物化实验一.物理化学实验讲座

,一、物理化学实验,1.1 物理学习化学实验的意义和目的1.2 物理化学实验的学习方法1.3 实验室安全知识1.4 实验室的“三废” 处理1.5 实验室用水1.6 化学试剂1.7 气体常识,1.1实验的意义和目的 1.1.1意义： 实验是化学学科的基本特征。化学学科的任何一项重大突破，都是经过化学实验取得的。即使在经验化学逐步向理论 化学发展的今天，化学实验仍然是化学学科发展的基石。学科的基本特征决定了它的学习特点，那就是在实验中学 习化学，是最有效、最重要的方法之一。通过实验来研究和认识物质，掌握化学的基本原理和实验的基本技能，学会化学研究的实验方法。 模拟是学习任何课程都很重要的手段。虽然绝大多数化学实验课程是再现和验证前人的成果，但是我们能在实验过程中体会前人的思路和方法，系统地掌握基本知识、基本操作方法和基本技能。,1.1.2目的实验的目的在于以下4点： （1）培养实事求是的科学态度和一丝不苟的工作精神，养成良好的实验室工作习惯。 （2）掌握物质化学变化的感性知识，熟悉化合物的重要化学性质和反应，掌握重要化合物的制备、分离和鉴定、检测方法。 （3）掌握基本的化学实验技术，培养独立准备和操作实验的能力，细致观察和记录的能力，正确处理数据的能力；培养正确分析实验结果，科学研究和创新的能力。 （4）熟悉实验室的一般知识、各项规章制度，实验工作的基本程序。熟悉实验可能发生的一般事故及其处理方法。,1.2实验的学习方法,1.2.1预习-十分重要，高度重视！（1）认真阅读实验教材及参考资料，要求达到：明确目的、理解原理、熟悉内容、掌握方法。在此基础上简明扼要地写出预习笔记。（2）预习笔记的内容一般包括：简要的步骤及操作方法，必要的数据记录表格，定量实验的计算公式等，还要留下足够的位置用来记录实验现象等。,1.2.2操作-规范操作，仔细观察，及时记录，整洁有序。（1）按照要领规范操作，仔细观察各种实验现象，忠实地将原始记录填写在实验报告中的原始记录页上，不得随意途改。（2）实验进行中，要自觉遵守实验室的各项规章制度。要养成良好的工作习惯，将科学的方法变成自己的习惯。保持室内安静，实验台面布局合理，环境整洁。（3）实验结束后，要做好善后工作：比如玻璃仪器的洗涤、废液的处理，设备的合理关闭，整理台面及实验室的卫生等，必要时在贵重或者大型仪器的使用记录上签字。最后，经指导教师在原始记录上签字，才能离开实验室。,（4）在实验中遇到疑难问题或者“反常”现象，应及时记录下来，并认真分析操作过程，查找原因。必要时，经老师同意，可重做或者补充进行某些实验。从而养成认真、求实、存疑的科学品德和思维方式！（5）对于设计型实验，要求审题确切，方案合理可行，现象明确。若在实验中发现问题，要及时修改方案，不能应付了事。,1.2.3实验报告：严谨认真，如实书写，严禁抄袭！一般包括如下内容：（1）实验目的：简述实验目的，若是定量测定实验，还要简介与本次实验有关的基本原理及主要反应方程式；（2）实验内容：用自己的话简述操作步骤，尽量用表格、框图、等形式，清晰、明了地表达实验内容。切忌照抄书本！（3）实验现象和数据记录：正确表达实验现象，完整、忠实地记录实验数据。,（4）解释、结论或数据处理：对现象加以简明解释，写出主要反应式。分标题小结乃至最后得出结论。计算过程要交代清楚。认真完成老师布置的思考题。（5）问题讨论：针对实验中遇到的疑难问题，提出自己的见解。若是定量实验，应当分析误差产生的原因。（6）欢迎同学们在实验报告中，对实验方法，教学方法，实验内容以及老师的错误提出意见或建议！