化学分析中测量的误差
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分析化学中的误差定量分析的目的是准确测定试样中组分的含量,因此分析结果必须具有一定的准确度。
在定量分析中,由于受分析方法、测量仪器、所用试剂和分析工作者主观条件等多种因素的限制,使得分析结果与真实值不完全一致。
即使采用最可靠的分析方法,使用最精密的仪器,由技术很熟练的分析人员进行测定,也不可能得到绝对准确的结果。
同一个人在相同条件下对同一种试样进行多次测定,所得结果也不会完全相同。
这表明,在分析过程中,误差是客观存在,不可避免的。
因此,我们应该了解分析过程中误差产生的原因及其出现的规律,以便采取相应的措施减小误差,以提高分析结果的准确度。
2.6.1 误差与准确度分析结果的准确度(accuracy )是指分析结果与真实值的接近程度,分析结果与真实值之间差别越小,则分析结果的准确度越高。
准确度的大小用误差(error )来衡量,误差是指测定结果与真值(true value )之间的差值。
误差又可分为绝对误差(absolute error )和相对误差(relative error )。
绝对误差(E )表示测定值(x )与真实值(x T )之差,即E =x - x T (2-13)相对误差(E r )表示误差在真实值中所占的百分率,即 %100Tr ⨯=x E E (2-14)例如,分析天平称量两物体的质量分别为 g 和 g ,假设两物体的真实值各为 g 和 g ,则两者的绝对误差分别为:E 1= g E 2= g两者的相对误差分别为:E r1=%1006381.10001.0⨯-= %E r2=%1001638.00001.0⨯-= %由此可见,绝对误差相等,相对误差并不一定相等。
在上例中,同样的绝对误差,称量物体越重,其相对误差越小。
因此,用相对误差来表示测定结果的准确度更为确切。
绝对误差和相对误差都有正负值。
正值表示分析结果偏高,负值表示分析结果偏低。
定量分析误差产生的原因误差按其性质可以分为系统误差(systematic error )和随机误差(random error )两大类。
化学仪表测量中的误差分析在化学仪表日常维护及效验工作中,我们会经常发现:测量数据与实际值总是存在一定的误差。
为了消除误差或尽可能的减小误差,我们有必要对误差的种类及产生的原因进行深入地了解。
误差的种类很多,在化学仪表测量中主要涉及到的有以下几种。
(一)测量误差与相对误差1、测量误差(1)定义:测量结果减去被测量的真值所得的差,就成为测量误差,简称误差,有人称之为测量的绝对误差,但不能称作“误差的绝对值”。
测量结果是通过测量所得到的赋予被测量得值,是客观存在的量在实验中的表现,它只是得到了一个被测量值的近似或估计。
测量结果不仅与量本身有关,而且与测量程序、测量仪器、测量环境以及测量人员等因素有关。
真值是量的定义中的一个完整体现,是与给定的特定量定义完全一致的值。
实际上真值在本质上不能确定,量子效应排除了唯一真值得存在,实际上我们应用的约定真值,既是采用测量不确定度来表征其所处的范围。
误差可表示为:误差=测量结果-真值=(测量结果-总体均值)+(总体均值-真值)=随机误差+系统误差以上所提到的测量误差,实际上就是我们以前常提到的“偏差”,偏差是指表示计量器具的实际值对于标称值偏离的程度。
为了与国际交流的需要,现在一般不再采用“偏差”的提法,改用测量误差。
测量误差的量化指标,在国际上通行的是采用“不确定度”。
所谓部确定度就是表示由于测量误差的存在而对被测量值不能肯定的程度。
由于不确定度包括测量结果中无法进行修正的部分,所以它反映了测量结果中未能确定的量值的范围。
(2)产生原因。
化学仪表在运行中,由于使用操作不当或仪表本身有缺陷,都会产生测量误差。
例如,在仪表定值中没有考虑到其试剂空白、校准工作中的不准确性、在运行中一些其他影响测量准确性的因素在量上发生了系统变化、长期运行中电极污染或电极老化等都会产生测量误差。
2、相对误差(1)定义:测量误差除以被测量的真值所得道地商被称为相对误差。
(2)表达方式。
