分析化学2--第二章误差(28)
分析化学第二章 误差与分析
• 乙 • •• •••
•精密度好,准确 度不好,系统误 差大
•准确度、精密度都 好,系统误差、偶 然误差小
• 丙 ••• ••• • 丁 •• • • • •
•精密度较差,接近 真值是因为正负误差 彼此抵销
•精密度、准确度差。系统 误差、偶然误差大
(1)精密度是保证准确度的先决条件。精密度差, 所测得结果不可靠,就失去了衡量准确度的前提。
由于绝对误差不能反映出误差在结果中所占 的比例,不能用于比较两个或多个测量值的准确 度,为了进行比较,人们引入相对误差的概念。
2.相对误差(Er):
绝对误差δ在真实值μ或测量值 x 中占的百分率
Er
相对误差%
μ
100%
注:μ未知,δ已知,可用测量值 χ代替μ
Er
相对误差%
x
100%
相对误差是反映了误差在测量结果中占的比例, 同样可正可负,但无单位。
0.12 9.2104
1.1104
25 30
2.极值误差法
❖指导思想:一个测量结果各步骤测量值的 误差既是最大的,又是叠加的。
加减法:
乘除法:
四、提高分析结果准确度的方法
1.选择恰当的分析方法
例:测全Fe含量
K2Cr2O7法 比色法
40.20% ±0.2% 40.20% ±2.0%
2.减小测量误差
些,以使其绝对误差较小;而对低含量的组
分,测定的相对误差可以大些,但其绝对误
差仍然较小。
Er
相对误差%
x
100%
(二)精密度与偏差
精密度是指在相同的条件下,多次平 行测量的各测量值(实验值)之间相互接 近的程度,它体现了测定结果的重复性。
分析化学 第二章 误差和分析数据处理(课后习题答案)
第二章 误差和分析数据处理(课后习题答案)1. 解:①砝码受腐蚀:系统误差(仪器误差);更换砝码。
②天平的两臂不等长:系统误差(仪器误差);校正仪器。
③容量瓶与移液管未经校准:系统误差(仪器误差);校正仪器。
④在重量分析中,试样的非被测组分被共沉淀:系统误差(方法误差);修正方法,严格沉淀条件。
⑤试剂含被测组分:系统误差(试剂误差);做空白实验。
⑥试样在称量过程中吸潮:系统误差;严格按操作规程操作;控制环境湿度。
⑦化学计量点不在指示剂的变色范围内:系统误差(方法误差);另选指示剂。
⑧读取滴定管读数时,最后一位数字估计不准:偶然误差;严格按操作规程操作,增加测定次数。
⑨在分光光度法测定中,波长指示器所示波长与实际波长不符:系统误差(仪器误差);校正仪器。
⑩在HPLC 测定中,待测组分峰与相邻杂质峰部分重叠:系统误差(方法误差);改进分析方法。
2. 答:表示样本精密度的统计量有:偏差、平均偏差、相对平均偏差、标准偏差、相对标准偏差。
因为标准偏差能突出较大偏差的影响,因此标准偏差能更好地表示一组数据的离散程度。
3. 答:定量分析结果是通过一系列测量取得数据,再按一定公式计算出来。
每一步测量步骤中所引入的误差都会或多或少地影响分析结果的准确度,即个别测量步骤中的误差将传递到最终结果中,这种每一步骤的测量误差对分析结果的影响,称为误差传递。
大误差的出现一般有两种情况:一种是由于系统误差引起的、另一种是偶然误差引起的。
对于系统误差我们应该通过适当的方法进行改正。
而偶然误差的分布符合统计学规律,即大误差出现的概率小、小误差出现的概率大;绝对值相等的正负误差出现的概率相同。
如果大误差出现的概率变大,那么这种大误差很难用统计学方法进行处理,在进行数据处理时,就会传递到结果中去,从而降低结果的准确性。
4. 答:实验数据是我们进行测定得到的第一手材料,它们能够反映我们进行测定的准确性,但是由于“过失”的存在,有些数据不能正确反映实验的准确性,并且在实验中一些大偶然误差得到的数据也会影响我们对数据的评价及对总体平均值估计,因此在进行数据统计处理之前先进行可疑数据的取舍,舍弃异常值,确保余下的数据来源于同一总体,在进行统计检验。
分析化学误差部分总结
分析化学(第六版)总结第二章 误差和分析数据处理第一节 误差定量分析中的误差就其来源和性质的不同, 可分为系统误差、偶然误差和过失误差。
一、系统误差定义: 由于某种确定的原因引起的误差, 也称可测误差特点:①重现性, ②单向性, ③可测性(大小成比例或基本恒定)分类:1. 方法误差: 由于不适当的实验设计或所选方法不恰当所引起。
2. 仪器误差.由于仪器未经校准或有缺陷所引起。
3. 试剂误差.试剂变质失效或杂质超标等不合.所引起4. 操作误差.分析者的习惯性操作与正确操作有一定差异所引起.操作误差与操作过失引起的误差是不同的。
二、偶然误差定义: 由一些不确定的偶然原因所引起的误差, 也叫随机误差.偶然误差的出现服从统计规律, 呈正态分布。
特点:①随机性(单次)②大小相等的正负误差出现的机会相等。
③小误差出现的机会多, 大误差出现的机会少。
三、过失误差1.过失误差: 由于操作人员粗心大意、过度疲劳、精神不集中等引起的。
其表现是出现离群值或异常值。
a) 2.过失误差的判断——离群值的舍弃在重复多次测试时, 常会发现某一数据与平均值的偏差大于其他所有数据, 这在统计学上称为离群值或异常值。
