误差和分析数据处理ppt讲稿.ppt
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1、关于误差和分析数据处关于误差和分析数据处理理ppt第一页,讲稿共六十八页哦2.1测量误差测量误差2.1.1.概概 述述误误 差(差(error):衡量测量值不准确性的尺度。):衡量测量值不准确性的尺度。必要性必要性 定量分析的特点和要求:定量分析的特点和要求:(1)误差客观存在,不可避免;误差客观存在,不可避免;(2)任何测量不可能绝对准确;任何测量不可能绝对准确;(3)一定条件下,测量结果只能无限接近真实值;一定条件下,测量结果只能无限接近真实值;(4)了解误差,可根据对结果准确度的要求,合理安排实验了解误差,可根据对结果准确度的要求,合理安排实验第二页,讲稿共六十八页哦2.1.2.绝对误差
2、和相对误差绝对误差和相对误差分类分类(按真值和误差的关系(按真值和误差的关系)绝对误差绝对误差(absolute error)相对误差相对误差 (relative error)第三页,讲稿共六十八页哦1.1.绝对误差绝对误差(absolute error)定义定义:测量值:测量值(x)与真实值与真实值()之差。之差。=x 特点特点:以测量值的单位为单位,可正可负。以测量值的单位为单位,可正可负。第四页,讲稿共六十八页哦2.2.相对误差相对误差(relative error)定义定义:绝对误差占真实值的比例:绝对误差占真实值的比例()。x-=若不知道真值,但知道测量的绝对误差,则也可若不知道真值
3、,但知道测量的绝对误差,则也可表示为表示为特点特点:以真实值(:以真实值()为基础,以)为基础,以、表示。表示。第五页,讲稿共六十八页哦例例:测定纯:测定纯 NaCl 中中 氯的质量分数为氯的质量分数为 60.52%,而其真实含量(理论值)应为而其真实含量(理论值)应为 60.66%。计算。计算其绝对误差和相对误差。其绝对误差和相对误差。解:解:60.52%-60.66%相对误差1000 60.66%绝对误差绝对误差 60.52%-60.66%-0.14%=-2.3 第六页,讲稿共六十八页哦 例例:用分析天平称量两个样品,一个是:用分析天平称量两个样品,一个是0.0021g,另一个是另一个是0
4、.5432g。样品一样品一 样品二样品二绝对误差绝对误差0.0001g0.0001g相对误差相对误差(%)4.760.018 实际工作中,相对误差能更准确地表达分析结果实际工作中,相对误差能更准确地表达分析结果的准确度,并能提供正确选择分析方法的依据。的准确度,并能提供正确选择分析方法的依据。第七页,讲稿共六十八页哦真值与标准参考物质真值与标准参考物质 理论真值理论真值 如三角形的内角和为如三角形的内角和为180等等。约定真值约定真值 相对原子质量表相对原子质量表 物理常数物理常数 通用计量通用计量单位单位 国际单位制的基本单位:国际单位制的基本单位:长度长度、质量质量、时间时间、电流强度电流
5、强度、热力学温度热力学温度、发光强度发光强度及及物质的量物质的量相对真值相对真值 常用标准参考物质的证书上所给出的含常用标准参考物质的证书上所给出的含量作为相对真值量作为相对真值标准参考物质标准参考物质 通常称为标准试样、标样、标准品通常称为标准试样、标样、标准品或对照品或对照品第八页,讲稿共六十八页哦2.1.3 系统误差和偶然误差系统误差和偶然误差分类分类 (按误差来源和性质(按误差来源和性质)系统误差系统误差(systematic error)偶然误差偶然误差(accidental error)第九页,讲稿共六十八页哦1.系统误差系统误差(systematic error)又称可定误差(又
6、称可定误差(determinate error)(1)系统误差的特点:系统误差的特点:有固定大小和方向,对分析结果影响比较恒定有固定大小和方向,对分析结果影响比较恒定在同一条件下,重复测定,重复出现在同一条件下,重复测定,重复出现系系统统误误差差方法误差方法误差仪器误差仪器误差操作误差操作误差第十页,讲稿共六十八页哦(2)产生的原因:产生的原因:方法误差方法误差选择的方法不够完善选择的方法不够完善例:重量分析中沉淀的溶解损失;例:重量分析中沉淀的溶解损失;滴定分析中指示剂选择不当滴定分析中指示剂选择不当 方法误差的存在使测定结果总是偏高或偏低,方法误差的存在使测定结果总是偏高或偏低,误差的方向
