Определение солей жесткости в водопроводной воде

Обработка результатов определения.

Жесткость воды Ж, °Ж, вычисляют по формуле :

Ж = M·F·K·V т p /V np (1)

где М - коэффициент пересчета, равный 2 Стр, где Стр - концентрация раствора трилона Б, моль/м³ (ммоль/дм³);

F - множитель разбавления исходной пробы воды при консервировании;

К - коэффициент поправки к концентрации раствора трилона Б;

V тр - объем раствора трилона Б, израсходованный на титрование, мл;

V пр - объем пробы воды, взятой для анализа, мл.

Результаты проведенного опыта:

В Ново-Савиновском районе:

Ж=50*1*4,2/100=2,1 мг /л - это означает что, вода мягкая;

В Советском районе:

Ж= 50*1*9,25/100=4,625 мг/л - здесь же вода довольно жесткая.

Глава 5. Статистическая обработка данных

5.1 Теория ошибок

Даже точные наблюдения могут привести к неточным выводам, если опытные данные обработаны неправильно. Поэтому обработка результатов эксперимента является ответственной операцией при выполнении лабораторных и исследовательских работ.

Общие понятия теории ошибок. Аналитические операции и измерения неизбежно сопровождаются ошибками. Ошибки принято делить на грубые, систематические и случайные ( нужно иметь в виду, что это деление условно).

Грубые ошибки. Ошибки при проведении эксперимента или получения совершенно неверных результатов вследствие внешних влияний, например, если наблюдатель неправильно прочтет отсчет по бюретке или допустит арифметические ошибки в вычислении. Наличие ошибок проявляется в том, что среди сравнительно близких результатов наблюдается одно или несколько значений, заметно выделяющихся по значению из общего ряда, и это значение сразу отбрасывают. В большинстве случаев нельзя сразу признать то или иное наблюдение неверным только по признаку «выскакивания» из общего ряда и нужно провести дополнительные исследования.

Систематические ошибки. К ним относятся в первую очередь ошибки, которые часто называют инструментальными. Это ошибки, возникающие вследствие использования недостаточно чистых реактивов, титрования неправильно установленными стандартными растворами и т.п. систематические ошибки вызываются факторами, действующими одинаковым образом при многократном повторении одних и тех же измерений.

Обычно не наблюдается больших отклонений данных, получаемых при выполнении параллельных определений. Воспроизводимость параллельных определений не всегда является веским доказательством правильности проведенных опытов.

Случайные ошибки. Многократные измерения одной и той же величины, произведенные с возможной тщательностью, и после учета всех систематических ошибок всегда дают различные числовые значения, т.е. на результаты измерений влияют какие-то причины, не поддающиеся учету. Причиной случайных ошибок в аналитической химии может быть недостаточно четкое проведение титрования, осаждения, фильтрования и т.п. От случайных ошибок избавиться невозможно. Можно лишь приближенно оценить их влияние на погрешность эксперимента.

Для оценки влияния случайных ошибок проводят статистическую обработку экспериментальных данных.

Терминология.

Измеренное значение. Наблюдаемое значение.

Результат. Конечное значение измеряемой величины, полученное в процессе измерения и проведения всех вспомогательных операций и расчетов.

Варианта. Числовое значение, используемое для статистической обработки экспериментальных данных. Им может быть как измеренное значение, так и результат.

Ряд вариант. Некоторое число вариант.

Разброс, размах. Если аналитик выполнит несколько параллельных анализов одного и того же образца, то получит несколько измеренных значений, приводящих к результатам, отличающимся по величине, т.е. будет наблюдаться их разброс. Иными словами, разброс - это колебание вариант.

Разность наибольшего и наименьшего результатов или измеренных значений в ряду указывает на их размах, по величине которого можно судить о качестве выполненного определения.

Ошибка результата. Находят не истинное значение измеряемой величины, а только пределы, в которых оно с данной степенью вероятности заключено. Нахождение этих пределов и является предметом статистической обработки результатов анализа, основанной на законах распределения случайных ошибок.

5.2 Статистические характеристики случайных ошибок

Среднее. Цель всех аналитических определений - нахождение результата, наиболее близкого к истинному значению определяемой величины. Согласно рекомендации Комиссии ИЮПАК это значение называют средним и обозначают символом х. Рассчитывают среднее как сумму ряда вариант, деленную на число вариант в ряду:

х = (х₁+х₂+х₃+…х_n)/n = У x/n

Отклонение. Отклонением в теории ошибок называют разность между вариантой и средним ряда, к которому она принадлежит, и обозначают буквой d:

d = (x-x)

Стандартное отклонение. Отдельные измерения или результаты разбросаны относительно среднего. Для статистической характеристики этого разброса используют стандартное отклонение, которое обозначают символом S и рассчитывают по формуле:

S=У d2/(n-1),

где n-1=K - число степеней свободы.

