物理化學(xué)實驗數(shù)據(jù)的計算機處理——一級反應(yīng)蔗糖轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)處理

李洪仁，胡天慧

（沈陽大學(xué)理學(xué)院，遼寧沈陽 110044）

物理化學(xué)實驗數(shù)據(jù)的計算機處理
——一級反應(yīng)蔗糖轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)處理

李洪仁，胡天慧

（沈陽大學(xué)理學(xué)院，遼寧沈陽 110044）

為了快速處理物理化學(xué)實驗數(shù)據(jù)，使用Excel電子表格和windows操作系統(tǒng).首先根據(jù)一級反應(yīng)數(shù)據(jù)建立數(shù)學(xué)模式和一級反應(yīng)數(shù)據(jù)處理表格，再根據(jù)計算模式加入計算公式方法簡單.同時討論了程序編制詳細步驟和一級反應(yīng)實驗數(shù)據(jù)處理方法，并自動作圖.該數(shù)據(jù)處理方法可以由使用者自行編制，根據(jù)使用者情況作適當修改.本方法可以在學(xué)生實驗數(shù)據(jù)處理中推廣使用.

物理化學(xué)實驗；數(shù)據(jù)處理；電子表格

物理化學(xué)實驗數(shù)據(jù)量大，測定點多，數(shù)據(jù)處理復(fù)雜，花費時間較長，是化學(xué)本科生實驗過程中的一個難題.對于實驗指導(dǎo)教師來說，批改學(xué)生實驗報告也必須借助計算機來解決.早在20世紀80年代計算機處理物理化學(xué)實驗報告就已經(jīng)采用，有Ti-59可編程計算器處理［1］，有蘋果Ⅱ計算機處理等方法.蘋果Ⅱ采用Basic語言編程，對此有人進行了研究［2-4］.隨著計算機的發(fā)展，目前已經(jīng)很少采用.如何在新系統(tǒng)下采用合適的軟件解決物理化學(xué)實驗數(shù)據(jù)處理問題，是物理化學(xué)實驗人員面臨的新問題，開發(fā)方便、快捷的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)十分必要.

當前計算機操作系統(tǒng)主要以Windows為主，其Excel電子表格功能強大，可自行輸入公式進行數(shù)據(jù)換算，并對換算后的數(shù)據(jù)進行作圖、統(tǒng)計、計算直線斜率等，并對圖表進行打印.該軟件學(xué)習(xí)方便，易于掌握.本方法已在學(xué)生的物理化學(xué)實驗數(shù)據(jù)處理中推廣應(yīng)用，經(jīng)驗證Excel電子表格能快速處理物理化學(xué)實驗數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)換算作圖十分方便，并且在Windows操作系統(tǒng)下可廣泛推廣，不需另外安裝附加程序.本文以一級反應(yīng)——蔗糖轉(zhuǎn)化為例討論物化實驗的數(shù)據(jù)處理問題.

1 數(shù)據(jù)列表的建立

一級反應(yīng)數(shù)學(xué)模式要進行數(shù)據(jù)換算lg（αtα∞），時間t對lg（αt-α∞）作圖然后計算直線斜率、速度常數(shù)、半衰期.為完成上述計算應(yīng)建立數(shù)據(jù)表格［5］.

建立Excel數(shù)據(jù)表.在表格第1行中輸入列表名稱；第2行輸入實驗日期、學(xué)生姓名、溫度、指導(dǎo)教師等信息；第三行輸入時間t、旋光度αt、lg（αt-α∞）、α∞等，詳見表1.

2 函數(shù)的輸入

在表格實驗日期后面的格中鍵入函數(shù)“＝TODAY（）”，實驗處理時會自動生成日期.

將時間t、旋光度αt測試的數(shù)據(jù)輸入相應(yīng)的表格中.

在表格lg（αt-α∞）下的空格中輸入函數(shù)“＝lg（B4-E4）”

在表格α∞＝后的表格中輸入數(shù)據(jù)，并復(fù)制粘貼到數(shù)據(jù)所在列.為了增加美觀，列表中的斜體“3.6”選擇白色打印時隱藏.打印時不顯示.

