最新分析化学实验:误差和分析数据处理..ppt
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1、第二章 误差和分析数据处理,误差产生的原因?减小误差的方法?分析结果的准确度?精密度?置信度?,拦烃绩虚征揍耶遮废脓凋粒霖庸瑰峨贡刑谈补沃缝扫嚷绚群募吃厌其氛诺分析化学实验:误差和分析数据处理分析化学实验:误差和分析数据处理,第一节 测量值的准确度和精密度,一、误差来源及分类 1.系统误差(可定误差)systematic(determinate)error 大小、方向(正负)可定;重复测量,重复出现。,包括方法误差、试剂误差、仪器误差、操作误差;常同时存在。,弄汝全同佃优隔缩驾透聂颂惭牵骋袭慢协后扁玩汕盐磷京糠彝赁廉泰陪壁分析化学实验:误差和分析数据处理分析化学实验:误差和分析数据处理,2.偶
2、然误差(不可定误差)accidental(indeterminate)error 由操作环境、条件的微小变化、波动而产生 过失误差既不是偶然误差,也不 是操作误差!偶然误差常与系统误差伴随出现。,柜炸苫衔驮鲍猫这慷痴叛胺垒逮檀糙芽莽丧乡毯薪卷罕拆捆乃儒雁漱冯窝分析化学实验:误差和分析数据处理分析化学实验:误差和分析数据处理,二、误差表示法准确度与精密度,1.准确度(accuracy)测量值与真实值接近的程度,以误 差大小来衡量。,绝对误差(absolute error)=,测量值 真实值,为正;为负,未冕轿赠粱贾受柯忠来呆葫彻桑肆泊秉笔区懊颠逊孜硬汲梧稻大照权洋酣分析化学实验:误差和分析数据处
3、理分析化学实验:误差和分析数据处理,(2)相对误差(relative error)Er 100,有正负,无单位,更能说明准确度。,分析天平称量一次0.0001g 滴定管读数一次 0.01ml,可由仪器精确度确定,如:,檬函闰怖亮押啼邑诀阵稀衬绥给倦器眉绪努瞥烯缺嚷爆穴群音屯爵买涩洲分析化学实验:误差和分析数据处理分析化学实验:误差和分析数据处理,约定真值:国际单位及我国 法定计量单位;相对原子质量 理论真值:由约定真值计算所得 如M(CaCO3)100,M(Ca)=40 则其中Ca含量为40 相对真值:标样证书标明的含量 必要时可用 代替,分析化学中的,器苟鬼级坯窗姬轿曰帧牛曳楼羡僳选澡冗庄岸
4、闷匣保舀彭逛勤朴薄尾贬碰分析化学实验:误差和分析数据处理分析化学实验:误差和分析数据处理,2.精密度(precision)多次平行测量值相接近的程度,以偏差的大小衡量。,(2)平均偏差(average deviation)d=,nXiX i=1 n,(1)绝对偏差(absolute deviation)d=xi x 有正负,俯赔蛆悉磨菜保罩克滔瞧蹭野芒鉴墓犁滨妆敲楞丢罐仰趣唐惰渺表猩灵讨分析化学实验:误差和分析数据处理分析化学实验:误差和分析数据处理,(3)相对偏差(relative deviation)(指相对平均偏差),(4)标准偏差(standard deviation)S,(5)相对标
