誤差——分析結果與真實值之間的差值 ( > 真實值為正,< 真實值為負)
一. 誤差的分類
1. 系統誤差(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:反應不能定量完成;有副反應發生;滴定終點與化學計量點不一致;干擾組分存在等。
(2)儀器誤差:主要是儀器本身不夠準確或未經校準引起的;
如:量器(容量平、滴定管等)和儀表刻度不準。
(3)試劑誤差:由于世紀不純和蒸餾水中含有微量雜質所引起;
(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程與控制條件不當所引起的。如滴定管讀數總是偏高或偏低。
特性:重復出現、恒定不變(一定條件下)、單向性、大小可測出并校正,故有稱為可定誤差。可以用對照試驗、空白試驗、校正儀器等辦法加以校正。
2. 隨機誤差(random error)——不可定誤差(indeterminate error)
產生原因與系統誤差不同,它是由于某些偶然的因素所引起的。
如:測定時環境的溫度、濕度和氣壓的微小波動,以其性能的微小變化等。
特性:有時正、有時負,有時大、有時小,難控制(方向大小不固定,似無規律)
但在消除系統誤差后,在同樣條件下進行多次測定,則可發現其分布也是服從一定規律(統計學正態分布),可用統計學方法來處理
系統誤差——可檢定和校正
偶然誤差——可控制
只有校正了系統誤差和控制了偶然誤差, 測定結果才可靠。
二. 準確度與精密度
(一)準確度與誤差(accuracy and error)
準確度:測量值(x)與公認真值(m)之間的符合程度。
它說明測定結果的可靠性,用誤差值來量度:
絕對誤差 = 個別測得值 - 真實值
(1)
但絕對誤差不能完全地說明測定的準確度,即它沒有與被測物質的質量聯系起來。如果被稱量物質的質量分別為1g和0.1g,稱量的絕對誤差同樣是0.0001g,則其含義就不同了,故分析結果的準確度常用相對誤差(RE%)表示:
(2)
(RE%)反映了誤差在真實值中所占的比例,用來比較在各種情況下測定結果的準確度比較合理。
(二)精密度與偏差(precision and deviation)
精密度:是在受控條件下多次測定結果的相互符合程度,表達了測定結果的重復性和 再現性。用偏差表示:
1. 偏差
絕對偏差: (3)
相對偏差: (4)
2. 平均偏差
當測定為無限多次,實際上 〉30次時:
總體平均偏差 (5)
總體——研究對象的全體(測定次數為無限次)
樣本——從總體中隨機抽出的一小部分
當測定次數僅為有限次,在定量分析的實際測定中,測定次數一般較小,<20次時:
平均偏差(樣本) (6)
相對平均偏差 (7)
用平均偏差表示精密度比較簡單,但不足之處是在一系列測定中,小的偏差測定總次數總是占多數,而大的偏差的測定總是占少數。因此,在數理統計中,常用標準偏差表示精密度。
3. 標準偏差
(1)總體標準偏差
當測定次數大量時(>30次),測定的平均值接近真值此時標準偏差用 s 表示:
(8)
(2)樣本標準偏差
在實際測定中,測定次數有限,一般 n<30 ,此時,統計學中,用樣本的標準偏差 S 來衡量分析數據的分散程度:
(9)
式中(n-1)為自由度,它說明在 n 次測定中,只有(n-1)個可變偏差,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)樣本的相對標準偏差——變異系數
(11)
(4)樣本平均值的標準偏差
(12)
此式說明:平均值的標準偏差按測定次數的平方根成正比例減少
4. 準確度與精密度的關系
精密度高,不一定準確度高;
準確度高,一定要精密度好。
精密度是保證準確度的先決條件,精密度高的分析結果才有可能獲得高準確度;
準確度是反映系統誤差和隨機誤差兩者的綜合指標。