误差和数据处理.pptx
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1、误差误差误差误差-误差表示误差表示误差表示误差表示2 2 2 2例如,用不同类型的天平称量同一试样,所得称量结果例如,用不同类型的天平称量同一试样,所得称量结果如表所示:如表所示:使用的仪器使用的仪器误差范围误差范围(g)称量结称量结果(果(g)真值的范围(真值的范围(g)台天平台天平 0.1 0.15.15.15.10.15.10.1分析天平分析天平0.00010.00015.10235.10235.10230.00015.10230.0001半微量半微量分析天平分析天平0.000010.000015.102285.102285.10228 0.000015.10228 0.00001第1页
2、/共41页误差误差误差误差-误差表示误差表示误差表示误差表示3 3 3 3一、误差的分类和来源一、误差的分类和来源(一)、系统误差(可测误差)(一)、系统误差(可测误差)systematic errorssystematic errors系统误差系统误差是由某种固定的因素造成的,在同样条件下,重复测是由某种固定的因素造成的,在同样条件下,重复测 定时,它会定时,它会重复出现重复出现,其,其大小、正负大小、正负是是可以测定可以测定的,最重要的的,最重要的特点是特点是“单向性单向性”。系统误差可以分为系统误差可以分为(根据产生的原因根据产生的原因)第2页/共41页误差误差误差误差-误差表示误差表示
3、误差表示误差表示4 4 4 4 是由于分析方法不够完善是由于分析方法不够完善是由于分析方法不够完善是由于分析方法不够完善所引起的,所引起的,所引起的,所引起的,即使仔细操作也不能克服,即使仔细操作也不能克服,即使仔细操作也不能克服,即使仔细操作也不能克服,如:在滴定分析中选用指如:在滴定分析中选用指如:在滴定分析中选用指如:在滴定分析中选用指示剂不恰当,使示剂不恰当,使示剂不恰当,使示剂不恰当,使滴定终点滴定终点滴定终点滴定终点和等当点不一致;和等当点不一致;和等当点不一致;和等当点不一致;在滴定在滴定在滴定在滴定中溶解矿物时间不够,干中溶解矿物时间不够,干中溶解矿物时间不够,干中溶解矿物时间
4、不够,干扰离子的影响等扰离子的影响等扰离子的影响等扰离子的影响等1、方法误差第3页/共41页误差误差误差误差-误差表示误差表示误差表示误差表示5 5 5 5 在重量分析中沉淀的溶在重量分析中沉淀的溶解,共沉淀现象等,解,共沉淀现象等,第4页/共41页误差误差误差误差-误差表示误差表示误差表示误差表示6 6 6 62 2、仪器和试剂误差、仪器和试剂误差 仪器误差来源于仪器本身不够精确仪器误差来源于仪器本身不够精确仪器误差来源于仪器本身不够精确仪器误差来源于仪器本身不够精确 如砝码面值与实际不等,天平不等臂,容量器皿刻度如砝码面值与实际不等,天平不等臂,容量器皿刻度如砝码面值与实际不等,天平不等臂
5、,容量器皿刻度如砝码面值与实际不等,天平不等臂,容量器皿刻度和仪表刻度不准确等,和仪表刻度不准确等,和仪表刻度不准确等,和仪表刻度不准确等,试剂误差来源于试剂(去离子水)不纯,基准物不纯。试剂误差来源于试剂(去离子水)不纯,基准物不纯。试剂误差来源于试剂(去离子水)不纯,基准物不纯。试剂误差来源于试剂(去离子水)不纯,基准物不纯。3 3、操作误差、操作误差分析人员在操作中由于经验不足,操作不熟练,分析人员在操作中由于经验不足,操作不熟练,实际操作与正确的操作有出入引起的,实际操作与正确的操作有出入引起的,如器皿没加盖,使灰尘落入,如器皿没加盖,使灰尘落入,滴定速度过快,滴定速度过快,沉淀没有充
6、分洗涤,沉淀没有充分洗涤,滴定管读数偏高或偏低等,滴定管读数偏高或偏低等,初学者易引起这类误差。初学者易引起这类误差。第5页/共41页误差误差误差误差-误差表示误差表示误差表示误差表示7 7 7 74 4、主观误差、主观误差由于分析者由于分析者由于分析者由于分析者生理条件生理条件生理条件生理条件的的的的限制而引起的。限制而引起的。限制而引起的。限制而引起的。如对指示剂的颜色变如对指示剂的颜色变如对指示剂的颜色变如对指示剂的颜色变化不够敏锐(色盲)化不够敏锐(色盲)化不够敏锐(色盲)化不够敏锐(色盲)先入为主等。先入为主等。先入为主等。先入为主等。以上系统误差以上系统误差由确定原因确定原因产生有
