第九章定量分析的误差及分析结果的数据处理.ppt

第九章定量分析的误差及分析结果的数据处理2023/4/6现在学习的是第1页，共41页第一节第一节概概 述述一一 分析的任务和作用分析的任务和作用二二 分析的分类分析的分类现在学习的是第2页，共41页一一 分析化学的任务和作分析化学的任务和作用用一、分析化学的任务一、分析化学的任务二、分析化学的特点二、分析化学的特点三、分析化学的作用三、分析化学的作用现在学习的是第3页，共41页一一、分析化学的任务、分析化学的任务1 分析化学是分析化学是研究获得物质化学组成、结构信息、研究获得物质化学组成、结构信息、分析方法及相关理论的科学分析方法及相关理论的科学需解决的问题：需解决的问题：物质有哪些组分构成的物质有哪些组分构成的 组分的相对含量为多少组分的相对含量为多少 这些组分是以怎样的状态这些组分是以怎样的状态 形成物质的（结构）形成物质的（结构）分析化学分析化学化学中的信息科学，化学中的信息科学，以降低系统的不确定度为目的。以降低系统的不确定度为目的。现在学习的是第4页，共41页二、分析化学的特点二、分析化学的特点 1.1.分析化学中突出分析化学中突出“量量”的概的概念念 如如:测定的数据不可随意取舍；测定的数据不可随意取舍；数据准确度、偏差大小与采用的分数据准确度、偏差大小与采用的分析方法及仪器的精度有关。析方法及仪器的精度有关。2.2.分析试样是一个获取信息、降分析试样是一个获取信息、降低系统的不确定性的过程。低系统的不确定性的过程。2现在学习的是第5页，共41页 3.3.实验性强实验性强 强调动手能力、培养实验操强调动手能力、培养实验操作技能，提高分析解决实际问题作技能，提高分析解决实际问题的能力。的能力。4.4.综合性强综合性强 涉及化学、生物、电学、光涉及化学、生物、电学、光学、计算机等各领域学、计算机等各领域,体现体现综合综合能力与能力与综合综合素质。素质。分析化学工作者应具有很强分析化学工作者应具有很强的责任心和责任感的责任心和责任感。2现在学习的是第6页，共41页 三、分析化学的作用三、分析化学的作用 分析化学是一门工具性学科，它可以帮助我分析化学是一门工具性学科，它可以帮助我们扩大和加深对自然界的认识起们扩大和加深对自然界的认识起“眼睛眼睛”的作用。的作用。内容广泛：内容广泛：1.1.按对象分：气、液、固体的无机和有机物的分析按对象分：气、液、固体的无机和有机物的分析2.2.按要求分：元素、化合物、官能团的定性、定量及按要求分：元素、化合物、官能团的定性、定量及结构分析；结构分析；3.3.按方法分：化学、物理化学和物理方法。按方法分：化学、物理化学和物理方法。范围广泛：范围广泛：1.1.化学学科发展中的作用：分子科学、遗传密码化学学科发展中的作用：分子科学、遗传密码3现在学习的是第7页，共41页2.2.化化学学研研究究工工作作中中的的作作用用：新新物物质质鉴鉴定定，结结构构与与性性能分析能分析3.3.现代化学工业中的作用：质量控制与自动检测现代化学工业中的作用：质量控制与自动检测4.4.在在农农业业生生产产中中的的作作用用：土土壤壤普普查查、农农作作物物营营养养诊诊断及农副产品的质量检验；断及农副产品的质量检验；5.5.分分析析化化学学与与社社会会发发展展：食食品品卫卫生生、医医疗疗卫卫生生、环环境境、体体育、破案等。育、破案等。分分析析化化学学在在各各领领域域起起非非常常显显著作用。著作用。现在学习的是第8页，共41页二二 分析化学的分类分析化学的分类与进展与进展分类分类 一一、按分析任务分类按分析任务分类 二、二、按分析对象分类按分析对象分类 三、三、按分析方法分类按分析方法分类 四、按数量级分类四、按数量级分类进展进展现在学习的是第9页，共41页一、分析化学的分类一、分析化学的分类51.按分析任务分类按分析任务分类 (1)定性：含何种元素，何种官能团 (2)定量:相对含量(3)结构：形态分析,立体结构,结构与活性2.