誤差——分析結(jié)果與真實(shí)值之間的差值 ( > 真實(shí)值為正,< 真實(shí)值為負(fù))
一. 誤差的分類
1. 系統(tǒng)誤差(systermatic error )——可定誤差(determinate error)
(1)方法誤差:擬定的分析方法本身不十分完善所造成;
如:反應(yīng)不能定量完成;有副反應(yīng)發(fā)生;滴定終點(diǎn)與化學(xué)計(jì)量點(diǎn)不一致;干擾組分存在等。
(2)儀器誤差:主要是儀器本身不夠準(zhǔn)確或未經(jīng)校準(zhǔn)引起的;
如:量器(容量平、滴定管等)和儀表刻度不準(zhǔn)。
(3)試劑誤差:由于世紀(jì)不純和蒸餾水中含有微量雜質(zhì)所引起;
(4)操作誤差:主要指在正常操作情況下,由于分析工作者掌握操作規(guī)程與控制條件不當(dāng)所引起的。如滴定管讀數(shù)總是偏高或偏低。
特性:重復(fù)出現(xiàn)、恒定不變(一定條件下)、單向性、大小可測(cè)出并校正,故有稱為可定誤差。可以用對(duì)照試驗(yàn)、空白試驗(yàn)、校正儀器等辦法加以校正。
2. 隨機(jī)誤差(random error)——不可定誤差(indeterminate error)
產(chǎn)生原因與系統(tǒng)誤差不同,它是由于某些偶然的因素所引起的。
如:測(cè)定時(shí)環(huán)境的溫度、濕度和氣壓的微小波動(dòng),以其性能的微小變化等。
特性:有時(shí)正、有時(shí)負(fù),有時(shí)大、有時(shí)小,難控制(方向大小不固定,似無(wú)規(guī)律)
但在消除系統(tǒng)誤差后,在同樣條件下進(jìn)行多次測(cè)定,則可發(fā)現(xiàn)其分布也是服從一定規(guī)律(統(tǒng)計(jì)學(xué)正態(tài)分布),可用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法來(lái)處理
系統(tǒng)誤差——可檢定和校正
偶然誤差——可控制
只有校正了系統(tǒng)誤差和控制了偶然誤差, 測(cè)定結(jié)果才可靠。
二. 準(zhǔn)確度與精密度
(一)準(zhǔn)確度與誤差(accuracy and error)
準(zhǔn)確度:測(cè)量值(x)與公認(rèn)真值(m)之間的符合程度。
它說(shuō)明測(cè)定結(jié)果的可靠性,用誤差值來(lái)量度:
絕對(duì)誤差 = 個(gè)別測(cè)得值 - 真實(shí)值
(1)
但絕對(duì)誤差不能完全地說(shuō)明測(cè)定的準(zhǔn)確度,即它沒(méi)有與被測(cè)物質(zhì)的質(zhì)量聯(lián)系起來(lái)。如果被稱量物質(zhì)的質(zhì)量分別為1g和0.1g,稱量的絕對(duì)誤差同樣是0.0001g,則其含義就不同了,故分析結(jié)果的準(zhǔn)確度常用相對(duì)誤差(RE%)表示:
(2)
(RE%)反映了誤差在真實(shí)值中所占的比例,用來(lái)比較在各種情況下測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確度比較合理。
(二)精密度與偏差(precision and deviation)
精密度:是在受控條件下多次測(cè)定結(jié)果的相互符合程度,表達(dá)了測(cè)定結(jié)果的重復(fù)性和 再現(xiàn)性。用偏差表示:
1. 偏差
絕對(duì)偏差: (3)
相對(duì)偏差: (4)
2. 平均偏差
當(dāng)測(cè)定為無(wú)限多次,實(shí)際上 〉30次時(shí):
總體平均偏差 (5)
總體——研究對(duì)象的全體(測(cè)定次數(shù)為無(wú)限次)
樣本——從總體中隨機(jī)抽出的一小部分
當(dāng)測(cè)定次數(shù)僅為有限次,在定量分析的實(shí)際測(cè)定中,測(cè)定次數(shù)一般較小,<20次時(shí):
平均偏差(樣本) (6)
相對(duì)平均偏差 (7)
用平均偏差表示精密度比較簡(jiǎn)單,但不足之處是在一系列測(cè)定中,小的偏差測(cè)定總次數(shù)總是占多數(shù),而大的偏差的測(cè)定總是占少數(shù)。因此,在數(shù)理統(tǒng)計(jì)中,常用標(biāo)準(zhǔn)偏差表示精密度。
3. 標(biāo)準(zhǔn)偏差
(1)總體標(biāo)準(zhǔn)偏差
當(dāng)測(cè)定次數(shù)大量時(shí)(>30次),測(cè)定的平均值接近真值此時(shí)標(biāo)準(zhǔn)偏差用 s 表示:
(8)
(2)樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差
在實(shí)際測(cè)定中,測(cè)定次數(shù)有限,一般 n<30 ,此時(shí),統(tǒng)計(jì)學(xué)中,用樣本的標(biāo)準(zhǔn)偏差 S 來(lái)衡量分析數(shù)據(jù)的分散程度:
(9)
式中(n-1)為自由度,它說(shuō)明在 n 次測(cè)定中,只有(n-1)個(gè)可變偏差,引入(n-1),主要是為了校正以樣本平均值代替總體平均值所引起的誤差
即 (10)
而 S ® s
(3)樣本的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差——變異系數(shù)
(11)
(4)樣本平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差
(12)
此式說(shuō)明:平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差按測(cè)定次數(shù)的平方根成正比例減少
4. 準(zhǔn)確度與精密度的關(guān)系
精密度高,不一定準(zhǔn)確度高;
準(zhǔn)確度高,一定要精密度好。
精密度是保證準(zhǔn)確度的先決條件,精密度高的分析結(jié)果才有可能獲得高準(zhǔn)確度;
準(zhǔn)確度是反映系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差兩者的綜合指標(biāo)。