Стандартизация и метрологическое обеспеченно

ЗАДАНИЕ 1.

Краткие методические указания

Во введении рассматривается предмет "Аналитическая химия" и аналитический контроль, химические, физико-химические и физические петелы анализа как составная часть аналитической химии и взаимосвязь о предметами учебного плана.

Необходимо ознакомиться с ролью отечественных и зарубежных ученых в создании теории и практики аналитической химии, перспек­тивами развития методов аналитического контроля. Изучить осо­бенности аналитического контроля сталей, чугунов, газов и требо­вания к ним со стороны металлургического производства. Совершенст­вование методов контроля и их автоматизации, соединения науки с производством, повышении качества продукции.

Следует обратить внимание на вопросы организации труда, техники безопасности, и противопожарной защиты в лабораториях аналитической химии.

 Технический прогресс любой отрасли промышленности немыслим без развития и совершенствова­ния аналитического контроля. В особенности контроля там,  где создаются новые материалы, обладающие определенным комплексом свойств. К таким отраслям промышленности относится и металлур­гия.

Аналитический контроль дает возможность оценить качество

исходных материалов. Проверить ход технологического процесса, добиться наиболее экономного расходования сырья, топлива, электроэнергии, уменьшить отходы производства, обеспечить качество продукции в соответствии с установленными стандартами. К дан­ной теме относятся вопросы 1-4 контрольной работы I.

метрологии и стандартизация аналипнеского контроля

1,1. Метрологические характеристики методов анализа В этой теме следует усвоить, что такое измерение, точность, единство измерений, сходимость, воспроизводимость и правильность. Нужно научиться разделять ошибки, допускаемые в измерениях, на абсолютные, относительные, систематические, случайные, промахи и гру­бые. Знать статические оценки ошибок: среднее и среднее квадратичное отклонения.

Большое значение на производстве имеет единство мер и измерительных приборов. Следует знать основные виды метрологи­ческих средств измерений, производить выбор рациональных методов анализа, в для этого изучить современные методы аналитической

химии. 

Количественный анализ - установление химического состава вещества - является одним из наиболее сложных методов измерений. Анализ состоит из ряда этапов, на каждом из которых могут возни­кать ошибки. Ошибки, допускаемые при отборе пробы, ее растворе­нии, разделении, при протекании химической реакции и т.д. называ­ются методическими. Ошибки, возникающие при использовании измери­тельных приборов,- инструментальные,

Основными метрологическими характеристиками анализ а, опреде­ляющий точность и единство, измерений, являются сходимость, вос­производимость и правильность измерений.

Систематические ошибки обусловлены влиянием Факторов, посто­янно действующие на Измерения, например неправильная калибровка мерной посуды, работа аналитических весов, изменение температуры и др.

Систематические ошибки практически постоянны, и для их выявления требуется специальный метод или проверка по стандартному образцу.

Случайные ошибки возникают под действием различных факторов: влияние температуры, давления, органов чувств и др. При повторных измерениях при однородных условиях всегда могут действовать неучтенные факторы, и поэтому полученные результаты беспорядочно рассеиваются внутри небольшой области.

 Случайные ошибки могут быть абсолютными  и относительными .

Пример 1.1.1. При анализе сплава на содержание меди калориметрическим методом получены результаты (мг): 4,87; 4,96; 4,80; 4,79;4,90. Вычислить абсолютную и относительные ошибки метода.

Решение.

1. Рассчитаем среднее арифметическое

2. Абсолютная ошибка каждого отдельного измерения будет составлять (мг):

4,86-4,87=-0,01

4,86-4,96=-0,10

4,86-4,80=+0,06

4,86-4,79=+0,07

4,86-4,90=-0,04

3. Абсолютная ошибка данного метода анализа будет составлять:

3. Относительная ошибка составит:

Среднее отклонение  - это абсолютная ошибка данного метода взятая без учета знака. В приведенном примере среднее отклонение составит

Для обработки измерений методом математической статистики необходимо усвоить такие понятия, как дисперсия , среднее квадратичное отклонение (стандартное отклонение) , стандартное отклонение от среднего арифметического  , критерии Q, точность измерений Е , коэффициент Стьюдента , доверительный интервал

Дисперсия  выражает разброс полученных значений относительно среднего значения

Где n- число измерений.

