Einführung in die analytische Chemie: statistische Verfahren
Einführung in die analytische Chemie: statistische Verfahren
Einführung in die analytische Chemie: statistische Verfahren
Kartei Details
Karten | 23 |
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Sprache | Deutsch |
Kategorie | Medizin/Pharmazie |
Stufe | Universität |
Erstellt / Aktualisiert | 18.05.2015 / 07.04.2016 |
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Definition Wahrer Wert und Präzission
- Wahrer Wert: Wert, der mit der Definition einer gegebenen Menge übereinstimmt. Er kann normalerweise nie exakt bestimmt werden
- Präzision: Mass der Übereinstimmung zwischen voneinander unabängigen Testergebnissen, die unter festgelegten Bedingungen erhalten wurden.
Definition Richtigkeit und Genauigkeit?
- Richtigkeit: Der Grad der Übereinstimmung zwischen einem Durchschnittswert, der in einer grossen Serie von Messungen erhalten wurde, und einem akzeptierten Referenzwert (= Wahrer Wert)
- Genauigkeit: Der Grad der Übereinstimmung zwischen Messergebnis und dem Wahren Wert
Unterschied Richtigkeit und Präzission?
Eine hohe Präzission (immer das gleiche Messergebnis) muss nicht gleichbedeutend sein mit einer hohen Richtigkeit (Messergebnise = Wahrer Wert).
Was ist der systematische Fehler?
Abweichung, die abhängig ist vom Instrument, von der ausführenden Person, von der Methode, ...
- Auswirkung auf Richtigkeit
- Häufig unerkannt (Messung von Standards nötig!)
- Korrigierbar!
Was ist der zufällige (statistischer) Fehler = Unsicherheit?
Streuung der physikalischen Messungen
- Auswirkung auf die Präzission
- Durch Mehrfachmessung erkennbar
- Nicht eliminierbar
Normalverteilung nach Gauss?
t-Verteilung
Vertrauensbereich für den Mittelwert
- Normalverteilung gegeben, keine Aussreiser oder systematischen Abweichungen vorhanden
- Berechnung des Mittelwertes und dessen Standardabweichung
- Beachte Unerschied Standardabweichungen für Einzelmessungen und für Mittelwerte
- Festlegung der statistischen Sicherheit (1- γ bzw. P%) des Vertrauensbereiches (normalerweise durch Auftraggeber)
- Ermittung des t-Faktors t für die Vorliegenden Freiheitsgrade v = n - 1 aus einer Tabelle (Bild t-Verteilung)
- Vertrauensbereich: Bild
- Messwertangabe: c(Pt) =
c(Pt) = 4,2 ± 2,8 μgkg-1(n= 4, P%= 95 %)
Kontrollkarte
- Beispiel: Wiederhohlungsmessung eines Standards im Laufe eines Labortages jeweils nach einer festgelegten Anzahl von Messungen unbekannter Proben
- Anschauliche Darstellung der Vertrauensintervalle für eine Gauss-Verteilung
- Zeigt an, ob ein (analytischer) Prozess inerhalb festgelegter Grenzen verläuft
- und ob es einen systematischen Drift weg von der Zielgrösse (μ) gibt.
Kalibration (Relatvmethoden)
- Lineare Regression
- Nicht-lineare Regression
- Lineare Regression
- Funktionelle Beziehung zwischen Messsignal und Konzentration
- Man wendet die Methode der kleinsten Quadrate an, um die "beste" Gerade (y=mx+b) zu ermitteln
- Es wird angenommen, dass die Fehler der y-Werte wesentlich grösser als die der x-Werte sind
- BIld
- Nicht lineare Regression
- Es gibt analyseverfahren ohne lineare Korrelation von Signal und Konzentration
Vor- Nachteile der externen Kalibration; Voraussetzungen?
- Vorteile
- sehr gut geeignet für Routinebetrieb (viele, ähnliche Proben)
- viele Proben ohne zusätzlichen Aufwand analysierbar
- Standardlösungen z.T. wiederverwendbar
- Nachteile
- systematische Fehler schwer erkennbar
- Matrixeffekte nicht korrigierbar, daher Probleme bei wechselnder Probenart
- Voraussetzungen
- Verhältnisse in der Probe ähnlich denen der Standards
- wenige systematische Fehlerquellen
- hohe Reproduzierbarkeit aller Analyseschritte bei Standards und Proben
Typische Matrixeffekte?
- Viskosität und Oberflächenspannung der Lösung
- Verschiedene Konzentrationen von Lösungsmitteln oder Säuren
- Salzfrachten
- Spuren organischer Bestandteile in wässrigen Lösungen
- Störsignale
- Farbige Komponenten bei optischen Verfahren
- Isotopeninterferenzen in der Massenspektrometrie
- Kontaminationen
- Analyt an Gefässwandungen oder Chemikalien
Möglichkeiten zur Verminderung systematischer Fehler bei der Kalibration
- Matrixanpassung
- Matrix der Standardlösungen an die Probenmatrix anpassen
- viele Proben ohne „zusätzlichen“ Aufwand analysierbar
- oft schwierig, da Probenmatrix nicht immer genau bekannt
- Interner Standard
- Zugabe eines dem Analyten chemisch verwandten Standards in bekannter Konzentration
- interner Standard darf in der Probe nicht vorhanden sein
- Berechnung eines Response-Faktors
- Standardaddition
- genaue Anpassung der Matrizes
- hoher Aufwand notwendig
Definition Blindwert
- Untergrundsignal bei Bestimmungsmethoden, zusätzlich Kontamination (Blindwert) bei analytischen Gesamtverfahren
- Damit hängt kleinster, mit ausreichender statistischer Sicherheit erfassbarer Messwert von der Empfindlichkeit (Steigung der Kalibriergeraden) der Bestimmungsmethode ab
Definition Nachweisgrenze (NWG)
- Kleinster nachweisbarer Wert einer Messung
- Ziel: Ab welchem Signal kann eine Messung als grösser als der Blindwert angesehen werden?
- Nachweisgrenze: yN = yB + tv,P% · sB
- yB: Mittelwert des Untergrundsignals bzw. Blindwertes
- sB: Standardabweichung des Untergrundsignals bzw. Blindwertes
- tv,P%: Quantil der t-Verteilung; P% = 1 – α (1 – ß)
Definition Erfassungsgrenze
- Mindestgehalt, der mit einem Messverfahren erfasst werden kann
- Ziel: Welches ist die kleinste Konzentration, bei der mit hoher Wahrscheinlichkeit ein signifikantes Messsignal erzeugt wird?
Charakteristische Grenzen:
- Blindwert
- NWG
- Erfassungsgrenze
- Blindwert
- Ist der Wahre Wert der Konzentration des Analyten gleich Null, wird in α% (Vertrauensbereich) Messungen ein falsch positives Signal erhalten
- Nachweisgrenze
- Ist der Wahre Wert gleich der NAchweisgrenze, liefern genau 50% der Messungen ein signifikantes Messergebnis
- Erfassungsgrenze
- Ist der Wahre Wert gleich der Erfassungsgrenze, wird in β% Messungen ein falsch negatives Signal erhalten
Ist α gleich β (Normalfall), gilt: yE = 2 . yNWG
Falsch positive Werte
- Fehler 1. Art
- Vortäuschen eines nichtexistierenden Effekts
- falsch positiver Schwangerschaftstest
- falsch positiver Krebsvorsorgetest
- falsch positiver Bestimmung einer Verunreinigung
Falsch negative Werte
- Fehler 2. Art
- Verschleiern eines existierenden Effekts
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