化学分析中不确定度评定教学课件

化学分析中不确定度评定化学分析结果的不确定度是分析结果的可靠性指标，反映了分析结果的离散程度它是分析化学的重要组成部分，对确保分析结果的准确性和可靠性至关重要课程目标理解不确定度概念掌握不确定度来源学会不确定度计算掌握分析化学中不确定度评定的基本原理和能够识别和分析化学分析中不确定度的来源掌握不确定度的计算方法，并能运用这些方方法，并进行合理的评估法对实验结果进行准确的评价不确定度的概念测量值真实值不确定度指用仪器或方法得到的数值结果，但它并非表示被测量的对象的真实性质，但它是无法用来表征测量结果与真实值之间的偏差范围真实值，而是一个带有不确定性的估计值完全准确地测量的，永远是一个未知值，反映了测量结果的可靠性，是科学研究中不可或缺的一部分不确定度的来源测量仪器实验方法环境因素人为因素仪器的精度和分辨率会影响测实验方法的选择和操作过程都温度、湿度、气压等环境因素操作人员的经验、技能和操作量结果的准确性会影响测量结果会影响化学反应的进行习惯都会影响测量结果仪器的校准误差也会导致测量例如，样品制备、试剂纯度、环境因素的变化会影响测量结例如，读数误差、样品取样误结果的不确定性反应条件等都会引入误差果的准确性差等都是人为因素造成的随机误差与系统误差随机误差系统误差随机误差是不可预测的，它在多系统误差是由于测量系统或实验次测量中随机变化随机误差通方法的缺陷导致的系统误差在常呈正态分布，其大小和方向随多次测量中保持恒定，它总是以机变化相同的方向和大小影响测量结果误差的传播误差累积当一个测量结果依赖于多个测量值时，每个测量值的误差都会影响最终结果误差叠加多个误差会相互叠加，导致最终结果的不确定度增加误差放大某些情况下，误差可能会被放大，导致最终结果的不确定度显著提高误差传递误差会通过公式或计算过程传递到最终结果标准偏差与相对标准偏差标准偏差相对标准偏差测量值偏离平均值的程度标准偏差与平均值的比值反映测量结果的离散程度反映测量结果的精密度单位与测量值相同无量纲方差与标准偏差的关系标准偏差反映数据分布的离散程度方差是标准偏差的平方方差1数据的离散程度的度量标准偏差2方差的平方根方差和标准偏差都用来描述数据的离散程度两者密切相关，标准偏差是方差的平方根假设检验

11.提出假设

22.选择检验统计量建立原假设和备择假设，检验根据数据类型和假设类型，选目标参数是否符合预期择合适的检验统计量

33.计算检验统计量

44.确定拒绝域根据样本数据计算检验统计量根据显著性水平确定拒绝域，的值并判断检验统计量是否落入拒绝域检验的原理t假设检验1检验两组数据均值是否存在显著差异t统计量2衡量两组均值差异程度t分布3用于计算统计量的概率分布t显著性水平4设定差异显著的阈值检验是一种假设检验方法，用于判断两组数据均值是否存在显著差异它通过计算统计量来衡量两组均值差异程度，并利用分布来判断该差异是t t t否具有统计学意义检验的步骤t收集数据1收集实验数据，并记录实验条件、方法等相关信息计算统计量2计算样本均值、标准差等统计量，为后续计算提供基础数据选择检验方法3根据实验目的、数据类型、样本量等选择合适的检验方t法计算t值4根据选择的检验方法，计算值，并与临界值进行比较t t判断结果5根据值和临界值的大小，判断原假设是否成立，得出结t论置信区间的计算确定置信水平置信水平表示测量结果落在真实值附近范围的可能性确定样本标准差样本标准差衡量样本数据与平均值的离散程度，反映了测量值的随机误差查找t值根据置信水平和样本大小，查阅分布表获取相应的值tt计算置信区间置信区间为样本均值值乘以样本标准差除以样本数量的平方根±t不确定度表达的通用准则完整性清晰性一致性可追溯性不确定度表达应包含所有重要不确定度表达应清晰易懂，避不确定度表达应与所采用的测不确定度表达应可追溯到所使信息，如测量值、标准不确定免使用专业术语或模糊的语言量方法和数据处理方法一致用的测量仪器、标准和方法度和置信水平不确定度的表达方式绝对不确定度相对不确定度用数值表示测量结果的范围，常用表示用百分比表示测量结果的相对误差，常用于比较不同测量结果的±精度例如，测量结果为，表示真实值在到

