方差分析法優(yōu)選化學(xué)反應(yīng)條件

王寧芳

摘 要：探討用方差分析進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的方法，將不同溫度和催化劑對(duì)反應(yīng)收率影響的數(shù)值進(jìn)行方差分析，研究外因?qū)瘜W(xué)反應(yīng)收率的影響，從而選擇出最佳實(shí)驗(yàn)條件。用方差分析法處理化學(xué)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，研究各種實(shí)驗(yàn)條件對(duì)測(cè)值的影響以及優(yōu)選化學(xué)實(shí)驗(yàn)的最佳條件，具有快速、準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，為從事實(shí)驗(yàn)工者提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：方差分析 研究 溫度和催化劑 反應(yīng)收率 影響

中圖分類號(hào)：O21 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）07（a）-0103-03

Abstract：With variance analysis method of data processing. Will different temperature and catalyst reaction yield on the influence of variance analysis， numerical study of chemical reaction causes， and chose the best experimental conditions. Using this method， fast and accurate、comprehensive.

Key Words：Variance analysis； Research； Temperature and catalyst； The reaction yield； Influence

在化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，要確定一種合適的實(shí)驗(yàn)方法，首先要研究各種實(shí)驗(yàn)條件對(duì)測(cè)值的影響，例如溫度、酸度、時(shí)間、催化劑等因素。在各種錯(cuò)綜復(fù)雜的因素作用下，要確定哪種因素對(duì)反應(yīng)結(jié)果影響較大，哪種因素對(duì)反應(yīng)結(jié)果影響較小，各因素間是否存在相互作用以及實(shí)驗(yàn)條件的最優(yōu)化等問題，都可以應(yīng)用一些統(tǒng)計(jì)手段來解決，英國統(tǒng)計(jì)學(xué)家菲爾希發(fā)展的方差分析就是解決這類問題的方法之一[1]。

1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

以有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中環(huán)己烯的制備[2]為例，研究化學(xué)反應(yīng)中溫度和催化劑對(duì)反應(yīng)收率的影響，選了4個(gè)不同的溫度（A）和3種催化劑（B），即甲（H2SO4）、乙（P2O5）、丙（H3PO4）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見表1，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，從而選取最優(yōu)方案。為研究外界因素影響化學(xué)反應(yīng)收率提供參考。

2 數(shù)據(jù)處理

對(duì)表1中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用方差分析法進(jìn)行初步的處理，結(jié)果見表2。

2.1 偏差平方和

由于F1=25.9﹥臨界值（3.49，5.95），所以因素A（即溫度）對(duì)化學(xué)反應(yīng)收率影響顯著；同樣F2=21.12﹥臨界值（3.89，6.93），因此因素B（即催化劑）對(duì)反應(yīng)收率影響顯著；由計(jì)算可知：F3﹤1，所以兩因素間不存在交互作用。兩因素方差分析見表3。

綜上分析可知，環(huán)己烯制備反應(yīng)的影響因素中，溫度和催化劑對(duì)化學(xué)反應(yīng)收率都有顯著的影響，但兩因素間不存在交互作用；結(jié)合表1和3所得分析結(jié)果，實(shí)驗(yàn)室制備環(huán)己烯的最佳條件為：溫度80 ℃～85 ℃，催化劑為H3PO4。因此，采用方差分析法，不僅可以通過數(shù)據(jù)分析找出對(duì)反應(yīng)收率有顯著影響的因素，而且還可以檢驗(yàn)各個(gè)因素之間的交互作用的顯著性，以及顯著影響因素的最佳水平等，從而推斷出各研究因素對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有無影響，優(yōu)選出提高化學(xué)反應(yīng)收率的最佳條件。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉振學(xué)，黃仁和，田愛民.實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

[2] 曾昭瓊，曾和平.有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)[M].北京：高等教育出版社，2004.

[3] 張厚燦，徐建平.心理與教育統(tǒng)計(jì)學(xué)[M].北京：北京師范大學(xué)出版社，2003.

[4] 許祿.化學(xué)計(jì)量學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2005.

[5] 倪永年.化學(xué)計(jì)量學(xué)在分析化學(xué)中的應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，2005.endprint