Чем больше величина дисперсии , тем меньше воспроизводимость измерений.

Стандартное отклонение единичного измерения S, характеризует границу разбросов отдельных измерений относительно среднего значения  (меру рассеивания случайной ошибки относительно среднего арифметического)

Стандартное отклонение среднего результата  определяют по формуле

В приведенном примере 1.1.1.1 стандартное отклонение единичного изменения S составит из (1,2). Используют для выявления измерений, проделан­ных с грубейший ошибкам!

Критерии Q используют для выявления измерений, проделанных с грубейшими ошибками. Такие измерения, выявленные е помощью ,не учитывают при расчете X - среднего арифметического.

где Хт-Х₂ - разность соседних измеряемых величин, одна из которых сомнительна.

Выявленный критерий Q сопоставляют с табличным значением (табл. 1.1) при заданной вероятности α и n,г де п - числе намерений. Вероятность ( надежность) « на практике обычно при­нимают за 0,95, или 95/».

Таблица 1.1. Критерий Q

Пример 1.1,2.  На титрование 20,00 мл исследуемого раствора было израсходовано: 22,45; 22,55; 22,40; 22,43; 22,40 мя 0,1 н NаОН. Вычислите среднее арифметическое, выявите недостоверные результаты раствора NаОН.

Решение

Расположим результаты объемов раствора NаОН в порядке возрастания 22,40; 22,40; 22,43; 22,45; 22,85. Последний ре­зультат вызывает сомнение, вычисляем для него критерий Q. из формулы (1.4)

Полученное значение сравниваем с табличным (таблица 1.1) для α = 0,95 и n = 5. Рассчитанная величина 0,66 больше табличной 0,64 следовательно, результат 22,55 является не­достоверным, характеризующим грубую ошибку в анализе, в среднее арифметическое не входит..

Находим среднее арифметическое:

Ответ: мл; недостоверный результат - 22,55 мя

Дня вычисления точности метода εпри заданной надеж­ности α и отелена свободы f=- п -I находим коэффициент Стьюдента. Значения коэффициента Стьюдента.

Таблица 1.2 Значение коэффициентов Стьюдента

Точность определения ε рассчитывают по формуле

(1.5)

Зная, точность определения, можно раccчитать доверительный интервал ΔX

С помощью доверительного интервала ΔX можно выявить систематические ошибки. Если измерение не попадает в доверительный интервал, следовательно, результат имеет систематическую ошибку.

Пример 1.3. При определении фосфора в сплаве гравиметрическим методом были получены следующие количества пирофосфата магния: 0,0845; 0.0866; 0.848; 0.0862 и 0,0864. Вычислить среднее арифметическое масон и обработайте получен­ные данные по правилам математической статистики.. Рассчитайте доверительный интервал определения яри вероятности α=0,95.

Решение

I. Располагаем данные измерений в порядке возрастания:

 0,845; 0,848; 0.0862; 0.0864 и 0.0866,

Проверим крайние результата на Q по формуле (1,2)

Сравниваем с табличным значением для вероятности α= 0,95 « числе измерений п. = 6 (таил 1.1)- Найденные значения меньше табличного 0.56 и входят в среднее арифметическое /

2. Находим среднее арифметическое

3. Находим дисперсию шести измерений S² из формулы (1.1)

4. Определяем стандартное отклонение (квадратичную ошибку)

5. Вычисляем стандартное отклонение от среднего арифмети­ческого

6. -Находим точность определения ε . Для этого по табл.1,2 определяем коэффициент Стьюдента  =2,57 при α = 0,95 и f = 6-1=5, По формуле (1,5) точность равна

7. Найдем доверительный интервал ΔХ по формуле (1.6)

По теме 1.1. в контрольную работу I включены вопросы * 6-26.

Литература С 2], 0.230-234, 238-239, 241-243; [6 ], с.4-15| [41,ч.г,с.7б-85;С5],а.93-1005 Й0},раздел 2.

Стандартизация и метрологическое обеспеченно