7、固定误差的方向固定第十一页,讲稿共六十八页哦 操作误差操作误差操作人员主观因素造成操作人员主观因素造成例:对指示剂颜色辨别偏深或偏浅例:对指示剂颜色辨别偏深或偏浅滴定管读数方式不正确滴定管读数方式不正确例:天平两臂不等,例:天平两臂不等,测量仪器未校准测量仪器未校准 去离子水不合格去离子水不合格 试剂纯度不够(含待测组分或干扰离子)试剂纯度不够(含待测组分或干扰离子)仪器和试剂误差仪器和试剂误差仪器本身的缺陷;所用试剂有杂质等仪器本身的缺陷;所用试剂有杂质等 第十二页,讲稿共六十八页哦 恒量误差恒量误差与被测物的量无关,被测物物的量越小,误与被测物的量无关,被测物物的量越小,误差越明显(相对值
8、越大)。差越明显(相对值越大)。例如例如:滴定分析中滴定剂与指示剂变色:滴定分析中滴定剂与指示剂变色 比例误差比例误差是指如果系统的绝对误差随被测物量是指如果系统的绝对误差随被测物量的增大而成比例增大,相对值不变的误差。的增大而成比例增大,相对值不变的误差。例如例如,重量分析法测定明矾中的铝含量时,氨水作,重量分析法测定明矾中的铝含量时,氨水作沉淀剂,氨水中含有硅胶能与沉淀剂,氨水中含有硅胶能与Al(OH)3共沉淀共沉淀系统误差可以加校正值的方法予以消除。系统误差可以加校正值的方法予以消除。第十三页,讲稿共六十八页哦2.偶然误差偶然误差(random error)又称随机误差又称随机误差(ac
9、cidental error),或不可定误差或不可定误差(indeterminate error)偶然因素偶然因素 如:滴定管读数的最后一位估计不准如:滴定管读数的最后一位估计不准(1)特点:)特点:无固定大小和方向;服从正态分布;无固定大小和方向;服从正态分布;难以校正难以校正(2)产生的原因)产生的原因适当的增加平行次数可以减小偶然误差偶然误差适当的增加平行次数可以减小偶然误差偶然误差第十四页,讲稿共六十八页哦2.1.4准确度和精密度准确度和精密度分析结果的衡量指标分析结果的衡量指标1.准确度准确度(accuracy)与误差与误差定义:定义:分析结果与真实值的接近程度。分析结果与真实值的接
10、近程度。准确度的高低用误差准确度的高低用误差的大小来衡量,误差绝对值的大小来衡量,误差绝对值越大,表明准确度越低,反之,准确度越高。越大,表明准确度越低,反之,准确度越高。评价一个分析方法的准确度,常用回收率(相对评价一个分析方法的准确度,常用回收率(相对误差)的大小来表示:误差)的大小来表示:第十五页,讲稿共六十八页哦2.精密度精密度(precision)和偏差和偏差定义:定义:测量的各实验值之间互相接近的程度。测量的各实验值之间互相接近的程度。精密度的高低用精密度的高低用偏差偏差的大小来衡量。的大小来衡量。(1)偏差偏差(deviation)(2)平均偏差平均偏差(average devi
11、ation)(3)相对平均偏差相对平均偏差(relative average deviation)优点优点:简单:简单;缺点缺点:大偏差得不到应有反映:大偏差得不到应有反映第十六页,讲稿共六十八页哦当测量次数较多时当测量次数较多时(n 4)(4)标准偏差标准偏差(standard deviation;S)(5)相对标准偏差相对标准偏差(relative standard deviation;RSD)或称变异系数或称变异系数第十七页,讲稿共六十八页哦 实际工作中,经常需要对多次测量的数据计算实际工作中,经常需要对多次测量的数据计算RSD,考察分析方法或结果的精密度。,考察分析方法或结果的精密度。
12、三种不同意义的精密度三种不同意义的精密度:在相同条件下,由一个分析人员测定所得结果的在相同条件下,由一个分析人员测定所得结果的精密度称为精密度称为重复性重复性(repeatability););在同一个实验室,不同时间、由不同分析人员、在同一个实验室,不同时间、由不同分析人员、用不同设备测定结果之间的精密度,称为用不同设备测定结果之间的精密度,称为中间精密中间精密度度(intermediate precision););在不同实验室由不同分析人员测定结果之间的精在不同实验室由不同分析人员测定结果之间的精密度,称为密度,称为重现性重现性(reproducibility)。)。第十八页,讲稿共六十
