¿Cuál es el propósito de usar figuras significativas en química?

Cuando trabajamos con VALORES EXPERIMENTALES en CIENCIA e INGENIERÍA, normalmente nos preocupa la PRECISIÓN de los VALORES utilizados en los CÁLCULOS.

Las CIFRAS SIGNIFICATIVAS se utilizan para CUENTAR la INCERTIDUMBRE INEVITABLE en la MEDICIÓN DE LOS VALORES.

Al realizar CÁLCULOS, deberá tomar NOTA del número de CIFRAS SIGNIFICATIVAS de cada valor, para mantener un nivel constante de PRECISIÓN en sus CÁLCULOS.

Existen CINCO REGLAS que rigen la aplicación de CIFRAS SIGNIFICATIVAS en los cálculos:

1. Los dígitos que no son cero siempre son SIGNIFICATIVOS. Por ejemplo, el número 4.8383 tiene 5 cifras significativas y el número 5.21 contiene 3 cifras significativas.

2. Cualquier ceros entre dos dígitos significativos o dígitos distintos de cero son SIGNIFICATIVOS. Por ejemplo, el número 1.08 tiene 3 cifras significativas y el número 3.2808 tiene 5 cifras significativas.

3. Los ceros antes del punto decimal son marcadores de posición y NO SON SIGNIFICATIVOS. Por ejemplo, el número 0.000482 tiene tres cifras significativas y el número 0.005011 tiene cuatro cifras significativas

4. Los ceros después del decimal y las cifras posteriores son SIGNIFICATIVOS. Por ejemplo, el número 0.3210 tiene cuatro cifras significativas, y el número 0.120 tiene tres cifras significativas.

5. Los dígitos exponenciales en notación científica NO SON SIGNIFICATIVOS. Por ejemplo, el número 1.38 x 10 ^ 6 tiene tres cifras significativas, y el número 0.1082 x 10 ^ -23 tiene cuatro cifras significativas.

Como las CIFRAS SIGNIFICATIVAS se usan para reflejar la CANTIDAD de PRECISIÓN en las MEDICIONES, hay dos reglas que gobiernan las OPERACIONES ARITMÉTICAS de CIFRAS SIGNIFICATIVAS en los CÁLCULOS.

Fuera de estas DOS REGLAS, se debe seguir el ORDEN normal de las OPERACIONES para todos los CÁLCULOS.

Regla 1: suma y resta

Al AGREGAR o RESTRUIR valores, el VALOR FINAL debe tener solo la cantidad de DECIMALES que la MEDIDA DE PRECISIÓN MÍNIMA con el menor número de LUGARES DECIMALES.

En ADICIÓN, o RESTRICCIÓN, la respuesta no puede tener MÁS DÍGITOS a la DERECHA del punto decimal que cualquiera de los números originales.

Por ejemplo, CALCULE la SUMA de tres medidas de MASA dadas como 153 g, 1.8 gy 9.16 g:

1,53 g + 1,8 g + 9,16 g = 163,96 g

Como la MEDIDA MÍNIMA PRECISA es 153 g con 0 LUGARES DECIMALES, el VALOR FINAL de la SUMA se muestra como:

164 g

Regla 2: Multiplicación y división

Al MULTIPLICAR o DIVIDIR, el VALOR FINAL solo puede tener tantas CIFRAS SIGNIFICATIVAS como la MEDIDA MÁS PRECISA CON EL MENOS CIFRAS SIGNIFICATIVAS.

En MULTIPLICACIÓN y DIVISIÓN, el número de CIFRAS SIGNIFICATIVAS en el PRODUCTO o el COTIENTE está determinado por la MEDIDA MÁS PRECISA que tiene el NÚMERO MÁS PEQUEÑO de CIFRAS SIGNIFICATIVAS.

Por ejemplo, CALCULE el VALOR que requiere la MULTIPLICACIÓN y DIVISIÓN de tres valores como se muestra a continuación:

(34,78 x 11,7) / (0,17)

Como la MEDIDA MÁS PRECISA ES 0.17 con 2 CIFRAS SIGNIFICATIVAS, la RESPUESTA final debe tener DOS CIFRAS SIGNIFICATIVAS.

Toma el valor 2393.682353 de su CALCULADORA y lo redondea a 2,400 y lo EXPRESA en NOTACIÓN CIENTÍFICA con 2 CIFRAS SIGNIFICATIVAS como:

2.4 x 10 ^ 2

Este es un detalle a menudo pasado por alto, pero muy importante. Todas las mediciones contienen algún tipo de incertidumbre, y cifras significativas nos muestran cuál es esa incertidumbre. Aquí hay un ejemplo. Supongamos que tengo dos soluciones: la solución A contiene 3.000 g / L de cloruro de sodio, y la solución B contiene 1.0 g / L de cloruro de sodio. Si mezclo cantidades iguales de cada uno, ¿cuál es la concentración final? Solo puedo decir con precisión 2.0 g / L, porque no sé cuál es la concentración real de la Solución B más allá de eso. Cualquier cosa desde 0.95 g / L a 1.04 g / L se redondea a 1.0 g / L. La Solución A, sin embargo, debe contener entre 2.9995 y 3.0004 g / L para redondear a 3.000 g / L. Este es el punto de cifras significativas: cada vez que realiza un cálculo, su respuesta solo puede ser tan precisa como la MEDIDA MENOS precisa. Esto se aplica a masas, concentraciones, volúmenes, longitudes de onda y cualquier otra cosa que se te ocurra medir.

Al ser una ciencia experimental, y el número de cifras significativas en los datos medidos (pesos y masas, volúmenes, longitudes, etc.), cuando los cálculos se realizan utilizando datos medidos, solo el número de cifras significativas en el resultado calculado es, bueno, significativo . El informe de una densidad (una masa / volumen) solo se conoce por la cantidad de cifras significativas permitidas por las cifras significativas en los datos, y cómo se propagan en el resultado de la división. Lo mismo es cierto para cualquier ciencia experimental en la que el número de figuras conocidas para cualquier medición, y los resultados de los cálculos que usan esas mediciones, limitan el número de figuras en el resultado que son conocidas experimentalmente o significativas.

Se usan para números muy grandes como la constante de Avogadro (6 * 10 ″ 23) y para números muy pequeños. Simplemente le ahorra escribir el número entero y es eficiente en el tiempo. No tiene que usar cifras significativas si una pregunta no se hace sino como una regla general y solo para estar seguro, use cifras significativas si los valores están en cifras significativas en la pregunta. Espero que esto haya ayudado.

La respuesta de Joel es la correcta. Refleja la incertidumbre de las mediciones físicas. A menudo veo demasiada precisión dada a los valores numéricos de personas que deberían saber mejor.