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21/08/2023 1 1 Medidas e tratamento de dados UNIVERSIDADE ESTADUAL DO SUDOESTE DA BAHIA DEPARTAMENTO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIAS CAMPUS DE JEQUIÉ Profª. Leane Nunes 1 2 Valor numérico da grandeza Erro associado à medida Unidade da grandeza 0,2567 ± 0,001 g Medidas experimentais ü Toda medida experimental deve apresentar três indicações: 2 10g ± 0,001g 3 Tem-se quase sempre alguma limitação no número de dígitos que expressam um determinado valor experimentalmente 220g ± 0,0001 g 10Kg ± 0,1 g Medidas experimentais 3 4 108,4g 108,5 Oscilando(108,4 ± 0,1g) 108,3 O último algarismo da medida é chamado de duvidoso, indica que a incerteza está na primeira casa decimal 108,4 g Correto Correto Correto Duvidoso Quatro algarismos significativos, e o último (4) é o duvidoso Medidas experimentais 4 5 Algarismos significativos ü Os algarismos significativos são importantes para expressar o valor de uma dada grandeza determinada experimentalmente ü O número de algarismos significativos expressa a precisão de uma medida O que são os algarismos significativos? 5 6 1ª definição: São algarismos obtidos de um processo de medida 2ª definição: Nº mínimo de algarismos necessários para expressar o valor de uma medida experimental sem a perda de exatidão 3ª definição: É o conjunto formado pelos algarismos obtidos com certeza mais o último algarismo estimado (duvidoso) Algarismos significativos 6 21/08/2023 2 7 Uma medida que apresenta o número ZERO necessita de ATENÇÃO para determinação da quantidade de algarismos significativos 1) O zero à esquerda NUNCA é significativo, é usado apenas para expressar a ordem de grandeza Número Números de algarismos significativos 0,1516 0,01516 0,001516 2) O zero no meio do número (108,4g) SEMPRE é significativo Algarismos significativos 7 8 3) O zero à direita só é significativo se for resultante de medida experimental 205,0g 4) Para conversão de unidades devem ser preservados todos os algarismos significativos, inclusive o duvidoso 108,4g = 0,1084kg = 108,4.10-3 kg 108400 mg ou 108,4. 103 mg Algarismos significativos 8 9 Se o objeto pesado em balança técnica (108,4g) fosse pesado em uma balança analítica, que possui incerteza de ± 0,0001g. Resp. m=108,4000g Resp. Sete alg. sig Algarismos significativos Qual seria a massa? A quantidade de algarismos significativos seria a mesma? 9 10 üAdição e subtração ü O resultado da soma ou da diferença tem que ser igual ao Nº de casas decimais do menor Operações e algarismos significativos Calcule a massa molecular do KrF2 (difluoreto de criptônio) 18,9984032 (F) +18,9984032 (F) 83,80 (Kr) 121,7968064 Resultado final: 121,80 Observe que o resultado possui 5 algarismos significativos, embora o Nº 83,80 possui apenas 4 algarismos significativos 10 11 Um frasco contém 500,0g de cloreto de sódio. Para o preparo de uma solução do sal pesou-se 0,1906g, em balança analítica. Qual a massa de NaCl que restou no frasco do reagente? üAdição e subtração 500,0 0,1906 =499,8 499,8094 Operações e algarismos significativos 11 12 ü Multiplicação e divisão Operações e algarismos significativos ü Etapas para multiplicação e divisão 1) Multiplicar ou dividir normalmente as parcelas 2) Escrever o resultado final com o Nº de algarismos significativos igual ao fator que possui menor Nº de algarismos significativo a) Calcular a quantidade de matéria existente em 0,1906g de NaCl. Resultado final: 0,003261 = 3,261.10-3mol n= 0,1906g/58,443g/mol = 0,0032613 mol ˂5 12 21/08/2023 3 13 ü Multiplicação e divisão ü Etapas para multiplicação e divisão b) Uma solução de NaCl foi preparada em um balão volumétrico de 250mL a partir da dissolução de 3,261.10-3mol do sal. Calcule sua concentração. M= n/V = 3,261.10-3 mol /0,250L = 0,01304 mol/L Resultado final: 0,0130 mol/L 13 14 log 339 = 2,530 mantissa característica 1) Calcular a característica e a