Основы аналитической химии/Метрология

Метрология - наука об измерениях и способах достижения требуемой точности.

В аналитической химии, науке, где важна точность, метрологию (или метрологическую обработку) обязательно надо проводить для всех экспериментов, для того, чтобы быть уверенным, что определяемый компонент был определен достаточно точно. Метрологическую обработку всегда проводят после окончания экспериментов.

Основные понятия метрологии

Главное понятие метрологии - погрешность.

Погрешность - отклонение результата эксперимента от истинного значения. Под истинным значением подразумевается значение, которое может быть известным заранее или значением эталона.

Погрешность делится на следующие виды:

• По источнику возникновения:
  • Инструментальная погрешность - погрешность, возникающая ввиду неточности инструментов анализа.
  • Методическая погрешность - погрешность, возникающая ввиду неточности методики используемой в эксперимента (например: не достаточно точные формулы для расчетов)
  • Субъективная погрешность (промахи) - погрешность, возникающая из-за человеческого фактора (например: неточно набранное количество раствора в колбу для анализа)
• По характеру проявления:
  • Случайная погрешность - погрешность, возникающая в ходе эксперимента и не имеющая никакой закономерности. Обычно проявляется в виде разброса значений при обработке (например, точки не лежащие на одной прямой в методе градуировочных графиков)
  • Систематическая погрешность - погрешность, возникающая в ходе эксперимента и имеющая некую закономерность. Например: если вы добавить чуть больше определяемого вещества, то тогда и аналитический сигнал будет больше, что является закономерным, так как на взаимодействие с определяемым веществом требуется больше вещества которым анализируют (например, титранта в титрометрии))
• По способу выражения:
  • Абсолютная погрешность - разница между истинным значением и значением полученным в ходе эксперимента: $\Delta X=X_{\text{эксперимент}}-X_{\text{истинное}}$. Очевидно, что $\Delta X$ может быть как меньше 0, так и больше. В случае, если $\Delta X>0$, говорят, что это положительная погрешность, если же $\Delta X<0$, говорят, что это отрицательная погрешность.
  • Относительная погрешность - отношение абсолютной погрешности к истинному значению: $\epsilon ={\frac {\Delta X}{X_{\text{истинное}}}}$. Обычно домножается на 100% и выражается, соответственно в процентах.

Помимо погрешности, для погрешности еще одной важной характеристикой является воспроизводимость эксперимента - .

Термины в эксперименте

Генеральная совокупность - совокупность всех данных полученных в ходе эксперимента. То есть, генеральная совокупность - это все данные, которые получим из эксперимента.

Выборка - часть генеральной совокупности, над которой мы будем проводить метрологическую обработку.

Проведение метрологической обработки

Сейчас мы рассмотрим алгоритм метрологической обработки для нескольких случаев. В целом, алгоритм метрологической обработки почти всегда одинаков.

Простой эксперимент

Предположим, что у нас самый обычный эксперимент для аналитика - провели эксперимент и получили серию данных.