13、八页哦 例例:5次标定某溶液的浓度,结果为次标定某溶液的浓度,结果为0.2041、0.2049、0.2043、0.2039和和0.2043。计算测定结果的。计算测定结果的平均值、平均偏差、相对平均偏差、标准偏差及平均值、平均偏差、相对平均偏差、标准偏差及相对标准偏差相对标准偏差解:解:第十九页,讲稿共六十八页哦3.准确度和精密度的关系准确度和精密度的关系结论:结论:2号获得准确度和精密度都好的可靠结果号获得准确度和精密度都好的可靠结果第二十页,讲稿共六十八页哦l高的精密度不一定能保证高的准确度。高的精密度不一定能保证高的准确度。l 精密度差,所测结果不可靠,就失去了衡量准精密度差,所测结果不可
14、靠,就失去了衡量准 确度的前提,确度的前提,精密度是保证准确度的先决条件。精密度是保证准确度的先决条件。l精密度和准确度都好的测量值才是可靠的精密度和准确度都好的测量值才是可靠的。l两者的差别主要是由于系统误差的存在。两者的差别主要是由于系统误差的存在。第二十一页,讲稿共六十八页哦2.1.5 误差的传递误差的传递1.系统误差的传递系统误差的传递1和、差的绝对误差等于各测量和、差的绝对误差等于各测量值绝对误差的和、差值绝对误差的和、差2积、商的相对误差等于各测量值相对积、商的相对误差等于各测量值相对误差的和、差误差的和、差第二十二页,讲稿共六十八页哦2 偶然误差的传递偶然误差的传递如各步测量误差
15、是不可定的:如各步测量误差是不可定的:12极值误差法极值误差法标准偏差法标准偏差法第二十三页,讲稿共六十八页哦 测量误差对计算结果的影响测量误差对计算结果的影响 偶然误差偶然误差 运算式运算式 系统误差系统误差 极差误差法极差误差法 标准偏差法标准偏差法 1.2.注:注:表中表中1为和、差的误差传递;为和、差的误差传递;2是积、商的误差传递是积、商的误差传递。例:例:若设天平称量的标准偏差为若设天平称量的标准偏差为0.10mg,则两次称量所得试样质,则两次称量所得试样质量的误差量的误差:第二十四页,讲稿共六十八页哦 例例:配制配制1L浓度为浓度为0.01667mol/L K2Cr2O7标准标准
16、溶液,称得溶液,称得 4.9033g K2Cr2O7基准试剂,定量溶解基准试剂,定量溶解于于1L容量瓶中,稀释至刻度。若称量容量瓶中,稀释至刻度。若称量K2Cr2O7用减用减重法进行,减重前的称量误差是重法进行,减重前的称量误差是+0.3mg;减重后的;减重后的称量误差是称量误差是-0.2mg;容量瓶的真实容积为;容量瓶的真实容积为999.75mL。则配得的则配得的K2Cr2O7标准溶液浓度标准溶液浓度c 的相对误差、绝对的相对误差、绝对误差和真实浓度各是多少?误差和真实浓度各是多少?第二十五页,讲稿共六十八页哦解:解:结论结论:K2Cr2O7标准溶液浓度的相对误差是标准溶液浓度的相对误差是0
17、.02,绝对误差为绝对误差为-0.020.01667mol/L=0.000003mol/L。第二十六页,讲稿共六十八页哦2.1.6 提高分析准确度的方法提高分析准确度的方法1.选择恰当的分析方法选择恰当的分析方法(1)确定方法的类别确定方法的类别分析对象分析对象样品情况样品情况 仪器分析仪器分析 或或 化学分析化学分析 具体条件具体条件 (2)注意操作方法细节注意操作方法细节 例:滴定分析中称样量的确定(要求称量误差例:滴定分析中称样量的确定(要求称量误差和滴定误差均小于和滴定误差均小于0.1)。)。称量误差;称量误差;滴定误差滴定误差第二十七页,讲稿共六十八页哦2.误差的减免误差的减免(1)
18、(1)系统误差的减免系统误差的减免 1.采用标准方法采用标准方法,对照实验对照实验方法误差方法误差 2.校准仪器校准仪器仪器误差仪器误差 3.回收实验回收实验方法误差等方法误差等 4.空白实验空白实验试剂误差,方法误差试剂误差,方法误差(2)偶然误差的减免偶然误差的减免 增加平行测定的次数增加平行测定的次数(3)(3)减少测量误差减少测量误差第二十八页,讲稿共六十八页哦2.2有效数字及运算法则有效数字及运算法则2.2.1有效数字有效数字实际上能测量到的数字;末位数欠准实际上能测量到的数字;末位数欠准(1)天平:天平:1.0912 g 1.0911 1.0913 g移液管:移液管:25.00 m
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