离群值的取舍问题, 实质上就是在不知情的情况下, 区别两种性质不同的偶然误差和过失误差。
离群值的检验方法:(1)Q 检验法:该方法计算简单, 但有时欠准确。
设有n 个数据, 其递增的顺序为x1,x2,…,xn-1,xn, 其中x1或xn 可能为离群值。
当测量数据不多(n=3~10)时, 其Q 的定义为1) 具体检验步骤是:2) 将各数据按递增顺序排列;2)计算最大值与最小值之差;3)计算离群值与相邻值之差; 计算Q 值;5)根据测定次数和要求的置信度, 查表得到Q 表值;6)若Q >Q 表, 则舍去可疑值, 否则应保留。
该方法计算简单, 但有时欠准确。
(2)G 检验法:该方法计算较复杂, 但比较准确。
具体检验步骤是: 1)计算包括离群值在内的测定平均值;2)计算离群值与平均值 之差的绝对值3)计算包括离群值在内的标准偏差S4)计算G 值。
第二章 误差与分析数据的统计处理
《分析化学》第二章
随机误差
1. 随机误差 由于某些难以控制和无法避免的原因所造成的
误差。如温度、湿度、电流强度等的偶然波动,给试验结果 带来的影响。
2. 随机误差的特点
①分布对称可抵偿:绝对值相同的正负误差出现机会相等, 它们的总代数和等于0; ②单峰且有界:小误差出现的机会大,大误差出现的机会小, 极大误差出现的机会趋于零。
《分析化学》第二章
分 析 化 学
Analytical Chemistry
西北大学化学与材料科学学院
《分析化学》第二章
第二章 误差与分析数据的统计处理
《分析化学》第二章
2-1 定量分析中的误差 2-2 分析结果的数据处理
内容
2-3 误差的传递 2-4 有效数字及其运算规则 2-5 标准曲线的回归分析
吸光度A
0 0.032
0.02 0.135
0.04 0.187
0.06 0.268
0.08 0.359
0.10 0.435
试列出标准曲线的回归方程并计算未知试样中Mn的含量。
0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 0.05 0.1 0.15 y = 3.9543x + 0.0383 R 2 = 0.9953
《分析化学》第二章
第二章
小
结
2.1 误差的基本概念: 准确度与精密度、误差与 偏差、系统误 差与随机误差;
2.2 有限数据的统计处理:
异常值的检验(Q检验法,G检验法);
2.4 有效数字:定义、修约规则、运算规则 。 2.5 标准曲线的回归分析
《分析化学》第二章
本章作业
P27---P28
习题2、6、10、11
G计算 x x1 s
第2章 分析化学中的误差及数据处理
本章所要解决的问题:
对分析结果进行评价,判断误 差产生的原因,尽量采取措施减少 误差。
2013-6-28 1
2.1 定量分析中的误差
• • •
•
误差客观存在 定量分析数据的归纳和取舍(有效数字) 计算误差,评估和表达结果的可靠性和精密 度 了解原因和规律,减小误差,测量结果→真 值(true value)
19
1. 系统误差(systematic error)
由一些固定的原因所产生,其大小、正 负有重现性,也叫可测误差。 1.方法误差 分析方法本身所造成的 误差。 2.仪器和试剂误差 3.操作误差 4.主观误差
2013-6-28
20
系统误差的性质可归纳为如下三点:
1)重现性 2)单向性 3)数值基本恒定 系统误差可以校正。
2013-6-28 15
7、重复性
r 2 2Sr
R 2 2SR
8、再现性
SR
2013-6-28
j 1 i 1
m
n
( xij x j )
m( n 1)
16
2.1.3 准确度和精密度的关系
准确度(accutacy):测量值与真实值相接 近的程度。用误差来评估。 精密度(precision):各个测量值之间相 互接近的程度。用偏差来评估。 实际工作中并不知道真实值,又不刻意区 分误差和偏差,习惯把偏差称做误差。但 实际含义是不同的。 系统误差是分析误差的主要来源,影响结 果的准确度 偶然误差影响结果的精密度
4. 校正方法 (correction result ) 用其它方法校正某些 分析方法的系统误差。
分析化学2第二章 分析化学中的误差和数据处理
误差的客观性: 误差是客观的,是不以人的意志而改变的。
根据误差的性质与产生的原因,可将误差 分为系统误差、偶然误差两类。
三、系统误差和随机误差
1.系统误差
也叫可测误差,它是由于分析过程中某 些经常发生的、比较固定的原因所造成的。 系统误差的性质是:
一、 有效数字
4.与实验有关的注意点
(2)称量仪器 分析天平即万分之一天平(称至0.1mg): 12.8212g, 0.2338g,1.4562g,0.0561g 千分之一天平(称至0.001g): 0.234g,1.356g,10.324g 百分之一天平(称至0.01g): 1.26g,0.23g,14.26g 台秤(称至0.1g):4.0g,0.5g,16.8g
X>XT,误差为正值,表示测定结果偏高; X<XT,误差为负值,表示测定结果偏低。
