第二章 分析化学中的数据处理
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分析化学中的数据处理分析化学中的数据处理是指针对实验数据进行整理、统计、分析和解释的一系列过程。
对数据进行适当的处理能够提取出更有意义的信息,从而为后续的研究和实验提供有效的支持。
下面将从数据处理的步骤、常用方法和应用领域等方面进行详细展开。
数据处理的步骤通常包括数据整理、数据检查、数据统计和数据分析等过程。
首先,数据整理是将实验数据进行归类、清理和排序的过程,以便后续的操作和分析。
其次,数据检查是指对数据进行质量控制,包括检查数据的完整性、准确性和可靠性等方面。
第三,数据统计是指对数据进行一定分组、计数和总结等统计分析的过程,从而得到特定指标和特征的统计结果。
最后,数据分析是指对统计结果进行解释和推理,从而得出一定的结论和判断。
在实际的数据处理中,常用的方法包括描述统计方法、回归分析方法、因子分析方法和聚类分析方法等。
描述统计方法主要用于对数据的中心趋势、离散程度和分布特征等进行描述和总结,常用的统计指标包括均值、中位数、标准差等。
回归分析方法主要用于研究两个或多个变量之间的关系,可通过拟合线性或非线性模型进行分析。
因子分析方法则用于确定一组变量之间的潜在关系,并提取出影响变量的主成分。
而聚类分析方法则用于对一组数据进行分类和归类,以找出相似性较高的样本或因素。
分析化学中的数据处理广泛应用于样品分析、光谱分析、色谱分析和电化学分析等领域。
在样品分析中,数据处理可以帮助提取出目标物质的浓度或含量信息,并估计分析结果的可靠性和准确性。
在光谱分析中,数据处理可以对光谱数据进行寻峰、峰面积计算和谱图解析等,以获得有关物质结构和组成的信息。
在色谱分析中,数据处理可以用于峰识别、峰分离和峰面积计算等,从而确定样品中的目标物质和杂质。
在电化学分析中,数据处理可以用于电流-电位曲线的拟合和分析,以确定反应的机理和动力学参数。
第二章误差与数据处理1.测定某样品中的含氮量,六次平行测定的结果是20.48%,20.55%,20.58%,20.60%,20.53%,20.50%。
(1)计算这组数据的平均值、中位数、极差、平均偏差、标准偏差、变异系数和平均值的标准偏差。
(2)若此样品是标准样品,含氮量为20.45%,计算以上测定的绝对误差和相对误差。
2. 测定试样中CaO的质量分数时,得到如下结果:35.65%、35.69%、35.72%、35.60%。
问:(1)统计处理后的分析结果应如何表示?(2)比较95%和90%置信度下总体平均值的置信区间。
3. 根据以往的经验,用某一种方法测定矿样中锰的含量的标准偏差(即δ)是0.12%。
现测得含锰量为9.56%,如果分析结果分别是根据一次、四次、九次测定得到的,计算各次结果平均值的置信区间(95%置信度)。
4. 某人测定一溶液浓度(mol·L-1),获得以下结果:0.2038、0.2042、0.2052、0.2039。
第三个结果应否弃去?结果应如何表示?测定了第五次,结果为0.2041,这时第三个结果可以弃去吗?(置信度为90%)5. 在不同温度下对某试样作分析,所得结果(%)如下:10℃: 96.5, 95.8, 97.1, 96.037℃: 94.2, 93.0, 95.0, 93.0, 94.5试比较两组结果是否有显著差异。
(置信度为95%)6. 某分析人员提出了测定氯的新方法。
用此法分析某标准样品(标准值为16.62%),四次测定的平均值为16.72%,标准差为0.08%。
问此结果与标准值相比有无显著差异(置信度为95%)。
7. 标定0.1 mol·L-1; HCl,欲消耗HCl溶液25 mL左右,应称取基准物多少克?从称量误差考虑能否达到0.1%的准确度?若改用硼砂为基准物,结果又如何?8. 下列各数含有的有效数字是几位?9. 按有效数据计算下列结果:(1) 213.64 + 4.4 + 0.324410. 某人用络合滴定返滴定法测定样品中铝的百分含量。