Стандартное отклонение характеризует колебание вариант или разброс результатов относительно среднего, т.е. количественно описывает точность определения.

Иногда в практике пользуются относительным стандартным отклонением Sr, равным стандартному отклонению, деленному на среднее ряда

S_r = S/x

Часто рассчитывают стандартное отклонение среднего - S_x

S_x = S /v n = Уv dІ/ n(n-1)

Дисперсия. Квадрат стандартного отклонения называют дисперсией V = SІ. С уменьшением дисперсии улучшается распределение и уменьшается предел, который практически могут достичь случайные ошибки. Чем меньше величина V, тем меньше разброс и точнее анализ.

Доверительный интервал среднего (ошибка среднего) - е_б. Вследствие того, что определение истинного значения измеряемой величины невозможно, ограничиваются нахождением границ (пределов), в которых оно заключается:

х - е_б <б>х+ е_б

Доверительным интервалом называют интервал значений, в котором находится истинное значение определяемой величины с заданной доверительной вероятностью - б. доверительная вероятность характеризует ошибку среднего е_б.

Величина ошибки среднего е_б зависит от числа вариант в ряду nо которым рассчитывалось х. Для нахождения ошибки среднего умножают величину его стандартного отклонения S_x или S/n на коэффициент нормированных отклонений при малой выборке t_{б, к}, который часто называют коэффициентом Стьюдента:

е_б = S_x t_{б, к} или е_б = S t_{б, к} / n,

где б и К - справочные значения.

Исключение отдельных измерений (результатов). Если отклонение d=(х-х) по абсолютной величине превышает удвоенное значение стандартного отклонения S, т.е. d>2S, то такой результат относят к грубым ошибкам и, как правило, исключают из ряда вариант, подлежащих статистической обработке при б = 0,95.

Результаты статистической обработки

Таким образом, среднее содержание СОв выхлопных газах составило 25±3 мг/м³.

Выводы

1. Соли жесткости СаІ⁺ и МgІ⁺ - это минеральные соединения, которые природная вода вымывает из почвы и грунта. Регулярное употребление воды с высоким содержанием жестких солей может вызвать болезни суставов и мочекаменную болезнь.

2. Общая жесткость воды определяется содержанием в ней ионов СаІ⁺ и МgІ⁺, по содержанию в воде гидрокарбонат-ионов судят о временной жесткости (карбонатной), некарбонатная жесткость обуславливается присутствием в воде хлоридов, сульфатов, а также других солей СаІ⁺ и МgІ⁺. В сумме карбонатная и некарбонатная жесткость воды дает жесткость общую.

3. Для количественного определения жесткости воды используют: метод комплексонометрии, гравиметрический, титриметрический методы. Однако одним из простых и доступных является титриметрический метод определения.

4. Отбор проб для анализа проводится согласно ГОСТ Р 51592-2000.

5. Жесткость воды в Ново-Савиновском районе Ж=2,1 мг/л - мягкая, в Советском районе Ж=4,625 мг/л - довольно жесткая.

Список литературы

1. Астафуров В.И. Основы химического анализа. М.:Дрофа 1977

2. Вода питьевая. Государственные стандарты. Методы анализа. М., ИПК. Издательство стандартов, 1996. 243-269 с.

3. Шаов А.Х. Элементы периодической системы Д.И. Менделеева с точки зрения химической экологии: Справочное пособие. - Н..; КБГУ, 2003, 138 с.

4. Стрелец Х.Л., Тайц А.Ю., Гуляницкий Б.С., Металлургия магния, 2 изд., М., 1960. 348 с.

5. Новиков Ю.В. Экология, окружающая среда и человек. М.: «Гранд», 1998. 296 с.

6. Васильев В.П. Аналитическая химия. Кн. 1: Титриметрические и гравиметрические методы анализа. М.: Дрофа, 2005. 158 с.

7. Крешков А. П. Основы аналитической химии. Теоретические основы. Количественный анализ. М.: Химия,1970. 365с.

8. Алексеев В.Н. Количественный анализ. М.: Химия, 1972. 195-228 с.

9. Коренман И.М. Фотометрический анализ. Методы определения органических веществ. М.: Химия, 1970. 367с.

10. Бердоносов С.С., Менделеева Е.А. Химия. Новейший справочник. М.: Махаон, 2006. 376 с.

11. http://ecotrend.shop.by/filter-water-protochnye/fakty-o-vode/himicheskij-sostav-vody-lib/

Размещено на Allbest.ru