E越小,表示测定结果与真实值越接近, 准确度越高;反之,E越大,准确度越低。
可见,误差的大小是衡量准确度高低的尺度。
二、准确度和精密度
2. 精密度
在实际工作中,真实值通常是不知道的,因此
无法求出分析结果的准确度,所以不得不用另一种
使用相对平均偏差表示分析结果的好坏比较简 单,但这个方法有不足之处,因为在一系列的测 定中,小偏差的测定总是占多数,而大偏差的测 定总是占少数,按总的测定次数求相对平均偏差 所得的值偏小,大偏差得不到充分的反映。所以 相对平均偏差在数理统计上一般不采用。
近年来,在分析化学的教学中,越来越广泛地 采用数理统计方法来处理各种测定数据。
方式来判断分析结果的好坏。这种方法是:在相同
的条件下重复测定多次,然后计算n次测定结果的
分析化学:第二章_误差和分析数据处理二
化学分析
第二章 误差和分析数据处理
4
• 对于很小的数字,可用指数形式表示。例如,离 解常数Ka=0.000018,可写成Ka=1.8×10-5;很大的 数字也可采用这种表示方法。例如2500L,若为 三位有效数字,可写成2.50×103L。
• 例如,0.0121×25.64×1.0578=0.328,其中,有 效数字位数最少的0.0121相对误差最大,故计 算结果应修约为三位有效数字。
化学分析
第二章 误差和分析数据处理
11
• 3. 百分数表示 • 高含量组分(>10%),保留四位有效数字; • 中含量组分(1~10%),保留三位有效数字; • 低含量组分(<1%),保留两位有效数字。 • 4. 其他运算 • 乘方或开方,结果的有效数字位数不变,
化学分析
第二章 误差和分析数据处理
19
3.正态分布曲线规律:
• (1) x=μ时,y值最大,体现了测量值的集中趋 势。说明误差为零的测量值出现的概率最大。 大多数测量值集中在算术平均值的附近。
• (2) 曲线以x=μ这一直线为其对称轴,说明绝对 值相等的正、负误差出现的概率相等。
• (3) 当x趋于-∞或+∞时,曲线以x轴为渐近线。 即小误差出现概率大,大误差出现概率小。
化学分析
第二章 误差和分析数据处理
5
• 对pH、pM、lgc、lgK等对数值,其有效数字的
位数仅取决于小数部分数字的位数,整数部分 只说明其真数的方次。如pH=11.02,即[H+]= 9.6×10-12mol/L,其有效数字为两位而非四位。
第二章 误差和分析数据的处理
第二章误差和分析数据的处理第一节误差及其产生的原因定量分析的任务是准确测定试样中各组分的含量,因此必须使分析结果具有一定的准确度。
不准确的分析结果将会导致生产上的损失、资源上的浪费和科学上的错误结论。
在定量分析中,由于受到分析方法、测量仪器、所用试剂和分析人员主观条件等方面的限制,故使测定的结果不可能和真实含量完全一致;即使是分析技术非常熟练的分析人员,用最完善的分析方法、最精密的仪器和最纯的试剂,在同一时间,同样条件下,对同一试样进行多次测定,其结果也不会完全一样。
这说明客观存在着难于避免的误差。
因此,人们在进行定量分析时,不仅要得到被测组分的含量,而且必须对分析结果进行评价,判断分析结果的准确性(可靠程度),检查产生误差的原因,采取减小误差的有效措施,从而不断提高分析结果的准确程度。
分析结果与真实结果之间的差值称为误差。
分析结果大于真实结果,误差为正;分析结果小于真实结果,误差为负。
一、误差的分类根据误差的性质与产生的原因,可将误差区分为系统误差和偶然误差两类。
(一)系统误差系统误差(systematic error)也叫可定误差(determination error),它是由某种确定的原因引起的,一般有固定的方向(正或负)和大小,重复测定可重复出现。
根据系统误差的来源,可区分为方法误差、仪器误差、试剂误差及操作误差等四种。
(1)方法误差:由于分析方法本身的缺陷或不够完善所引起的误差。
例如,在质量分析法中,由于沉淀的溶解或非被测组分的共沉淀;在滴定分析法中,由于滴定反应进行不完全,干扰离子的影响,测定终点和化学计量点不符合等,都会产生这种误差。
(2)仪器误差:由于所用仪器本身不够准确或未经校正所引起的误差。
例如,天平两臂不等长,砝码、滴定管刻度不够准确等,会使测定结果产生误差。
(3)试剂误差:由于试剂不纯和蒸馏水中含有杂质引入的误差。
(4)操作误差:由于操作人员的习惯与偏向而引起的误差。
例如,读取滴定管的读数时偏高或偏低,对某种颜色的变化辨别不够敏锐等所造成的误差。
分析化学第二章误差与分析数据处理
根据待测组分的性质和含量选择合适的分析 方法。
空白实验
通过扣除空白值来减小误差。
标准化样品分析
使用标准样品对实验过程进行质量控制。
回收率实验
通过添加已知量的标准物质来评估分析方法 的准确性。
04
有效数字及其运算规则
有效数字的定义与表示
01
有效数字是指测量或计算中能够反映被测量大小的部分数字 ,其位数与被测量的精密度有关。
数据统计
计算平均值、中位数、众数等统计量,以反映数据的集 中趋势和离散程度。
实验结果的评价与表达
误差分析
计算误差、偏差、相对误差 等,评估实验结果的可靠性
。
1
精密度与偏差