,1.3化学实验室安全常识 进行化学实验，往往会接触到各种化学药品、电器设备、玻璃仪器及水、电、各种气体等等，特别是药品和气体，有不少是有毒的、有刺激性气味的、有腐蚀性的，也有一些易燃、易爆的，还有可能致癌的，任何不当操作，都可能造成事故！因此，安全问题是贯穿化学实验、化工生产的重要内容！应当引起我们的高度重视！要想避免事故，必须认真学习相关规章制度，特别要了解欲使用药品和气体的,性质，掌握常用加热设备和玻璃仪器的使用方法。另外要强调的是必须听从指导，不得随意操作！任何超出实验指导书之外的操作，都必须征得指导教师的同意。1.3.1化学实验室基本守则（1）认真预习，规范操作，仔细观察，如实记录。（2）保持秩序，保持安静、保持整洁。严禁饮食和吸烟！严禁穿拖鞋、轮滑鞋等不适宜在实验室穿着的鞋！,（3）禁止用手直接取用任何化学药品！使用毒品时，除用药匙、量器外，还必须佩带橡皮手套，有挥发性的应戴好防毒面具，实验后立即用恰当的方法清洗仪器用具和双手。（4）严禁品尝任何化学药品！（5）严禁在酸性介质中使用氰化物。（6）损坏仪器要向老师主动申报，不得藏匿，不得挪用他人的仪器。 （7）爱护仪器，节约使用耗材，如水、试剂、滤纸等。大型精密设备用履行登记制度。,（8）实验所产生的诸如试纸条、滤纸、火柴梗等各种废弃物（药品之外的），不得随便丢弃到水池中或地面上，应收好后放入垃圾桶中。对于废弃的药品，则要倒入指定的容器中。 （9）实验完毕后，要主动将玻璃仪器洗刷干净，将药品放回原处，摆放整齐，并用洗净的抹布擦净实验台。关闭电源、水源、气源。洗净双手。 （10）严禁将实验仪器、化学药品擅自带出实验室！ （11）发生意外时，要保持镇静！并在第一时间报告老师，以便及时处理！,1.3.2化学实验室安全细则（1）学生进入实验室前，必须接受安全、环保知识的教育和培训。（2）进入实验室后，要了解与安全有关的设施（如水、电、气的总开关，消防用品和急救箱）的位置和使用方法。（3）容易产生有毒 气体，如氟化氢、硫化氢、氯气等，或挥发性、刺激性比较强的操作，如加热硫酸、盐酸或硝酸，以及稀释氨水等，均应在通风橱内进行，并且严禁将头伸进通风橱内操作！（4）一切涉及易燃、易爆物质（比如有机溶剂：乙醇、乙醚、苯、丙酮等）的操作应在远,离火源的地方操作，用后马上把瓶塞塞紧，放在阴凉处，最好放入沙桶内。并尽可能在通风橱内进行。（5）钾、钠应保存在煤油或者石蜡油里，白磷（或者黄磷）应保存在水中，取用时必须用镊子，绝不能用手直接拿。白磷有剧毒，且灼伤皮肤，切勿与人体接触。它在空气中容易自燃，应在水中进行切割。,（6）强腐蚀性试剂，如浓酸、浓碱，液溴、浓双氧水和氢氟酸等，切勿溅到皮肤、眼睛和衣服上，取用时要戴胶皮手套和防护眼镜。（7）强氧化剂如：高氯酸、氯酸钾等，及其混合物如：氯酸钾与红磷、碳、硫等的混合物，不能研磨或撞击，否则易发生爆炸！,（8）银氨溶液放久后会变成氮化银而引起爆炸，所以用剩的银氨溶液应及时处理。（9）氢气与空气的混合物遇火要发生爆炸,因此产生氢气的装置要远离明火。点燃氢气前必须检验其纯度。进行产生大量氢气的实验时，应把废气通至室外，并注意室内通风。（10）可溶性汞盐、铬的化合物、氰化物、砷盐、锑盐、镉盐和钡盐都有毒，不得进入内或接触伤口，其废液也不能倒入下水道，而应统一回收处理。,（11）用试管加热液体时，试管口不准朝人；不能俯视正在加热的液体，以免被溅出的液体烫伤；闻气味时，鼻子不能直接对着容器口，而应用手把少量气体煽向鼻孔。（12）绝不允许将药品随意混合，以防不测。（13）不准用湿手操作电器设备，以防触电！