МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО КОЛИЧЕСТВЕННОМУ АНАЛИЗУ для студентов специальности «биология»

ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ К РАБОТЕ В ЛАБОРАТОРИИ КОЛИЧЕСТВЕННОГО АНАЛИЗА

1. Приступая к практическим занятиям, студент должен помнить, что он работает в лаборатории точных измерений, где малейшая неаккуратность в работе приводит к искажению результатов анализа, на который было затрачено много труда и времени.

2. Нельзя загромождать рабочее место посторонними предметами. На столе должно находиться только необходимое для работы оборудование.

3. Требуемая для данного определения посуда должна быть заранее подготовлена: тщательно вымыта, сполоснута дистиллированной водой и, если необходимо, высушена.

4. При выполнении отдельных количественных определений следует соблюдать установленную методику работы. Отклонения всегда приводят к ошибкам и уменьшают точность.

5. При работе надо избегать резких движений. Немало анализов бывает испорчено потому, что перед самой последней операцией в гравиметрии – взвешиванием осадка, вследствие неловкого движения работающего опрокидывается тигель. Весь анализ, на который затрачено занятие, надо переделывать заново.

6. Надо, чтобы безукоризненно правильное выполнение всех экспериментальных приемов работы сделалось привычным и не требующим внимания. Для этого необходимо первое время тщательно следить за правильностью выполнения каждой отдельной операции, за каждым движением при работе. Тогда приобретаются навыки точного экспериментирования.

7. Одних навыков недостаточно. Требуется основательное знание теории анализа, чтобы выбрать рациональный метод исследования, правильно истолковать полученные результаты.

Тщательное обдумывание исследования в самом начале обеспечивает большую экономию времени и труда.

РЕКОМЕНДАЦИИ К ВЕДЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОГО ЖУРНАЛА

1. Все страницы должны быть пронумерованы.

2. Нумеруются также лабораторные работы, ставится дата выполнения.

3. В тетради должно быть:

а/ Название работы.

б/ Краткое теоретическое изложение принципов, лежащих в основе работы, уравнения реакций.

в/ Данные и результаты взвешивания или титрования для каждой пробы должны быть занесены в таблицу и подписаны преподавателем.

г/ Математическая обработка результатов.

д/ Уравнения, применяемые для расчетов и сами расчеты.

е/ Выводы.

4. Записи в тетради делаются только ручкой, заголовки надо подчеркнуть.

В тетради ничего нельзя исправлять или стирать. Неправильную запись надо

перечеркнуть и рядом записать правильный результат.

Нельзя вырывать страницы из журнала. Достаточно перечеркнуть страницу по диагонали. Полезно дать короткую запись о причинах вычеркивания.

Рекомендуется округлять конечный результат после выполнения всех арифметических действий. Результат вычислений должен содержать только значащие цифры независимо от того, сколько цифр входило в числа, используемые для расчетов.

Значащими называются все достоверные цифры плюс первая из недостоверных. Для оценки достоверности результатов аналитических определений следует учитывать реальные возможности применяемого метода. Незначащие цифры следует исключить из результатов.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТА МЕТОДАМИ

МАТЕМАТИЧЕСКОЙ СТАТИСТИКИ

Обычно экспериментатор имеет реальное число результатов (n < 20), которое называют выборочной совокупностью.

Перед обработкой данных необходимо выявить промахи и исключить их из числа рассматриваемых результатов. Для этого применяют Q-критерий, представляющий собой частное от деления разности между выпадающим и ближайшим к нему результатом на размах варьирования (разности наибольшего и наименьшего из результатов). Полученное значение Q _эксп. сравнивают с табличным значением Q _крит. при заданной вероятности и числе результатов. Если Q _экcп. > Q _крит. ,выпадающий результат исключают, при обратной зависимости результат не отбрасывают.

Таблица 1

Значения q крит. (доверительная вероятность 0,90)

n	Q крит.	n	Q крит.
3	0,94	7	0,51
4	0,76	8	0,47
5	0,64	9	0,44
6	0,56	10	0,41

При обработке данных рассчитывают следующие основные характеристики выборочной совокупности

Среднее для выборки из n результатов

n

х  Σ x _i / n

i=1

Дисперсию, характеризующую рассеяние результатов относительно среднего n

V =  (x_i -x)² / n-1

i=1

Разность n –1 представляет собой число степеней свободы и обозначается обычно как f.

Это число независимых данных в выборочной совокупности минус число связей между ними.

Стандартное отклонение S =

Относительное стандартное отклонение

S_r = S /x 

Дисперсия, стандартное отклонение и относительное стандартное отклонение характеризуют воспроизводимость результатов химического анализа, т.е. близость по обсолютному значению двух или более измерений, полученных в одинаковых условиях.

Если истинное значение известно, то правильность характеризуется разностью между полученным результатом и истинным. Чаще всего истинное значение неизвестно. Тогда оценка правильности проводится с использованием данных по воспроизводимости (при условии отсутствия систематической ошибки, что заранее устанавливают специальными приемами). Оценка правильности при этом заключается в нахождении доверительных границ (доверительного интервала ), в пределах которых с определенной доверительной вероятностью находится истинное значение. Доверительная вероятность Р показывает, сколько вариант из 100 попадает в данный интервал. Иногда вместо доверительной вероятности пользуются уровнем значимости  :

• = 1- Р

Величина Р может быть выражена в процентах.

Величина доверительного интервала определяется воспроизводимостью результатов, числом их и доверительной вероятностью. Cвязь между всеми этими величинами выводится на основе законов нормального распределения для генеральной совокупности и t-распределения для выборочной совокупности.

Для выборки (ряда из n вариант)

• = t(f,_P) .S /

где S – стандартное отклонение выборки; t(f,p) – коэффициент Стьюдента, приводимый в справочниках для разных доверительных вероятностей Р и разных степеней свободы f.

Доверительную вероятность Р обычно принимают равной 0,95, хотя в зависимости от решаемой задачи ее можно полагать равной 0,90 , 0,99 или другой величине (табл. 2).

Следовательно, по данным эксперимента искомая величина лежит в интервале:

Х = х  St(f,p) /

Относительная ошибка определения (%) рассчитывается по формуле:

 = / х 100;

Если сравнивают среднее значение х из n измерений со средним  генеральной совокупности, имеющей нормальное распределение, то по формуле:

t_P = x - / S

вычисляют критерий tp. Если вычисленное значение tp превышает табличную величину t(f,p), то различие между х и  является значимым.

Таблица 2