตัวเลขถัดจากตำแหน่งที่ต้องการมีค่าเท่ากับ 5 และมีตัวเลขอื่นที่ไม่ใช่ 0 ต่อจากเลข5 ให้เพิ่มค่าของตัวเลขตำแหน่งสุดท้ายที่ต้องการอีก 1 เช่น 2.1652 ถ้าต้องการเลขนัยสำคัญ 3 ตัว ปัดเป็น 2.17 กรณีที่ตัวเลขถัดจากตำแหน่งที่ต้องการมีค่าเท่ากับ 5 และมี 0 ต่อจากเลข 5 ให้พิจารณาโดยใช้หลักการในข้อ 4
         4. กรณีที่ตัวเลขถัดจากตำแหน่งที่ต้องการมีค่าเท่ากับ 5 และไม่มีเลขอื่นต่อจากเลข 5 ต้องพิจารณาตัวเลขที่อยู่หน้าเลข 5 ดังนี้
              4.1 หากตัวเลขที่อยู่หน้าเลข 5 เป็นเลขคี่ ให้ตัวเลขดังกล่าวบวกค่าเพิ่มอีก 1 แล้วตัดตัวเลข ตั้งแต่เลข 5 ไปทั้งหมด เช่น 0.635 ถ้าต้องการเลขนัยสำคัญ 2 ตัว ปัดเป็น 0.64
              4.2 หากตัวเลขที่อยู่หน้าเลข 5 เป็นเลขคู่ ให้ตัวเลขดังกล่าวเป็นตัวเลขเดิม แล้วตัดตัวเลข  ตั้งแต่เลข 5 ไปทั้งหมด เช่น 0.645 ถ้าต้องการเลขนัยสำคัญ 2 ตัว ปัดเป็น 0.64 สำหรับการคำนวณหลายขั้นตอน การปัดตัวเลขของผลลัพธ์ให้ทำในขั้นตอนสุดท้ายของการคำนวณ

         การบวกและการลบ

             ในการบวกและลบ ผลลัพธ์ที่ได้จะมีจำนวนตัวเลขที่อยู่หลังจุดทศนิยมเท่ากับข้อมูลที่มีจำนวนตัวเลขที่อยู่หลังจุดทศนิยมน้อยที่สุด
         การคูณและการหาร
             ในการคูณและการหาร ผลลัพธ์ที่ได้จะมีจำนวนเลขนัยสำคัญเท่ากับข้อมูลที่มีเลขนัยสำคัญน้อยที่สุด