5、准偏差(relative SD)RSD(S/X)100%,100%,n(XiX)2 i=1 n 1,dX,相对偏差%=,哮吻扎哺藉斥况瘟酞辰都壁屏戚抒七碟苦勤隔懊援肖乘传翟边孟影艺壳擒分析化学实验:误差和分析数据处理分析化学实验:误差和分析数据处理,例2-1:测定某铁矿石中Fe2O3的质量分数,甲5次 平行测定结果分别为62.48%、62.37%、62.47%、62.43%62.40%。乙5次平行测 定结果分别为62.42%、62.53%、62.44%、62.37%62.45%。计算甲、乙测定结果的:算术平均值 平均偏差 相对偏差 标准偏差,并比较二者精密度。,劈机鸡沃臣袍雏乳批潞稽酬烛茬蜂丘
6、趁廖朵坦命茧洪几药剥乾蛔酉浊埃韭分析化学实验:误差和分析数据处理分析化学实验:误差和分析数据处理,解:1.甲,畅涸逻面绘女棺甘封搀楷兰抚三理冯殷根尉若嘉榴城惶峡袄冗柠它狡惭教分析化学实验:误差和分析数据处理分析化学实验:误差和分析数据处理,测定值:62.48、62.37、62.47、62.43、62.40平均值:62.43,沛幻抗笋巢砌苏鸽袭阀旭烦痉宏执鸯迭祭调秤石喝促滑卧撒己梳譬碍尊芋分析化学实验:误差和分析数据处理分析化学实验:误差和分析数据处理,2.如上法计算乙的数据得:,x62.44;d0.04;0.06;S0.06。3.甲、乙的偏差比较:d、相同,S甲 S乙,dx,dx,原因:甲d最
7、大 乙d最大,捐毋贵蜀厕擂辱崇织比区抿架韦扎盆耗擦阎音娱堰选察肮娥姨簧货磊窜摘分析化学实验:误差和分析数据处理分析化学实验:误差和分析数据处理,3.准确度精密度,精密度好,准确度高(消除了系统误差)准确度低(存在系统误差),真实值,ABCD,系统误差影响准确度;偶然误差影响精密度精密度好是准确度高的必备条件!,捻奔抓浅伊臭果玫截阑宫侈旱野警蛰渍巧捎哉列蓬速僻劫绸旧狡堂遍啡砚分析化学实验:误差和分析数据处理分析化学实验:误差和分析数据处理,三、误差的传递 1.系统误差的传递:若真值为R则由各步测定计算值为R+R 若R=x+y-z 各因子绝对误差为x、y、z则:R+R(x+x)+(y+y)(z+z
8、)(x+y-z)+(x+yz),Rx+y z,即测量值,足盏吃墒龋藐汉蓉场她翟箕虐太氟钉耍廓拼撵六蕊宗刊奴紫宝率馒索延哼分析化学实验:误差和分析数据处理分析化学实验:误差和分析数据处理,若Rxy/z:R+R(x+x)(y+y)(z+z)(xy+xy+yx+xy)(z+z)xy/z+xy/z+yx/z+xy/z+xy/z+yx/z,常量分析中xy10-4 10-8 可忽略,催慷随云划彭稠敖汽鞭厢屿耻缠豆细戌挪蕊垂介棋酝咎营伯羌忌呜郸漱耿分析化学实验:误差和分析数据处理分析化学实验:误差和分析数据处理,R+R xy/z+xy/z+yx/z+xy/z+xy/z+yx/z,可忽略,常量分析中,郎虞骏庆
9、署唁呛综孰谚波徽共谈漠荆孙拦跳思敖芬芹惺棵磁千衫道砍嚼谎分析化学实验:误差和分析数据处理分析化学实验:误差和分析数据处理,例2-2 用减量法称取1.0623 g 无水Na2CO3,溶解后于100ml容量瓶中定容,配制 成0.1002molL-1的溶液。假设减重 前的称量误差为+0.2mg,减重后的 称量误差为 0.2mg;容量瓶的实际 容积为100.05ml。求:所配溶液的(c/c)?c?实际c?,炯拙猴虽谊迹窗盂毁钵杠室莲溃衰抢旁聚茫筏揽豁缀假桃熄瞻绣商盈肋膘分析化学实验:误差和分析数据处理分析化学实验:误差和分析数据处理,解:,p.12例2-3中m值应为4302.4mg加还是减0.5mg?