按分析对象分类按分析对象分类(1)无机分析 (2)有机分析 (3)生物分析 (4)药物分析现在学习的是第10页，共41页4.按分析方法分类按分析方法分类5 化学分析：重量分析；容量分析化学分析：重量分析；容量分析 仪器分析：电化学分析，光化学分析，仪器分析：电化学分析，光化学分析，色谱分析，波谱分析。色谱分析，波谱分析。3.3.按数量级分类按数量级分类 常量，微量，常量，微量，痕量（痕量（1010-6-6），超痕量（），超痕量（1010-9-91010-12-12）克克 毫克毫克 微克微克 纳克纳克 皮克皮克 飞克飞克 10 10-3-3 10 10-6-6 10 10-9-9 10 10-12-12 10 10-15-15 ppm ppt ppb ppm ppt ppb现在学习的是第11页，共41页酸碱滴定配位滴定氧化还原滴定沉淀滴定电化学分析光化学分析色谱分析波谱分析重量分析重量分析滴定分析滴定分析电导、电位、电解、库仑极谱、伏安发射、吸收，荧光、光度气相、液相、离子、超临界、薄层、毛细管电泳红外、核磁、质谱现在学习的是第12页，共41页 二、分析化学的进展二、分析化学的进展1.1.由分析对象来看由分析对象来看无机物分析生物活性物质生物活性物质2.2.由分析对象的数量级来看由分析对象的数量级来看3.3.由分析自动化程度来看由分析自动化程度来看常量微量痕量分子水平分子水平手工操作仪器自动全自动智能化仪器智能化仪器现在学习的是第13页，共41页现在学习的是第14页，共41页第二节第二节 有效数字及运算规则有效数字及运算规则一一.有效数字有效数字:实际测定的数值包含一位不定数字实际测定的数值包含一位不定数字(可疑数字可疑数字)有效位数有效位数：从数值左方非零数字算起到最后一位可疑数从数值左方非零数字算起到最后一位可疑数字，确定有效位数的位数字，确定有效位数的位数.可疑数字可疑数字：通常理解为，它可能有通常理解为，它可能有1或或0.5单位的误差单位的误差(不不确定性确定性)现在学习的是第15页，共41页例例1.0008；0.010001；45371 为五位为五位20.00，0.02000为四位为四位0.002；210-3 为一位为一位3.6103为二位为二位现在学习的是第16页，共41页二二.有效数字的记录有效数字的记录1.几个重要物理量的测量精度：几个重要物理量的测量精度：天平天平(1/10000)：Ea=0.0001g滴定管：滴定管：0.01mL pH计：计：0.01单位单位光度计：光度计：0.001单位单位电位计：电位计：0.0001V(E)2.“0”的的双重意义双重意义:(1)普通数字使用是有效数字：普通数字使用是有效数字：20.30mL(2)作为定位不是有效数字：作为定位不是有效数字：0.02030 四位四位现在学习的是第17页，共41页3.改变单位不改变有效数字的位数：改变单位不改变有效数字的位数：0.0250g25.0mg2.50104g4.各常数视为各常数视为“准确数准确数”，不考虑其位数：，不考虑其位数：M，e，5.pH，pM，logK等对数其有效数字的位数取决等对数其有效数字的位数取决于尾数部分的位数，整数部分只代表方次于尾数部分的位数，整数部分只代表方次 如：如：pH=11.02 H+=9.610-12 二位二位现在学习的是第18页，共41页三三.数字修约规则数字修约规则:四舍六入五成双四舍六入五成双1.当尾数修约数为五时，前数为偶则舍，为奇当尾数修约数为五时，前数为偶则舍，为奇则进一成双；若则进一成双；若5后有不为后有不为0的数，则视为大于的数，则视为大于5，应进如：应进如：修成四位修成四位10.235010.24 18.085118.09 2.修约一次完成，不能分步：修约一次完成，不能分步：8.5498.5 【8.5498.558.6是错的是错的】3.计算有效数字位数时计算有效数字位数时,若数据的首位等于若数据的首位等于8或或大于大于8,其其有效数字位数可多保留一位有效数字位数可多保留一位.