SYSTEMATISCHE FOUT: HOE HET TE BEREKENEN, IN SCHEIKUNDE, IN NATUURKUNDE, VOORBEELDEN - CHEMIE - 2026

De systematische fout is een fout die deel uitmaakt van de experimentele of observatiefouten (meetfouten) en die de nauwkeurigheid van de resultaten beïnvloedt. Het staat ook bekend als een bepaalde fout, omdat het meestal kan worden gedetecteerd en geëlimineerd zonder de experimenten te herhalen.

Een belangrijk kenmerk van systematische fouten is dat de relatieve waarde constant is; dat wil zeggen, het varieert niet met de grootte van het monster of de dikte van de gegevens. Als we bijvoorbeeld aannemen dat de relatieve waarde 0,2% is en de metingen onder dezelfde omstandigheden worden herhaald, blijft de fout altijd 0,2% totdat deze is gecorrigeerd.

In het laboratorium wordt een slechte techniek of een verkeerde stap in welke methode dan ook een systematische fout die de nauwkeurigheid van de resultaten beïnvloedt. Bron: Jarmoluk via Pixabay.

In het algemeen zijn systematische fouten onderhevig aan onjuiste behandeling van de instrumenten, of aan technisch falen door de analist of wetenschapper. Het wordt gemakkelijk gedetecteerd wanneer experimentele waarden worden vergeleken met een standaard of gecertificeerde waarde.

Voorbeelden van dit soort experimentele fouten treden op als analytische balansen, thermometers en spectrofotometers niet zijn gekalibreerd; of in gevallen waar een goede lezing van de regels, de nonius, de maatcilinders of buretten niet wordt uitgevoerd.

Hoe de systematische fout berekenen?

Systematische fouten beïnvloeden de nauwkeurigheid, waardoor de experimentele waarden hoger of lager zijn dan de werkelijke resultaten. Onder een echt resultaat of een werkelijke waarde wordt verstaan ​​een resultaat dat uitvoerig is geverifieerd door vele analisten en laboratoria, waardoor het zichzelf als een vergelijkingsstandaard vestigt.

Door de experimentele waarde te vergelijken met de echte, wordt dus een verschil verkregen. Hoe groter dit verschil, hoe groter de absolute waarde van de systematische fout.

Stel bijvoorbeeld dat 105 vissen in een aquarium worden geteld, maar van tevoren of uit andere bronnen is bekend dat het echte aantal 108 is. De systematische fout is dus 3 (108-105). We staan ​​voor een systematische fout als we door het aantal vissen te herhalen, keer op keer 105 vissen krijgen.

Belangrijker dan het berekenen van de absolute waarde van deze fout, is echter om de relatieve waarde te bepalen:

Relatieve fout = (108-105) ÷ 108

= 0,0277

Dat uitgedrukt als een percentage, we hebben 2,77%. Dat wil zeggen, de fout van de tellingen heeft een gewicht van 2,77% op het werkelijke aantal vissen. Als de tank nu 1.000 vissen heeft, en deze telt ze voort met dezelfde systematische fout, dan zouden er 28 minder vissen zijn dan verwacht, en niet 3 zoals bij de kleinere tank.

Standvastigheid en evenredigheid

De systematische fout is meestal constant, additief en proportioneel. In het bovenstaande voorbeeld blijft de fout van 2,77% constant zolang de metingen onder dezelfde omstandigheden worden herhaald, ongeacht de grootte van het aquarium (dat al een aquarium raakt).

Let ook op de evenredigheid van de systematische fout: hoe groter de steekproefomvang of de dikte van de gegevens (of het volume van de tank en het aantal vissen), hoe groter de systematische fout. Als de tank nu 3.500 vissen heeft, is de fout 97 vissen (3.500 x 0,0277); de absolute fout neemt toe, maar de relatieve waarde is onveranderlijk, constant.

Als het aantal wordt verdubbeld, dit keer met een aquarium van 7.000 vissen, is de fout 194 vissen. De systematische fout is dus constant en ook evenredig.

Dit betekent niet dat het nodig is om de telling van de vissen te herhalen: het is voldoende om te weten dat het bepaalde aantal overeenkomt met 97,23% van de totale vis (100-2,77%). Van daaruit kan het werkelijke aantal vissen worden berekend door te vermenigvuldigen met de factor 100 / 97,23

Als er bijvoorbeeld 5200 vissen worden geteld, is het werkelijke aantal 5348 vissen (5200 x 100 / 97,23).

