化学计算中不确定.pptx
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1、 由于被测量由于被测量 与与m m、p p、V V是乘除关系,所以用是乘除关系,所以用相对不确定度表示比较方便相对不确定度表示比较方便 被测量是校准标准溶液的浓度,取决于高纯度金属被测量是校准标准溶液的浓度,取决于高纯度金属(CdCd)的称重、纯度以及溶解所用的液体体积。)的称重、纯度以及溶解所用的液体体积。3.3.各个参数的不确定度来源各个参数的不确定度来源1).1).纯度纯度p p 证书上给出的金属(证书上给出的金属(CdCd)纯度)纯度99.990.01%99.990.01%。由于。由于没有不确定度数值的其它信息,故假设是矩形分布。没有不确定度数值的其它信息,故假设是矩形分布。纯度纯度相
2、对相对标准不确定度为:标准不确定度为:体积体积 纯度纯度 温温 度度 容器误差容器误差 A A类类 皮重量皮重量 总重量总重量 天平线性天平线性 天平线性天平线性 称量称量A A 类类 称量称量A A类类 灵敏度灵敏度 (重复性重复性)(重复性)(重复性)灵敏度灵敏度 分辨率分辨率 分辨率分辨率 天平天平误差误差 天平误差天平误差 质量质量 2).2).容量容量V V引入的标准不确定度引入的标准不确定度 容量引入的不确定度分量有:校准、重复性和温度容量引入的不确定度分量有:校准、重复性和温度)校校 准准:容容 量量 瓶瓶 经经 检检 定定,在在 2020的的 体体 积积 为为100ml0.1m
3、l100ml0.1ml,其其最最大大误误差差没没有有置置信信水水平平或或分分布布情情况况信信息,因此假设矩形分布。半宽为息,因此假设矩形分布。半宽为 0.1ml0.1ml,置信因子,置信因子 k k 为为 。)重重复复性性:由由于于充充满满容容量量瓶瓶的的变变化化引引起起的的不不确确定定度度可可通通过过该该容容量量瓶瓶的的典典型型样样品品的的重重复复性性实实验验来来评评估估。对对典典型型的的100ml100ml容容量量瓶瓶充充满满1010次次并并称称量量的的实实验验,得得出出标标准准偏偏差差为为0.02ml0.02ml。配制时只度量一次,因此引入的标准不确定度为:配制时只度量一次,因此引入的标
4、准不确定度为:)温温度度:该该容容量量瓶瓶在在2020校校准准,而而实实验验室室的的温温度度在在44之间变动。之间变动。液液体体的的体体积积膨膨胀胀明明显显大大于于容容量量瓶瓶的的体体积积膨膨胀胀,因因此只需考虑前者即可。水的体积膨胀系数为此只需考虑前者即可。水的体积膨胀系数为 /,因此产生的体积变化为,因此产生的体积变化为:计算标准不确定度时假设温度变化是矩形分布,即计算标准不确定度时假设温度变化是矩形分布,即:三项分量合成得到容量的标准不确定度三项分量合成得到容量的标准不确定度u u(V V)为为:容量引入的相对不确定度为容量引入的相对不确定度为:3).3).质量质量m m引入的标准不确定
5、度引入的标准不确定度 镉的相应质量由已扣除皮重的称量给出镉的相应质量由已扣除皮重的称量给出m=0.10028m=0.10028g g。称量的不确定度主要有:称量的不确定度主要有:称量重复性、天平的误差。称量重复性、天平的误差。天平的灵敏度及其线性天平的灵敏度及其线性,因减量称量是用同一架天平,因减量称量是用同一架天平在很窄范围内进行,所以可忽略在很窄范围内进行,所以可忽略 。)天天平经检定,最大允许误差平经检定,最大允许误差0.05mg0.05mg,假设矩形分,假设矩形分布,不确定度分量为:布,不确定度分量为:)重复性:很短时间内称量,重复性主要来自)重复性:很短时间内称量,重复性主要来自天天
6、平的平的变动性。变动性。天天平的变动性为平的变动性为0.01mg0.01mg,假设矩形分布,不,假设矩形分布,不确定度分量为:确定度分量为:二项分量合成得到一次称量的标准不确定度二项分量合成得到一次称量的标准不确定度 由于镉的质量由总重扣除皮重而得,所以称量的不由于镉的质量由总重扣除皮重而得,所以称量的不确定度为:确定度为:称量引入的相对不确定度为称量引入的相对不确定度为:4.4.计算合成标准不确定度计算合成标准不确定度 分分 量量 数数 值值 不确定度不确定度相对不确定度相对不确定度金属纯度金属纯度p p0.99990.99990.0000580.0000580.0000580.000058