设测量结果未y,约定真值位t,,测量误差为△时,相对误差的表达式为δ=(△/t)*100%=[(y-t)/t]*100%在电厂化学仪表技术指标中的基本误差即属于相对误差,其表达式为:δg=(△/M)*100%=[(y-t)/M]*100%(FS)式中,M为两城范围内的最大值;(FMS)表示在量呈范围内。
2.6 分析化学中的误差定量分析的目的是准确测定试样中组分的含量,因此分析结果必须具有一定的准确度。
在定量分析中,由于受分析方法、测量仪器、所用试剂和分析工作者主观条件等多种因素的限制,使得分析结果与真实值不完全一致。
即使采用最可靠的分析方法,使用最精密的仪器,由技术很熟练的分析人员进行测定,也不可能得到绝对准确的结果。
同一个人在相同条件下对同一种试样进行多次测定,所得结果也不会完全相同。
这表明,在分析过程中,误差是客观存在,不可避免的。
因此,我们应该了解分析过程中误差产生的原因及其出现的规律,以便采取相应的措施减小误差,以提高分析结果的准确度。
2.6.1 误差与准确度分析结果的准确度(accuracy )是指分析结果与真实值的接近程度,分析结果与真实值之间差别越小,则分析结果的准确度越高。
准确度的大小用误差(error )来衡量,误差是指测定结果与真值(true value )之间的差值。
误差又可分为绝对误差(absolute error )和相对误差(relative error )。
绝对误差(E )表示测定值(x )与真实值(x T )之差,即E =x - x T (2-13)相对误差(E r )表示误差在真实值中所占的百分率,即 %100Tr ⨯=x E E (2-14)例如,分析天平称量两物体的质量分别为1.6380 g 和0.1637 g ,假设两物体的真实值各为1.6381 g 和0.1638 g ,则两者的绝对误差分别为:E 1=1.6380-1.638= -0.0001 g E 2=0.1637-0.1638= -0.0001 g两者的相对误差分别为:E r1=%1006381.10001.0⨯-= -0.006% E r2=%1001638.00001.0⨯-= -0.06%由此可见,绝对误差相等,相对误差并不一定相等。
在上例中,同样的绝对误差,称量物体越重,其相对误差越小。
化学实验中的误差分析一、简介在化学实验中,误差是不可避免的。
通过对误差的分析,我们可以评估实验结果的可靠性、准确性和精确度。
本文旨在探讨化学实验中的误差类型、产生原因以及如何进行误差分析。
二、误差类型在化学实验中,误差可以分为系统误差和随机误差两类。
1. 系统误差系统误差是由于实验条件、仪器设备或操作方法等方面的固有偏差所引起的。
它们在实验中是持续存在的,会对所有的数据产生同样的影响。
系统误差包括以下几种类型:(1) 仪器误差:仪器的精度限制和仪器的标定不准确可能导致测量结果的偏差。
(2) 操作误差:不正确的实验操作、样品制备和反应条件控制等因素都可能引入系统误差。
(3) 环境误差:环境因素,如温度、湿度、气压等的变化也会对实验结果产生影响。
2. 随机误差随机误差是由于实验中的偶然因素引起的,其产生原因通常无法完全控制。
随机误差的特点是在多次实验中,其数值是无规律的,不会产生明显的偏离。
随机误差包括以下几种类型:(1) 计量误差:计量的不确定性是由于仪器的限度、读数的限度、实验条件等引起的。
(2) 人为误差:不同实验员进行同一实验可能会产生不同的结果,这是由于实验员操作和读数的不稳定性造成的。
(3) 统计误差:在重复实验中,由于反应的不完全、随机事件等因素,实验结果会有一定的波动,产生统计误差。
三、误差分析方法对于化学实验中的误差,我们可以采用以下方法进行分析并评估实验结果的可靠性。
1. 标准差和相对标准差标准差是一种评估实验数据离散程度的指标。
标准差越小,说明实验数据越接近于平均值,实验结果越可靠。
相对标准差是用于比较不同数据集之间离散程度的指标,其计算公式为相对标准差=标准差/平均值。
2. 方差分析方差分析是一种通过分析实验数据差异的方法,确定各种误差来源的大小和贡献度。
通过分析方差分量的大小,可以了解到各种误差对实验结果的影响程度。
3. 置信区间置信区间指在一定置信水平下,估计一个参数的值的区间范围。
化学实验中的误差分析在化学实验中,误差是无法避免的。
无论是人为因素还是仪器设备的限制,误差都会存在。
