四川师范大学分析化学第3章分析化学中的误差与数据处理.ppt
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1、第第 3 章章 分析化学中的误差与数据处理分析化学中的误差与数据处理第一页,编辑于星期六:二十点 三十七分。教学目的教学目的n1熟熟悉悉误误差差理理论论的的基基本本术术语语和和表表示示方方法法,有有效数字及其运算规则;效数字及其运算规则;n 2.熟悉滴定分析中数据处理的方法熟悉滴定分析中数据处理的方法n 3.了解提高分析结果准确度的方法了解提高分析结果准确度的方法 第二页,编辑于星期六:二十点 三十七分。教学重点教学重点、难点、难点n重重点点:误误差差理理论论的的基基本本术术语语和和表表示示方方法法,有有效效数数字字及及其其运运算算规规则则;滴滴定定分分析析中中数数据据处处理理的方法的方法n难
2、点难点:滴定分析中数据处理的方法滴定分析中数据处理的方法第三页,编辑于星期六:二十点 三十七分。教学方法n1.授课顺序以教材为主;n2.利用幻灯片说明滴定分析中涉及的误误差差理理论论的的基基本本术术语语和和表表示示方方法法,有有效效数数字字及及其其运运算规则;算规则;滴定分析中数据处理的方法滴定分析中数据处理的方法n3.授课结束前,概述主要内容,并作小结以强调重点内容。第四页,编辑于星期六:二十点 三十七分。教学内容3.1 分析化学中的误差分析化学中的误差 3.1.1误差与偏差误差与偏差 3.1.2 准确度与精密度准确度与精密度 3.1.3系统误差和随机误差系统误差和随机误差 第五页,编辑于星
3、期六:二十点 三十七分。3.1 分析化学中的误差分析化学中的误差误差客观上难以避免。误差客观上难以避免。在一定条件下,测量结果只能接近于真在一定条件下,测量结果只能接近于真实值(实值(XT)而不能达到真实值。)而不能达到真实值。第六页,编辑于星期六:二十点 三十七分。3.1.1误差与偏差误差与偏差 表示方法:表示方法:误差又分为绝对误差和相对误差误差又分为绝对误差和相对误差 (1)绝对误差绝对误差(Ea):Ea=Xi XT第七页,编辑于星期六:二十点 三十七分。1、理论真值(如三角形三内角和等于、理论真值(如三角形三内角和等于180o、化、化 合物的理论组成)合物的理论组成)2、计量学约定真值
4、(如国际计量大会确定的长、计量学约定真值(如国际计量大会确定的长 度、质量、物质的量单位等等)度、质量、物质的量单位等等)3、相对真值(如高一级精度的测量值相对于低、相对真值(如高一级精度的测量值相对于低 一级精度的测量值;标准参考物质证书所给一级精度的测量值;标准参考物质证书所给 的数值)的数值)我们知道的真值有三类我们知道的真值有三类(相对性),相对性),相对真值相对真值第八页,编辑于星期六:二十点 三十七分。例例1.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0.0021克,另一个是克,另一个是0.5432克。两个测量值的克。两个测量值的绝对误差都是绝对误差都是0.000
5、1克,但两个样品的分析是克,但两个样品的分析是有差别的。有差别的。第九页,编辑于星期六:二十点 三十七分。(2)相对误差相对误差(Er)Er=Xi XT/XT 100%Er=0.0001/0.0021=5%Er=0.0001/0.5432=0.02%第十页,编辑于星期六:二十点 三十七分。例例2,实验测得,实验测得过氧化氢过氧化氢溶液的含量溶液的含量W(H2O2)为为0.2898,若试样中过氧化氢的真若试样中过氧化氢的真实值实值W(H2O2)为为0.2902,求绝对误差和相对求绝对误差和相对误差。误差。解:解:Ea=0.2898-0.2902=-0.0004 Er=-0.0004/0.2902
6、100%=-0.14%第十一页,编辑于星期六:二十点 三十七分。例例:滴定的体积误差滴定的体积误差VEaEr20.00 mL 0.02 mL 0.1%2.00 mL 0.02 mL 1%称量误差称量误差mEaEr0.2000 g 0.2 mg 0.1%0.0200 g 0.2 mg 1%滴定剂体积滴定剂体积2030 mL为宜为宜称样质量应大于称样质量应大于0.2 g第十二页,编辑于星期六:二十点 三十七分。偏差的表示偏差的表示可分为:绝对偏差(d)、平均偏差与相对平均偏差:(1)绝对偏差(d):d=x-第十三页,编辑于星期六:二十点 三十七分。平均偏差与相对平均偏差:1)平均偏差:以单次测量偏