7、固定的方向固定的方向.大小大小;重复出现重复出现;能被测定能被测定可以用对照、空白试验,校准仪器等方法加以校正可以用对照、空白试验,校准仪器等方法加以校正第6页/共41页误差误差-误差表示误差表示8 8(二)偶然误差(随机误差)(二)偶然误差(随机误差)Random errorRandom error是由一些随机的偶然的原因造成的,如是由一些随机的偶然的原因造成的,如l l环境,湿度,温度,气压的波动,仪器的微小变化等环境,湿度,温度,气压的波动,仪器的微小变化等l l其影响时大时小,有正有负,在分析中是无法避免的,其影响时大时小,有正有负,在分析中是无法避免的,l l偶然误差的产生难以找出确
8、定的原因,难以控制,似乎无规律偶然误差的产生难以找出确定的原因,难以控制,似乎无规律性,性,l l但进行多次测定,便会发现偶然误差具有很多的规律性但进行多次测定,便会发现偶然误差具有很多的规律性(象核象核外电子运动一样外电子运动一样),概率统计学就是研究其规律的一门学科,概率统计学就是研究其规律的一门学科,后面会部分的讲授后面会部分的讲授。第7页/共41页误差误差-误差表示误差表示9 9l有一矿石试样,在相同条件下用吸光光度法测定其中铜的质量有一矿石试样,在相同条件下用吸光光度法测定其中铜的质量分数,共有分数,共有100100个测量值。个测量值。第8页/共41页误差误差-误差表示误差表示101
9、0a:a:正负误差出现的概率相等。正负误差出现的概率相等。b:b:小误差出现的机会大,大误小误差出现的机会大,大误差出现的概率小差出现的概率小。第9页/共41页误差误差表示误差误差表示1111产生:特点:减免:影响精密度影响精密度不影响准确度不影响准确度由难以控制、无法避免的偶然因素产生误差的方向、大小不确定;不能通过校正等方法消除或减免;服从统计规律,呈正态分布。增加平行实验次数可减小或部分消除采用算术均值处理数据可减小误差值(三)过失误差(三)过失误差由工作者粗枝大叶造成,也叫由工作者粗枝大叶造成,也叫操作错误操作错误第10页/共41页误差误差表示误差误差表示1212二、误差的表示方法(一
10、)准确度与误差(一)准确度与误差准确度:测量值与真值的接近程度,用误差表示 由使用的器由使用的器具精度决定具精度决定 绝对误差:=x (测量值x,真值)相对误差:相对误差=关于真值:理论上是相对真值,分析化学的目的是探索真值理论上是相对真值,分析化学的目的是探索真值实际上使用实际上使用 约定真值、标准参考值、精确平均值约定真值、标准参考值、精确平均值随着科技水平的不断提高,越来越接近真值随着科技水平的不断提高,越来越接近真值第11页/共41页误差误差表示误差误差表示1414例例2-1 2-1 某同学用分析天平直接称量两个物体,一为某同学用分析天平直接称量两个物体,一为5.0000g5.0000
11、g,另为,另为0.5000g,0.5000g,试求两个物体称量的试求两个物体称量的相对误差相对误差。解:用分析天平称量,两物体称量的绝对误差均为解:用分析天平称量,两物体称量的绝对误差均为0.0001g,0.0001g,则两个称量的相对误差分别为:则两个称量的相对误差分别为:第12页/共41页误差误差表示误差误差表示1515绝对偏差 d:(各测量值xi,平均值 )相对平均偏差:平均偏差 :均为正值由实验条件由实验条件稳定性决定稳定性决定(二)精密度与偏差l精密度是表示多次测定结果相互吻合的程度,用偏差精密度是表示多次测定结果相互吻合的程度,用偏差表示表示第13页/共41页误差误差表示误差误差表
12、示1616例例2-22-2:测定某试样中氯的百分含量,三次分析结果分别为:测定某试样中氯的百分含量,三次分析结果分别为25.12%25.12%、25.21%25.21%和和25.09%25.09%,计算分析结果的算术平均偏差,计算分析结果的算术平均偏差和相对平均偏差。如果真实含量为和相对平均偏差。如果真实含量为25.10%,25.10%,计算绝对误差和计算绝对误差和相对误差。相对误差。解:平均值解:平均值平均偏差平均偏差相对平均偏差相对平均偏差(0.05/25.14)100%=0.2%(0.05/25.14)100%=0.2%绝对误差绝对误差E=25.14-25.10=+0.04(%)E=25
13、.14-25.10=+0.04(%)相对误差相对误差(+0.04/25.10)100%=+0.2%(+0.04/25.10)100%=+0.2%第14页/共41页误差误差表示误差误差表示1818如二组数据,各次测量的偏差为如二组数据,各次测量的偏差为(n=10n=10)+0.3,-0.2,-0.4,+0.2,+0.1,+0.4,0.0,-0.3,+0.2,-0.3;+0.3,-0.2,-0.4,+0.2,+0.1,+0.4,0.0,-0.3,+0.2,-0.3;0.0,+0.1,-0.7,+0.2,-0.1,-0.2,+0.5,-0.2,+0.3,+0.1;0.0,+0.1,-0.7,+0.2
