五、误差分析应用举例
例【1】:以苯为溶剂,用凝固点降低法测定萘的分子量,说明平均误差传递的计算:M按下式计算:
式中凝固点降低常数Kf可查表得出:Kf=5.12,而直接测量值为WB、WA、Tf∗、Tf;其中,溶质质量WB为0.1472g,若用一等分析天平称重,溶质质量测定的绝对误差为ΔWB=0.0002g,溶剂质量WA为20g,若用工业天平称重,溶剂质量测定的绝对误差为ΔWA=0.05g。
测量凝固点降低值,若用贝克曼温度计测量,其精密度为0.002,测出溶剂的凝固点Tf∗三次的读数,分别为5.800,5.790,5.802,则:
各次测量偏差:
溶剂凝固点测定的平均误差为:
溶剂凝固点测定的结果表示为:(5.797±0.005)。
溶液凝固点T测量三次,其读数分别为5.500、5.504、5.495,按上述方法计算可求得溶液凝固点测定的结果表示为:5.500±0.003。溶液凝固点降低数值可表示为:
T∗f-Tf=(5.797±0.005)-(5.500±0.003)=(0.297±0.008)。
从中可知:凝固点降低的平均值为ΔTf=0.297,凝固点降低测量的平均误差Δ(ΔTf)=± 0.008。
当以平均误差表示最终结果时,写为M±ΔM;其中M为分子量的测定值,ΔM为分子量测定经传递的平均误差。因为
依平均误差传递公式:
式中
代入平均误差的传递公式得:
ΔM=862.0×0.0002+6.344×0.05+427.2×0.008=3.907≈4
最终结果表示为:M=127±4(g/mol)
以上各测量值的相对误差为:ΔWB/WB=0.0002/0.1472=0.001358
ΔWA/WA=0.05/20=0.0025,Δ(ΔTf)/ΔTf=0.008/0.297=0.0269
由此可见,在此实验中测温的精确度(包括温度计的精度和操作技术条件)是造成这种误差的主要原因,如果要提高用凝固点降低法测分子量的精确度,首先要考虑提高测温的精确度。反之,测温精确度的降低必将大大增加分子量测定的误差。通过误差分析事先估计各项所测的误差及其影响,将会指导我们选用精密度适宜的仪器和选择正确的实验方法,控制适宜的条件并抓住测量的关键,从而得到精密度较高的实验结果。
例【2】:推导圆环面积的误差传递公式。
解: