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有效数字的概念与其中“0”的意义


实验室k / 2019-02-12

有效数字的概念

       为了取得准确的分析结果,不仅要准确进行测量而且还要正确记录与计算。所谓正确记录是指正确记录数字的位数。因为数据的位数不仅表示数字大小,也反映测量的准确程度。所谓有效数字,就是实际能测得的数字。

       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,一般应使测得的数值中只有最后一位是可疑的,如果在分析天平上称取试样0.5000克,这不仅表示试样具体的重量,还表示称量的准确程度。如将其重量记录成0.5克则表示该试样是在台秤上称量的。因此记录数据的位数不能任意增加或减少。如在上例中,在分析天平上,测得称量瓶的重量为10.4320克。这个记录说明有六位有效数字,最后一位是可疑的。因为分析天平只能称准到0.0002克。即称量瓶的实际重量应为10.4320±0.0002克。也就是说无论计量仪器如何精密其最后一位数总是估计出来的。因此所谓有效数字就是只保留末一位不准确数字,其余数字均为准确数字。同时从上例也可看出有效数字是和仪器的精密程度有关,即有效数字不仅表明数量大小,而且也反映测量的准确度。

有效数字中“0”的意义

       “0”在有效数字中有种种意义,一种是作为数字定位,另一种是有效数字。例如在分析天平上称量物质得到如下重量。

物质 称量瓶 Na2CO3 H2C2O4 称量纸
重(克) 10.1430 2.1045 0.2104 0.0120
有效数字 六位 五位 四位 三位

       在以上数据中“0”所起的作用是不同的。在10.1430数字中,其中两个“0”都是有效数字,所以它有六位有效数字。在2.1045数字中的“0”也是有效数字,所以它有五位有效数字。在0.2104数字中,小数点前面的“0”是定位用的,在数字中间的“0”是有效数字,所以它有四位有效数字。在0.0120数字中,“1”前面的两个“0”都是定位用的,而末尾的“0”是有效数字,所以它只有三位有效数字。

       综上所述可知数字之间的“0”,和数字末尾的“0”都是有效数字,而数字前面所有的0只起定位作用。以“0”结尾的正整数,有效数字的位数不确定。例如4500这个数,不好确定可能为二位,三位,也可能是四位。遇到这种情况,应根据实际有效数字位数书写成:

4.5×10(3次方)              二位有效数字

4.50×10(3次方)            三位有效数字

4.500×10(3次方)          四位有效数字

因此很大、很小的数字常用10的乘方表示。例如29700可表示为2.97×10(4次方)为三位有效数字,而0.00002970可表示为2.970×10(-5次方)为四位有效数字。有效数字确定后,在书写时一般只保留一位可疑数字,多余的数字采用四舍五入原则处理。

       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0.01毫升,所以当用50毫升滴定管测量溶液体积时,如测量体积大于10毫升,应记录为四位有效数字,写成24.32毫升;如测量体积小于10毫升,应记录为三位有效数字8.13毫升。当用25毫升移液管移取溶液时,应记录为25.00毫升,当用5毫升吸量管吸取溶液时,应记录为5.00毫升。

       当用250毫升容量瓶配制溶液时,则所配制溶液的体积应记录为250.0毫升。当用50毫升容量瓶配制溶液时,则应记录为50.00毫升。

       总而言之,测量结果所记录的数字,应与所用仪器测量的准确度相适应。

 


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