สมบัติของสสารเชิงปริมาณจะเกี่ยวข้องกับตัวเลขที่วัดได้จากเครื่องมือต่าง ๆ เช่น กระบอกตวง ขวดวัดปริมาตร บิวเรต ปิเปต เครื่องชั่ง ฯลฯ ซึ่งตัวเลขที่วัดได้โดยตรงนั้นต้องมีหน่วยกำกับจึงจะเกิดความชัดเจน ดังตัวอย่าง นายแดงต้องการซัลฟิวริกเข้มข้น 12 ตัวเลข 12 ไม่มีหน่วย จึงไม่รู้ว่านายแดงต้องการกรดซัลฟิวริกเข้มข้น 12 โมลาร์ หรือ 12 นอร์มอล หรือ 12 โมแลล หรือร้อยละ 12 หรือ 12 ppm ดังนั้นค่าของปริมาณจะต้องมีหน่วยของการวัดกำกับไว้ด้วยเสมอ
หน่วยที่ใช้วัดทางวิทยาศาสตร์มีทั้งระบบเมตริก (metric system) และระบบอังกฤษ (English system) แต่ในปี ค.ศ.1960 องค์กรนานาชาติได้มีการประชุมใหญ่เกี่ยวกับหน่วยของการวัดและเสนอให้ปรับปรุงหน่วยระบบเมตริก เป็นหน่วยมาตรฐานสากล หรือหน่วยระบบเอสไอ (SI ย่อมาจากภาษาฝรั่งเศสว่า System International d’ Units) หน่วยระบบเอสไอประกอบด้วยหน่วยพื้นฐาน 7 ประเภท คือ หน่วยของมวล ความยาว เวลา กระแสไฟฟ้า อุณหภูมิ ความเข้มการส่องสว่าง ปริมาณของสาร ดังตาราง 1.2
ตาราง 1.2 หน่วยพื้นฐานในระบบเอสไอ
ซึ่งหน่วยพื้นฐาน(basis units) เหล่านี้มีรายละเอียดดังนี้
มวล
หน่วยของมวล คือ กิโลกรัม (kg) หมายถึง มวลของแท่งแพลตินัมที่เก็บไว้ที่สถาบันน้ำหนักและการวัดระหว่างประเทศ (International Bureau of Weights and Measures) ในประเทศฝรั่งเศส
ความยาว
หน่วยของความยาว คือ เมตร (m) หมายถึง 1650763.73 ความยาวคลื่นของการแผ่รังสีของคริปตอน – 86 ซึ่งแทรนซิชันจาก 2p ไปยัง 5d ในสุญญากาศ
เวลา
หน่วยของเวลา คือ วินาที (s) หมายถึง 9.192631770 x 109 คาบของการแผ่รังสีของ Cs – 133 ซึ่งแทรนซิชันระหว่างสองระดับไฮเปอร์ไฟด์ (hyperfine) ของสถานะพื้น
อุณหภูมิ
หน่วยของอุณหภูมิคือ เคลวิน (K) หมายถึง 1/273.15 ของอุณหภูมิอุณหพลศาสตร์ของจุดร่วมสาม (triple point) ของน้ำ
กระแสไฟฟ้า
หน่วยของกระแสไฟฟ้าคือ แอมแปร์ (A) หมายถึง กระแสไฟฟ้าที่อยู่ในตัวนำ 2 ตัว (ซึ่งเล็กมากจนไม่คิดภาคตัดขวางและยาวอนันต์) ที่วางขนานกันห่างกัน 1 เมตรในสุญญากาศทำให้เกิดแรงเท่ากับ 2 x 10-7 นิวตันต่อเมตร
โมล
โมล (mol) เป็นปริมาณของสารที่ประกอบด้วยอนุภาค (อะตอม โมเลกุล ไอออน หรืออนุภาคอื่นใด) เป็นจำนวนเท่ากับจำนวนอะตอมในคาร์บอน – 12 ไอโซโทป 12 กรัม หรือ 0.012 กิโลกรัม
ลูมินอสซิตี้
หน่วยของลูมินอสซิตี้ (luminosity) หรือความเข้มของการส่องสว่าง คือ แคนเดลา (candela: cd) มีค่าเท่ากับความเข้มที่ตกตั้งฉากกับพื้นผิว 1/160000 ตารางเมตรของวัตถุดำที่อุณหภูมิของแพลตินัมแข็งภายใต้ความดัน 101325 นิวตันต่อตารางเมตร
ส่วนหน่วยอื่น ๆเป็นหน่วยที่แปลงมาจากหน่วยพื้นฐานเรียกว่า หน่วยอนุพัทธ์ (derived unit) ซึ่งชื่อ สัญลักษณ์และนิยามของหน่วยได้แสดงไว้ในตาราง1.3
คำนำหน้าหน่วย
เนื่องจากหน่วยเอสไอของปริมาณทางกายภาพบางอย่างก็มีค่าน้อยมาก บางอย่างก็มีค่าใหญ่มาก ทำให้ไม่สะดวกในการใช้ จึงนิยมใช้คำนำหน้าหน่วยดังแสดงในตาราง 1.4
ตาราง 1.4 รายการคำนำหน้าหน่วย
ตัวอย่าง
1 000 000 V = 1 megavolt = 1 MV
0.000 000 001 s = 1 nanosecond = 1 ns
การใช้คำนำหน้าหน่วยมีหลักการดังนี้
1. ใช้คำนำหน้าหน่วยเพียงคำเดียว ไม่ใช้ซ้อนกัน ดังตัวอย่าง
10-9 s = 1 ns ไม่ใช่ 1 m ms
10-9 kg = 1 mg ไม่ใช่ 1 nkg
2. การยกกำลังหน่วยที่มีคำนำหน้าหน่วย หมายความว่า ยกกำลังทั้งคำนำหน้าหน่วยและหน่วยด้วย เช่น
km2 = (km)2 = (1000 m )2 = 106m2 ไม่ใช่ 1000 m2
mm3 = (mm)3 = (10-6 m )3 = 10-18m3 ไม่ใช่ 10-6 m3
หลักการใช้หน่วยระบบเอสไอ
1. หน่วยเอสไอเป็นเอกพจน์เสมอ เช่น km ไม่ใช่ kms
2. ไม่ต้องใส่จุดต่อท้ายตัวย่อของหน่วย เช่น km ไม่ใช่ km.