通过多次重复实验,评估实 验结果的精密度和偏差。
置信区间
根据实验数据,计算结果的 置信区间,反映结果的可靠 性。
结果表达
选择合适的单位和量纲,将 实验结果以表格、图表等形 式表达,便于分析和比较。
02
表示有效数字时,需保留一位不确定位,采用指数或修约的 形式表示。
03
有效数字的表示方法:科学记数法(a x 10^n)或一般表示法。
有效数字的运算规则
加减法
以小数点后位数最少的数字为标准,对 其他数字进行修约,然后再进行运算。
乘方和开方
运算结果的有效数字位数与原数相同。
乘除法
以有效数字位数最少的数为标准,对 其他数字进行修约,然后再进行运算。
THANKS
准确度检验
通过标准物质或标准方法对比,检验分析结 果的准确性。
线性检验
验证测量系统是否符合线性关系,确保数据 在一定范围内准确可靠。
范围检验
评估分析方法在一定浓度或含量范围内的适 用性。
第二章_误差及数据分析的统计处理--分析化学-检验
一、误差的种类、性质、产生的原因及减免
系统误差也叫可测误差,它是定量分析误差的主要 来源,对测定结果的准确度有较大影响。
(1) 特点
a.对分析结果的影响比较恒定; b. 在 同 一 条 件 下 , 重 复 测 定 , 重复出现; c.影响准确度,不影响精密度;
d.可以减小或消除。
产生的原因?
产生的原因
b.滴定管读数
0.4 0.3 0.2 0.1
u xm
y: 概率密度 x: 测量值 μ: 总体平均值 x-μ: 随机误差 σ : 总体标准差
0 -4 -3 -2 -1 0
s
1
2
3
4
-3s -2s -s m-3s m-2s m-s
m
68.3% 95.5% 99.7%
0
s 2s 3s m+s m+2s m+3s
x-m x
u
图3-1标准正态分布曲线
随机误差分布服从正态分布—无限多次测定
特点:
1. 极大值在 x = μ 处. 2. 拐点在 x = μ ± σ 处. 3. 于x = μ 对称. 4. x 轴为渐近线.
随机误差分布的性质: 1.对称性 2.单峰性 3.有界性 4.抵偿性
表1.
称为置信区间:真 实值在指定概率下 出现的区间 随机误差的区间概率
第二章:误差及数据分析的统 计处理
主要内容
3.1 定性分析误差 3.2 有效数字及其应用 3.3 分析数据处理与分析结果的表示方法
在任何测量中误差都是客观存在的
§ 3-1 定量分析中的误差
1.误差及其产生的原因
分析结果与真实值之间的差值称为误差。分析结果 大于真实值,误差为正;分析结果小于真实值,误差为 负。 根据误差的性质与产生的原因,可将误差分为系 统误差和偶然误差两类。
《分析化学》第二章定量分析中的误差解析
(2) 特点
a.单向性,对分析结果的影响比较恒定; b.在同一条件下,重复测定, 重复出现; c.影响准确度,不影响精密度; d.可以消除。
2018/12/24
2. 偶然误差
( 1) 产生的原因 偶然因素 ( 2) 特点
a.不恒定
b.难以校正 c.服从正态分布(统计规律)
2018/12/24
随机误差统计规律
2018/12/24
2.4
准确度和精密度
1.准确度和精密度——分析结果的衡量指标。
( 1) 准确度──表征测量值与真实值的接近程度 准确度的高低用误差的大小来衡量; 误差一般用绝对误差和相对误差来表示。 (2) 精密度──表征几次平行测定值之间的相互接近程度 精密度的高低用偏差来衡量, 偏差是指个别测定值与平均值之间的差值。 (3) 两者的关系 精密度是保证准确度的先决条件; 精密度高不一定准确度高; 两者的差别主要是由于系统误差的存在。
2018/12/24
真值、平均值和中位数
第二章
准确度和精密度
误差和偏差、极差
分析化学中的 误差
误差的种类、性质、产 生的原因及减免
2018/12/24
2· 1 真值(xT)true value
某一物理量本身具有的客观存在的真实数值,一般真值是 未知的,但下列真值可认为是已知的。 1、理论真值: 例如某化合物的理论组成。 2、计量学约定真值: 如国际计量大会确定的长度、质量等单位;容量瓶和移液 管的体积,砝码的质量等。 3、相对真值: 认定精度高一个数量级的测定值作为低一级的测量值的真 值,是相对比较而言的。标准试样及管理试样中某组分的 含量,就是相对真值。例如某标准钢样含硫量为0.051%。
测定结果的相对误差为:
第二章 误差和分析数据处理-分析化学
第二章 误差和分析数据处理
第一节 概述
xie 分 析 化 学
产生测定误差的原因:
抽样的代表性; 测定方法的可靠性; 仪器的准确性; 测定方法的复杂性;
测定者的主观性;
操作者的熟练性
xie 分 析 化 学 一、绝对误差和相对误差
第二节 测量误差
绝对误差(absolute error)
减小测量误差
取样量大于0.2g;
滴定液消耗的体积大于20ml;
紫外吸收度在0.2~0.7之间。
xie 分 析 化 学
相对误差=δw/W<1‰
W>δw/1‰=0.0002/1‰=0.2g 相对误差=δv/V<1‰ V>δv/1‰=0.02/1‰=20 ml
增加平行测定次数