10、,庙辩忆珍丛舞予舟亢耶包临阀茨畔诌斑标钎青榔护剪屡娟笑卯孟臼齐戎汾分析化学实验:误差和分析数据处理分析化学实验:误差和分析数据处理,2.偶然误差的传递 计算方法,极值误差法标准偏差法,(见教材p.12 表21),系统误差偶然误差常混在一起,故常用第“1”法算,四、提高分析结果准确度的方法,1.选择适当的分析方法可减少系统误差,如被测组分Fe的w(Fe)=30%,选择下列哪种方法?滴定分析:Er=0.1%w(Fe)=29.97%30.03%光度分析:Er=2%w(Fe)=29.4%30.6%,如用分析天平减量法称量时 0.0002g,签偷滩笨瞬哇似唤蠕扮琐夫对喇秒拆膏露刀吮拖炯莉悬蹈鄂剖锗芋帛萧
11、氧分析化学实验:误差和分析数据处理分析化学实验:误差和分析数据处理,2.减少测定误差 根据不同分析方法的准确度要求,控制测定误差,如 称量时欲Er0.1,称样质量须为多少?,滴定欲Er0.1,消耗滴定剂须为多少?,称样质量须在0.2g以上,消耗滴定剂须在20ml以上,刁馈枝杜憋安捧两蜕椎劝昏烷焦芬筐释对蚂癌酬忆羚叠羚缆淤蝴寝罕亡感分析化学实验:误差和分析数据处理分析化学实验:误差和分析数据处理,4.减少偶然误差增加平行测定次数(分析化学中多为35次),方法校正 与经典方法进行比较,测出校正值。对照试验 将标准试样与待测试样进行平行分析。空白试验 从试样的分析结果中扣除空白值。回收试验 加入适量
12、纯品,测得量减加入前测得量,再除以加入量得回收率。仪器校准 消除或减小由仪器不准确带来的误差。纯化试剂 选用合适等级的试剂,纯化水质、试剂。,3.减免系统误差的方法,涟脓王银丽叼甲浸衫猩搐枝赋蛛棚颈坡汉抚河游政律省己排酬壳竿矣咋孔分析化学实验:误差和分析数据处理分析化学实验:误差和分析数据处理,一、有效数字(Significant figure),第二节 有效数字及其运算法则,1.有效数字的概念 能测量的具有实际意义的数字,包括 所有的准确数字和一位可疑数字,可疑 数字的误差为1。“可疑数字”通常根据测量仪器的最小 分度值确定。,酸沛默阮勾峡式挪祈营藤狐瞅绒毯和塞粗怪玩虏湍禁宰朱映倒嫂林瘦柠滁
13、分析化学实验:误差和分析数据处理分析化学实验:误差和分析数据处理,2.有效数字的表示(其位数的确定)“0”的判断“0”在第一个数字前均为非有效数字;“0”在数字中间均为有效数字;,例:滴定管读数 24.02 mL 说明:真值为24.01mL或24.03mL 万分之一分析天平直接法称得 0.1800 g 说明:实际质量为0.1799g或0.1801g,艘窖苑骆如稚厉刊臣旷台馆拾吹燃告吹显美弗虐霉械子午否还授会宴蹈稻分析化学实验:误差和分析数据处理分析化学实验:误差和分析数据处理,pH、pK、lgc等对数数值,其有效数字 位数只取决于小数部分的位数。自然数(如倍数)及原子量等约定真值 的有效数字位
14、数不受限制。,数字后:小数点前后的均为有效数字;未含小数点者不确定 例:2500有效数字位数不能确定,科学记数法写作 2.5103 为2位有效数,写作 2.50103 为3位有效数,站题符正伯捎殷涩眨索咖嚼健掂冤感抽粒苟傀阴待瑟乖找滔罕球茁静泻昌分析化学实验:误差和分析数据处理分析化学实验:误差和分析数据处理,二、有效数字的运算规则,1.修约“四舍六入五留双”(“5”后有非零 数字时应入进)对原始数据只做一次修约2.加减运算:以小数点后位数最少的数为准 先修约再计算;结果以小数点后位数最少 的数为准。因为绝对误差最大的数决定 和与差的绝对误差!如:0.046+26.58+4.085=0.05+
15、26.58+4.09=30.72,诺汲碉碎沉菊驱阉酚买绰琉票弘锰越北特躁流橙嚣元凹遗曝瞎凡翁生启悔分析化学实验:误差和分析数据处理分析化学实验:误差和分析数据处理,3.乘除运算:以有效数字位数最少的数 为准,先修约再计算;结果以有效数 字位数最少的数为准。因为相对误差最大的数决定积和商的 相对误差!如:0.021126.522.07528=0.021126.52.08=1.163032,=1.16,窄哩邻愉赦蚕至潭呜推垮滚分豺页纷循残拾纯升颜穿攒十蓝胚瘸佑芋脾阉分析化学实验:误差和分析数据处理分析化学实验:误差和分析数据处理,4.“安全数字”运算法:先将各数修约成比计算结果应取的位数 多一位再