mantissa 2) Montar o resultado juntando a característica e a mantissa 3) O número de alg sig da mantissa deve ser igual ao do Nº original 4) Arredondar se necessário ü Logaritmo a) log 9,57 x 104 = 4,9809 Resultado final= 4,981 Operações e algarismos significativos Dígitos à direita do ponto decimal (mantissa) 14 15 ü Antilogaritimação 1) Contar o número de algarismos significativos da mantissa 2) Calcular o antilogarítmo 3) O número de alg. sig do antilog deve ser igual ao da mantissa Operações e algarismos significativos mantissa Ex: antilog (-3,42) = 3,8 x 10-4 15 16 Exatidão é o grau de concordância entre o valor medido e o valor verdadeiro Precisão é o grau de concordância entre as medidas realizadas em réplicas da mesma quantidade Exatidão e precisão das medidas Cuidado! Boa precisão não garante boa exatidão 16 17 Centro do alvo Repetitivo e Exato Centro do alvo Repetitivo e Inexato Centro do alvo Não Repetitivo e Exato Centro do alvo Não Repetitivo e Inexato Exatidão e precisão das medidas 17 18 ü Repetibilidade, Reprodutibilidade e Precisão Repetibilidade: é a concordância entre os resultados de medidas repetidas de um mesmo método, efetuadas sob as mesmas condições Reprodutibilidade: é o grau de concordância entre os resultados de ensaios realizados com uma mesma amostra em diferentes laboratórios Exatidão e precisão das medidas 18 21/08/2023 4 19 ü Os resultados individuais obtidos para um conjunto de medidas dificilmente são iguais ü Assim, o “melhor” resultado é o valor central do conjunto, o qual é mais confiável que quaisquer dos valores individuais ü A média 𝒙, medida mais amplamente usada como valor central é o valor médio obtido à partir de dois ou mais resultados: Como estimar o valor verdadeiro? µ= ∑" "" # Média populacional 𝑥 = ∑" 𝑥" 𝑛 Média amostral 19 20 ü A mediana é o valor central em um conjunto de dados organizados em ordem crescente ou decrescente de valores ü Para Nº ímpar de resultados a mediana é avaliada diretamente e em Nos pares de resultados a média do par central ü A média e a mediana devem ser iguais, entretanto quando o número de medidas é pequeno seus valores diferem 20 21 Calcule a média e o desvio padrão para os dados obtidos da determinação de ferro em uma amostra de água de rio Réplica [Fe] (ppm) 1 19,4 2 19,5 3 19,6 4 19,8 5 20,1 6 20,3 ppmx x 8,1978,19 6 3,201,208,196,195,194,19 »= +++++ = 𝑀𝑒𝑑𝑖𝑎𝑛𝑎 = 19,6 + 19,8 2 → 19,7 21 22 ü A exatidão é expressa em termos do erro absoluto (Ea) ou pelo erro relativo (Er ) Erro absoluto parcial: é a diferença de cada medida em relação ao valor mais provável da medida (média) Ea= erro absoluto Xi = valor medido Xv = valor verdadeiro ou mais provável 𝐸𝑎 = 𝑥' − 𝑥( Como expressar a exatidão? Erro absoluto médio: é a média de todos os erros absolutos parciais obtidos 22 23 Menor divisão: 0,1 mL (graduação da proveta) 0,05 mL Medida feita: 17,24 17,19 17,29 Oscilando(17,24 ± 0,05) Incerteza da proveta, MENOR DIVISÃO EA= menor divisão 2 Qual o erro absoluto avaliado na proveta? Erro absoluto avaliado è é a metade da menor divisão do aparelho utilizado na determinação do valor numérico da grandeza medida 23 24 Erro relativo: é a razão entre o erro absoluto e o valor verdadeiro sendo expressos em percentagem 𝐸𝑟 = 𝑥' −𝑥( 𝑥( 𝑥 100% Er= Erro relativo Xi= Valor medido Xv= Valor verdadeiro ou mais provável Como expressar a exatidão? 24 21/08/2023 5 25 I. Materiais de Referencia Certificado: São materiais que contém um ou mais analitos em níveis de concentração conhecidos Como avaliar a exatidão de um método? SRM: Standard Reference Material NIST: National Institute of Standard and Tecnology Como expressar a exatidão? 25 26 Como expressar a exatidão? 26 27 A precisão de um conjunto de dados é descrita por três termos: ü Os três são uma função de quanto um resultado individual 𝑥! difere da média Precisão Desvio padrão Variância Coeficiente de variação Como expressara precisão? 