xie 分 析 化 学
2 i
n
相对标准偏差(relative standarddeviation;RSD) 或称变异系数(coefficient of variation;CV)
2 ( x x ) i n i 1
S RSD 100% x
n 1 x
100%
例题 :四次标定某溶液的浓度,结果为0.2041、
标准偏差法:
R=x+y-z
R=xy/z
2 2 2 2 SR Sx Sy Sz
Sy 2 Sx 2 SR 2 Sz 2 ( ) ( ) ( ) ( ) R x y z
五、提高分析准确度的方法
xie 分 析 化 学
选择恰当的分析方法
被测组分的含量; 被测组分共存的其它物质的干扰。
0.00022 0.00062 0.00042 0.00002 标准偏差 S 0.0004 (mol/ L) 4 1
《分析化学》第二章定量分析中的误差
三、有效数字运算规则
2013-10-15
一、 有效数字
在科学试验中,对于任一物理量的测定其准确度都是有一定 限度的。实验结果所记录的数字不仅表示数量的大小,而且 要正确地反映测量的精确程度。 例如滴定管的读数: 甲 22.42ml 乙 22.44ml
丙 22.43ml
只有第四位是估计出来的,所以稍有 差别,我们称之为可疑数字。 这四位数都是有效数字。
2013-10-15
1、乘除法中遇到9,99等以上的大数,有效数字可多算一位。 2、常数、分数和倍数等不考虑其位数。 3、最后结果弃去多余数字。(计算器可直接计算)
2013-10-15
例1、称取铁矿石试样0.3348g,将其溶解, 加 入 SnCl2 使 全 部 Fe3+ 还 原 成 Fe2+ , 用 0.02000mol· L
• 1)大小相等的正负误 差出现的机会相等。 • 2)小误差出现的机会 多,大误差出现的机 会少。
• 随测定次数的增加,偶 然误差的算术平均值将 逐渐接近于零(正、负抵 销)。
2013-10-15
3. 过失误差
由于操作人员粗心大意、过度疲劳、精神不集中等引起的。 其表现是出现离群值,极端值。
如器皿不洁净、试液损失、看错砝码等。
7H2O
由以上反应可知:
n(Fe)=6n(K2Cr2O7)
n(Fe2O3)=
1 1 n(Fe3+)= 2 2
6n(K2Cr2O7)
=3n(K2Cr2O7) 则
m(Fe) n(Fe)M(Fe) T(Fe/K 2Cr2O 7 ) V(K 2Cr2O 7 ) V(K 2Cr2O 7 ) 6n(K 2Cr2O 7 )M(Fe) V(K 2Cr2O 7 )
分析化学中的误差
17
四、公差
生产部门对于分析结果允许误差的一种表示方法。 含量高,允许公差大;含量低,允许公差小。 超差:超过允许公差,必须重做。
18
3 有效数字及其运算规则
一、有效数字:指实际上能测量到的数字。
有效数字 = 各位确定数字 + 最后一位可疑数字。
1.实验过程中常遇到两类数字:
8
下列两组测量数据的平均偏差值均为0.24
+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
s1
di2 (0.3)2 (0.2)2 (0.3)2 0.28
♥“0”的作用:在中间和末尾为有效,在最前面为无效数字。
♥ 数字后的0含义不清楚时, 最好用指数形式表示 : 1000 (1.0×103 ,1.00×103, 1.000 ×103 )
3.改变单位不改变有效数字的位数:
如 19.02 mL为19.0210 -3 L
22
4.注意点
(1)容量器皿、滴定管、移液管、容量瓶: 4位有效数字
19
1.0008 0.1000 0.0382 54 0.05 3600
43.181
5位
10.98%
4位
1.98×10-10 3位
0.0040
2位
2×105
1位
100
位数较含糊
20
零的作用:
*在1.0008中,“0” 是有效数字; *在0.0382中,“0”定位作用,不是有效数字; *在0.0040中,前面三个“0”不是有效数字,
分析化学 第二章 定量分析中的误差及数据处理
一、分析测试的误差与偏差
误差和准确度 偏差和精密度 准确度和精密度的关系
1.误差和准确度
准确度: 测定值与真实值的接近程度。 准确度的高低用误差来衡量。
误差: 测定值与真实值之间的差值。 一般用绝对误差和相对误差来表示。
绝对误差(E):
测定值(X)与真实值(XT)之间的差值。 E = X ̶ XT
注: 当舍去后,余下数据较少时,应适当补做数据。
例. p.15, 例3
四、 分析测试结果准确度的评价
(一) 分析测试结果准确度的评价 1.用标准物质评价分析结果的准确度 2.用标准方法评价分析结果的准确度 3.通过测定回收率评价分析结果的准确度
(二) 显著性检验
1.F检验法
检验两种方法的精密度有无显著性差异。如果
2. 检验顺序: G检验 → F 检验 → t检验
离群值的 取舍
精密度显著性 检验
准确度或系统误 差显著性检验
五、有效数字及其运算规则 思考题: 下列数据各包括了几位有效数字? (1)0.0330 (2)10.030 (3)89.6 (4)3.30×10-2 (5)pKa 4.74 (6)pH10.2 (7)3.3×10-2