14、,-0.1,-0.2,+0.5,-0.2,+0.3,+0.1;两组数据的算术两组数据的算术平均偏差 均为0.240.24,S1=0.28;S2=0.33S1=0.28;S2=0.33标准偏差(n n为测定次数为测定次数)相对标准偏差 RSD第15页/共41页误差准确度与精密误差准确度与精密度度 三、三、三、三、准确度与精密度的关系准确度与精密度的关系准确度与精密度的关系准确度与精密度的关系甲甲乙乙丙丙丁丁真值真值 图示:分析结果良好的标志:在精密度好的基础上,有良好的准确度要求:重现性好 误差小第16页/共41页误差准确度与精密误差准确度与精密度度小结l系统误差影响准确度,偶然误差影响精密度系
15、统误差影响准确度,偶然误差影响精密度l准确度与精密度的关系准确度与精密度的关系:准确度高一定需要精密:准确度高一定需要精密度高作为前提,但精密度高,不一定准确度高。度高作为前提,但精密度高,不一定准确度高。精密度是保证准确度的先决条件,精密度低说明精密度是保证准确度的先决条件,精密度低说明所测结果不可靠,当然其准确度也就不高,只有所测结果不可靠,当然其准确度也就不高,只有在消除系统误差的前提下,高精密度才能保证高在消除系统误差的前提下,高精密度才能保证高准确度。准确度。有实验过程必有误差 努力减免或稳定误差第17页/共41页误差数据处理公式误差数据处理公式 常用数据处理基本公式常用数据处理基本
16、公式常用数据处理基本公式常用数据处理基本公式算术平均值相对偏差标准偏差(n n为测定次数为测定次数)相对标准偏差 RSD第18页/共41页误差提高准确度误差提高准确度1 12.2 提高分析结果准确度的方法提高分析结果准确度的方法一、选择合适的分析方法一、选择合适的分析方法l l各种分析方法的准确度和灵敏度是不相同的,应根据试样分析的要求选择不同的分各种分析方法的准确度和灵敏度是不相同的,应根据试样分析的要求选择不同的分析方法。析方法。l l测定低含量的样品或进行微量分析,如被测含量测定低含量的样品或进行微量分析,如被测含量1 1 或低到或低到ppmppm、ppbppb,或试样重,或试样重量量0
17、.1 g 0.1 g 或或0.0001 g0.0001 g,也有不需破坏样品的分析。,也有不需破坏样品的分析。l l这时多采用仪器分析法。它的优点是:测定速度快,易实现自动化,灵敏度高,测这时多采用仪器分析法。它的优点是:测定速度快,易实现自动化,灵敏度高,测定低含量成分时,允许有较大的相对误差(提高相对误差也无实际价值)如定低含量成分时,允许有较大的相对误差(提高相对误差也无实际价值)如2%2%或或者更高。者更高。第19页/共41页误差提高准确度误差提高准确度2 2 二、减少误差二、减少误差二、减少误差二、减少误差误差分类:误差分类:系统误差、偶然误差系统误差、偶然误差l l由于容量分析和重
18、量分析要求由于容量分析和重量分析要求相对误差相对误差 0.2%0.2%,即要有四位有效数字,最后,即要有四位有效数字,最后一位为可疑值。根据误差传递原理(由于结果的计算一般都有各步骤测量结一位为可疑值。根据误差传递原理(由于结果的计算一般都有各步骤测量结果的相互乘除)每一果的相互乘除)每一步测定步骤的结果都应有四位有效数字。步测定步骤的结果都应有四位有效数字。第20页/共41页误差提高准确度误差提高准确度3 3l如称量时,分析天平的称量误差为如称量时,分析天平的称量误差为 0.0001g0.0001g,滴定管的,滴定管的读数准确至读数准确至 0.01 ml0.01 ml,要使误差小于要使误差小
19、于0.1%0.1%,试样的重试样的重量和滴定的体积就不能太小。量和滴定的体积就不能太小。l试样量绝对误差试样量绝对误差/相对误差相对误差(0.00012)/0.1%=(0.00012)/0.1%=0.2 0.2 g gl滴定体积滴定体积=绝对误差绝对误差/相对误差相对误差=(0.012)/0.1%=20 ml=(0.012)/0.1%=20 mll即试样量即试样量不能低于不能低于0.2 g0.2 g,滴定体积在,滴定体积在202030 ml30 ml之间之间(滴滴定时需读数两次,考虑极值误差为定时需读数两次,考虑极值误差为0.02 ml)0.02 ml)第21页/共41页误差提高准确度误差提高
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