,（14）加热器不能直接放在木质台面或地板上，应放在石棉板（垫）、耐火砖或水泥地面上。加热期间应有人看管。被加热后的坩埚、蒸发皿等瓷器应放在石棉网或石棉板上，不能直接放在木质台面上，以防烫坏台面及引起火灾，也不能与湿冷物接触，以免被炸裂。,1.3.3实验室事故的处理1.3.3.1中毒急救 实验中，若感到咽喉灼痛，嘴唇脱色或发绀，胃部痉挛，或恶心呕吐，心悸，头晕等症状时，则可能是中毒所致，经以下急救后，立即送医。（1）固体或液体毒物中毒，嘴里还有毒物者，应立即吐掉，并用大量水漱口。碱中毒，先饮大量水，再喝牛奶。误饮酸者，先喝水，再服用氢氧化镁乳剂，最后饮用牛奶。,重金属中毒，喝一杯含有35克硫酸镁的溶液，立即就医。汞及其化合物中毒，立即就医。（2）气体或蒸汽中毒 若不慎吸入煤气、溴蒸汽、氯气、氯化氢、硫化氢等气体，应立即到室外呼吸新鲜空气，必要时做人工呼吸（但不要口对口）或送医院抢救。,1.3.3.2酸、碱灼伤（1）酸灼伤 先用大量水冲洗，再用饱和碳酸氢钠溶液或稀氨水冲洗，然后浸泡在冰冷的饱和硫酸镁溶液中半小时，最后敷以20%硫酸镁-18%甘油-水-1.2%盐酸普鲁 卡因的药膏。伤势严重者，应立即送医。 酸溅入眼睛时，先用大量水冲洗，再用1%碳酸氢钠冲洗，最后用蒸馏水冲洗。,氢氟酸能腐蚀指甲、骨头、眼睛玻璃体，溅在皮肤上会造成痛苦的难以治愈的烧伤。皮肤若被烧伤，应用大量水冲洗20分钟以上，再用冰冷的饱和硫酸镁溶液或70%酒精清洗半小时以上。或者，大量水冲洗后，再用肥皂水或2%-5%碳酸氢钠溶液冲洗，用5%碳酸氢钠溶液湿敷局部，再用可的松软膏或紫草油软膏及硫酸镁糊剂。,（2）碱灼伤 先用大量水冲洗，再用1%柠檬酸或1%硼酸或2%醋酸溶液浸洗，最后用水清洗，再用饱和硼酸溶液洗，最后滴入蓖麻油。1.3.3.3溴灼伤 溴灼伤一般不易愈合，必须严加防范！凡用溴时，应预先配制好适量20%硫代硫酸钠溶液备用。一旦被溴灼伤，立即用乙醇或硫代硫酸钠冲洗伤口，再用水冲洗干净，并敷以甘油。若起泡，则不宜将其挑破。,1.3.3.4磷烧伤 用5%硫酸铜溶液，1%硝酸银溶液或10%高锰酸钾溶液依次冲洗伤口，并用浸过硫酸铜溶液的绷带包扎，重者送医。1.3.3.5其他意外事故的处理（1）割伤：被碎玻璃割伤时，若伤口内有异物，应先小心取出。轻伤可用生理盐水或硼酸溶液冲洗，并用3%的双氧水溶液消毒，然后涂上紫药水，撒上些消炎粉，进行包扎。伤口较深，出血较多时，,可先用云南白药止血或扎止血带，并立即送医！若玻璃溅入眼里，千万不要揉擦，不转眼球，任其流泪，速送医！（2）烫伤 一旦被火焰、蒸汽、红热玻璃、陶器、铁器等烫伤，立即用大量冷水冲洗伤处，以迅速降温避免深度烧伤。若起水泡，不宜挑破，用纱布包扎后送医。若轻微烫伤，用冷水冲洗后，可用10%高锰酸钾擦洗伤处，然后涂上烫伤膏（如氧化锌药膏、獾油或鱼肝油等）,（3）触电 一旦有人触电，应立即切断电源，尽快用绝缘物（如干燥的竹竿、木棒，绝缘塑料管等）将触电者与电源隔开，切不可用手去拉触电者。,1.3.3.6灭火常识 实验室内万一着火，指导教师要及时组织学生有序撤离现场。然后根据需要，召集人员进行灭火。届时要根据起火原因和火场周围的情况，采取不同的扑灭方法。要保持镇静，切不可慌张从事，酿成更大灾害！一般应立即采取以下措施：（1）防止火势扩展：停止加热，停止通风，关闭电闸，转移一切可燃物。（2）扑灭火源：一般的小火可用湿布、石棉布或沙土覆盖在着火物体上；若衣物着火，切不可慌张乱跑，应立即用湿布或石棉布压灭火焰，,如燃烧面积较大，可采取在地上打滚的方法。