误差的种类及其性质 误差产生的原因及减免方法
(一) 误差的种类及其性质 1. 系统误差 2. 偶然误差 3. 过失误差
1. 系统误差 特点: (1)对分析结果的影响比较恒定; (2)在同一条件下,重复测定,重复出现; (3)影响准确度,不影响精密度; (4)可以消除。
2. 偶然误差 特点:
(1)不恒定 (2)难以校正 (3)服从正态分布
步骤:
(1) 数据从小至大排列x1,x2 ,…… ,xn (2) 计算该组数据的平均值和标准偏差S
分析化学 第二章 定量分中误差和数据处理
例
用沉淀滴定法测定纯NaCl(0.6066)中氯的质量
分数,得到下列结果:0.5982,0.6006,
0.6046,0.5986,0.6024。
则平均结果为_______ 0.6009 ____;
平均结果的绝对误差为_____-_0__._0057 ____;
相对误差为___ -0.94%_____;
(1)系统误差产生的主要原因(或分类) :
a. 方法误差 b. 仪器误差 c. 试剂误差 d. 操作误差
e. 主观误差
a.方法误差
这种误差是由于分析方法本身所造成的。例如: 在重量分析中,沉淀的溶解损失或吸附某些杂质而产 生的误差;在滴定分析中,反应进行不完全,干扰离 子的影响,滴定终点和化学计量点的不符合,以及其 他副反应的发生等,都会系统地影响测定结果。
0.0,+0.1, -0.7,+0.2,-0.1,-0.2, +0.5,-0.2,+0.3,+0.1 两组数据平均偏差均为0.24
(二)标准偏差和相对标准偏差
近年来,在分析化学的教学中,愈来愈广泛地采用数理统 计方法来处理各种测定数据。在数理统计中,我们常把所 研究对象的全体称为总体(或母体);自总体中随机抽出 的一部分样品称为样本(或子样);样本中所含测量值的 数目称为样本大小(或容量)。例如,我们对某一批煤中 硫的含量进行分析,首先是按照有关部门的规定进行取 样、粉碎、缩分,最后制备成一定数量的分析试样,这就 是供分析用的总体。如果我们从中称取10份煤样进行平 行测定,得到10个测定值,则这一组测定结果就是该试 样总体的一个随机样本,样本容量为10。
0.0,+0.1, -0.7,+0.2,-0.1,-0.2, +0.5,-0.2,+0.3,+0.1 S2=0.33
考研分析化学第二章误差和分析数据处理
第二章 误差和分析数据处理何测量都不可能绝对准确,在一定条件下,测量结果只能接近于真实值,而不能达到真实值个定量分析要经过许多步骤,并不只是一次简单的测量,每步测量的误差,都影响分析结果的性,因而定量分析结果的误差更加复杂行定量分析时,必须根据对分析结果准确度的要求,合理地安排实验,避免不必要的追求高准节 测量误差是衡量一个测量值的不准确性的尺度,反映测量准确性的高低差越小,测量的准确性越高1、 绝对误差和相对误差测量之中的误差,主要有两种表示方法:绝对误差与相对误差(一)绝对误差:测量值与真值(真实值)之差称为~绝对误差是以测量值的单位为单位,可以是正值,也可以是负值,及测量值可能大于或小于测量值越接近真值,绝对误差越小;反之,越大(二)相对误差:绝对误差与真值的比值称为~相对误差反映测量误差在测量结果中所占的比例,它没有单位通常相对误差以%,%0表示如果不知道真值,但知道测量的绝对误差,则相对误差也可以测量值x为基础表示在分析工作中,用相对误差衡量分析结果,比绝对误差更常用根据相对误差的大小,还能提供正确选择分析仪器的仪器对于高含量组分测定的相对误差应当要求严些(小些)对于低含量组分测定的相对误差可以允许大些在相对误差要求固定时,测定高含量组分可选用灵敏度较低的仪器,而对低含量组分灵敏度较高的仪器二、真值与标准参考物质可知的真值,有三类:理论真值、约定真值、相对真值:三角形内角和为180度:国际单位及我国的法定计量单位是约定真值各元素的原子量物质的理论含量:常用标准参考物质的证书上所给出的含量作为相对真值标准参考物质:1必须是经工人的权威机构鉴定,并给予证书的2必须具有很好的均匀性与稳定性3其含量测量的准确度至少要高于实际测量的3倍约定真值与相对真值是分析化学工作中最常用的真值除理论真值外,其它真值都是由实验测得,都带有一定的误差三、系统误差和偶然误差按误差的性质分:系统误差和偶然误差(一)系统误差:是由某种确定的原因引起的,一般它有固定的方向(正或负)和大小,重复测定时重复出现根据系统误差的来源分为:方法误差、仪器(或试剂)误差、操作误差方法误差:是由于不适当的试验设计或所选择的分析方法不恰当所引起的,通常方法误差影响的存在,使测定结果要么总是偏高;要么总是偏低,误差的方向固定仪器或试剂误差:是由仪器未经校准或试剂不合格所引起的:是由于分析工作者的操作不符合要求造成的在一个测定过程中这三种误差都可能存在:如果在多次测定中系统误差的绝对值保持不变,但相对值随被测组分含量的增大而:如果系统误差的绝对值随样品量的增大而成比例增大,相对值不变,则称为~也有时,系统误差的绝对值虽然随样品量的增大而增大,但不成比例系统误差是以固定的方向和大小出现,并具有重复性。
