第2章误差和分析数据处理课件.ppt
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1、返回章目录第第2 2章章 误差和分析数据处理误差和分析数据处理1.测量误差测量误差2.有效数字及运算法则有效数字及运算法则 3.有限量实验数据的统计处理有限量实验数据的统计处理 4.小小 结结概述测量误差有效数字.有限次实.分析化学课件学习目标学习目标1.掌握 误差的产生原因和减免方法;准确度和精密度的衡量方式以及两者之间的关系;有效数字的计算和修约规则。2.熟悉 偶然误差的t分布,置信区间的含义及其表示方法,显著性检验的方法。3.了解 可以数据的取舍方法,相关与回归的方法。概述测量误差有效数字.有限次实.分析化学课件 成功的教育从培养学生的良好习惯开始。成功的教育从培养学生的良好习惯开始。一
2、个好的计划和设想,人们想到了不一定能做到,一个好的计划和设想,人们想到了不一定能做到,做到了不一定能做好,做好了不一定能坚持下去。做到了不一定能做好,做好了不一定能坚持下去。只有那些想到了,做到了,做好了而且能坚持下只有那些想到了,做到了,做好了而且能坚持下去的人才会取得成功。去的人才会取得成功。知识就是知识,运用知识才是力量。知识就是知识,运用知识才是力量。学生在学校学习知识,关键不是学得多,学生在学校学习知识,关键不是学得多,而是学到的多,会用得多。而是学到的多,会用得多。我们的责任不仅在于挑选那些高质量的学生,我们的责任不仅在于挑选那些高质量的学生,而更重要的是把普通的学生培养成高水平的
3、人才。而更重要的是把普通的学生培养成高水平的人才。教育思想教育思想概述测量误差有效数字.有限次实.分析化学课件 必要性(定量分析的特点和要求):(1)误差客观存在,不可避免(2)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,不能达到真实值(4)了解误差,可根据对结果准确度的要求,合理安排实验 误 差(error):衡量测量值不准确性的尺度2.1 概 述 概概 述述测定值只能无限接近真实值概述测量误差有效数字.有限次实.分析化学课件2.1 测量误差2.1.1 绝对误差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(absolu
4、teerror)相对误差相对误差 (absoluteerror)x%100概述测量误差有效数字.有限次实.分析化学课件定义:定义:测量值测量值 (x x)与真实值与真实值 ()之差之差特点特点: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 绝对误差(绝对误差(absolute errorabsolute error)=x x 2.2 测量误差概述测量误差有效数字.有限次实.分析化学课件定义:绝对误差占真实值的比例(),相对误差相对误差 100%100%x x 相对误差(相对误差(relative errorrelative error)特点:以真实值()为基础,以、ppm 表示
5、 x-=若不知道真值,但知道测量的绝对误差,则亦可表示为:2.2 测量误差概述测量误差有效数字.有限次实.分析化学课件测定纯 NaCl 中 氯的质量分数为 60.52%,而其真实含量(理论值)应为 60.66%。计算其绝对误差和相对误差。解:绝对误差 60.52%-60.66%-0.14%-2.3 60.52%-60.66%相对误差相对误差1000 60.66%2.2 测量误差概述测量误差有效数字.有限次实.分析化学课件例例 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0.5432g。样品一 样品二绝对误差相对误差(%)0.0001g0.0001
6、g4.760.018在实际工作中,相对误差能更准确表达分析结果的准确度,在实际工作中,相对误差能更准确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。并能提供正确选择分析方法的依据。概述测量误差有效数字.有限次实.分析化学课件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180等约定真值约定真值 原子量表 物理常数 通用计量单位国际单位制的基本单位:长度、质量、时间、电流强度、热力学温度、发光强度及物质的量单位相对真值相对真值 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、标准品或对照品概述测量误差有效数字.有限次实.分析化学
7、课件2.1.2 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)概述测量误差有效数字.有限次实.分析化学课件1 系统误差系统误差 又称可定误差又称可定误差(determinate error)方法误差方法误差 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仪器仪器误差误差 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 (1)产生原因试剂误差试剂误差 所用试剂有杂质等 去离子水不合格 试剂纯度不够(含待测组份
8、或干扰离子)概述测量误差有效数字.有限次实.分析化学课件(2 2)特点:)特点:有固定大小和方向,对分析结果的影响比较恒定;在同一条件下,重复测定,重复出现;操作误差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 滴定管读数不准概述测量误差有效数字.有限次实.分析化学课件 产生的原因产生的原因 偶然因素偶然因素 如:滴定管读数,最后一位估计不准 2 偶然误差偶然误差 又称随机误差又称随机误差(accidental error)或不可定误差或不可定误差(indeterminate error)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
9、正;概述测量误差有效数字.有限次实.分析化学课件 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近程度。准确度的高低用准确度的高低用误差误差的大小来衡量,误差绝对值越大,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。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,常用评价一个分析方法的准确度,常用回收率(相对误差)回收率(相对误差)的大小的大小 来表示来表示 回收率(回收率(%)=测得量测得量/加入量加入量 100%2.1.3 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概述测量误