Systematische fout in de chemie

In de chemie worden systematische fouten meestal veroorzaakt door slechte wegingen als gevolg van een niet-gekalibreerde balans, of door een slechte aflezing van volumes in glasmaterialen. Hoewel ze er misschien niet zo uitzien, hebben ze invloed op de nauwkeurigheid van de resultaten, want hoe meer er zijn, hoe meer negatieve effecten zich optellen.

Als de weegschaal bijvoorbeeld niet goed is gekalibreerd en het bij een bepaalde analyse nodig is om meerdere wegingen uit te voeren, zal het eindresultaat steeds verder weg zijn van wat wordt verwacht; het zal onnauwkeuriger zijn. Hetzelfde gebeurt als de analyse constant volumes meet met een buret waarvan de lezing onjuist is.

Afgezien van de balans en glasmaterialen, kunnen chemici ook fouten maken bij het hanteren van thermometers en pH-meters, in de roersnelheid, in de tijd die nodig is om een ​​reactie te laten plaatsvinden, in het kalibreren van de spectrofotometers, door een hoge zuiverheid aan te nemen in een monster of reagens, enz.

Andere systematische fouten in de chemie kunnen zijn wanneer de volgorde waarin de reagentia worden toegevoegd, wordt gewijzigd, het reactiemengsel wordt verwarmd tot een temperatuur die hoger is dan aanbevolen door de methode, of het product van een synthese niet correct wordt herkristalliseerd.

Systematische fout in de natuurkunde

In fysische laboratoria zijn systematische fouten zelfs nog technischer: elk apparaat of gereedschap zonder de juiste kalibratie, een verkeerde spanning aangelegd, de verkeerde opstelling van spiegels of onderdelen in een experiment, waardoor te veel moment wordt toegevoegd aan een object dat zou moeten vallen onder andere door het effect van zwaartekracht.

Merk op dat er systematische fouten zijn die hun oorsprong vinden in een instrumentele imperfectie, en andere die meer van het operationele type zijn, het product van een fout van de kant van de analyticus, wetenschapper of persoon in kwestie die een handeling uitvoert.

Voorbeelden van systematische fouten

Hieronder worden andere voorbeelden van systematische fouten genoemd, die niet noodzakelijkerwijs in een laboratorium of op wetenschappelijk gebied hoeven te gebeuren:

-Plaats de broodjes in het onderste deel van de oven en rooster ze meer dan gewenst

- Slechte zithouding

-Sluit de mokka-pot alleen af ​​bij gebrek aan sterkte

-Maak de steamers van koffiemachines niet schoon na het structureren of verhitten van de melk

-Gebruik kopjes van verschillende formaten wanneer u een bepaald recept volgt of wilt herhalen

-Wil je zonnestraling doseren op schaduwrijke dagen

-Voer chin-ups uit op de staven met uw schouders omhoog naar uw oren

-Speel meerdere nummers op een gitaar zonder eerst de snaren te stemmen

-Bak beignets met onvoldoende hoeveelheid olie in een ketel

-Voer daaropvolgende volumetrische titraties uit zonder de titrantoplossing opnieuw te standaardiseren

Referenties

1. Day, R., & Underwood, A. (1986). Kwantitatieve analytische chemie. (Vijfde ed.). PEARSON Prentice Hall.
2. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11 februari 2020). Willekeurige fout vs. Systematische fout. Hersteld van: thoughtco.com
3. Bodner Research Web. (sf). Fouten. Hersteld van: chemed.chem.purdue.edu
4. Elsevier BV (2020). Systematische fout. ScienceDirect. Hersteld van: sciencedirect.com
5. Sepúlveda, E. (2016). Systematische fouten. Hersteld van Physics Online: fisicaenlinea.com
6. María Irma García Ordaz. (sf). Meetfoutproblemen. Autonome universiteit van de staat Hidalgo. Hersteld van: uaeh.edu.mx
7. Wikipedia. (2020). Observatiefout. Hersteld van: en.wikipedia.org
8. John Spacey. (2018, 18 juli). 7 soorten systematische fouten. Hersteld van: simplicable.com