En química, y en otros campos de la ciencia, se deben tomar decisiones basadas en datos científicos. Esto significa realizar mediciones precisas. Es fundamental la comprensión de los detalles que implica registrar y trabajar con estas mediciones para el éxito de todos los campos relacionados con la ciencia.
Las cantidades medidas presentan siempre alguna incertidumbre de allí que, un valor de medición se compone de tres partes, la cantidad numérica, la unidad de medida y el error asociado a dicha medición.
¿Cómo se interpreta esa cantidad numérica?
Si, por ejemplo, se lee el kilometraje recorrido en un odómetro de algunos automóviles, se puede observar que el número que indica los décimos de kilómetros se encuentra a medio camino entre dos valores. Eso indica que puede leer con certeza todos los números del kilometraje, excepto el dígito de los décimos de kilómetro, por lo que es necesario hacer una aproximación. Si el odómetro indica 45.206,3 se conocen con certeza todas las cifras excepto el dígito final 3 (este dígito es incierto).
El número de cifras significativas de un valor medido es igual al número de dígitos que son ciertos, más un dígito adicional redondeado (estimado), que es un dígito incierto. En la lectura del odómetro (45.206,3) hay cinco dígitos ciertos y uno incierto, lo que da un total de seis cifras significativas. Esto quiere decir que la precisión de un número se indica empleando una cantidad idónea de cifras significativas.
Cuando hay ceros en un valor medido, el número de cifras significativas no siempre es igual que el número total de dígitos. El número 0,003, por ejemplo, tiene sólo una cifra significativa porque los ceros son únicamente para identificar la posición decimal, es decir la posición a la que pertenece el 3. Para la identificación del número de cifras significativas se pueden seguir las siguientes reglas:
1. Todos los número enteros distintos de cero son significativos.
2. Todos los ceros a la izquierda del primer dígito distinto de cero no son significativos, pues se emplean para situar el punto decimal.
3. Todos los ceros que se hallen entre dígitos distintos de cero, son significativos.
4. Todos los ceros que aparecen al final de un número que tiene un punto decimal son significativos.
5. Los ceros al final de un número entero que carece de punto decimal generan confusión porque pueden o no ser significativos. Por ejemplo, es imposible saber cuantas cifras significativas representa 500 mL, este número puede tener una, dos o tres cifras significativas, de acuerdo con la precisión de la medición. En estos casos esta confusión se puede evitar si se escribe el número en notación científica.
Cuando se realizan operaciones matemáticas, ¿como se expresa el resultado?
Para la multiplicación y la división, el número de cifras significativas en la respuesta deberá ser igual al número de cifras significativas en el valor menos preciso que se haya empleado. Para la adición y la sustracción, la respuesta se redondea a la misma posición decimal que presenta el valor menos preciso.
En cuanto a los errores asociados a las mediciones (bien sea la desviación estándar, los calculados mediante propagación de errores, etc.) éstos deben ser reportados siempre con una sola cifra significativa. Por ejemplo, si el resultado del calculo del error es 0,321, este valor debe redondearse, de acuerdo a las reglas de redondeo, a 0,3 para así reportarlo con una cifra significativa.
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