10、差有效数字.有限次实.分析化学课件 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)xixd (3)相对平均偏差相对平均偏差%100|)/|(100%RADxnxixxd(2)平均偏差平均偏差nxxd|i|特点:简单特点:简单;缺点:大偏差得不到应有反映缺点:大偏差得不到应有反映概述测量误差有效数字.有限次实.分析化学课件(4)标准偏差标准偏差(standard deviation;S)(5)相对标准偏差相对标准
11、偏差(relative standard deviation;RSD)或称变异系数或称变异系数1)(12nxxSnii1001)(100%12xnxxxSRSDnii当测量次数较多时当测量次数较多时(n 5)概述测量误差有效数字.有限次实.分析化学课件实际工作中,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重现性。l 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精密度称为重复性(repeatability);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,称为中间精密度(intermediate precision);在不同实验室由不同分析人
12、员测定结果之间的精密度,称为重现性(reproducibility)。概述测量误差有效数字.有限次实.分析化学课件2.2 测量误差测量误差概述测量误差有效数字.有限次实.分析化学课件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。3 准确度和精密度的关系准确度和精密度的关系概述测量误差有效数字.有限次实.分析化学
13、课件 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 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定量分析中的准确度与精密度概述测量误差有效数字.有限次实.分析化学课件概述测量误差有效数字.有限次实.分析化学课件2.1.4 误差的传递误差的传递和、差的绝对误差等于各测量值绝对和、差的绝对误差等于各测量值绝对误差的和、差误差的和、差积、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zyxRzyxRzzyyxxRRzyxR/1 系统系统 误差的传递误差的传递概述测量误差有效数字.有限次实.分析化学课件极值误差法极值误差法标
14、准偏差法标准偏差法 2 偶然误差的传递偶然误差的传递如各步测量误差是不可定的:如各步测量误差是不可定的:概述测量误差有效数字.有限次实.分析化学课件例:若设天平称量的标准偏差为0.10mg,则两次称量所得试样重量的误差)(14.002.01.01.022mgSw概述测量误差有效数字.有限次实.分析化学课件概述测量误差有效数字.有限次实.分析化学课件 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样品情况 仪器分析 化学分析 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(要求称量误差和滴定误差均小于0.1)称量误差;滴定误差2.1
15、.5 提高分析准确度的方法提高分析准确度的方法概述测量误差有效数字.有限次实.分析化学课件 1.1.采用标准方法采用标准方法,对照试验对照试验方法误差方法误差 2.2.校准仪器校准仪器仪器误差仪器误差 3.3.回收试验回收试验方法误差等方法误差等 4.4.空白实验空白实验试剂误差,方法误差试剂误差,方法误差 增加平行测定的次数增加平行测定的次数 2 误差的减免误差的减免概述测量误差有效数字.有限次实.分析化学课件123有效数字有效数字运算法则运算法则有效数字有效数字概念概念数字修约数字修约规则规则2.2 有效数字及运算法则概述测量误差有效数字.有限次实.分析化学课件天平:天平:1.0912 g
16、 1.0911 1.0913 g 1 定义:定义: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,可疑数可疑数字字)移液管:移液管:25.00 ml 24.99 25.01 ml 量筒量筒:25 ml 24 26 ml2.2.1 有效数字有效数字(significant figure)有效数字=准确数字+可疑数字概述测量误差有效数字.有限次实.分析化学课件 2 有效数字的作用有效数字的作用有效数字不仅表示数量的大小,而且应正确反映测量精确程度有效数字不仅表示数量的大小,而且应正确反映测量精确程度 结果结果(ml)绝对偏差绝对偏差(ml)相对偏差相对偏差(%)有效数字位数有
17、效数字位数 23.00 0.01 0.04 4 23.0 0.1 0.4 3 23 1 4 2 概述测量误差有效数字.有限次实.分析化学课件(2)变换单位位数不变变换单位位数不变:20.30 mg;2.030104 g(3)首位数首位数8:位数多计一位位数多计一位 8.6;99.2%(4)对数对数:有效数字以尾数为准有效数字以尾数为准 pH=11.02 H+=9.610-12 (5)实验记录数据实验记录数据:只保留一位欠准数字只保留一位欠准数字 (1)“0”的的双重性:双重性:有效数字和定位有效数字和定位 20.30;0.02030;2.03010-2 3 有效数字的表达有效数字的表达概述测量
18、误差有效数字.有限次实.分析化学课件 应以小数点后位数最少小数点后位数最少的数据为依据绝对误差最大绝对误差最大2.2.2 运算法则运算法则 1 加减法运算加减法运算例:例:0.0121 绝对误差:绝对误差:0.0001 +25.64 0.01 +1.057 0.001 =26.71概述测量误差有效数字.有限次实.分析化学课件 应以有效数字位数最少有效数字位数最少的数据为依据 2乘除法运乘除法运算算相对误差最大相对误差最大例:例:(0.0325 5.103 60.06)/139.8=0.0713 0.0325 0.0001/0.0325 100%=0.3%5.103 0.001/5.103 10
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