分析化学第二章 误差及分析数据的处理
性质 影响 消除或减 小的方法
重现性、单向性 、可测 服从概率统计规律、
性
准确度 校正
不可测性
精密度 增加测定的次数
六、提高分析结果准确度的Байду номын сангаас法
1. 选择恰当的分析方法 2. 减小测量误差
与经典方法进行比较 校准仪器 4. 消除测量中的系统误差 空白试验 对照试验 回收试验
3. 减小偶然误差
1.选择合适的分析方法
系统误差 产生的原因
a.方法误差——选择的方法不够完善
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。 b.仪器误差——仪器本身的缺陷 例: 天平两臂不等,砝码未校正; 滴定管,容量瓶未校正。
c.试剂误差——所用试剂有杂质
例:去离子水不合格; 试剂纯度不够(含待测组份或干扰离子)。 d.操作误差——操作人员主观因素造成 例:对指示剂颜色辨别偏深或偏浅; 滴定管读数不准
d
i 1
n
i
n
0.11% 0.14% 0.16% 0.04% 0.09% 0.11% 5
相对平均偏差
d 0.11% d r 100% 100% 0.29% x 37.34%
标准偏差
2 ( x i x ) i 1 n
s
n 1
(0.11%) 2 (0.14%) 2 (0.16%) 2 (0.04%) 2 (0.09%) 2 0.13% 5 1
回收率越接近100%,方法准确度越高
方法误差 仪器误差 系统误差 试剂误差 操作误差
选择适当的分析方法 校正仪器 空白实验 对照实验
误差
分析测试中,一般对同一试样平行 偶然误差 测定 3~4 次,精密度符合要求即可。
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23
准确度评价: 用标准物质对照;加标回收率 :85%~110%;
ρ x1 x0 100% m
与标准方法对照:高、中、低三种浓度,检查显著性。 2. 质量控制图(quality control chart): 将标准物质或质控物质插入样品序列中一起进行分析, 获得数据绘图。 平均值控制图的绘制: 分析时每批样品插入一个质控, 或大批样品时每隔10 ~20个样品插入一个,获得20个以上的
随机误差:分析过程中各因素随机波动引起,如仪器示 值波动、读数误差、湿度、温度、气流变化。特点:大小 与正负均变化不定,平行测定次数增加取均值可减小。
4
除以上两种误差外,还有一种称为过失误差(gross error),由操作者粗心或违规操作造成。
误差的表示方法: 常用准确度、精密度和不确定度表示。 准确度(accuracy):测量值与真值符合程度,反应分 析方法或测量系统存在系统误差或随机误差综合指标。 绝对误差(absolute error, E ):
( working curve)和标准曲线( standard curve ),4~6个 不同浓度的标准溶液,与样品同时处理时称工作曲线,不处 理时称标准曲线;建立回归方程(regression equation),
y bx a ,r 接近1为好;灵敏度(sensitivity):单位待测物
质的浓度或量变化引起信号的变化,为校正曲线的斜率。 方法精密度评价: 日内:6次;日间:6天。线性范围内高、中、低三种浓
“四舍六入五留双”,欲舍5时,后面不零则进1,为零,16
使修约后最后一位数为双数。 (三)有效数字的运算规则
1. 加减运算:绝对误差最大的数据为依据。 如: 0.045+32.14+2.125547=0.04+32.14+2.13=34.31 2. 乘除运算: 与有效数字最少的数据一致。 如:85.21×2.354×0.00156=85.2×2.35×0.00156=0.312 3. 乘方和开方: 结果有效数字与原数据有效数字相同。 4. 对数和反对数:与上同。
分类:将各种来源的不确定度分为两类 A类:统计方法计算的不确定度s,服从正态分布 B类:非统计不确定度,估算分析过程中可能误差, 如样品预处理、标准浓度、仪器示值波动等。 合成不确定度:
10
扩展不确定度:
k为统计因子,k=2 则置信度95%;k=3则置信度99%。 测量结果的表示:
x U
11
准确度与精密度的关系: 精密度好,准确度不一定高。 准确度反映结果正确性,精密度反映结果重现性。
仪器设备计量检定和维护,数据记录和检测报告书管理制度。 2. 实验室技术人员的培训和考核。
20
3. 制定分析过程的技术规范。 4. 标准方法的执行。 二、实验室质量控制 (一)实验室内部质量控制 1. 常规质量控制的基础实验 空白实验:不加样品,同步骤对空白测定,每d 2次, 5d~6d,计算s值,若大于规定值,则说明仪器、试剂、蒸馏 水及实验器皿等引起系统误差,应采取措施降低空白值。
定方向性、同一条件下重复出现
方法误差:滴定分析中滴定终点与化学计量点差异
仪器误差:仪器未校准或不合格
试剂误差:试剂纯度不够
操作误差:分析者不能正确掌握操作方法