能与水发生剧烈作用的化学药品（金属钠）或比水轻的有机溶剂着火，绝不能用水扑救，否则会引起更大的火灾。 一般常用的是干粉灭火器，它的应用范围比较广泛。,1.4实验室的“三废”处理,实验室“三废”是指废气、废渣、废液。根据绿色化学的基本原则，化学实验室应尽可能选择对环境无毒害的实验项目。对于确实需要，而又无法避免“三废”的项目，切不可直接排放。研究如何处理实验室“三废”，是目前一个很重要的课题。,根据我们基础化学实验室的情况，重点介绍废液的问题。（1）废酸、废碱液：小心进行中和，至pH=6-8后排放（若有沉淀，可用耐酸碱塑料网纱过滤）。（2）含氰化物废液：少量的可加入硫酸亚铁，使其转变为毒性较小的亚铁氰化物冲走，也可用碱液调到pH10后，用适量高锰酸钾将氰离子氧化分解。大量的含氰废液可用碱性氯化法处理，即先用碱调至pH 10，再加入次氯酸钠，使氰离子氧化成氰酸盐，并进一步分解为二氧化碳和氮气。,(3)含汞盐的废液化学沉淀法：先调pH在810，然后加入过量硫化钠，使其生成硫化汞沉淀，并加入硫酸亚铁与过量的硫化钠生成硫化亚铁沉淀，从而吸附硫化汞共沉淀下来，离心分离，清液含汞量若达到0.02mg/ml以下，可排放。残渣收集起来，进一步处理。离子交换法：利用阳离子交换树脂把汞离子交换于树脂上，然后再回收利用（此法成本较高）。,（4）含砷废液石灰法：将熟石灰投入到含砷废液中，使生成难溶的砷酸盐和亚砷酸盐。硫化法：用硫化氢或硫氢化钠作硫化剂，使之生成难溶硫化物沉淀，再沉降分离后，调节pH=6-8，排放。镁盐脱砷法：向废液中加入足够镁盐，调节镁砷比为8-12，然后调节pH=9.5-10.5，利用新生的氢氧化镁与砷化合物共沉积和吸附作用，将砷除去。沉降后，调pH=6-8，排放。,（5）含铬废液 铁氧体法：在含六价铬的酸性溶液中加硫酸亚铁，使其还原成三价铬，再用氢氧化钠调pH在6-8，并通入适量空气，控制六价铬与硫酸亚铁的比例，使生成难溶于水的组成类似于氧化铁的氧化物（此氧化物具有磁性），借助于磁铁或电磁铁可使其沉淀分离出来，达到排放标准（0.5mg/ml) 离子交换法：含铬废液中，除含有六价铬外，还含有多种阳离子。通常将废液在酸性条件下（pH=2-3）通过强酸性H型阳离子交换树脂，除去金属阳离子，再通过大孔弱碱,性OH型阴离子交换树脂，除去硫酸根等阴离子。流出液为中性，可作为纯水循环再用。阳离子树脂用盐酸再生，阴离子树脂用氢氧化钠再生，再生可以回收铬酸钠。（6）一般含重金属离子的废液，最有效的和最经济的方法是加碱或加硫化钠把重金属离子变成难溶性的氢氧化物或硫化物而沉积下来，过滤后，残渣再行处理。,1.5实验室用水,化学实验用水须经纯化。不同的实验，对水质的要求也不同，一般的实验用蒸馏水或去离子水；超纯分析或物理化学实验，须用二次蒸馏水，三次蒸馏水或根据实验要求用无二氧化碳蒸馏水等。但是不要盲目追求水的纯度。 制备方法一般采用蒸馏法、离子交换法和电渗析法。,检验方法：售水方或第三方应依据相应的国家标准进行检验。使用方一般依其电导率为主要质量指标。另外，根据需要还可以检验其他相关指标。,1.6化学试剂,1.6.1化学试剂的分类 有按用途分的，有按性质、结构分的，我们着重了解国家标准的分类原则根据试剂的纯度和杂质含量：五个等级基准、优级纯、分析纯、化学纯、工业级。常用的是分析纯（AR，红标签）。,1.6.2化学试剂的取用,实验室一般把固体试剂放在广口瓶中，把液体试剂放在细口瓶或带有滴管的滴瓶中，把见光易分解的试剂存放在棕色瓶中。每一个瓶上都应贴标签，内容包括：名称、规格或浓度以及日期，最好在标签表面再涂一层蜡来保护它。