3. ในกรณีตัวเลขที่มีทศนิยม จะใช้จุดแสดงทศนิยมหรือใช้เครื่องหมาย , ก็ได้ แต่ต้องเขียนบนเส้นบรรทัดไม่เขียนลอยเหนือบรรทัด เช่น 3.5 หรือ 3,5
4. ตัวเลขหน้าและหลังทศนิยม เขียนเป็นกลุ่ม กลุ่มละ 3 ตัว โดยไม่ต้องเขียนเครื่องหมายใด ๆ คั่น เช่น 26 743 201.127 45
5. กรณีอุณหภูมิเป็นเคลวิน (K) ไม่ต้องใส่เครื่องหมายองศา ( ° ) เช่น 273 K ไม่ใช่ 273 oK
6. ไม่นิยมใช้ขีด / แต่ถ้าต้องการใช้จะใช้ไม่เกิน 1 ครั้งในหน่วยเดียวกัน เช่น Jmol-1K-1 หรือ J/mol.K ไม่ใช่ J/mol/K
7. เมื่อนำหน่วยมาคูณกันอาจแสดงด้วยจุดหรือเว้นช่องว่างระหว่างหน่วยไว้เช่น เมตร x เคลวิน เขียนเป็น m.K หรือ m K ไม่ใช่mK ซึ่งทำให้เข้าใจผิดเป็นมิลลิ-เคลวิน
8. ข้อสังเกตเกี่ยวกับหน่วยที่ใช้วัดปริมาณต่าง ๆ ทางเคมีซึ่งใช้อยู่เสมอ ๆ ได้แก่ มวล ซึ่งหน่วยเอสไอใช้กิโลกรัม ส่วนความยาวใช้เมตร ถ้าสิ่งใดมีขนาดเล็ก เช่น ความยาวคลื่นแสง ก็ใช้ นาโนเมตร (nanometer, nm) ซึ่งเท่ากับ 10-9 เมตร (เทียบเท่า 10 ในระบบเมตริก) นอกจากนี้ยังใช้พิโกเมตร (picometre, pm = 10-12 m ) สำหรับความยาวของพันธะเคมีด้วย
สำหรับค่าคงที่ในหน่วยเอสไอได้แสดงในตารางที่ 1.5
ตาราง 1.5 ค่าคงที่ในระบบเอสไอ
หน่วยที่นิยมใช้
การใช้หน่วย SI เป็นที่ยอมรับกันมากในระดับสากล แต่ก็ยังพบหน่วยที่นิยมใช้อื่น ๆ เช่น หน่วยปริมาตรยังใช้เป็นลิตร (l) หรือมิลลิลิตร (ml) แทนที่จะเป็นหน่วยเอสไอ dm3 หรือ cm3 หน่วยความเข้มข้นเป็นโมลต่อลิตร (mol/l) แทนที่จะเป็นโมลต่อลูกบาศก์เดซิเมตร (mol dm-3) และความยาวพันธะเป็น Å แทน 10-10 m และยังมีฟังก์ชันหลายประเภทที่ไม่ใช้หน่วย SI เช่น แรง ความดัน และพลังงาน เป็นต้น ดังนั้นเพื่อความสะดวกในการใช้งานก็สามารถแปลงหน่วยให้สัมพันธ์กับหน่วย SI ได้
ความดัน
พลังงาน
เมื่อ dyn หมายถึง dyne
kg f หมายถึง kilo force
atm หมายถึง atmosphere
cal หมายถึง calorie
eV หมายถึง electron volt
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น