Download
1 / 73
730 likes | 938 Views
Introductie periode 2b. Fysische Chemie en Foutenleer 1. Assistenten:. Betrouwbaarheid en significantie. Apparatuur en glaswerk. Foutenleer 1. Fysische Chemie als andere tak van sport. Geen synthese maar metingen. Inhoud. Welke experimenten ga je doen? Ander glaswerk
E N D
Introductie periode 2b Fysische Chemie en Foutenleer 1
Betrouwbaarheid en significantie Apparatuur en glaswerk Foutenleer 1 Fysische Chemie als andere tak van sport Geen synthese maar metingen
Inhoud Welke experimenten ga je doen? Ander glaswerk (Alle druppels tellen!) Wat is Foutenleer? De Foutenleer opdracht Missers van jullie voorgangers
Bij synthese komt het (bijna) nooit aan op de exacte hoeveelheid van de uitgangsstof. De praktijk: veel tijdverlies door toch te proberen exact het getal uit het voorschrift te reproduceren. Bij analytische en fysische chemie is het vaak belangrijk zo nauwkeurig mogelijk de hoeveelheden te weten, en dus niet te bereiken. Gebruik dan ook het juiste glaswerk. Wees duidelijk in je labjournaal!
Ander ‘glas’werk: multipet verdeelpipet volpipet
Voorschrift: Los in circa 50 mL demiwater 4,50 mL acetonitril op. Weeg ongeveer 3,5 g CuSO4.5H2O nauwkeurig af en los dit op in het water/acetonitril mengsel. Breng de oplossing over in een maatkolf van 100 mL en vul aan met demiwater.
Ongeveer 3,5 g nauwkeurig afwegen: Tussen 3,4xxx en 3,6xxx g Voorschrift: Los in circa 50 mL demiwater 4,50 mL acetonitril op. Weeg ongeveer 3,5 g CuSO4.5H2O nauwkeurig af en los dit op in het water/acetonitril mengsel. Breng de oplossing over in een maatkolf van 100 mL en vul aan met demiwater. Circa 50 mL: tussen 40 en 60 mL is in orde.
Nauwkeurig afwegen: analytische balans. Nooit scheppen IN de balans Na gebruik tarreren op 0 Wat je knoeit ruim je op Neem je labjournaal mee naar de balans De balans NIET verplaatsen!!!! Neem het juiste weegbakje!
Snelle methode van nauwkeurig afwegen: Tarreer de analytische balans MET het weegbakje Zet het bakje op de bovenweger en tarreer. De analytische balans geeft nu een negatieve massa aan Weeg ongeveer de gewenste hoeveelheid af. Hier mag je dus wel scheppen boven de bovenweger. Plaats het bakje terug in de analytische balans en schrijf de massa die je afleest op in je labjournaal. Deurtjes dicht! Na afloop: balans schoon, deurtjes dicht, tarreren.
En hoe zet je het in je labjournaal? Het experiment moet door een ander aan de hand van je labjournaal te begrijpen en uit te voeren zijn. Schrijf echter ook geen overbodige dingen op: Een 100,00 mL maatkolf met een volpipet werd nauwkeurig....
Inhoud Foutenleer: Wat is foutenleer, en wat heeft Excel daar mee te maken? De foutenleeropdracht De 3 soorten fouten Weergeven van resultaten Significante cijfers en eenheden 95% Betrouwbaarheidsintervallen Powerfit
Wat is foutenleer? Foutenleer houdt zich bezig met fouten in analyseresultaten. Dit is een vorm van statistiek. Excel heeft ingebouwde statistische functies. Die zijn handig! Basishandleiding Excel op practicum.chem.uu.nl
Waarom foutenleer? Het is belangrijk dat een meetresultaat correct wordt weergegeven. De notatie laat zien hoe nauwkeurig het resultaat is. Dit zegt ook iets over de betrouwbaarheid.
Voorbeelden uit het dagelijks leven: Er liggen 8 appels op de fruitschaal. Mijn zusje is 8 jaar oud. Ik heb een 8 voor de toets. Ik heb een 8,0 voor het tentamen.
Voorbeelden uit het practicum: 4,5 – 5,5 mL Voeg toe: 5 mL zoutzuur (bij synthese) Meet 5 mL af met een verdeelpipet 4,9 – 5,1 mL Meet 5 mL af met een Finn-pipet 4,95 – 5,05 mL Er wordt drie keer een andere nauwkeurigheid bedoeld!!
Voorschrift: Los in circa 50 mL demiwater 4,50 mL acetonitril op. Weeg ongeveer 3,5 g CuSO4.5H2O nauwkeurig af en los dit op in het water/acetonitril mengsel. Breng de oplossing over in een maatkolf van 100 mL en vul aan met demiwater. Labjournaal: In een 250 mL bekerglas werd met een Finn-pipet 4,50 mL acetonitril gebracht. Hieraan werd 45 mL demiwater toegevoegd. In dit mengsel werd 3,7563 g blauw kopersulfaat (CuSO4.5H2O ) opgelost. De oplossing werd kwantitatief overgebracht in een 100 mL maatkolf, welke werd aangevuld tot de streep met demiwater.
Verzoek: Maak geen kopie van het voorschrift om in je labjournaal te plakken. Geef in je eigen woorden overzichtelijk en volledig aan wat je gedaan hebt, en verwijs voor het oorspronkelijke voorschrift naar je handleiding. De kopieerapparaten op de labzalen zijn voor practicum doeleinden, niet voor het kopiëren van eigen materiaal zoals werkcolleges.
Eenheden ml milliliter ml. mL ccm cm3
Eenheden ml milliliter ml. mL ccm cm3 gram g g. gr gr. grm
Eenheden ml milliliter ml. mL ccm cm3 gram g g. gr gr. grm Wanneer je eenheden voluit schrijft, is dat zonder een hoofdletter: 1 V = 1 volt 1 N = 1 newton 1 A = 1 ampère
Geen enkele analyse methode heeft een oneindige nauwkeurigheid. De ‘ware’ waarde is dus niet te bepalen. Door het kiezen van de juiste meetomstandigheden is wel een zo nauwkeurig mogelijke schatting te maken.
De drie soorten fouten Toevallige fouten Systematische fouten Blunders
Toevallige fouten (random errors) Indien er voldoende nauwkeurig gemeten wordt, zal er bij dezelfde meting niet elke keer dezelfde meetuitkomst gevonden worden. Voldoende nauwkeurig: 2,4692 g 2,4687 g 2,4689 g 2,4693 g 2,4692 g Onvoldoende nauwkeurig: 2,47 g 2,47 g 2,47 g 2,47 g 2,47 g
Systematische fouten (systematic errors) Systematische fouten zorgen voor dezelfde fout in iedere meting (en vallen dus niet op). Voorbeelden: - volume van het glaswerk is onjuist - concentratie in buret is anders dan gedacht - je vult verkeerd aan tot de streep - afwijking in kleurwaarneming
Blunders (mistakes) Systematische fouten vallen niet op bij het herhalen van metingen, want de afwijking is telkens dezelfde. Blunders vallen meestal wel op en zorgen voor uitschieters en vreemde meetuitkomsten.
Ware waarde toevallige fouten systematische fouten a b c d
versus precisie, reproduceerbaarheid (precision, reproducability) juistheid (accuracy) bias Terminologie
Een set metingen (alle in mL) 10,8 10,2 10,6 10,4 10,5 10,7 10,4 10,6 10,3 10,9 10,7 10,5 10,6 10,1 10,5 10,3 10,4 10,8 10,5 11,0 10,5 10,6 n = aantal metingen = 22
alle in mL 10,1 10,2 10,3 10,3 10,4 10,4 10,4 10,5 10,5 10,5 10,5 10,5 10,6 10,6 10,6 10,6 10,7 10,7 10,8 10,8 Modus = meest voorkomende waarde 10,9 Modus is 10,5 mL 11,0
Wikipedia onzin De modus is zinvol wanneer de meet- of waarnemingsresultaten zich spreiden rond één centrale waarde. Bij een symmetrische verdeling ligt de modus dicht bij het gemiddelde en de mediaan, bij een scheve verdeling niet. Bekend voorbeeld van het begrip modus is het zogenaamde modaal inkomen, dat lager ligt dan het gemiddelde loon omdat daarop vooral de weinig voorkomende, maar vaak wel extreme, hoge lonen veel invloed hebben. CPB Het modale inkomen is een bruto inkomen net onder de maximum premie-inkomensgrens van de zorgverzekeringswet. ...... Dit is niet gelijk aan het statistisch modaal (= meest voorkomende) inkomen.