,（1）固体试剂的取用规则,用干净的药勺取用。用过的药勺洗净、擦干后才能再用。试剂取用后立即盖紧瓶盖。多取出的药品不要再倒回原瓶。有毒药品要在老师指导下取用。,（2）液体试剂的取用规则,从滴瓶中取用时，要用滴瓶中的滴管，且滴管不要触及所接收的容器，以免玷污原滴瓶中的药品。从细口瓶中取用试剂时，采用倾注法：将瓶塞取下，反放在桌面上，手握住有标签的一面，逐渐倾斜瓶子，让试剂沿瓶口流入试管或沿玻璃棒注入烧杯中。取出所需量后，将试剂瓶口在容器口或,玻璃棒上靠一下，再逐渐竖起瓶子，以免遗留在瓶口的液体滴流到外壁。在试管中进行某些定性实验时，可以估算取用量。如用滴管取，1ml大约是20滴，也可以用量筒量一下试管的容积，以便估算。试管中溶液的量，一般不超过其容积的1/3。定量取用时，对体积有严格要求的，用移液管；一般要求的用刻度吸量管，再次之的，可以用量筒或量杯。这样可以提高效率。,1.6.3溶液及其配制,1.6.3.1一般溶液的配制方法：（1）直接水溶法：对于一些易溶于水而不易水解的固体试剂，称取所需量置于合适的烧杯中，先加少量水溶解，若需准确浓度，则转移至容量瓶中定容，再转移到干燥的试剂瓶中存放；若不需要很准确的浓度，则稀释到所需体积后，转移到试剂瓶存放。若溶解时放热，需在烧杯中冷却后再转移。,（2）介质水溶法：对易水解的固体试剂如FeCl3, SbCl3,BiCl3,SnCl2 等，要先加适量的酸或碱使其溶解，再以蒸馏水稀释至所需体积，摇匀后转移到试剂瓶。（3）稀释法：对于液态试剂，如硫酸、盐酸、硝酸、醋酸、氨水等，算好浓度后，可用量筒量取浓溶液的量，直接用水稀释。但是要注意浓硫酸的稀释方法。（4）易被氧化的溶液在存放期间，可适当加一点相应的金属颗粒。,一些常见酸碱溶液的浓度和密度（市售的）,1.7气体常识,实验室经常要用到气体钢瓶，它是储存压缩气体的特制耐压钢瓶。内压很大，一般在200个大气压以上，且有些易燃或有毒，使用时要特别小心。注意下面几点：（1）钢瓶应放在阴凉、干燥、远离热源的地方。可燃性气体钢瓶与氧气瓶分开存放。,（2）不要让油或其他易燃性有机物沾在气瓶上，特别是气门嘴和减压器（气压表） ，不得用棉、麻等纺织品堵漏，以防火灾。（3）使用时，要用减压器有控制地放出气体。可燃性气体钢瓶（如氢气、乙炔气） ，气门螺纹应该是反扣的；不燃或助燃性气体钢瓶（如氮气、氧气），气门螺纹是正扣的。各种气体的减压器不得混用！（表盘上有某种气体字样）,（4）各种钢瓶应根据国家有关的安全规定，定期进行技术鉴定，并应盖有鉴定钢印。不合格的钢瓶不能使用。（5）钢瓶内的气体不得用尽，应留有一定的余压，否则会混入空气，发生危险。（6）搬运钢瓶应套好防护帽和防震胶圈，不得摔倒或撞击。阀门是最脆弱的部份，要加以保护，如撞断阀门会引起爆炸。避免使用染有油脂的人手、手套、破布接触搬运气瓶。,中国气瓶常用标记,二、实验及实验报告的要求,2.1学生实验守则2.1.1学生必须按时到实验室上课，不得迟到早退。2.2.2进入实验室要保持肃静，不准高声谈笑、打闹，不准抽烟，不准吃食物，不准随地吐痰和乱抛纸屑废物。2.2.3不准动用与本实验无关的仪器设备和室内其它设施。2.2.4学生实验前要预习，认真阅读实验指导书，复习有关基础理论，并接受教师检查。2.2.5一切准备工作就绪后，须经指导教师同意，方可动用仪器设备，进行实验。2.2.6实验中要细心观察，认真记录实验数据，不准马虎从事、抄袭别人数据，不得擅离操作岗位。,2.2.7实验中要注意安全，严格遵守操作规程，尽量节约水电和其它消耗材料。 