2-1-1 误差的类型(讲义)-《分析化学》同步教学(华中科技大学出版社)

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2-1-1 误差的类型(讲义)-《分析化学》同步教学(华中科技大学出版社)

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误差的类型
学习目标:
1.掌握系统误差、偶然误差的定义及特点。
2.掌握减小偶然误差的方法。
3.熟悉偶然误差的正态分布。
4.了解系统误差与偶然误差的关系
在分析过程中误差是客观存在且不可避免的。它可能出现在测量的各个步骤,从而影响分析结果的准确性。在实验中进行测量和数据处理时,都应着眼于减少误差,尽可能使实验结果接近真实值。讨论误差的目的就是为了提高结果的准确度。误差产生的原因是多方面的,从误差的性质和来源上可分为系统误差和偶然误差两大类。
一、系统误差
系统误差也称可定误差。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的影响。系统误差是由某些确定因素造成,找得到误差产生的确定原因,如砝码生锈,试剂变质等。系统误差具有“重现性”和“单向性”,既在相同实验条件下会重复出现,并使结果始终偏大或始终偏小,不会一会儿偏大一会儿偏小。如用生锈的砝码(砝码生锈变重)称量时,不论称量什么物体结果始终偏小。知道了误差产生的原因,就可以减少误差,提高准确度,如换一个质量准确地砝码。
系统误差主要来自以下四个方面:
1.仪器误差 由仪器本身不够准确引起的误差,如滴定管、容量瓶等刻度不准。
2.方法误差 由分析方法本身不完善引起的误差,如滴定分析指示剂选择不当,变色范围在滴定突跃范围以外。
3.操作误差 正常操作情况下,操作者的操作与要求稍有出入造成的误差,如对某种颜色辨别不敏锐,滴定管读数偏高或偏低。
4.试剂误差 由试剂不纯引起的误差,如试剂中含有微量被测组分或其它干扰杂质。
二、偶然误差
偶然误差也称为随机误差,由一些无法控制、避免的偶然因素引起,无法确定误差产生的具体原因。如测量时环境的温度、湿度、气压等的偶然微小变化,分析仪器的轻微波动,分析人员操作的细微变化等,都可能引起测量数据波动而产生误差。由此可见偶然误差的大小、正负不固定,有时大,有时小,有时正,有时负。对于有限次数的测定,偶然误差似乎无任何规律,但如果在相同的条件下对同一样品进行多次测定,并将测定数据进行统计处理,则可发现绝对值相同的正负误差出现的概率相等,小误差出现的概率大,大误差出现的概率小,特别大的误差出现的概率极小,这一规律称为偶然误差的正态分布规律。
偶然误差也能减小。利用偶然误差符合正态分布规律的特点,在消除系统误差的前提下,随着测定次数的增加,偶然误差的算术平均值趋近于零。所以,可以通过“平行多次测定,取平均值”的方法来消除偶然误差。一般平行测定3~5次即使偶然误差在允许范围内。
三、系统误差与偶然误差的关系
系统误差的特征是它的确定性,而偶然误差的特征是它的随机性,两者经常同时存在于实验之中,有时难以严格区分。通常把一些不确定的系统误差看作偶然误差,或者把一些确定的但规律过于复杂的系统误差当作偶然误差来处理。有时,两者的区别与空间和时间的因素有关。例如,环境温度对标准仪器的影响,在短时间内可以看成是系统误差,而在长时间内则认为是偶然误差。另外,随着科学技术的发展,人们对误差来源及其变化规律的认识加深,有可能把过去认识不到而归于偶然误差的某些误差,确定为系统误差。
除了上述讨论的两类误差外,在分析过程中还存在着因操作者的过失而引起的误差。由于分析人员粗心大意或工作过失所产生的差错,例如,溶液溅失、加错试剂、读错刻度、加错砝码、记录和计算错误等,这些实质上是一种错误,不属于误差范畴,应舍弃相关数据。

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