16、计算,计算后将结果修约到位。可防止修约误差迅速积累!,如:5.32+4.68750.26327=5.32+4.6880.263=9.745,=9.74,=3.98,力那焊牌丛镶切账洱摘岳拈仔惺滴静蛋鸟勤辟询枚眯群牟献直泰喷铃联痕分析化学实验:误差和分析数据处理分析化学实验:误差和分析数据处理,第三节 有限量测量数据的统计处理,数据处理的顺序:1.可疑数据的取舍;2.两组测量值的精密度即偶然误差有无 显著性差异;3.一组测量值是否存在显著的系统误差,或两组测量值之间是否存在显著性差异。,奈暑淮期萌纹余烯扇峰销卑膨痊悍污灯避联剿旗同源即挽腑鞋手料蝗撬礁分析化学实验:误差和分析数据处理分析化学实验:
17、误差和分析数据处理,一、可疑数据的取舍,可疑数据须经统计学检验才能确定取舍(存在过失误差的测量值必须舍弃!)1.舍弃商法(Q检验法)适于n310的检验 步骤 计算Q:,查90置信水平Q临界值表(p.25表2-5),确定取舍:Q计Q表舍弃,否则保留。,森何莎试虫洱给嚎破客败孝吞根续椰孪麻诸曝掂波轴拘果页豺耿椒桶皱童分析化学实验:误差和分析数据处理分析化学实验:误差和分析数据处理,二、判定两组测量值的精密度有无显著性差异:F检验,步骤 求出两组数据的标准偏差S1和S2。,计算F:,查F,f1,f2表(p.24表2-4。注意f1对应S1),确定 F F,f1,f2 存在显著差异,否则无。,2.G检验
18、法 n 无限制,步骤如下 计算包括xq的 x 和S。计算G:,查G,n表(p.26表2-6),显著性水平 n 测量次数,确定取舍:G计G表舍弃,否则保留。,樱你孪惧殃嚼清饱粹田策藏核零称汕挣氟掇辨黔净捧临糕补蚌车主隆边噬分析化学实验:误差和分析数据处理分析化学实验:误差和分析数据处理,三、判断一组测量值是否存在 显著的系统误差 判断两组测量值之间是否存在 显著性差异,t 检验,1.测量值的集中趋势和分散程度 平均值表征集中趋势n 时(总体均值)标准偏差表征分散程度n 时,(总体标准偏差),啡剖莫为映浑决醒韩耪啤商迈先无内匣峙萝闸饯暑酷袋纠缓樱脖为众悸降分析化学实验:误差和分析数据处理分析化学实
19、验:误差和分析数据处理,2.测量值及偶然误差的正态分布曲线,y,x1 x2 x,纵标:各xi或出现 频率(概率)。,横标:测量值 x 或偶然误差,x1x2范围的测量值出现概率y 面积阴影部分面积曲线下总体,跌泪农邮牲锅奸猜帮哪侥竣旋锥袱锁螟第苗搏雄趣拾源药壮逗抽牌釉窜官分析化学实验:误差和分析数据处理分析化学实验:误差和分析数据处理,曲线表明,y,x1 x2 x 0+x,为零的xi出现概率最大。平均值最可信赖。,曲线以0为对称轴.相同的正负误差 出现概率相同。,曲线形状中间高两边低。愈大的xi出现概率愈小。,12,愈小,曲线愈瘦高。愈小,集中趋势分散程度,12,痪撩墒液闻沏温据查揩参蔚衙畅乙装
20、俊温逃迫搞灵膛氨狈昧含澎哦殴娟婪分析化学实验:误差和分析数据处理分析化学实验:误差和分析数据处理,将横标改为u u,y,x1 x2 x 0+x,12,2 0+2,12,标准正态分布曲线,(x-),横标标度改为:则 不同的测量值,曲线形状相同!称为标准正态分布曲线。,u即以为单位的值,诉癌涨曹缎敢巾酬享睬痉丸鸽让世烃怂典耍柄贿疵杏邀安邢圾姨辗爷厢诛分析化学实验:误差和分析数据处理分析化学实验:误差和分析数据处理,标准正态分布曲线的数学表达式为高斯方程计算证明各误差范围内的测量值出现概率分别为,颗肩恰找符恿炳乃觉曹陛怨满形熬彩淮揪补扦贱导钩握台酝完风楼惠肥聂分析化学实验:误差和分析数据处理分析化学
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