2.2.8实验中如出现事故，要保持镇静，要及时采取措施（如断水、断电）防止事态扩大。2.2.9尊重实验室管理人员的职权，对不遵守操作规程又不听从劝告者，实验室管理人员有权令其停止实验。对违章操作造成事故要要追究责任，损坏仪器要及时登记。 2.2.10实验完毕，必须断电、断水，整理好仪器、 设备、模型等，经教师允许可离开实验室。 2.2.11学生要求重做或做规定外实验，应征得指导 教师同意后，方可进行实验，以免发生事故。,2.2实验结束的善后工作2.2.1试验结束后，每位同学将自己的试验台收拾好：（1）将烧杯、锥形瓶、滴定管中的残液倒入指定的地方，清洗干净。（2）把台面器物摆放整齐。（3）合理关闭仪器的电源。（4）离开实验室之前将分析天平整理好：勺子镊子检查、天平内部清理干净、台面擦干净，教师检查好后方可离开。2.2.2课代表安排值日生负责整理整个实验室：桌面整洁，地面干净，关闭总电源，关闭门窗。,2.3实验预习及报告书写要求2.3.1 实验报告书写内容（1）实验的目的要求（2）方法原理简要（3）主要操作步骤简述（4）实验数据及数据处理（5）注意事项（6）思考题2.3.2实验报告的具体格式：2.3.2 实验前写出预习报告（1）实验的目的要求（2）简要的方法原理（3）主要操作步骤（4）数据表格,2.3.3. 实验前教师检查预习报告，无报告者不允许做实验。 2.3.4.实验数据记录在原始数据记录纸上，结果不必计算（贴在实验报告的后面，但是在实验报告中必须有数据及数据的处理）。实验结束后，经指导教师在原始记录上签字后方可离开实验室。2.3.5.原始数据不得随意修改。（必要修改时，要能看出原来的数据）2.3.6.实验报告中要求必须包含数据及处理结果（有的不需处理数据），下次实验交上上次的实验报告。,第三部分 实验误差、数据处理及作图 物理化学实验中的误差及数据的表达,1、误差 化学是一门实验科学，常常要进行许多定量测定，然后由实验测得的数据经过计算得到分析结果。结果的准确与否是一个很重要的问题，不准确的分析结果往往导致错误的结论。在任何一种测量中，无论所用仪器多么精密，测量方法多么完善，测量过程多么精细，但测量结果总是不可避免地带有误差。测量过程中，即使是技术非常娴熟的人，用同一种方法，对同一试样进行多次测量，也不可能得到完全一致的结果。这就是说，绝对准确是没有的，误差是客观存在的。实验时应根据实际情况正确测量、记录并处理实验数据，使分析结果达到一定的准确度,物理化学实验是对某一体系的物理化学性质与其化学反应间的关系进行研究，就是以测量体系的物理量为基本内容，然后对所测出的数据加以处理，从而得到一些重要的规律。 在实验测定中，会因各种原因导致误差的产生。 根据其性质的不同，可以分为系统误差和偶然误差两大类。,1.1 系统误差 在相同条件下，多次测量同一量时，误差的绝对值和符号保持恒定，或在条件改变时，按某一确定规律变化的误差，产生的原因有: (1)实验方法方面的缺陷。例如使用了近似公式。 (2)仪器药品不良引起。如电表零点偏差，温度计刻度不准，药品纯度不高等。 (3)操作者的不良习惯。如观察视线偏高或偏低。改变实验条件可以发现系统误差的存在，针对产生原因可采取措施将其消除。,1.2. 偶然误差(随机误差) 在相同条件下多次测量同一量时，误差的绝对值时大时小，符号时正时负，但随测量次数的增加，其平均值趋近于零，即具有抵偿性，此类误差称为偶然误差。 