如如:9.73虽只有三位虽只有三位,可认为是四位有效数字可认为是四位有效数字现在学习的是第19页，共41页四四.运算规则：误差传递规律运算规则：误差传递规律1.加减法：最后位数由绝对误差最大的数值位数决加减法：最后位数由绝对误差最大的数值位数决定定(小数点后位数最少的数据为依据小数点后位数最少的数据为依据).例例 50.1+1.45+0.5802=52.150.1 50.1 Ea:0.1 1.4 1.45 Ea:0.01 0.6【对对】0.5802 Ea:0.0001【错错】52.1 52.|1312|无意义无意义 现在学习的是第20页，共41页2.乘除法：由相对误差最大的数值位数决定乘除法：由相对误差最大的数值位数决定(有效数字位数最少的那个数为依据有效数字位数最少的那个数为依据)例例0.012125.641.05872=0.328相对误差的比较：相对误差的比较：0.0121 Er=0.8%-最大最大 25.64 Er=0.04%1.05782 Er=0.0009%现在学习的是第21页，共41页3.有效数字在分析化学中的应用：有效数字在分析化学中的应用：(1)正确记录测量值：天平称正确记录测量值：天平称0.3200g不能写成不能写成0.32或或0.32000(2)运算中可多保留一位，计算器运算结束按正运算中可多保留一位，计算器运算结束按正确位数记录确位数记录(3)9.99.较大数其相对误差与较大数其相对误差与10.100.相近，可视相近，可视为多算一位为多算一位0.0986四位四位(4)表示含量：表示含量：X%10 留四位；留四位；1-10%三位；三位；s2 用标准偏差比用平均偏差更科学更准确的反映数据的离散程度。现在学习的是第36页，共41页3 3、平均值的标准偏差（不同操作者）、平均值的标准偏差（不同操作者）m个分析工作者，进行个分析工作者，进行n次平行测定的平均值和平均偏差：次平行测定的平均值和平均偏差：由关系曲线，当由关系曲线，当n n 大于大于5 5时，时，s s 变化不大，实际测定变化不大，实际测定5 5次即可。次即可。所以所以 X s 的形式表示分析结果更合理的形式表示分析结果更合理。由统计学可得：由由s s n n 作图：作图：现在学习的是第37页，共41页例：水垢中例：水垢中 Fe2O3 的百分含量测定数据为的百分含量测定数据为(测测 6次次)：79.58%，79.45%，79.47%，79.50%，79.62%，79.38%X=79.50%s=0.09%s=0.04%则真值所处的范围为（无系统误差）则真值所处的范围为（无系统误差）：79.50%+0.04%数据的可信程度多大？如何确定数据的可信程度多大？如何确定 真值所处的范围称其为置信区间；真值所处的范围称其为置信区间；真值落在置信区间的几率称其置信度。真值落在置信区间的几率称其置信度。现在学习的是第38页，共41页二、置信度与平均值的置信区间二、置信度与平均值的置信区间偶然误差的正态分布曲线：现在学习的是第39页，共41页置信度与置信区间置信度与置信区间s.有限次测定的标准偏差；n.测定次数。对于有限次测定，平均值 与总体平均值 关系为：表1-1 t 值表 (t.某一置信度下的几率系数)现在学习的是第40页，共41页置信度与置信区间置信度与置信区间讨论：讨论：讨论：讨论：1.置信度不变时：n 增加，t 变小，置信区间变小；2.n不变时：置信度增加，t 变大，置信区间变大；置信度置信度置信度置信度真值在置信区间出现的几率真值在置信区间出现的几率；置信区间置信区间置信区间置信区间以平均值为中心，真值出现的范围；以平均值为中心，真值出现的范围；结论：在消除系统误差后，精密度如何可以直接影响分析结结论：在消除系统误差后，精密度如何可以直接影响分析结果的准确度，所以在实验中应尽可能追求较高的精密度。果的准确度，所以在实验中应尽可能追求较高的精密度。现在学习的是第41页，共41页