§2-2 分析结果的数据处理一、可疑测定值的取舍1、可疑值:在平行测定的数据中,有时会出现一二个与其它结果相差较大的测定值,称为可疑值或异常值(离群值、极端值)2、方法㈠、Q 检验法:由迪安(Dean )和狄克逊(Dixon )在1951年提出。
步骤:1、将测定值由小至大按顺序排列:x 1,x 2,x 3,…x n-1,x n ,其中可疑值为x 1或x n 。
2、求出可疑值与其最邻近值之差x 2-x 1或x n -x n-1。
3、用上述数值除以极差,计算出QQ=11χχχχ---n n n 或Q=112χχχχ--n4、根据测定次数n 和所要求的置信度P 查Q p ,n 值。
(分析化学中通常取0.90的置信度)5、比较Q 和Q p ,n 的大小:若Q >Q p ,n ,则舍弃可疑值;若Q <Q p ,n ,则保留可疑值。
例:4次测定铁矿石中铁的质量分数(%)得40.02, 40.16,40.18和40.20。
㈡、格鲁布斯法:步骤:1、将测定值由小至大按顺序排列:x 1,x 2,x 3,…x n-1,x n ,其中可疑值为x 1或x n 。
2、计算出该组数据的平均值x 和标准偏差s 。
3、计算统计量G :若x 1为可疑值,则G==s1χχ-若x n 为可疑值,则G==s n χχ-4、根据置信度P 和测定次数n 查表得G p ,n ,比较二者大小若G >G p ,n ,说明可疑值相对平均值偏离较大,则舍去;若G <G p ,n ,则保留。
注意:置信度通常取0.90或0.95。
例1:分析石灰石铁含量4次,测定结果为:1.61%, 1.53%,1.54%和1.83%。
问上述各值中是否有应该舍弃的可疑值。
(用格鲁布斯检验法检验 P=0.95)例 2 测定碱灰中总碱量(以w Na 2O 表示),5次测定结果分别为:40.10%,40.11%,40.12%,40.12%和40.20% (1)用格鲁布斯法检验40.20%是否应该舍去;(2)报告经统计处理后的分析结果;(3)用m 的置信区间表示分析结果(P=0.95)二、显著性检验用统计的方法检验测定值之间是否存在显著性差异,以此推测它们之间是否存在系统误差,从而判断测定结果或分析方法的可靠性,这一过程称为显著性检验。
1§2-2分析结果的数据处理一、可疑测定值的取舍1、 可疑值:在平行测定的数据中,有时会出现一二个与其它结果相差较大的测 定值,称为可疑值或异常值(离群值、极端值)2、 方法㈠、Q 检验法:由迪安(Dean )和狄克逊(Dixon )在1951年提出。
步骤:1、 将测定值由小至大按顺序排列:X i , X 2, X 3,…X n-1 , X n ,其中可疑值为X i 或X n o2、 求出可疑值与其最邻近值之差 X 2-X 1或X n -X n-1。
3、 用上述数值除以极差,计算出 Q4、 根据测定次数n 和所要求的置信度P 查Q, n 值。
(分析化学中通常取的置信度)5、 比较Q 和Q , n 的大小:若Q>Q ,n ,则舍弃可疑值;若Q< Q ,n ,贝M 呆留可疑值。
例:4次测定铁矿石中铁的质量分数(%得,,和。
㈡、格鲁布斯法:步骤:1、将测定值由小至大按顺序排列:X 1, X 2, X 3,…X n-1 , X n ,其中可疑值为X 1或X n 。
2、计算出该组数据的平均值X 和标准偏差s3、计算统计量 G:若X 1为可疑值,则G== s Q=n 1 或 Q= n 1若X n为可疑值,则G = = S4、根据置信度P和测定次数n查表得G, n,比较二者大小若G> G,n,说明可疑值相对平均值偏离较大,则舍去;若G< G, n,则保留。
注意:置信度通常取或。
例1:分析石灰石铁含量4次,测定结果为:%, %,%和%问上述各值中是否有应该舍弃的可疑值。
(用格鲁布斯检验法检验P=)例2测定碱灰中总碱量(以wNa t0表示),5次测定结果分别为:%,%,%,彌%(1)用格鲁布斯法检验%是否应该舍去;(2)报告经统计处理后的分析结果;(3)用m 的置信区间表示分析结果(P=二、显著性检验用统计的方法检验测定值之间是否存在显著性差异,以此推测它们之间是否存在系统误差,从而判断测定结果或分析方法的可靠性,这一过程称为显著性检验。