27 28 Desvio padrão: O desvio padrão (s) mede como os dados estão agrupados em torno da média ü É o somatório das diferenças entre o valor médio e o valor obtido por cada análise ao quadrado, dividido pelo Nº de dados 𝑠 = ∑!(𝑥! − 𝑥)" 𝑛 − 1ou Dados amostrais: N-1 1 )(....)()( 222 2 1 - -++-+- = n xxxxxxs n(N -1) é chamado, estatisticamente, de “número de grau de liberdade” Dados populacionais: não tem o N-1 n ixå -= 2)( µ s Como expressar a precisão? 28 29 Y x 𝝈𝟐 𝝈𝟏 𝝈𝟏 > 𝝈𝟐 μ Quanto menor o desvio padrão, mais próximos os dados estarão agrupados em torno da média Como expressar a precisão? 29 30 Coeficiente de variação: é o desvio padrão em termos relativos (%) ü Calculado pela divisão do desvio padrão pelo valor da média do conjunto de dados üO desvio padrão relativo multiplicado por 100% é o coeficiente de variação 𝐶𝑉 = 𝑠 𝑥 𝑥 100% x sRSD = Desvio padrão relativo Como expressar a precisão? 30 21/08/2023 6 31 Variância (S2): é o quadrado do desvio padrão (s) ü A variância da amostra é uma estimativa da variância da população 𝜎" ü O (s) possui as mesmas unidades dos dados enquanto a variância tem as unidades dos dados elevada ao quadrado 1 )( 1 2 2 - - = å = N xx s N i i Como expressar a precisão? 31 32 Tipos de erros Determinados ou Sistemáticos Grosseiros Exatidão Precisão Indeterminados ou Aleatórios Tipos de erros experimentais 32 33 A) Erros grosseiros ü São facilmente reconhecidos e são responsáveis por resultados discrepantes em relação ao valor verdadeiro ü São tão sérios que não deixam alternativas a não ser refazer todo o experimento Exemplos: ü Contaminação de reagentes ü Erros na adição de alíquotas ü Parte do precipitado perdida antes da pesagem Tipos de erros experimentais 33 34 B) Determinados ou sistemáticos ü Em geral, afetam a exatidão de uma medida, pois a média de um conjunto de dados difere do valor verdadeiro ü Pode ser detectado e corrigido Os erros determinados podem ser de três tipos: ü Erro pessoal ü Erros instrumentais ü Erros de método Tipos de erros experimentais 34 35 Erro pessoal: associado à falta de habilidade do analista para conduzir a análise Exemplos: 1) Não regular o nível da balança analítica 2) Dificuldade de visualizar mudança de coloração em uma reação 3) Derramar soluções durante transferências 4) Deixar ebulir, promovendo a projeção de volumes da amostra ü São corrigidos com disciplina do analista Tipos de erros experimentais 35 36 Erros instrumentais: são erros causados pelo comportamento não ideal de um equipamento ou de vidrarias mal calibradas Exemplos: 1) Equipamentos volumétricos não calibrados 2) Medidor de pH mal calibrado pH=7,08 pH=6,60 pH real da amostra= 6,68 Tipos de erros experimentais 36 21/08/2023 7 37 ü Como minimizar os erros sistemáticos? ü Calibração de instrumentos e sua correção ü Determinação do “branco” de uma amostra ü Uso de métodos de análise independentes üAnalisar a amostra conhecida conforme o Material Padrão de Referência üAnalisar amostras idênticas, em diferentes laboratórios, manipulados por diferentes pessoas Tipos de erros experimentais 37 38 Erros de método: Surgem do comportamento químico ou físico não ideal de sistemas analíticos üSão os mais críticos, mais difíceis de identificar e corrigir Exemplos: 1) Aplicação do método a uma faixa de concentração inadequada 2) Uso inadequado de um indicador para uma dada titulação 3) Uso de soluções padrão para volumetria com concentração inadequada Tipos de erros experimentais 38 39 C) Indeterminados ou aleatórios ü Afeta a precisão dos resultados, pois os dados se distribuem de forma simétrica em torno do valor médio ü Resulta do efeito de variáveis que não podem ser controladas ü Geralmente é difícil de ser localizado e corrido, mas podem ser submetidos a um tratamento estatístico que permite saber o valor mais provável e a precisão de várias medidas Tipos de erros experimentais 39
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