Origin在物理化学实验数据处理中应用.docx
《Origin在物理化学实验数据处理中应用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《Origin在物理化学实验数据处理中应用.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
Origin在物理化学实验数据处理中应用
数据处理软件Origin在物理化学实验数据处理中的应用
许劲毅谢振竑指导老师：
沈雪松
桂林医学院
摘要：
应用软件Origin在计算机上对实验数据进行处理（作相图,线性拟合，非线性拟合等），能提高试验数据处理的准确性和规范性,并能及时了解和判断学生实验结果的正确性和精密度。
关键字：
Origin线性拟合直线回归相图
物理化学实验中常见的数据处理有：
①公式计算；②相图绘制；③线性拟合；④非线性拟合；⑤求斜率或截距。
在学生实验中，经常要对数据进行定量处理,用手工绘图.例如；在二组分体系相图的绘制中，必须先进行标准曲线的手工绘制,再在标准曲线上进行量取这样手工的数据处理误差大,效率低。
随着计算机技术的发展对实验数据的处理也应计算机化。
一个专门的数据处理软件Origin7.0，可对物理化学实验的数据处理有很大帮助，能提高试验数据处理的准确性和规范性，可提高数据处理的效率.在学生实验中，可很快知道其实验是否成功,而且大大减少实验数据处理的误差。
1.Origin软件的介绍
1.1数据作图
Origin可绘制散点图，点线图,柱行图，条形三角图以及双Y轴图形等，在物化实验中通常用散点图，点线图及双Y轴图形。
1.2线性拟合
当用散点图或用点线图作出曲线后，用菜单栏中的Analysis中的Fitlinear或Tools菜单中的LinerFit可对曲线进行线性拟合.结果记录中显示曲线的公式,斜率,截距和相对误差等。
在处理数据时，可对散点图或点线图的形状选择合适的函数进行拟合。
2.应用介绍
2.1相图绘制
2.1.1二元组分T-X相图的绘制
2.1.1.1苯－乙醇二组分T-X相图的绘制
2.1.1.1.1作二元组分的标准曲线
下表苯-乙醇溶液折光率测定数据.
苯的摩尔分数
折光率
10%
1.3734
20%
1.3875
50%
1.4290
70%
1.4570
90%
1.4850
2.1.1.1.2线性拟合.
将数据输入Origin数据表中，作苯组分-折光率的散点图，再进行选择Analysis菜单中的Fitlinea，对该数点图进行线性拟合.得到曲线类的为y=B+Ax,B=-9.75602，A=7.17622R（相关系数）=1，SD（标准偏差）=9.95047E-4，P（R2=0的概率）<0.0001表明拟合效果最佳,拟合函数式为y=7.17622x-9.75602。
（下图）
2.1.1.1.3对数据换算并作图
上表是苯－乙醇溶液沸点－组成测定的原始数据
并点击鼠标右键选择SetColumnValues将折光率的平均值求出
沸点
oC
液相冷凝液分析
气相冷凝液分析
折光率
折光率
测量值
平均
测量值
平均
78.0
1
1.4760
1.4767
1
1.4760
1.4767
2
1.4770
2
1.4772
3
1.4772
3
1.4770
70.5
1
1.4562
1.4570
1
1.4562
1.4570
2
1.4570
2
1.4570
3
1.4577
3
1.4577
67.8
1
1.4490
1.4490
1
1.4490
1.4490
2
1.4490
2
1.4490
3
1.4491
3
1.4491
66.8
1
1.4437
1.4436
1
1.4437
1.4436
2
1.4435
2
1.4435
3
1.4437
3
1.4437
67.0
1
1.4391
1.4388
1
1.4391
1.4388
2
1.4380
2
1.4380
3
1.4392
3
1.4392
76.8
1
1.3731
1.3728
1
1.3731
1.3728
2
1.3725
2
1.3725
3
1.3728
3
1.3728
74.0
1
1.3970
1.3966
1
1.3970
1.3966
2
1.3962
2
1.3962
3
1.3965
3
1.3965
70.5
1
1.4253
