Практическая работа №20.

«Экспериментальная химия: расчеты, анализ данных и представление результатов».

Обработка данных, анализ и оценка их достоверности (вычисление среднего значения экспериментальных данных, погрешности).

Цель: провести обработку данных и оценку достоверности.

Задача: Выполнение практических заданий

Освоены следующие компетенции:

ОК 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их выполнение и качество.

ОК 4. Осуществлять поиск и использование информации, необходимой для эффективного выполнения профессиональных задач, профессионального и личностного развития.

Количество часов: 4 часа

Задания и вопросы для формирования и контроля владения компетенциями, позволяющие определить достижение студентом отдельных учебных задач, уровень сформированности омпонентов компетенций при изучении учебной темы:

Мини-доклада с презентацией по химии на тему: «Химия в повседневной жизни общества».

Задание. Создать мини-доклада с презентацией на тему: «Химия в повседневной жизни общества»

1. Теоретический материал

Завершающей стадией количественного анализа химического состава вещества любым методом является статистическая обработка результатов измерений. Она позволяет оценить систематические и случайные погрешности измерений.

Используя приемы математической статистики, можно рассчитать основные метрологические характеристики методики анализа (оценить воспроизводимость и правильность полученных данных, отбросив результаты, содержащие промахи).

Определение и исключение грубых погрешностей

Метод исключения грубых промахов по Q-критерию.

1) Найти отношение:

где х1— подозрительно выделяющийся результат определения (измерения)

х2— результат единичного определения, ближайший по значению к х1

R — размах варьирования;

R = хmax – хmin — разница между наибольшим и наименьшим значением ряда

измерений.

2) Вычисленное значение Q сопоставить с табличным значением Q(Р, ni) (табл. 1).

Таблица 1

Значения Q-критерия в зависимости от Р и ni

3) Если Q >Q(Р, ni), значит присутствует грубая погрешность и результат х1 необходимо исключить из последующих расчетов.

Определение сходимости результатов

Высокий уровень сходимости измерений соответствует малым значениям случайных погрешностей многократных измерений одной и той же физической величины с использованием одной методики выполнения измерений. В качестве упрощенной оценки сходимости может быть использован такой параметр, как размах результатов измерений (размах варьирования):

R = хmax – хmin.

 Оценка воспроизводимости результатов измерений

Воспроизводимость результатов измерений: степень близости друг к другу независимых результатов измерений, полученных в условиях воспроизводимости - одним и тем же методом на идентичных объектах, в разных лабораториях, разными операторами, с использованием различного оборудования:

1) Рассчитать среднее значение выборки

х1, х2…хn – результаты измерений n – количество измерений 2) Рассеяние результатов измерений относительно среднего значения принято характеризовать стандартным отклонением (средним квадратичным отклонением) — S. Его обычно приводят при представлении результатов измерений (анализа) и им характеризуют воспроизводимость результатов.

хi – значения результатов измерений (i=1,2,…n)

хср – среднее значение результатов измерений

n – количество измерений

Определение доверительного интервала

Результаты измерений (определений) характеризуют доверительным интервалом среднего значения хср, который рассчитывают по формуле:

tP,f — квантиль распределения Стьюдента при числе степеней свободы f = п - 1 и доверительной вероятности Р (значения tP, fсм. в табл. 2).

Таблица 2

Значения квантилей распределения Стьюдента в зависимости от доверительной вероятности и степени свободы

Чаще всего для расчетов доверительного интервала пользуются значениями Р = 0,95.

2. Задания для самостоятельного решения

Задание1.

При определении содержания сульфат-ионов в питьевой воде были получены следующие значения:

Проведите обработку результатов анализа в соответствии с пунктами Теоретического материала

Соответствует ли эта вода по данному показателю требованиям к воде питьевого качества, которые допускают содержание сульфат-ионов до 500 мг/л?

Задание 2.

При определении сульфитов в красном сухом вине были получены следующие результаты:

Проведите обработку результатов анализа в соответствии с пунктами Теоретического материала.

Может ли это вино продаваться в странах Европейского Союза, если нормативы ЕС допускают содержание сульфитов в красных сухих винах до 160 мг/л?