化驗分析工作中,所直接測得的各種數(shù)據(jù),大多數(shù)是不能直接反映出問題的實質(zhì)。還要進行一系列必要的計算以后,加以去粗取精、去偽存真、由此及彼、由表及里的整理,才能得出最后反映問題的實質(zhì)結(jié)果。化學分析中的計算,有其自己的要求,接下來將簡要地介紹化驗員的常用計算知識。
真實數(shù)值與實際測得數(shù)值之間的差別稱為誤差。如,某種小麥中含蛋白質(zhì)的總量真實數(shù)值為12.50%,而我們測得的數(shù)值為12.48%,測得數(shù)值與其真實數(shù)值相差的0.02%就是實驗中的誤差。
任何一項實驗工作,無論如何仔細、謹慎地操作,總免不了要出現(xiàn)誤差,所測得的數(shù)值只是一個近似值。這是因為在操作過程中由于很多復雜的原因所造成的。
當然,不是說任何人所作的化驗分析結(jié)果和科學實驗數(shù)據(jù)都是不可相信的。而是要求盡力減少那些完全可以克服的誤差,達到最高的近似值。所以要討論誤差這個概念,目的是要求我們了解誤差的來源、克服方法及有關(guān)計算知識。
誤差,通常分為系統(tǒng)誤差和偶然誤差。
系統(tǒng)誤差是由于分析步驟和操作手續(xù)的某些經(jīng)常的原因所造成的。而且是經(jīng)常重復向同一個方向發(fā)生的誤差。主要是由于:
1.方法誤差
是由于分析方法不夠完滿而造成的。例如,在容量分析法中,由于滴定時指示劑對反應終點的影響,使實際滴定終點與理論等當點不能完全符合;在重量分析法中,由于沉淀的條件如PH值、溫度、離子濃度、沉淀時間等因素,對沉淀的溶解和吸附雜質(zhì)的影響。還有附著在燒杯和沉淀帚上無法取下的沉淀,以及洗滌時沉淀的溶解等等不可避免的損失。上述情況和一些可能產(chǎn)生副反應的因素,所引起的誤差稱為方法誤差。
2.儀器誤差
由于使用了未經(jīng)校正的儀器而造成的。例如,使用的滴定管、移液管、容量瓶等量具,因其標示值與真實體積不相符合,或量具與量具之間有差異。如:100毫升容量瓶的體積與10份10毫升移液管量取的體積相比較不相符;使用的分析天平兩臂不等長。或砝碼未經(jīng)校正,砝碼的標示值與其真實值不相符?;蝽来a與砝碼之間有差異,如1個200毫克砝碼與兩個100毫克砝碼相比較不相符,等等。由以上情況和其它儀器上的類似原因,即引起儀器誤差。
3.試劑誤差
使用的試劑不純或蒸餾水不純含有雜質(zhì)而引起的誤差。
4.個人誤差
由于分析工作者對滴定終點的判斷和讀取僅器數(shù)據(jù)的差異等原因所引起的誤差。
偶然誤差是由于許多不定的未知因素而造成的,因此沒有一定的規(guī)律性,是偶然性的或者有時是不能控制的。如:分析工作者缺乏經(jīng)驗,一時硫忽或視力疲倦致使操作不正確;或由于溫度、壓力和濕度的變化;或儀器失靈沒有査覺,以及某些難以估計的原因等造成偶然誤差。使幾次重復分析的結(jié)果不相符合。偶然誤差值的大小和正負都是可變的,方向沒有一定。
在相同情況下,反復進行多次實驗,其實驗數(shù)值是遵守數(shù)學上概率規(guī)律的。有以下三種規(guī)律:(1)數(shù)值相等的誤差,無論符號是正或負,其發(fā)生的機會相等;(2)誤差較小的數(shù)值出現(xiàn)的次數(shù),比誤差較大的數(shù)值出現(xiàn)為多;(3)大誤差出現(xiàn)的次數(shù)甚少。
從上述偶然誤差數(shù)值的分配規(guī)律,就提供了解決這類問題的理論根據(jù)。以第一個規(guī)律為依據(jù),就可以使用算術(shù)平均值來表示測定結(jié)果。所以,如果能盡量作到仔細地操作和多次測定,取用算術(shù)平均值,大部分偶然誤差的因素可以消除。