1.4249
1
1.4253
1.4249
2
1.4250
2
1.4250
3
1.4245
3
1.4245
选中表中折光率一列，点击鼠标右键选择SetColumnValues在文本框中输入标准曲线的拟合函数式,点击OK，即刷新折光率一列换算成为苯组分的数据，同理将另一列折光率换算为苯组分的数据。
然后，点击工作表左上角空白处选中整个工作表，再点击WorksheetDate工具条的sort按钮.以两相中的组分为首要列对数据进行排序。
如下表:
沸点oC
77.1
76.8
74
70.5
67
66.8
67.8
70.5
78
78.9
苯%
气相
0
9.549
26.629
46.938
56.913
60.357
64.232
69.973
84.11
100
液相
0
0
8.186
22.538
41.268
62.654
81.025
90.713
94.229
100
排序完毕，点击symbot+line作点线图，如下图
2.1.1.2硝酸－水二组分T-X相图的绘制
依上法计算得出,
硝酸－水二组分的组成表
t/oC
x（HNO3）液
y（HNO3）气
100
0.00
0.00
105
0.055
0.005
110
0.00
0.01
115
0.19
0.09
120
0.27
0.17
121
0.33
0.27
122
0.38
0.38
121
0.415
00.54
120
0.45
0.70
117.5
0.485
0.800
115
0.52
0.9
112.5
0.56
0.93
110
0.60
0.96
105
0.67
0.97
100
0.75
0.98
93
0.825
0.99
85.5
1.00
1.00
接入数据后于Qrinigm数据表中，然后作温度－组分的点线图。
2.1.1.3乙酸－丙酮气液平衡T-X相图的绘制
下表列出气液平衡实验的数据
温度（oC）
xB
yB
118.1
0
0
110
0.05
0.1
103.8
0.1
0.306
93.19
0.2
0.557
85.8
0.3
0.725
79.7
0.4
0.84
74.6
0.5
0.912
70.2
0.6
0.947
66.1
0.7
0.969
62.6
0.8
0.984
59.2
0.9
0.993
56.1
1
1
将数据输入Oringin的数据表中，选择2DgraphExtended工具条的doubleYAxis按钮作双Y轴图，如图
2.1.1.4水-硫酸胺体系的固液T-X相图
下表列出水-硫酸胺体系的固液相图实验的数据
（NH4）2SO4/%（w/w）
温度/oC
0
0
16.7
-5.55
28.6
-11
37.5
-18
38.4
-19.1
41
0
42
10
43
20
43.8
30
44.8
40
45.8
50
46.8
60
47.8
70
48.8
80
49.8
90
50.8
100
51.8
108.9
将数据输入Oringin的数据表中
选择2Dgraph工具条的symbol＋line作点线图，如图
2.1.2苯－乙醇－水三组分相图的绘制
下表列出三组分实验的数据
编号
1
2
3
4
5
6
7
8
体
积
（ml）
苯
0.09
0.19
1
1.5
2.5
3
3.5
4
水
3.5
2.5
2.51
1.36
0.76
0.45
0.18
0.11
乙醇
1.5
2.5
5
4
3.5
2.5
1.5
1
将数据输入Oringin的数表中，用SetColumn功能将体积换算为质量选择2Dgraph工具条的Ternary作三角点线图。
如图
用Origin求三角图百分率的功能可将图中各点的百分率求出，再分别在数据的起始和末尾加上组分为苯100％和水为100％的两点，如下表：
水％
1
73.482
53.876
34.217
23.305
13.287
8.893
4.054
2.491
0
乙醇％
0
24.857
42.525
53.8
54.101
48.296
38.995
26.663
17.876
0
苯％
0
1.661
3.599
11.983
22.594
38.417
52.112
69.284
79.632
1
用此数据刷新原图则可完成作图，见下图
2.2动力学
2.2.1恒温法对药物储存期预测
以下是一组硫酸罗通定注射液储存期预测实验的数据