正确分析和处理这些误差对于实验结果的准确性和可靠性有着至关重要的影响。
本文将对化学实验中的误差进行分析,以帮助实验者更好地理解并处理实验误差。
1. 误差的定义和分类误差是指实验结果与真实值之间的差异,它可以分为系统误差和随机误差两种类型。
1.1 系统误差:由于仪器设备、实验方法或操作者引起的偏差,导致所有测量结果偏离真值的程度相同。
系统误差可以进一步分为仪器误差、方法误差和个人误差。
1.1.1 仪器误差:仪器本身固有的误差,例如仪器的不稳定性、漂移、零点偏差等。
1.1.2 方法误差:由于实验方法的限制导致的误差,例如反应条件难以控制、试剂纯度问题等。
1.1.3 个人误差:不同实验者由于操作习惯、技术水平等因素引起的误差。
1.2 随机误差:由于实验条件的无法完全控制以及测量本身的不确定性所导致的误差。
随机误差无法精确确定,但可以通过重复实验并取平均值来减小其影响。
2. 误差的影响与评估误差对实验结果的影响可能是积累性的,特别是系统误差。
因此,评估和控制误差至关重要。
2.1 影响因素的分析:在进行误差分析时,需要考虑各种因素的影响,如试剂纯度、仪器的准确性和稳定性、环境因素等。
2.2 误差的评估方法:常用的误差评估方法包括相对标准偏差(RSD)、相对误差(RE)以及置信区间等。
这些方法可以帮助实验者定量地评估误差的大小和可靠性。
2.3 误差的来源分析:通过对误差的来源进行分析,可以找出问题所在,并采取相应的措施来减小误差。
例如,校准仪器、优化实验方法、加强操作技巧等。
3. 误差的处理与纠正当发现实验中存在误差时,需要及时采取措施来处理和纠正误差,以获得更准确的结果。
3.1 数据去极值:如果实验数据中存在明显偏离的数据点,可以考虑剔除这些异常值,以保证实验结果的准确性。
3.2 数据平均:对于多次重复实验所得的数据,可以进行平均处理,以减小随机误差对结果的影响。
第三章分析化学中的误差与数据处理1、误差⑴绝对误差绝对误差是测量值是真实值之间的差值。
绝对误差的单位与测量值相同,误差越小表示测量值与真实值越接近,准确度越高;反之,误差越大,准确度越低。
当测量值大于真实值时,误差为正值,表示测量结果偏高;反之,误差为负值,表示测量结果偏低。
⑵相对误差响度误差是指绝对误差相当于真实值的百分率。
相对误差有大小、正负之分,反应的是误差在真实值中所占的比例大小,因此绝对误差相同的条件下,待测组分含量越高,相对误差越小;反之相对误差越大。
⑶真值真值是某一物理量本身具有的客观存在的真实值。
严格的说任何物质中各组分的真实含量是不知道的,用测量方法是得不到真值的。
在分析化学中常将以下的作为真值①理论真值化合物的理论组成等;②计算学约定真值国际剂量大会上确定的长度、质量、物质的量的单位等;③相对真值人们设法采用各种可靠的分析方法,使用最精密的仪器,经过不同的实验室、不同人员进行平行分析,用数理统计方法对分析结果进行处理,确定出各组分相对准确的含量,此值称为标准值,一般用标注值代表该物质中各组分的真实含量。
2、偏差偏差是指测量值与各次测量结果的算术平均值之间的差值(中位数与平均值相比优点是受离群数据影响较小,缺点是不能充分利用数据)。
偏差有正有负,还有一些偏差可能为零。
如果将单次测定的偏差相加,其和为零或接近于零。
平均偏差是指单次测定偏差绝对值的平均数,代表一组测量数据中任何一个数据的偏差,没有正负号。
因此,它最能表示一组数据的重现性。
在一般分析工作中平行测定的次数不多时,常用平均偏差表示分析结果精密度。
相对平均偏差是平均偏差在各次测量结果平均值中所占的百分比例。
标准偏差的表达式是()112--=∑=nxxsnii,相对标准偏差(RSD,rs)又称变异系数,是指标准偏差在平均值中所占的百分比例。
标准偏差通过平方运算能将较大的偏差更显著的表现出来,因此标准偏差能更好的反映测定值的精密度,实际工作中,都用RSD表示分析结果精密度。
化学实验中的误差分析与校正化学实验在科学研究和生产实践中发挥着重要作用,但在进行化学实验过程中,难免会受到各种误差的影响。
为了保证实验结果的准确性和可靠性,我们需要对实验中的误差进行分析并进行校正。
本文将针对化学实验中常见的误差进行详细分析,并提出相应的校正方法。