直線斜率a＝后的表格中輸入函數(shù)：“＝SLOPE（C4：C22，A4：A22）”

相關(guān)系數(shù)r＝后的表格中輸入函數(shù)：“＝CORREL（C4：C22，A4：A22）”

速度常數(shù)k＝后的表格中輸入函數(shù)：“＝-2.303＊G3”

表1 蔗糖水解——一級反應(yīng)速度常數(shù)測定數(shù)據(jù)處理實例Table 1 The example of the sheet of data process of first order reaction of sugar conversion experiment

3 數(shù)據(jù)的輸入及數(shù)據(jù)計算

第四行、第四列輸入數(shù)據(jù)α∞，選中向下粘貼如表1所示.選中第四行、第三列l(wèi)g（αt-α∞）下的數(shù)據(jù)向下拖動，完成計算.直線斜率、相關(guān)系數(shù)、速度常數(shù)、t＝自動完成計算.計算后輸出表格如表1所示.

4 數(shù)據(jù)的作圖

選中l(wèi)g（αt-α∞）-t作圖，圖表為散點圖，輸入坐標名稱、清除網(wǎng)格線、完成作圖.如圖1所示.

圖1 lg（αt-α∞）-t圖Fig.1 lg（αt-α∞）-t

數(shù)據(jù)區(qū)域不合適可以選中圖1所示的圖表，右鍵數(shù)據(jù)源調(diào)整，本案例數(shù)據(jù)有效為22行，可以根據(jù)實際調(diào)整數(shù)據(jù)有效區(qū)；坐標軸不合適可右鍵坐標軸，選擇刻度調(diào)整最大-最小值調(diào)整，直至滿意.

將數(shù)據(jù)圖表設(shè)置打印區(qū)域，設(shè)置適當字體，可以根據(jù)個人喜好選擇打印形式.

學(xué)生實驗數(shù)據(jù)只需填入第一、第二列數(shù)據(jù)區(qū)域，α∞根據(jù)不同的學(xué)生數(shù)值選擇填入即可，圖表、結(jié)果會自動生成.可能坐標軸不適合，略加修改即可.

5 結(jié) 論

本數(shù)據(jù)處理方法在Windows平臺下操作，在沈陽大學(xué)理學(xué)院學(xué)生實驗中應(yīng)用，效果良好.速度快，方法簡單，易于掌握.程序易于修改，編制也十分容易.該處理方法依賴操作系統(tǒng)簡單易于推廣，可根據(jù)需要推廣到其他實驗中應(yīng)用.

［1］蘇碧桃.TI-59程序計算器在物理化學(xué)實驗中的應(yīng)用［J］.化學(xué)通報，1984（4）：31.

［2］徐抗成.Excel數(shù)值方法及其在化學(xué)中的應(yīng)用［M］.蘭州：蘭州大學(xué)出版社，2000：24-26.

［3］曾明榮.Origin在物理化學(xué)實驗數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用［J］.高校實驗室工作研究，2007（2）：12-14.

［4］玉占君，任慶云，張婷婷.溶液法測定極性分子偶極矩的數(shù)據(jù)處理方法［J］.實驗技術(shù)與管理，2007（8）：32-34.

［5］宋劉斌，楊道武.Excel和Origin在物理化學(xué)實驗數(shù)據(jù)處理中的應(yīng)用［J］.中國教育研究論叢，2007（00）：178-180.

Processing of Physical Chemistry Experimental Data——Data Process of First Order Reaction of Sugar Conversion Experiment

LI Hongren，HU Tianhui

（Science College，Shenyang University，Shenyang 110044，China）

In order to process the physical chemistry experimental data quickly，electronic sheet of Excel was used on operating system of Windows，which is simple.According to mathematical model of first order reaction data-processing，a electronic sheet of data process of first order reaction was built，and formula was added by calculations model.The processing of experimental data with detailed steps and first order reaction processing of experimental data was discussed，and the chart can be drawn automatically.The data-processing methods can be prepared by the users according to the situation of experiment.This method can be used in the processing of physical chemical of experimental data in the students’experiments.

physical chemistry experiment；data-processing；electronic sheet

O 64；TP 316.1

A

1008-9225（2012）03-0035-03

2011-12-24

李洪仁（1964-），男，遼寧北鎮(zhèn)人，沈陽大學(xué)副教授.

王 穎】