60oC
70oC
80oC
88oC
t/h
Abs
t/h
Abs
t/h
Abs
t/h
Abs
0
0.088
0
0.088
0
0.088
0
0.088
24
0.131
5
0.11
3.7
0.125
1.2
0.128
48
0.152
10
0.123
7.4
0.151
2.4
0.158
72
0.176
17
0.148
11.1
0.201
3.6
0.173
96
0.206
24
0.177
14.8
0.247
6
0.238
120
0.241
34
0.213
25.9
0.371
7.2
0.247
144
0.268
41
0.253
29.6
0.394
8.4
0.299
168
0.298
58
0.306
37
0.489
9.6
0.315
192
0.344
65
0.340
10.8
0.349
216
0.374
12
0.375
240
0.41
288
0.493
将吸收度对加热时间作散点图，并作线性拟合，如下图
线性拟合的结果60oC，70oC，80oC，88oC的相关系数R分别为0.99691，0.99813，0.99874，0.99708表明拟合效果较佳。
温度（oC）
k
60
0.00136
70
0.00382
80
0.01088
88
0.02335
将lnk对1000/T作直线回归图。
分别右击温度和k列顶部，在快捷菜单中选择SetColumnValues，在文本框中输入计算公式，点击OK，即刷新t列的值。
选择lnk与1000/T作图，再作线性拟合，得斜率为-12.25154，R=-0.9999，如下图
则可求得避光降解的活化能Ea为101.86kJ/mol。
2.2.2求四环素在血液中的半衰期
t/h
4
8
12
16
c/（mg/100ml）
0.48
0.31
0.24
0.15
以lnc对t作直线回归得图，如下
得斜率为-0.09363，截距为-0.371。
由此可求知
k＝0.0936h-1，半衰期t1/2＝
=7.4h，lnc0=-0.371，初浓度c0=0.69mg/100ml
得式子
2.3电化学
2.3.1HCl滴定NaOH电导率滴定
下表为HCl滴定NaOH的κ—V的数据：
CHCl=0.0914mol/L
VHCl（ml）
κ（μS·cm-1）
VHCl（ml）
κ（μS·cm-1）
VHCl（ml）
κ（μS·cm-1）
2.00
2.33
16.00
1.58
25.50
1.15
4.00
2.22
18.00
1.48
26.00
1.15
6.00
2.11
20.00
1.38
26.50
1.20
8.00
2.00
22.00
1.28
27.00
1.27
10.00
1.89
24.00
1.18
29.00
1.56
12.00
1.78
24.50
1.17
31.00
1.83
14.00
1.68
25.00
1.15
将数据输入Origin中作图得（如下图）
用1至12点和17至20点分别作线性拟合，得两拟合直线相交。
线性拟合结果为Y=2.41717–0.05176X，R＝-0.9996和Y=-2.52148+0.14049X，R=0.99986。
由R值可以看出拟合效果较好。
解两直线方程组成的方程组得求得两直线的交点即为滴定终点，V＝25.7ml，κ=1.09μS·cm-1。
2.3.2BaCl2滴定Na2SO4电导率滴定
下表为BaCl2滴定Na2SO4的κ—V的数据：
CBaCl2=0.0914mol/L
VBaCl2（ml）
κ（μS·cm-1）
VBaCl2（ml）
κ（μS·cm-1）
VBaCl2（ml）
κ（μS·cm-1）
2.00
1.19
16.00
1.17
26.00
1.23
4.00
1.19
18.00
1.16
26.50
1.24
6.00
1.18
20.00
1.16
27.00
1.26
8.00
1.18
22.00
1.16
29.00
1.34
10.00
1.18
24.00
1.16
31.00
1.42
12.00
1.17
25.00
1.19
33.00
1.50
14.00
1.17
25.50
1.20
将数据输入Origin中作图得（如下图）
如上法，得拟合结果为Y=0.18+0.04X，R=1和Y=1.19327-0.00164X，R=-0.96909。