3
校正办法: 方法比较: 校准仪器: 空白试验:扣空白值,消除试剂、蒸馏水等的误差 对照试验:国家标准局标样测定,如牛肝、猪粉 加标回收试验:可测定系统误差
极值误差法:
14
标准偏差法:
15
第三节 分析数据的处理
一、有效数字及其运算规则: (一)有效数字(significant digit):准确数字+1位可疑数字。
原则: 1.常数无限制,可按需取位。 2. pH、pM、logk有效数字取决于小数部分。 3. “0”用于定位时不是有效数字。 4. 首位大于或等于8的数,多计一位。 (二)有效数字的修约规则:
19
第四节 分析质量保证
一、分析质量保证(analytical quality assurance) 分析质量控制(analytical quality control):采取措施,减
小误差。 分析质量评价(analytical quality evaluation)。 1. 编制规章制度:实验室、试剂、基准物质、标准溶液、
5
相对误差(relative error,RE) :
绝对误差有正负之分,一般分析结果常用相对误差。 精密度(precision):同一均匀试样多次平行测定结果 之间的分散程度。 绝对偏差(absolute deviation, d):
6
平均偏差(average deviation, d): 相对平均偏差(relative average deviation):
21
检测限(limit of determination):在给定的置信水平内, 可从样品中定量检测出的待测物质的最小浓度或最小量。
与仪器的信噪比有关。IUPAC规定:光谱法K=3,置信 度为90%。气相色谱法取K=2
22
校准曲线线性与测定方法灵敏度: 线性(calibration curve);校准曲线包括工作曲线
第二章 分析测量中的误差 及 分析质量保证
1
第一节 概述
误差客观存在 定量分析数据的归纳和取舍(有效数字) 计算误差:评估和表达结果的可靠性和精密度 了解原因和规律,减小误差,测量结果→真值
2
第一节 分析测量中的误差及其表
误差:
示方法
系统误差(systematic error):确定的因素引起、有一
7
标准偏差(standard deviation, s): 相对标准偏差(relative standard deviation, RSD):
8
平均值的标准偏差(standard deviation of mean, Sx):
9
不确定度(uncertainty in measurement):在给定置信概 率下真值所处范围,愈小,测量结果可信赖程度愈高。
24
测定数据,计算均数和s,绘制质控图。
种类有:空白值控制图、浓度控制图和回收率控制图。
25
控制图的作用:测定样品时将质控样品插入,进行2~3 个平行样的测定,< 警告限,质量正常,控制限>样品测定> 警告限,质量变坏, >控制限,质量失控。 (二)实验室间质量控制
目的:检查各实验室间是否存在系统误差 1.标准物质作平行测定: 测定盲样 2.双样品法: 各实验室分别测定两个浓度不同但组成相 似的均匀样品,中心实验室处理,观察可比性系统误差。
17
5. 多保留一位
二、可疑数字的取舍
明显偏离测量值的数据为离群值(outlier),(suspect
value),可能由系统误差及过失误差造成,通过统计学检验,
判断是否为异常值,决定取舍。
(一)Q检验(Q-test)
1. 排序
x1,x2…..xn;
2. 计算极差 x最大-x最小
3. 计算
x可疑-x临近
4. 计算Q
Q x可疑 x邻近
x最大 x最小
18
5. 根据次数和要求置信度查 Q表
6. 计算值>查表值,则舍弃
(二)G 检验法(Grubbs test)
可用于10个以上测量值中1个或多个可疑值的检
3.根据测定次数和要求的置信度,查G表
4.计算值与G值比较,大于则舍弃
12
误差的传递(propagation of error):测量、计算过程 中皆有误差,影响最后的分析结果。
系统误差的传递: R为分析结果,ΔA、ΔB、ΔC为绝对误差 加减法:
乘除法:
13
过程:加减先算绝对误差ΔR,后算相对误差ΔR/R, 乘除先算相对误差ΔR/R,后计算绝对误差ΔR/R×R。
随机误差的传递:随机误差是不定误差,无法知道其确 切值,但可进行估计。
作用:评价方法的准确度、校准测试仪器、作为分析工 作的标准、用于分析质量保证工作。 (二)标准分析方法编写(standard analytical method)
编写有四个条件。
28
26
三、标准物质和标准分析方法 (一)标准物质(standard material)
定义:高度稳定物理、化学性质,经多种方法确定含 量。
美国标准局按定值特性分成化学成分、物理或物理化学 或工程特性标准物质;我国按属性和应用领域分成13类。分 类级别:二级。
27
1 级:绝对测量法或两种以上不同原理方法定值,准 确度国内最高水平,稳定性>1年。2 级:1 级标准比较或其 他方法定值,准确度和均匀性达一般要求,稳定性>半年。