7、差的绝对值的平均值,即平均偏差2)相对平均偏差:为平均偏差与平均值之比,常用百分率表示:第十四页,编辑于星期六:二十点 三十七分。3.1.2 准确度与精密度 1、准确度:、准确度:测量值与真实值的接近程度。用误差来表示。测量值与真实值的接近程度。用误差来表示。误差越小,分析结果的准确度越高;误差越小,分析结果的准确度越高;反之,误差越大,分析结果的准确度越低。反之,误差越大,分析结果的准确度越低。第十五页,编辑于星期六:二十点 三十七分。、精密度:、精密度:是平行测量的各测量值是平行测量的各测量值(实验值实验值)之间互之间互相接近的程度。相接近的程度。用测定值与平均值之差用测定值与平均值之差偏
8、差来表示。偏差来表示。第十六页,编辑于星期六:二十点 三十七分。3、准确度与精密度、准确度与精密度的关系例:A、B、C、D 四个分析工作者对同一铁标样(WFe=37.40%)中的铁含量进行测量,得结果如图示,比较其准确度与精密度。36.00 36.50 37.00 37.50 38.00测量点平均值真值ABCD表观准确度高,精密度低准确度高,精密度高准确度低,精密度高准确度低,精密度低(不可靠)第十七页,编辑于星期六:二十点 三十七分。准确度与精密度的关系准确度与精密度的关系 高高精精密密度度是是获获得得高高准准确确度度的的必必要要条条件件,准准确确度度高高一一定定要要求求精精密密度度高高。但
9、但精密度高,准确度不一定高。精密度高,准确度不一定高。第十八页,编辑于星期六:二十点 三十七分。.测量误差测量误差 误差:测量值与真实值的差值。误差:测量值与真实值的差值。根根据据误误差差产产生生的的原原因因及及性性质质,可可以以将将 误差分为系统误差和随机误差。误差分为系统误差和随机误差。第十九页,编辑于星期六:二十点 三十七分。(一一)系统误差系统误差1.概概念念 系系统统误误差差又又称称可可测测误误差差,由由某某种种确确定原因造成的。定原因造成的。2.根据产生的原因根据产生的原因 方法误差方法误差 系统误差系统误差 仪器或试剂误差仪器或试剂误差 操作误差操作误差第二十页,编辑于星期六:二
10、十点 三十七分。(1)方法误差方法误差:是由于不适当的实验设计或所选的分析方法不恰当不恰当造成的。如重量分析中,沉淀的溶解,会使分析结果偏低,而沉淀吸附杂质,又使结果偏高。(2)仪器或试剂误差仪器或试剂误差:是由于仪器未经校准或试剂不合仪器未经校准或试剂不合格格的原因造成的。如称重时,天平砝码不够准确;配标液时,容量瓶刻度不准确;对试剂而言,杂质与水的纯度,也会造成误差。(3)操作误差操作误差:是由于分析操作不规范操作不规范造成。如标准物干燥不完全进行称量;第二十一页,编辑于星期六:二十点 三十七分。3.特点特点 (1)重现性(重现性(2)单向性;)单向性;(3)可测性可测性第二十二页,编辑于
11、星期六:二十点 三十七分。重复性与再现性重复性与再现性重复性重复性:一个分析工作者,在一个指定的实验室中,用同一套给定的仪器,在短时间内,对同一样品的某物理量进行反复测量,所得测量值接近的程度。再现性再现性:由不同实验室的不同分析工作者和仪器,共同对同一样品的某物理量进行反复测量,所得结果接近的程度。第二十三页,编辑于星期六:二十点 三十七分。(二二)随机误差随机误差1.概概念念:随随机机误误差差也也称称为为偶偶然然误误差差。它它是是由由不不确确定定的原因或某些难以控制原因造成的。的原因或某些难以控制原因造成的。2.产产生生原原因因:随随机机变变化化因因素素(环环境境温温度度、湿湿度度和和气气
12、压的微小波动)压的微小波动)3.特点特点 (1)双向性双向性 (2)小误差多,大误差少小误差多,大误差少 (3)不可测性)不可测性4.减免方法减免方法:增加平行测定次数:增加平行测定次数第二十四页,编辑于星期六:二十点 三十七分。系统误差与随机误差系统误差与随机误差1.系统误差系统误差 某种固定的因素造成的误差某种固定的因素造成的误差,表表 现为影响测定结果的准确度现为影响测定结果的准确度2.随机误差随机误差 不确定的因素造成的误差,不确定的因素造成的误差,表现为影响测定结果的精密度表现为影响测定结果的精密度3.过失误差过失误差错误、责任事故错误、责任事故 第二十五页,编辑于星期六:二十点 三