由R值可以看出拟合效果较好。
解得V＝33.0ml，κ=1.50μS·cm-1。
2.4溶液表面张力的测定
下表为最大泡压法测定表面张力的数据
室温25oC大气压742.3mmHg
C（mol·L-1）
0.000
0.020
0.060
0.100
0.140
0.180
0.220
Δpmax
0.463
0.421
0.369
0.329
0.298
0.274
0.254
Γ×106
0
2.50
4.70
6.15
6.61
6.67
6.76
将数据输入Origin中作图得（如下图）
由C值较大的若干个点作直线外推，于纵轴相交即为Γ∞。
在上图中取最后三个点作散点图，选择Analysis菜单中的FitLinear，对该散点图进行线性拟合。
线性拟合的结果为Y=6.3425E6+1.875E6X，R＝0.9934。
由R值可以看出拟合效果较好。
拟合直线截距的值即Γ∞，为6.3425×106。
2.5热力学
下表为苯甲酸燃烧热的数据
m＝0.5513gm后丝＝0.0066g
时间（sec）
温度（oC）
时间（sec）
温度（oC）
60
17.037
480
17.986
120
17.04
510
17.999
180
17.04
540
18
240
17.042
570
18.013
300
17.043
600
18.016
330
17.178
660
18.02
360
17.646
720
18.022
390
17.847
780
18.023
420
17.927
840
18.022
450
17.965
900
18.021
将数据输入Origin作出曲线，如下图
用1至5点和16至20点分别作线性拟合，线性拟合结果为
Y=18.019+3.33333×10-6X和Y=17.036+2.5×10-5X，两直线与直线X=355相交得两交点分别为T2=18.02oC和T1=17.04oC，可算得ΔT=0.9oC，由公式
mQV＝W卡-QVmNi有W卡＝1333.5
4.讨论
4.1.随着计算机的飞速发展，用计算机处理实验数据已是必然的趋势。
针对化学专业有关信息技术课程的滞后、不足和脱节，为克服手工处理数据时运算量大、随意性大等弊端，引入了科学作图和分析软件Origin。
4.2.灵活运用Origin软件，可使学生在物化实验数据处理中更符合规范，并提高效率和准确性，而且可以很快地比较实验得出的数据并分析其原因。
只要方法设计得好，便可处理各种数据，使用计算机处理数据代替繁琐误差大的手工处理。
4.3.现有教材都附有计算机处理数据的程序（BASIC），但不够直观，大多数学生理解困难，实际使用效果也不理想。
Matlab也是数据处理软件之一，而且还是一个很好的开发环境。
其可以与仪器端口连接，能实时地获得实验数据，对实验数据进行自动记录和处理，避免学生在实验记录数据中出现的误差，和防止学生对实验原始数据的修改。
参考文献
1.郝红伟，施光凯.Origin6.0实例教程.北京:
中国电力出版社,2000
2.候新朴，詹先成.物理化学，第五版.人民卫生出版社，2003
ApplicationsofTheScientificGraphingandAnalysissoftwarenameofOrigininhandlingthedateoftheexperimentofphysicalchemistry
XuJinYiXieZhenHongSupervisor：
ShenXueSong
GUILINMEDICALCOLLEGE
Abstract:
TheOriginistheapplicationthatcanhandlethedateofexperimentsoncomputer,forInstance,makingthegraphofphase,fitlinear,nonlinear.Thisapplicationcanincreasethedatathatexperimenttheaccuracyhandles,combiningcanatthantheinashorttimeknowsthestudenttheresultoftheexperiment
Thekeyword:
fitlinear,LinearRegression,thegraphofphase,
升级会员 