一、仪器误差在化学实验中,使用的仪器如天平、热力计、PH计等都有一定的测量误差。
这些误差可能来自于仪器本身的精度限制,人为误差或外部环境因素等。
为了减小仪器误差,我们可以采取以下相应措施:1. 定期检查和校正仪器,确保仪器的准确性。
2. 进行多次测量取平均值,减小随机误差对结果的影响。
3. 注意使用仪器的方法和技巧,减小人为误差。
二、操作误差在化学实验中,操作误差是不可避免的。
比如液体倒液时的残留、固体称量时的飘粉等。
为了减小操作误差,我们可以采取以下措施:1. 注意操作细节,避免液体残留或固体飘粉。
2. 使用适当的操作工具和方法,减小误差发生的可能性。
3. 在进行实验操作前,仔细阅读实验要求和操作步骤,确保操作正确。
三、环境误差实验环境的温度、湿度、气压等因素都会对实验结果产生影响。
为了减小环境误差,我们可以采取以下方法:1. 在恒定的环境条件下进行实验,比如在恒温室或恒温水浴中进行实验。
2. 对实验室环境进行合适的调节,减小外部因素对实验结果的干扰。
3. 记录并考虑环境因素对实验结果的影响,对实验结果进行适当修正。
四、人为误差在进行化学实验过程中,人为误差是常见的。
比如搅拌速度不均匀、检查不严格等。
为了减小人为误差,我们可以采取以下措施:1. 注意实验过程中的每一个细节,确保操作准确。
2. 多人协作进行实验,相互监督,减小人为误差的可能性。
3. 定期进行实验操作规范性的培训,提高操作技能和素质。
通过对化学实验中的误差进行分析和校正,我们可以提高实验结果的准确性和可靠性,保证实验数据的有效性。
希望本文可以对广大化学实验工作者有所帮助,为科学研究和生产实践提供更加可靠的数据支持。
化学分析中测量的误差
P. De Bièvre, Duineneind 9, 2460
Kasterlee, Belgium
H.Gunzler, Bismarckstr.4, 69469
Weinheim, Belgium (Eds.)
Measurement Uncertainty in
Chemical Analysis
2003, 283pp.
Hardcover EUR 69.95
ISBN 3-540-43990-0
人们逐步地认识到,当报道测量本身时,传送与某一特定测量相关的误差是很重要的。
如果不知道误差,对于该结果的使用者来说是不可能知道应对它抱有多少信心的。
同时也不可能获取相同参数的不同测量的可比性。
本书收集了关于这个主题的近50篇杰出论文。
它们大多数发表在1999年至2002年的《鉴定及质量保证(ACQUAL)》杂志上。
这些论文提供了评估和报道测量结果误差的基本原理,描述了误差的概念,评估误差的方法和使用适当标准物质的优点,考虑了怎样分析实验的结果。
全书收集25篇论文,题目为:根据测量质量保证的分析步骤;化学中的计量学:一个普遍的任务;化学计量学、化学及化学测量中的误差;标准物质误差的评估;使用线性校准函数分析过程测量误差的评估;通过模拟的方法测量误差的传导;微生物培养方法中测量的误差;与可接受极限相比较;校正的误差;在标准物质鉴定中误差计算(1.变量分析的原理,2.均匀性研究,3.稳定性研究);使用标准物质测量误差评估的某些方面;误差――化学中计量学的关键课题;为合作研究方法的验证和方法性能参数的测量误差及它的实质;化学分析的误差与分析方法的验证――石油中酸值的测量;采样误差评估的实用方法;食物中微量元素分析数据的质量保证;评价分析测量中的误差――追求准确性;化学分析中采样的误差;适当地而不是有代表性地采样――依据误差可以接受的水平;来自方法证实研究的测量误差估计;测量误差估计是对证实的一个可行的替代吗?通过原子光谱测定法测量土壤样品中成份的误差评估的证实;用于快速测试与离散判读的误差统计学评估――垃圾与土壤的检测;为准备NO和SO4标准气体混合物的静态测量体积方法的误差计算与实现;钡离子重量分析法误差的研究。
本书可供化学家、化学计量学家及研究生阅读参考。
胡光华,高级软件工程师
(原中国科学院物理学研究所)
Hu Guanghua, Senior Software Engineer
(Former Institute of Physics,the Chinese Academy of Sciences)。