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Errores e incertidumbres en las medidas y los resultados
1. Introducción
La mayor parte de los experimentos que se realizan en los laboratorios de Química tienen como objetivo obtener información de alguna característica de los sistemas químicos en forma de datos numéricos (datos experimentales). Dicha información generalmente se emplea con alguno de los siguientes propósitos:
Conocer lacomposición de un sistema.
Estudiar el comportamiento del sistema en determinadas condiciones con el fin de obtener un modelo matemático que lo describa.
Evaluar un modelo teórico que pretende describir el sistema.
La información se obtiene empleando distintos tipos de aparatos y material de laboratorio para realizar alguno de los siguientes tipos de medidas:
Medidas de masa: balanza analítica,granetario.
Medidas de volumen: buretas, pipetas, matraces aforados, probetas.
Medidas de temperatura: termómetros.
Medida de propiedades relacionadas con la naturaleza y composición de los sistemas químicos: medidores de pH, conductímetros, espectrofotómetros de absorción UV-Vis, etc.
Todas las medidas que se realizan en el laboratorio están afectadas de errores experimentales, de manera que sise repiten dos experiencias en las mismas condiciones, es probable que los resultados no coincidan. Por eso, los datos experimentales carecen de significado o valor científico si no van acompañados de una estimación del grado de incertidumbre que llevan asociado. Esa estimación requiere una adecuada calibración de los aparatos o materiales de laboratorio empleados en las medidas.
2. ObjetivosAprender el manejo del material volumétrico corriente de laboratorio
Identificar los errores que se cometen en el trabajo experimental
Calcular parámetros estadísticos de un conjunto de datos
Expresar de forma correcta los resultados de un experimento
Determinar la incertidumbre asociada a las medidas experimentales
Clasificar el material volumétrico según su precisión.
3. Fundamento teórico3.1.Estimación de errores
En el trabajo experimental pueden presentarse tres tipos de errores:
a) Errores crasos: errores graves que invalidan el experimento; se producen por avería del instrumento, pérdida de muestra, dilución accidental, etc. Este tipo de errores generalmente se detecta con facilidad.
b) Errores sistemáticos o determinados: son los que producen una desviación de lasmedidas, siempre en el mismo sentido, respecto al valor real o aceptado. Son debidos a fallos en el método de medida o a falta de calibración del instrumento. Este tipo de errores se puede corregir, pero a veces es difícil detectarlos.
c) Errores aleatorios o indeterminados: son los que hacen que los resultados de un conjunto de medidas repetidas se dispersen al azar alrededor del valor medio. Sondebidos a la influencia de las variables incontroladas que siempre intervienen en el proceso de medida. No se pueden identificar fácilmente y por tanto es difícil corregirlos, pero en muchos casos es posible disminuir su magnitud.
Existen distintos procedimientos para evaluar los errores y es habitual emplear parámetros estadísticos para su caracterización.
Los errores sistemáticos en las medidasexperimentales de sistemas químicos se corrigen mediante calibración del material e instrumentos que intervienen en el proceso de medida, y realizando las medidas sobre sustancias patrón o materiales de referencia. Generalmente se realizan varias medidas repetidas en las mismas condiciones sobre el mismo sistema y se calcula el valor medio del conjunto:

donde, Xi es cada uno de los valoresindividuales y N es el número de medidas realizadas. Se considera el valor medio como el resultado representativo del conjunto de medidas. El error absoluto (E) es la diferencia entre el valor medio (Xm) y el valor verdadero (Xv):
E = Xm-Xv
Cuando el error absoluto es pequeño se dice que el método de medida es exacto. La exactitud expresa, por tanto, la concordancia entre un resultado y su valor...