7、金属质量金属质量m(mg)m(mg)100.28100.280.042mg0.042mg0.000420.00042容量容量瓶体积瓶体积V(ml)V(ml)100.0100.00.08ml0.08ml0.00080.0008校准标准溶液的浓度为校准标准溶液的浓度为:合成相对标准不确定度:合成相对标准不确定度:合成标准不确定度合成标准不确定度为为5.5.计算扩展不确定度计算扩展不确定度 95%95%的的置置信信概概率率,取取包包含含因因子子k k=2=2,得得到到扩扩展展不不确确定定度度 例例6 离子色谱法测氯离子不确定度分析离子色谱法测氯离子不确定度分析 用用Dionex ICS-90Dion
8、ex ICS-90离子色谱法测定溶液中的氯离子含量,对整个离子色谱法测定溶液中的氯离子含量,对整个实验过程的不确定度进行分析。实验过程的不确定度进行分析。一、方法:一、方法:右图的流程图列出了测定右图的流程图列出了测定的各个步骤。的各个步骤。二、被测量数学模式:二、被测量数学模式:其中:其中:C C:样品中的氯离子浓度(:样品中的氯离子浓度(g/mlg/ml););d:d:样品的稀释因子;样品的稀释因子;C C0 0:稀释后的样品溶液中氯离子浓度;:稀释后的样品溶液中氯离子浓度;A A0 0:样品溶液的信号值;:样品溶液的信号值;B B0 0:标准曲线的截距;:标准曲线的截距;B B:标准曲线
9、的斜率。标准曲线的斜率。样品前处理样品前处理样品溶液稀释样品溶液稀释ICSICS测定测定标准溶液制备标准溶液制备标准曲线测定标准曲线测定结结 果果三、测量不确定度主要分量三、测量不确定度主要分量1 1、样品溶液稀释因子、样品溶液稀释因子d d 的不确定度的不确定度2 2、标准曲线引入的样品溶液不确定度、标准曲线引入的样品溶液不确定度3 3、标准溶液的不确定度、标准溶液的不确定度4 4、样品溶液测量的重复性、样品溶液测量的重复性四.四.测量不确定度分量评定测量不确定度分量评定1 1、样品溶液稀释因子、样品溶液稀释因子d d 的不确定度的不确定度 在本实验中,样品溶液直接测定,未超出标准曲线的范围
10、,在本实验中,样品溶液直接测定,未超出标准曲线的范围,因此不用稀释,也无须考虑其对不确定度的影响。因此不用稀释,也无须考虑其对不确定度的影响。2 2、标准曲线引入的、标准曲线引入的标准标准不确定度不确定度 建立标准曲线时,是由标准溶液稀释成不同浓度对应得到不建立标准曲线时,是由标准溶液稀释成不同浓度对应得到不同的响应值,前者只表示测量状态,后者表示信号,他们的不同的响应值,前者只表示测量状态,后者表示信号,他们的不确定度已含在曲线拟合的不确定度中,不再重复考虑。确定度已含在曲线拟合的不确定度中,不再重复考虑。氯氯标标准准储储备备液液经经稀稀释释成成标标准准液液,分分别别在在0.5、1.0、2.
11、0 g/mg/ml浓度点各重复测量三次浓度点各重复测量三次,得到下,得到下表的数据表的数据。由此由此计算得到斜率计算得到斜率B=0.488B=0.488,截距,截距B B0 0=0.006=0.006 直线方程直线方程为为:A=0.488C+0.006A=0.488C+0.006 对样品进行三次重复测量,平均响应值为对样品进行三次重复测量,平均响应值为0.2480.248,通过直线,通过直线方程,得样品溶液中氯离子浓度:方程,得样品溶液中氯离子浓度:C C0 0=0.49 g/ml=0.49 g/ml 样品溶液中氯离子浓度样品溶液中氯离子浓度C0的标准不确定度的标准不确定度 由测量数由测量数据
12、统计为:据统计为:浓度浓度 g/mlg/ml 响应值响应值 1 1 2 23 30.50.50.2450.2450.2470.2470.2440.2441.01.00.5010.5010.5020.5020.4990.4992.02.00.9910.9910.9690.9690.9780.978式中:式中:B=0.488B=0.488 P=3P=3(对样品液进行(对样品液进行3 3次测量);次测量);n=9n=9(建立标准曲线时各浓度点共进行(建立标准曲线时各浓度点共进行9 9次测量);次测量);各值代入后,得到标准曲线引入的各值代入后,得到标准曲线引入的标准标准不确定度:不确定度:3 3、标
13、准溶液的、标准溶液的标准标准不确定度不确定度 检测时,将检测时,将1000 g/ml 1000 g/ml 的氯离子标准贮备液(相对不确定度的氯离子标准贮备液(相对不确定度为为0.7%0.7%)用)用1ml1ml移液管和移液管和100ml100ml容量瓶进行稀释,配成容量瓶进行稀释,配成10g/ml10g/ml的标准用液,再用的标准用液,再用2ml2ml移液管和移液管和10ml10ml容量瓶进行二次容量瓶进行二次稀释配成稀释配成2g/ml2g/ml的标准使用液。的标准使用液。因此,标准溶液的不确定度包括两次稀释引入的不确定度和因此,标准溶液的不确定度包括两次稀释引入的不确定度和标准贮备液的不确定