10.0±

0.1g

9.9g

10.1之间例如，测量结果为，相对不确定度为g

10.0±

0.1g

0.1/

10.0*100%=1%型标准不确定度A随机误差多次测量公式型标准不确定度用于评估随机误差对测量通过多次测量获得一系列数据，计算其标准型标准不确定度通常用测量值的标准偏差A A结果的影响偏差表示型标准不确定度B经验值分布函数型标准不确定度通常是基于经验当不能直接从数据中获得不确定B、历史数据或其他相关信息的估度时，可以使用概率分布函数来计估计型标准不确定度B置信水平型标准不确定度的计算通常需要考虑置信水平，例如置信水平B95%合成标准不确定度计算方法1将各分量标准不确定度进行合成平方和2对各分量标准不确定度平方后求和平方根3对平方和结果开平方根合成标准不确定度反映了测量结果中所有不确定度来源的综合影响，是最终结果不确定度的估计值扩展不确定度重要性概念扩展不确定度对于评估测量结果的可靠性至关重要，为实验结果的解释和扩展不确定度表示测量结果的可能范围，反映了测量结果的不确定性判断提供依据123计算方法扩展不确定度通过将合成标准不确定度乘以覆盖因子得到，覆盖因子取决于置信水平不确定度计算的步骤识别变量1确定影响测量结果的变量确定不确定度来源2分析每个变量的不确定度来源评估标准不确定度3确定每个变量的标准不确定度合成标准不确定度4将各个变量的标准不确定度合成计算扩展不确定度5根据置信水平计算扩展不确定度不确定度计算涉及多个步骤，从识别变量到评估标准不确定度，最后计算扩展不确定度每个步骤都需要仔细分析，确保最终结果的准确性案例分析1以某实验室测定水中铅含量为例实验过程中，使用原子吸收分光光度法进行测定实验数据如下表所示样品编号铅含量（μg/L）

110.

2210.

5310.

3410.

4510.6通过对实验数据的分析，我们可以计算出铅含量的平均值、标准偏差、相对标准偏差等参数，并进一步评估实验结果的不确定度案例分析2案例二是一个关于使用滴定法测定未知浓度的酸溶液的例子该实验中，需要进行多次滴定操作，并记录相应的体积数据使用该数据可以计算出未知酸溶液的浓度接下来，我们需分析实验过程中可能出现的误差来源，并进行不确定度评定，最后给出测定结果及其不确定度案例分析3本案例分析探讨了在化学分析实验中，如何利用标准偏差和置信区间来评估实验结果的不确定度案例中，我们分析了测定溶液浓度的实验数据，并计算了该浓度的标准偏差和置信区间，最终得出了该浓度的不确定度表达式通过这个案例，学生可以了解如何在实际实验中应用不确定度评定的理论知识，并学会如何以科学的表达方式表达实验结果案例分析4假设我们想要测量一种未知物质的浓度使用分光光度法进行测量，得到一系列数据使用这些数据，我们可以计算出物质的浓度和不确定度然后，我们可以使用这些信息来评估测量结果的可靠性我们还可以使用这些信息来比较不同测量方法的准确度在这个案例中，我们需要使用统计方法来分析数据我们可以使用检验来确定测量结果的差异是否具有统计学意义我们还可t以使用置信区间来评估测量结果的可靠性通过分析这些数据，我们可以得出关于未知物质浓度的可靠结论实验操作演示滴定实验分光光度法原子吸收光谱法演示使用滴定仪进行酸碱滴定操作，展示标演示使用分光光度计进行物质浓度的测定，演示使用原子吸收光谱仪进行元素含量分析准溶液的配制方法，以及滴定终点的判断讲解标准曲线绘制、样品测定及结果分析方，展示仪器操作步骤，以及数据处理方法法实验结果讨论

11.数据分析

22.误差分析分析实验数据，确定测量结果分析实验过程中可能产生的误是否符合预期差来源及其影响

33.结论总结

44.未来改进根据实验结果，得出结论，并提出实验改进建议，提高实验解释结论的意义结果的准确性和可靠性实验报告编写要求内容完整数据准确实验报告内容应完整，包括实验目的、原理、步骤、结果、分实验数据应真实可靠，并进行必要的分析和处理，确保数据准析、讨论、结论等确性语言规范格式规范实验报告语言要规范、简洁、清晰，并使用专业术语实验报告格式应符合学校或实验室的要求，包括标题、、日期、引言、正文、结论、参考文献等实验总结实验结论实验收获通过实验操作，验证了化学分析中不确定度评定方法的实用性加深对不确定度概念的理解•并能运用该方法对实验结果进行有效评估掌握了不同类型不确定度的计算方法•学会用不确定度表达实验结果•课程小结理解不确定度提高分析结果可靠性科学表达结果不确定度是化学分析结果的必然属性，理解通过合理评定不确定度，可以有效提高化学正确表达不确定度，能够清晰展现分析结果和掌握不确定度评定方法至关重要分析结果的可信度和准确性的可靠性和可比性思考与讨论在化学分析中，不确定度评定是不可或缺的一部分，它有助于我们了解分析结果的可靠性和准确性通过学习不确定度评定的相关知识，我们可以更好地理解分析结果的意义，并进行更准确的科学判断同时，我们可以根据实际情况制定更合理的实验方案，提高实验效率，并降低实验成本在实际应用中，我们还需要不断探索和完善不确定度评定的方法，以适应不断变化的分析需求。