10,1 10,2 10,3 10,3 10,4 10,4 10,4 10,5 10,5 10,5 10,5 10,5 10,6 10,6 10,6 10,6 10,7 10,7 10,8 10,8 Mediaan = middelste waarde 10,9 In dit geval gemiddelde van de twee om het midden liggende waarden 11,0 mediaan is 10,5 mL
10.540909090909 mL x = Gemiddelde waarde Σx Som van alle waarden x = = n aantal waarden Wie hier om lacht, overschat zijn medestudent. Hoe moet je afronden?
0,9 mL x 100% = 9 % Relatieve spreiding = 10,5 mL Spreiding 10,1 10,2 10,3 10,3 10,4 10,4 10,4 10,5 10,5 10,5 10,5 10,5 10,6 10,6 10,6 10,6 10,7 10,7 10,8 10,8 10,9 Spreiding = 11,0 -10,1 = 0,9 mL 11,0
Σ(x-xi)2 = 0,049 mL2 s2 = n-1 Variantie (s2) 10,1 10,2 10,3 10,3 10,4 10,4 10,4 10,5 10,5 10,5 10,5 10,5 10,6 10,6 10,6 10,6 10,7 10,7 10,8 10,8 10,9 11,0
Σ(x-xi)2 = 0,022 mL s = √ (variantie) = √ n-1 σn-1 Standaarddeviatie (s) s heeft de zelfde eenheid als het gemiddelde Let op dat je deelt door n-1 Gebruik Excel of je rekenmachine!
alle metingen die je kan doen populatie meetverwachting μ standaarddeviatie σ steekproef de n metingen die je doet gemiddelde xg standaarddeviatie s
AVERAGE GEMIDDELDE STDEV STDEV COUNT AANTAL SQRT WORTEL VAR VAR
Standaarddeviatie in het gemiddelde (sg) en significante cijfers sg = s / √ n sg heeft 1 significant cijfer. Als dat cijfer een 1 of een 2 is, heeft sg 2 significante cijfers. Gebruik sg om te beslissen op hoeveel decimalen je de waarden van het gemiddelde, de standaarddeviatie, enz. gaat opgeven.
sg (onafgerond) sg decimalen 0,67875 0,7 1 24,73784 25 0 0,001872 0,0019 4 0,000967 0,0010 4 0,000943 0,0009 4 0,22987 0,23 2 1800 2000 ? 1,800E3 2,0E3 1, bij 1E3 als teleenheid
Significante cijfers (vervolg) (VWO) Het getal met het minst aantal significante cijfers bepaalt het aantal significante cijfers in het eindantwoord. pH = 4,311 : [H+] = 4,887 . 10-5 mol L-1 pH = 4,312 : [H+] = 4,875 . 10-5 mol L-1 Nieuw: We proberen het eindantwoord zo te noteren dat het laatste cijfer, en niet meer en niet minder dan dat, onzeker is.
Wat noteer je altijd: In ieder geval: gemiddelde (xg) standaarddeviatie (s) aantal metingen (n) Hieruit is dan te bepalen: De standaarddeviatie in het gemiddelde (sg) 95% betrouwbaarheidsinterval. In de analytische chemie noteer je ook standaard het 95%BI
Wanneer je μ en σ weet (van een zeer groot aantal metingen) dan is er een kans van 95,4% dat een willekeurige meetuitkomst tussen μ - 2σ en μ + 2σ ligt. In de praktijk weet je niet μ en σ maar xg en s ! In het geval van een beperkt aantal metingen (<50) is er dan ook geen sprake van een standaard normale verdeling. Je geeft de meetuitkomsten weer in de vorm van een 95%-betrouwbaarheidsinterval. (Met behulp van de Student’s t)
Het betrouwbaarheidsinterval wordt dan gegeven door: xg± tν,α s / n Student’s t met ν vrijheidsgraden en betrouwbaarheid α. Je kent: gemiddelde (xg) standaarddeviatie (s) aantal metingen (n) Let op: wanneer je een ijklijn interpoleert, moet het ‘anders’.
