数据处理软件Origin在物理化学实验数据处理中的应用

1、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 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：公式计算；相图绘制；线性拟合；非线性拟合；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

2、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Fit linear或Tools菜单中的Liner Fit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

3、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%1.373420%1.387550%1.429070%1.457090%1.48502.1.1.1.2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Fit linea，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= 7.17622 R(相关系数)

4、=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78.011.47601.476711.47601.476721.477021.477231.477231.477070.511.45621.457011.45621.457021.457021.457031.457731.4

5、57767.811.44901.449011.44901.449021.449021.449031.449131.449166.811.44371.443611.44371.443621.443521.443531.443731.443767.011.43911.438811.43911.438821.438021.438031.439231.439276.811.37311.372811.37311.372821.372521.372531.372831.372874.011.39701.396611.39701.396621.396221.396231.396531.396570.511.

6、42531.424911.42531.424921.425021.425031.424531.4245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Worksheet Date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oC77.176.87470.56766.867.870.57878.9苯%气相09.54926.62946.93856.91360.35764.23269.9

7、7384.11100液相008.18622.53841.26862.65481.02590.71394.229100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/oCx(HNO3)液y(HNO3)气1000.000.001050.0550.0051100.000.011150.190.091200.270.171210.330.271220.380.381210.41500.541200.450.70117.50.4850.8001150.520.9112.50.560.931100.600.96105

8、0.670.971000.750.98930.8250.9985.51.001.00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）xByB118.1001100.050.1103.80.10.30693.190.20.55785.80.30.72579.70.40.8474.60.50.91270.20.60.94766.10.70.96962.60.80.98459.20.90.99356.111将数据输入Oringin的数据表中，选择2D graph Extended工具条的double Y

9、 Axis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/oC0016.7-5.5528.6-1137.5-1838.4-19.14104210432043.83044.84045.85046.86047.87048.88049.89050.810051.8108.9将数据输入Oringin的数据表中选择2D graph工具条的symbolline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12345678体积（ml）苯0.090.1911.52.533.54水3

10、.52.52.511.360.760.450.180.11乙醇1.52.5543.52.51.51将数据输入Oringin的数表中，用Set Column功能将体积换算为质量选择2D graph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173.48253.87634.21723.30513.2878.8934.0542.4910乙醇024.85742.52553.854.10148.29638.99526.66317.8760苯01.6613.59911.98322

11、.59438.41752.11269.28479.6321用此数据刷新原图则可完成作图，见下图2.2 动力学 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60oC70oC80oC88oCt/hAbst/hAbst/hAbst/hAbs00.08800.08800.08800.088240.13150.113.70.1251.20.128480.152100.1237.40.1512.40.158720.176170.14811.10.2013.60.173960.206240.17714.80.24760.2381200.241340.21325.90.3717.20.

12、2471440.268410.25329.60.3948.40.2991680.298580.306370.4899.60.3151920.344650.34010.80.3492160.374120.3752400.412880.493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60 oC，70 oC，80 oC，88 oC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）k600.00136700.00382800.01088880.02335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

13、中选择Set Column Values，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/h481216c/(mg/100ml)0.480.310.240.15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k0.0936h-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 HCl滴定NaOH电导率滴

14、定下表为HCl滴定NaOH的V的数据：CHCl=0.0914mol/LVHCl（ml）(S·cm-1)VHCl（ml）(S·cm-1)VHCl（ml）(S·cm-1)2.002.3316.001.5825.501.154.002.2218.001.4826.001.156.002.1120.001.3826.501.208.002.0022.001.2827.001.2710.001.8924.001.1829.001.5612.001.7824.501.1731.001.8314.001.6825.001.15将数据输入Origin中作图得（如下图）用1至12点

15、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 + 0.14049 X，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，V25.7ml，=1.09S·cm-1。2.3.2 BaCl2滴定Na2SO4电导率滴定下表为BaCl2滴定Na2SO4的V的数据：CBaCl2=0.0914mol/LVBaCl2（ml）(S·cm-1)VBaCl2（ml）(S·cm-1)VBaCl2（ml）(S·cm-1)2.001.

16、1916.001.1726.001.234.001.1918.001.1626.501.246.001.1820.001.1627.001.268.001.1822.001.1629.001.3410.001.1824.001.1631.001.4212.001.1725.001.1933.001.5014.001.1725.501.20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 = 1.19327-0.00164 X，R= -0.96909。由R值可以看出拟合效果较好。解得V33.0ml，=1.50S·cm-1。2.4 溶液

17、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742.3mmHgC(mol·L-1)0.0000.0200.0600.1000.1400.1800.220pmax0.4630.4210.3690.3290.2980.2740.254×10602.504.706.156.616.676.76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。在上图中取最后三个点作散点图，选择Analysis菜单中的Fit Linear，对该散点图进行线性拟合。线性拟合的结果为Y = 6.3425E6 + 1.875E6 X，R0.99

18、34。由R值可以看出拟合效果较好。拟合直线截距的值即，为6.3425×106。2.5 热力学下表为苯甲酸燃烧热的数据m0.5513g m后丝0.0066g时间（sec）温度（oC）时间（sec）温度（oC）6017.03748017.98612017.0451017.99918017.045401824017.04257018.01330017.04360018.01633017.17866018.0236017.64672018.02239017.84778018.02342017.92784018.02245017.96590018.021将数据输入Origin作出曲线，如下图用

19、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 T=0.9oC，由公式mQVW卡-QVmNi有W卡1333.54.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

20、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.Origin 6.0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，2003Applications of The Scientific Graphing and Analysis software name of Origin in