Calcul d'erreur et incertitudes en chimie

[capi-chou]

Bonjour à tous,

Je désespère...

Un syllabus de travaux pratique de chimie générale a été rédigé il y a... oh, plusieurs décennies, par quelqu'un aux explications alambiquées et pas toujours super rigoureuses. Les assistants actuels, dont je fais partie, on tous été "formés" aux calculs d'erreur par ce syllabus... Evidemment, à 18 ans, ça semblait cohérent.

Maintenant, de plus en plus, on se dit que c'est limite, que ça tient pas toujours la route, et que ça manque de cohérence, et on aimerait remettre de l'ordre là-dedans. Seulement je n'arrive pas à trouver d'explication qui comporte tout ce dont j'ai besoin.

Les chiffres significatifs, ça va. Comment combiner des erreurs absolues ou relatives lors de sommes/produits (ou autres opérations algébriques), ça va.

Le souci concerne principalement l'évaluation de l'incertitude des différents instruments (balance, verrerie) utilisés.

Que prendre en compte comme erreur absolue pour une pipette ? La valeur indiquée par le fabriquant, que comprend-elle ? S'agit-il d'une erreur purement intrinsèque au matériel, ou inclut-elle la possibilité d'une erreur de mise au trait "raisonnable" ?

Idem pour les burettes... On a toujours vu une erreur relative de 0.1 mL pour celles-ci. Pour moi, et je me rends compte que ce n'est peut-être pas si simple, ça correspond simplement à 2x une demi-graduation. On considérait donc qu'on faisait une demi-graduation d'erreur à la mise à 0, et à la lecture. Vrai, faux ? Les burettes affichent maintenant 0.075 mL de tolérance. Est-ce à ajouter à l'erreur de lecture et de mise au trait ? Est-ce une erreur absolue, valable si on prélève 1 mL, ou valable sur les 50 mL ? Quid du volume d'une goutte ?

Et pour les balances ? Considérer une erreur de 1 sur le dernier chiffre affiché a-t-il du sens ? Et sinon, on fait comment ? Et quelle est l'importance de la poussée d'Archimède ?

Bref, plein de questions. On essaye de faire quelque chose de complet et cohérent pour les étudiants, sans erreur (enfin, si, mais bon ).

Je ne demande pas (forcément) une explication détaillée ici, même si je profiterai certainement de ce topic si j'ai des questions précises. Par contre, si quelqu'un a une référence pour ces questions, ça m'intéresse au plus haut point !

Merci d'avance
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[moco]

Tu fournis toi-même la plupart des réponses aux questions que tu poses.

Les fabricants ont testé mille pipettes identiques, en les remplissant d'eau ou d'un autre liquide, puis en les vidant sur une balance, et en pesant la masse ainsi délivrée. On fait avec cela une courbe de distribution des résultats. On prend deux fois l'erreur moyenne. Et on publie le résultat qui est de 0.1 mL ici, 0.075 mL ailleurs. C'est une erreur absolue.
Le volume d'une goutte dépend de la forme du tuyau de sortie. Il peut varier entre 0.2 mL et 0.5 mL.

Pour les balances, l'erreur de ±1 fois la dernière décimale est la seule chose qu'on puisse faire. Cela a un sens, bien sûr. la poussée d'Archimède est d'environ 0.1% de la valeur mesurée. mais comme les masses volumiques des substances pesées ne varie pas beaucoup entre 1 et 3, la poussée d'Archimède varie elle-même assez peu, et elle est la même sur la substance pesée, et sur les poids de compensation qui sont suspendus à l'intérieur de la balance, sans qu'on puisse les voir. On l'ignore. On doit n'en tenir compte que si on pèse du polystyrène expansé, dont la masse volumique est proche de celle de l'air.

[waylander35]

juste une précision sur les balance par rapport a ce qu'a dis moco
les fabricants de balance indique sur leur doc la marge d'erreur en general ils en donnent meme plusieurs:
exemple une balance (précisa 100) porté max 100g précision affichage 0,0000g erreur de 0 à 20g +/- 0,0002g de 20 à 50 g +/-0,0005g et de 50 à 100g +/-0,0010g

[capi-chou]

Merci. Donc déjà, pour les pipettes, ça m'aide. Pour les balances, on va vérifier la documentation.

Et pour les burettes ? C'est le cas qui nous pose le plus de problème. Une burette affiche 0.075 mL : c'est l'erreur absolue, toujours valide, sans ajouter quoi que ce soit (l'erreur de lecture par exemple), quel que soit le volume délivré ?

Et qu'en est-il de la température ? Si l'erreur est uniquement déterminée par les fabriquants, j'imagine qu'ils réalisent leurs expérieneces dans des locaux à la bonne température, ce qui n'est évidemment pas le cas dans un "vrai" labo pour étudiants. Est-ce qu'on néglige cette erreur, qu'on augmente l'erreur absolue indiquée, ou qu'on s'amuse à calculer l'erreur commise dans une fourchette raisonnable de variations de températures (disons +- 5°C) ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[waylander35]

pour les burettes c'est une erreur absolue qui est indiqué l'erreur de lecture c'est une erreur de manipulation
les burettes comme toutes verrerie jaugé ou etalonné sont a une température bien précise généralement 20 ou 25°C
quand la variation de T est de quelque °C on considère négligeable l'effet sur la précision des mesures sinon on devrait les thermostatés

[capi-chou]

Quand je parle "d'erreur de lecture", je choisis peut-être le mauvais terme. Les burettes sont graduées tous les 0.1 mL. Si le ménisque se situe entre deux traits, je dois déterminer où il se situe. Dans le pire des cas, je fais une erreur de 0.05 mL, non ?

Qu'est-ce qu'on fait de cette erreur par rapport à la tolérance "absolue" de la burette ?

[FC05]

A priori les deux s'ajoutent. La tolérance absolue de la burette peut intégrer des erreur inhérentes à la construction.