它产生的原因并不确定，一般是由环境条件的改变(如大气压、温度的波动)，操作者感官分辨能力的限制(例如对仪器最小分度以内的读数难以读准确等)所致由某些难以控制的偶然原因(如测定时环境温度、湿度、气压等外界条件的微小变化、仪器性能的微小波动等)造成的，又称为随机误差。这种误差在实验中无法避免，时大、时小、时正、时负，故又称不可测误差。 偶然误差难以找到原因，似乎没有规律可言，但它遵守统计和概率理论，因此能用数理统计和概率论来处理。 偶然误差从多次测量整体来看，具有下列特性： 在实验中可以通过增加平行测定次数和采用求平均值的方法来减小偶然误差。,1.3. 过失误差(或粗差) 这是一种明显歪曲实验结果的误差。它无规律可循，是由操作者读错、记错所致，只要加强责任心，此类误差可以避免。发现有此种误差产生，所得数据应予以剔除。是一种与事实明显不符的误差。 发生此类误差，所得实验数据应予以删除。,1.4. 误差的表示 误差可由绝对误差和相对误差两种表示形式。前者是指测定值与真实值之差，后者是指绝对误差与真实值的百分比。即 绝对误差=测定值-真实值 相对误差=绝对误差真实值100% 真实值(真值) 一般来说是未知的。但在某些情况下可以认为真值是已知的。理论值 如一些理论设计值、理论公式表达值等。 计量学约定值 如国际计量大会上确定的长度、质量、物质的量等。 相对值 精度高一个数量级的测量值作为低一级测量值的真值，如实验中用到的一些标准试样中组分的含量等。 绝对误差和相对误差 都有正、负值，正值表示测量结果偏高；负值表示测量结果偏低。,2、准确度与精密度 2.1. 准确度 准确度是指测定值与真实值之间相符合的程度。通常用误差的大小来衡量，误差越小，分析结果的准确度越高。 2.2. 精密度 精密度是各次测定结果之间的偏离程度，通常用偏差的大小来衡量。在实际工作中，一般要进行多次测定，以求得分析结果的算术平均值。单次测定值与平均值之间的差值为偏差d。 d=x-x*（平均） 偏差有绝对偏差、相对偏差、(算术)平均偏差、平均相对偏差、方差、标准偏差以及相对标准偏差(变异系数)等表示形式。,3、有效数字 3.1 有效数字的概念 有效数字是指在科学实验中实际能测量到的数字。在这个数字中，除最后一位数是“可疑数字”(也是有效的)，其余各位数都是准确的。 如：0.000567可写为5.6710-4，有效数字为三位:10680可写为1.0680104，有效数字是五位，如此等等。用以表达小数点位置的零不计入有效数字位数。,1.误差一般只取一位有效数字，最多两位。 2.有效数字位数越多，数值精确度也越大，相对误差越小。 3.若第一位的数值等于或大于8，则有效数字的总位数可多算一位，如9.23虽然只有三位，但在运算时，可以看作四位。 4.运算中舍弃过多不定数字时，应用“4舍6入，逢5尾留双”的法则，例如有下列两个数值：9.435、4.685，整化为三位数，根据上述法则，整化后的数值为9.44与4.68,当我们对一个测量的量进行记录时，所记数字的位数应与仪器的精密度相符合，即所记数字的最后一位为仪器最小刻度以内的估计值，称为可疑值，其它几位为准确值，这样一个数字称为有效数字，它的位数不可随意增减。例如，普通50mL的滴定管，最小刻度为0.1mL，则记录26.55是合理的;记录26.5和26.556都是错误的，因为它们分别缩小和夸大了仪器的精密度。 为了方便地表达有效数字位数，一般用科学记数法记录数字，即用一个带小数的个位数乘以10的相当幂次表示。 有效数字与数学上的数字含义不同。它不仅表示量的大小，还表示测量结果的可靠程度，反映所用仪器和实验方法的准确度。 