14、度。标准贮备液的不确定度。3.1 3.1、两次稀释引入的、两次稀释引入的标准标准不确定度不确定度 两次稀释系数两次稀释系数d d 可用下式表示可用下式表示:则两次稀释引入的相对则两次稀释引入的相对标准标准不确定度不确定度 为为:式中:式中:分别为分别为1ml1ml、2ml2ml移液管和移液管和100ml100ml、10ml10ml容量瓶的体积;容量瓶的体积;分分别为它们的相对别为它们的相对标准标准不确定度不确定度 。移液管、容量瓶的不确定度通常有三个来源:本身误差、重移液管、容量瓶的不确定度通常有三个来源:本身误差、重复性和温度影响。复性和温度影响。因为氯离子标准贮备液配成的不确定度已经考虑了
15、常规检测因为氯离子标准贮备液配成的不确定度已经考虑了常规检测的温度允许变化范围的影响,而且稀释过程温度变化很小,所的温度允许变化范围的影响,而且稀释过程温度变化很小,所以温度影响不再考虑。以温度影响不再考虑。3.1.13.1.1、1ml1ml的移液管的标准不确定度的移液管的标准不确定度 :(1 1)移液管本身误差:经校准,已知在)移液管本身误差:经校准,已知在2020时,体积最大误差时,体积最大误差为为0.007ml0.007ml,按均匀分布,则引入的标准不确定度为:,按均匀分布,则引入的标准不确定度为:(2 2)重复性:单标线移液管由读数偏差引起的重复性可忽略。)重复性:单标线移液管由读数偏
16、差引起的重复性可忽略。因此,因此,1ml1ml移液管的体积的标准不确定度移液管的体积的标准不确定度 为:为:相对标准不确定度为:相对标准不确定度为:3.1.2 3.1.2、2ml2ml的移液管的标准不确定度的移液管的标准不确定度 :(1 1)移液管本身误差:经校准,已知在)移液管本身误差:经校准,已知在2020时,体积最大误差时,体积最大误差为为0.012ml0.012ml,按均匀分布,则引入的标准不确定度为:,按均匀分布,则引入的标准不确定度为:(2 2)重复性:单标线移液管由读数偏差引起的重复性可忽略。)重复性:单标线移液管由读数偏差引起的重复性可忽略。因此,因此,2ml2ml移液管的体积
17、的标准不确定度移液管的体积的标准不确定度 :相对标准不确定度为:相对标准不确定度为:3.1.23.1.2、100ml100ml的容量瓶的标准不确定度的容量瓶的标准不确定度 :(1 1)容量瓶本身误差:经校准,已知在)容量瓶本身误差:经校准,已知在2020时,体积最大误差时,体积最大误差为为0.1ml0.1ml,按均匀分布,则引入的标准不确定度为:,按均匀分布,则引入的标准不确定度为:(2 2)重复性:事先对)重复性:事先对100ml100ml容量瓶采用衡量法作容量瓶采用衡量法作1010次重复测量,次重复测量,得到标准偏差为得到标准偏差为0.02ml0.02ml。则引入的标准不确定度为:。则引入
18、的标准不确定度为:因此,因此,100ml100ml容量瓶体积的标准不确定度容量瓶体积的标准不确定度 相对标准不确定度为:相对标准不确定度为:3.1.33.1.3、10ml10ml容量瓶的标准不确定度容量瓶的标准不确定度 :(1 1)容量瓶本身误差:经校准,已知在)容量瓶本身误差:经校准,已知在2020时,体积最大误差时,体积最大误差为为0.02ml0.02ml,按均匀分布,则引入的标准不确定度为:,按均匀分布,则引入的标准不确定度为:(2 2)重复性:事先对)重复性:事先对10ml10ml容量瓶采用衡量法作容量瓶采用衡量法作1010次重复测量,次重复测量,得到标准偏差为得到标准偏差为0.005
19、ml0.005ml。则引入的标准不确定度为:。则引入的标准不确定度为:因此,因此,10ml10ml容量瓶体积的标准不确定度容量瓶体积的标准不确定度 :3.1.43.1.4、两次稀释引入的标准不确定度、两次稀释引入的标准不确定度 :3.23.2、标准溶液的标准不确定度、标准溶液的标准不确定度 1000 g/ml 1000 g/ml 的氯离子标准贮备液的相对不确定度为的氯离子标准贮备液的相对不确定度为0.7%0.7%,则,则相对标准不确定度为:相对标准不确定度为:两次稀释引入的两次稀释引入的标准标准不确定度为不确定度为 相对标准不确定度为相对标准不确定度为因此,标准溶液的相对标准不确定度为:因此,
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