تظهر نتائج العمليات الحسابية والقياسات في الكيمياء على شكل قيمة مكونة من عدة منازل قد تتضمن منازل عشرية ، مثل الرقم 1.3225 وتحتوي هذه النتائج على ما يسمى بالأرقام المعنوية (Significant Figures)، وهي أي أرقام غير الصفر، أو الصفر المحاصر بين أعداد أخرى مثل الرقم 10034 فالأصفار هنا تعتبر أرقام معنوية أيضاً.
ما هي الأرقام المعنوية في الكيمياء؟
يطلق مفهوم الأرقام المعنوية على العدد الصحيح من القيم الناتجة من القياس أو الحساب، وتمثل الأرقام المعنوية أو ما يسمى أحيانا بالمنازل المعنوية حدود قيم القياس أو الحساب المتأكد منها، واتفق العلماء على أن القراءة أو القياس يجب أن تكون جميع قيمها معروفة، وتحدد هذه الأرقام عن طريق القراءة المباشرة من جهاز قياس، مثل: المسطرة أو الورنية ، أو عبر جهاز إلكتروني مثل الميزان، ولكل منها طريقة معينة لقراءة وتحديد الأرقام المعنوية لكل قيمة ظاهرة، وفيما يأتي مثال على بعض منها:
تحديد قراءة رقم معنوي على مسطرة
يجب أن تتضمن قراءة القيمة جميع منازل الأرقام المؤكدة (الأرقام الموجودة على المسطرة) بالإضافة لمنزلة غير مؤكدة يقدرها من يجري القياس.
تحديد قراءة رقم معنوي على ميزان
يمكن أن يقيس الميزان فقط ما يصل إلى 5 أرقام دقيقة، مما يعني أنه يحدد قيمة ذات خمسة أرقام معنوية.
قواعد الأرقام المعنوية في الكيمياء
فيما يأتي شرح لقواعد قراءة وحسابات الأرقام المعنوية في الكيمياء:
قواعد قراءة الأرقام المعنوية في الكيمياء
تتبع القواعد الآتية في تحديد الأرقام المعنوية في الكيمياء:
- تعد جميع الأرقام غير الصفرية أرقامًا معنوية، فعلى سبيل المثال: يحتوي الرقم 33.2 على ثلاثة أرقام معنوية لأن جميع الأرقام غير صفرية.
- تعد الأصفار الموجودة بين أرقام غير صفرية أرقام معنوية، فعلى سبيل المثال: يحتوي الرقم 2051 على أربعة أرقام معنوية.
- لا تعد الأصفار البادئة (Leading) أرقامًا معنوية، فعلى سبيل المثال: يحتوي الرقم 0.54 على رقمين معنويين فقط وهما رقما 5 و4.
- تعد الأصفار الزائدة على يمين الفاصلة العشرية أرقامًا معنوية، فعلى سبيل المثال: يحتوي الرقم 92.00 على 4 أرقام معنوية.
- تعد الأصفار الزائدة في عدد صحيح على يمين النقطة العشرية أرقامًا معنوية، فعلى سبيل المثال: يحتوي الرقم 0.540 على ثلاثة أرقام معنوية وهم الأرقام 4 و5 والصفر على اليمين.
- لا تعد الأصفار الزائدة في عدد صحيح مع عدم وجود رقم عشري أرقامًا معنوية، فعلى سبيل المثال: يحتوي الرقم 540 على رقمين معنويين فقط.
- تحتوي الأرقام الدقيقة على عدد لا حصر له من الأرقام المعنوية، فعلى سبيل المثال: يساوي مقدار من القيم الآتية: 1 متر = 1.00 متر = 1.0000 متر = 1.0000000000000000000 متر.
- لا تعد الأرقام في الترميز العلمي أرقامًا معنوية، فعلى سبيل المثال: في التعبير 10X لا يمثل أي منهما رقما معنويًا.
قواعد الحسابات للأرقام المعنوية في الكيمياء
تمنح القيم الناتجة عن إجراء العمليات الحسابية رقمًا ذي دقة أكبر مما تسمح به البيانات الأصلية، وبذلك يسهل تحديد الأرقام المعنوية له، ولتحديدها تُتبع القواعد الآتية في تحديد الأرقام المعنوية لناتج العمليات الحسابية في الكيمياء:
- يجب أن يحتوي ناتج عملية الجمع أو الطرح على نفس عدد المنازل العشرية للقيمة الأقل دقة المستخدمة في الحساب، فعلى سبيل المثال: يحتوي الناتج من العملية 1.2 6.50 = 7.7 على رقمين معنويين.
- يعتمد عدد الأرقام المعنوية في ناتج الضرب والقسمة على عدد الأرقام المعنوية ذات القيمة الأقل دقة المستخدمة في الحساب، فعلى سبيل المثال: ناتج هذه العملية 1.4 × 607 = 850 يحتوي على رقمين معنويين.
- يجب مراعاة الحفاظ على نفس عدد الأرقام المعنوية عند التحويل من الشكل العشري إلى الترميز العلمي، فعلى سبيل المثال: يحتوي 0.00012 على رقمين معنويين، وبالتالي فإن الرمز العلمي الصحيح لهذا الرقم سيكون 1.2 × 10.
