Laboratorijski eksperimenti i mjerenja

Mjerenje mase – vaganje

Za mjerenje mase u laboratoriju služe laboratorijske vage koje mogu biti tehničke ili analitičke, a razlikuju se prema točnosti i količini uzorka koji mogu izvagati. Analitičke vage mjere masu na četiri decimale, a tehničke na dvije decimale. Uzorak se kod vaganja ne stavlja izravno na vagu, već u posudicu. Oznaka za masu je m, a jedinica za masu koja se koristi u kemiji najčešće je gram (g).

Mjerenje volumena

Za mjerenje volumena tekućina koristi se odmjerno posuđe. Za približno mjerenje volumena koriste se menzure, a za točnije mjerenje koriste se pipete, odmjerne tikvice i birete. Volumen na odmjernim posudama je označen u mililitrima (mL) gdje 1 mL odgovara volumenu 1 cm³, a općenito se označava slovom V.
Razlikujemo dvije vrste pipeta, to su graduirane i trbušaste. Graduirane pipete na sebi imaju ucrtanu mjernu sklalu razdijeljenu na jedinice i desetinke mililitra. Trbušaste pipete služe za točno mjerenje točno određenog volumena (alikvota), zapisanog na pipeti, za koji su baždarene. Zbog širokog vrata, graduirane pipete su manje precizne od trbušastih.

Pri očitavanju volumena, razina tekućine mora biti u razini očiju.

Zakrivljena površina tekućine u odmjernom posuđu tvori meniskus. Kod meniskusa možemo odrediti gornji i donji rub. Za očitavanje volumena gleda se donji rub meniskusa tj. najniži dio ruba.

Određivanje temperature

Temperaturom se iskazuje zagrijanost tijela. U laboratoriju se za mjerenje temperature upotrebljava termometar koji pokazuje temperaturu u Celzijevim stupnjevima (°C). Ta temperatura označava se slovom t.
Uz stupnjeve Celzijuseve, u kemiji se često temperatura iskazuje u Kelvinima (K) te se takva, termodinamička temperatura, označava slovom T.

Termodinamička temperatura T (u Kelvinima), iz temperature t (u Celzijusevim stupnjevima), računa se prema formuli:

Temperatura t (u Celzijusevim stupnjevima), iz termodinamičke temperature T (u Kelvinima), računa se prema formuli:

Srednja vrijednost i pogreške mjerenja

Kod velikog broja mjerenja, rezultat se najčešće izražava kao jedna vrijednost. Potrebno je odrediti vrijednost mjerenja koja najbolje opisuje dobivene rezultate mjerenja, a to se često izražava kao srednja vrijednost (aritmetička sredina) svih mjerenja.

Srednja vrijednost računa se kao zbroj vrijednosti svih mjerenja podijenjenim sa brojem mjerenja, gdje je srednja vrijednost, x pojedino mjerenje, a n broj mjerenja:

Da bi rezultati mjerenja bili prihvatljivi, moraju imati određenu točnost i preciznost. Preciznost nam govori koliko su pojedina mjerenja bliska po vrijednosti (pr. izvedemo 5 mjerenja i uspoređujemo koliko su vrijednosti slične). Točnost nam govori koliko je vrijednost našeg mjerenja blisko točnoj vrijednosti, odnosno onoj vrijednosti koju smo uzeli kao prihvatljivu. U kojoj mjeri je naš rezultat točan, određujemo prema pogrešci mjerenja. Razlikujemo apsolutnu i relativnu pogrešku mjerenja.

Apsolutna pogreška je razlika između prave vrijednosti i one vrijednosti dobivene mjerenjem.
Računa se kao:

Gdje je E apsolutna pogreška, x_i prava vrijednost, a x_t vrijednost dobivena mjerenjem.
Relativna pogreška omjer je apsolutne pogreške i vrijednosti dobivene mjerenjem.
Računa se kao:

Gdje je E_r relativna pogreška, x_i prava vrijednost, a x_t vrijednost dobivena mjerenjem.

Značajne znamenke

Vrijednosti mjerenja mogu imati beskonačno mnogo znamenki, ali sve znamenke u tom broju ne predstavljaju točnu vrijednost mjerenja. Iz tog razloga mora se procijeniti koje su od znamenki u broju značajne kako bi dobili što točniji rezultat. U nekom podatku mjerenja, sve sigurne i prva nesigurna znamenka su značajne.

Pravila za određivanje značajnih znamenki jesu:

1. Sve nule na početku broja zanemaruju se (pr. u broju 0.0015 zanemaruju se prve tri nule i rezultat ima 2 značajne znamenke, 1 i 5)
2. Sve nule na kraju broja zanemaruju se osim ako nisu iza decimalnog zareza (pr. u broju 50 nula se zanemaruje i broj ima jednu značajnu znamenku 5)
3. Sve ostale znamenke, uključujući nulu između brojaka koje nisu nule, značajne su (pr. u broju 0.504 broj ima tri značajne znamenje 5, 0 i 4)

Kod zbrajanja i oduzimanja rezultat će imati onoliko znamenki iza decimalnog zareza koliko ih ima podatak s najmanjim brojem decimala.

U množenju i dijeljenju rezultat će imati onoliko značajnih znamenki koliko ih ima podatak s najmanjim brojem značajnih znamenki.

U logaritmu broja zadrži se onoliko znamenki desno od decimalnog zareza koliko je značajnih znamenki u početnom broju. U antilogaritmu broja zadrži se onoliko znamenki koliko je znamenki desno od decimalnog zareza u početnom broju.