13、十七分。分析例分析例11的原因:的原因:分析工作者分析工作者系统误差系统误差随机误差随机误差A小(碰巧)小(碰巧)大大B小小小小C小小大大D大大大大第二十六页,编辑于星期六:二十点 三十七分。3 3 有效数字及计算规则 .1 .1 有效数字有效数字 .2.2数字修约规则数字修约规则 .3 3 运算规则运算规则 第二十七页,编辑于星期六:二十点 三十七分。3.2.1 有效数字:有效数字:分析工作中实际上能测量到的数字,分析工作中实际上能测量到的数字,除最后一位为可疑数字,其余的数字除最后一位为可疑数字,其余的数字都是确定的。都是确定的。如:分析天平称量:如:分析天平称量:1.21 23(g)(万
14、(万 分之一)分之一)滴定管读数:滴定管读数:23.26(ml)第二十八页,编辑于星期六:二十点 三十七分。位数确定位数确定 (1)记录测量数据时,只允许保留一位可记录测量数据时,只允许保留一位可疑数字。疑数字。(2)有效数字的位数反映了测量的相对误有效数字的位数反映了测量的相对误差,不能随意舍去或保留最后一位数字差,不能随意舍去或保留最后一位数字 (3)若第一位数字大于或等于若第一位数字大于或等于8,其,其有效数字位数应多算一位有效数字位数应多算一位第二十九页,编辑于星期六:二十点 三十七分。(4)数据中的数据中的“0”作具体分析,如作具体分析,如 1.2007g,0.0012007 kg
15、均为五位有效数值,均为五位有效数值,(5)常数常数等非测量所得数据,视为无限多位有等非测量所得数据,视为无限多位有效数字;效数字;(6)pH、pM等对数值,有效数字位数仅取决等对数值,有效数字位数仅取决于小数部分数字的位数。如于小数部分数字的位数。如pH=10.20,应为两应为两位有效数值位有效数值第三十页,编辑于星期六:二十点 三十七分。看看下面各数的有效数字的位数:1.0008 43181 五位有效数字 0.1000 10.98%四位有效数字 0.0382 1.9810-10 三位有效数字 54 0.0040 二位有效数字 0.05 2105 一位有效数字 3600 100 位数模糊(最好
16、采用指数形式表示,如:3600表示为 3.6 103PH=11.20对应于H+=6.310-12 二位有效数字第三十一页,编辑于星期六:二十点 三十七分。3.2.2 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 五成双五成双 (1)五后面无其它非零数字)五后面无其它非零数字 (2)五后面有其它非零数字)五后面有其它非零数字1.如测量值为如测量值为4.135、4.125、4.105、4.1251;修约为三位:;修约为三位:4.14、4.12、4.10和和4.13。第三十二页,编辑于星期六:二十点 三十七分。2.只允许对原测量值一次修约至所需位数,只允许对原测量值一次修约至所需位数,不能
17、分次修约。如不能分次修约。如4.1349修约为三位数。修约为三位数。不能先修约成不能先修约成4.135,再修约为,再修约为4.14,只能,只能修约成修约成4.13。3.大量数据运算时,可先多保留一位大量数据运算时,可先多保留一位有效数字运算后,再修约。有效数字运算后,再修约。4.误差取一位或取两位有效数字。误差取一位或取两位有效数字。第三十三页,编辑于星期六:二十点 三十七分。3.2.3 3.2.3 有效数字的计算规则有效数字的计算规则 1.数值相加减时数值相加减时,结果保留小数点后位数,结果保留小数点后位数应与应与小数点小数点后位数最少者相同(后位数最少者相同(绝对绝对误差误差最大)最大)0
18、.0121+12.56+7.8432=0.01+12.56+7.84=20.41 总绝对误差取决于绝对误差大的总绝对误差取决于绝对误差大的第三十四页,编辑于星期六:二十点 三十七分。2.数值相乘除时数值相乘除时,结果保留位数应与有效数字位有效数字位数数最少者最少者相同。(相对相对误差最大误差最大),(0.014224.43305.84)/28.7=(0.014224.4306)/28.7=3.69 总相对误差取决于相对误差大的。总相对误差取决于相对误差大的。3.乘方或开方乘方或开方时,结果有效数字位数不变有效数字位数不变。如第三十五页,编辑于星期六:二十点 三十七分。4.对数运算时对数运算时,
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