如需称取“K2Cr2O7 8.4g”，有效数字为两位，这不仅说明了K2Cr2O7重8.4g，而且表明用精度为0.1g的台秤称量就可以了。若需称取“K2Cr2O7 8.4000g”则表明须在精度为0.0001g的分析天平上称量，有效数字是5位。所以，记录数据时不能随便写，任何超越或低于仪器准确限度的有效数字的数值都是不恰当的。,“0”在数字中的位置不同，其含义是不同的，有时算作有效数字，有时则不算。 (1) “0”在数字前，仅起定位作用，本身不算有效数字。如0.00124，数字“1”前面的三个“0”都不算有效数字，该数是三位有效数字。 (2) “0”在数字中间，算有效数字。如4.006中的两个“0”都是有效数字，该数是四位有效数字。 (3) “0”在数字后，也算有效数字。如0.0350中，“5”后面的“0”是有效数字，该数是三位有效数字。 (4) 以“0”结尾的正整数，有效数字位数不定。如2500，其有效数字位数可能是两位、三位甚至是四位。这种情况应根据实际改写成2.5103(两位)，或2.50103(三位)等等。 (5) pH，1gK等对数的有效数字的位数取决于小数部分(尾数)数字的位数。如pH=10.20，其有效数字位数为两位，这是因为由H+=6.310 -11moldm-3得来。,3.2. 数字的修约 在处理数据过程中，涉及到各测量值的有效数字位数可能不同，因此需要按下面所述的运算规则，确定各测量值的有效数字位数。各测量值的有效数字位数确定以后，就要将它后面多余的数字舍弃，舍弃多余数字的过程称为“数字的修约”。 一般采用“四舍六入五成双”规则。规则规定：当测量值中被修约的数字等于或小于4时，该数字舍弃；等于或大于6时，进位；等于5时，若5后面跟非零的数字，进位；若恰好是5或5后面跟零时，按留双的原则，5前面数字是奇数，进位；5前面的数字是偶数，舍弃。根据这一规则，下列测量值修约成两位有效数字时，其结果应为： 4.147 4.1 (四舍） 弃 6.2623 6.3 (六入) 进 1.4510 1.5（后跟非零数） 进 2.5500 2.6（后跟零前奇数）进 4.4500 4.4（后跟零前偶数）弃,3.3. 有效数字的运算规则 在间接测量中，须通过一定公式将直接测量值进行运算，运算中对有效数字位数的取舍应遵循如下规则: （1） 加减法运算 在加减运算中，各数值小数点后所取的位数，以其中小数点后位数最少者为准。例如： 如：56.38+17.889+21.6=56.4+17.9+21.6=95.9 (2) 乘除法运算 在乘除运算中，各数保留的有效数字，应以其中有效数字最少者为准。 如：1.4360.02056885 其中85的有效数字最少，由于首位是8，所以可以看成三位有效数字，其余两个数值，也应保留三位，最后结果也只保留三位有效数字。,（3）在乘方或开方运算中，结果可多保留一位（4）对数运算时，对数中的首数不是有效数字，对数的尾数的位数，应与各数值的有效数字相当。（5）算式中，常数，e及乘子2和某些取自手册的常数，如阿佛加德罗常数、普朗克常数等，不受上述规则限制，其位数按实际需要取舍。,由于实验方法的可靠程度，所用仪器的精密度和实验者感官的限度等各方面条件的限制，使得一切测量均带有误差测量值与真值之差。因此，必须对误差产生的原因及其规律进行研究，方可在合理的人力物力支出条件下，获得可靠的实验结果，再通过实验数据的列表、作图、建立数学关系式等处理步骤，就可使实验结果变为有参考价值的资料，这在科学研究中是必不可少的。,4、实验数据及其表达方式物理化学实验数据的表示法主要有如下三种方法:1、列表法 2、作图法 3、数学方程式