Origin6_0软件在分析化学数据处理中的应用

第 21 卷 　第 3 期 郑 州 轻 工 业 学 院 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) Vol. 21 　No. 3 　2006 年 8 月 JOURNAL OF ZHENGZHOU UNIVERSITY OF LIGHT INDUSTRY (Natural Science) Aug. 2006 　　收稿日期 :2005 - 11 - 25 　　作者简介 :赵玛 (1959 —) ,女 ,河南省南阳市人 ,郑州轻工业学院工程师 ,主要研究方向 :材料物理. 　　文章编号 :1004 - 1478(2006) 03 - 0025 - 04 Origin 6. 0 软件在分析化学数据处理中的应用 赵　玛1 , 　魏剑英1 , 　韩周祥1 , 　姚正强2 , 　齐冠妮2 (1. 郑州轻工业学院 研究生处 , 河南 郑州 450002 ; 2. 河南省义马气化厂 , 河南 义马 472300) 摘要 :以分析化学中分析数据的统计性检验、滴定分析中滴定体积计算和标准加入法中浓度计算为 例 ,介绍了用 Origin6. 0 进行数据处理的具体方法. 关键词 :Origin 6. 0 ;分析化学 ;数据处理 中图分类号 :O4139 　　　　文献标识码 :A Application of Origin 6. 0 in the data treatment of analysis chemistry ZHAO Ma1 , 　WEI Jian2ying1 , 　HAN Zhou2xiang1 , 　YAO Zheng-qiang2 , 　QI Guan-ni2 (1. Dept . of Graduate Student , Zhengzhou Univ. of Light Ind. , Zhengzhou 450002 , China ; 2. Gasification Factor of Henan Yima , Yima 4723000 , China) Abstract :A typical application of Microal Origin 6. 0 in the data treatments of analysis chemistry was intro2 duced. A statistic verification , a calculation of the titration volume and a data treatment of the standard addi2 tion method were done by the Microal Origin 6. 0 in this article. The use procedure was also discussed in de2 tail . Key words :Origin 6. 0 ; analysis chemistry ; data treatment 0 　引言 　　在分析化学中经常要对测定数据进行分析和处 理 ,人工计算往往很繁琐 ,同时手工作图和图解法带 有一定的主观随意性 ,准确程度有限. 用计算机来处 理数据 ,虽然方便可靠 ,但需要编写相应的程序 ,必 须具备一定的编程专业知识 ,使其应用受到一定程 度的限制. Origin 6. 0 是美国 Microal 公司推出的基 于 Windows 平台的数据分析和绘图软件 ,功能强大. 该软件包括计算、统计、直线和曲线拟合等各种完善 的数据分析功能 ,采用直观的、图形化的、面向对象 的窗口菜单和工具栏进行操作[1 ] ,不用编程 ,只要输 入分析数据 ,然后再选择相应的菜单命令 ,点击相应 的工具按钮即可 ,应用方便快捷[2 —5 ] . 本文以分析化 学中分析数据的统计性检验、电位滴定中滴定体积 计算和标准加入法中浓度计算为例 ,对 Origin 610 数 据处理的具体方法进行介绍 ,为 Origin 610 在分析化 学中的应用提供参考. 1 　分析数据统计检验中的应用 在分析化学中 ,为了比较某种分析方法或几种 分析方法对样品的分析数据是否可靠 ,常常要对分 析数据进行统计性检验 :如果某种测定方法无系统 误差 ,则测定平均值与真实值之间的偏离是由于随 机误差所致 ,在 95 %的置信度下 ,分析结果满足要 求时 ,分析数据的平均值应在μ±tα,f s/ n之间波 动 ,如果由分析数据计算出的 t > tα,f ,表明测定平均 值与真实值之间存在显著性差异 ,原假设不成立 ,分 析方法存在系统误差. 若两种分析方法分析同一样 品 ,假设每种分析方法测定数据都不存在显著性差 异 ,则两种测定方法测定数据的标准偏差的平方比 值 F = S12/ S22 (大方差与小方差之比) 应小于测定 条件下 F0. 05 ( n1 , n2)值 ,如果 F > F0. 05 ( n1 , n2) ,原假设不 成立 ,即两种分析方法的精密度之间存在显著性 差异[6 ] . 用两种方法分析某试样中铁含量 ,结果见表 1. 表 1 　铁含量分析结果 方法 w (Fe) / % 新方法 23. 28 23. 36 23. 43 23. 38 23. 30 标准方法 23. 44 23. 41 23. 39 23. 35 23. 38 样品中铁含量的标准值μ= 23138 % ,采用 Ori2 gin 6. 0 软件判断两种方法测定的可靠性及两种分 析方法之间有无显著性差异 (见图 1) . ( t0. 05 ,5 = 21571 , F0105 (4 ,4) = 6139) . 打开 Origin 6. 0 ,在工作表中输入数据 ,选中两 组数据 ,点击工具栏上 Analysis/ Statistics on Columns , 分别计算出两种方法测定数据的平均值及标准偏 差. 在数据表中点击第 1 组数据的第 6 行 ,再点击工 具栏上 Columns/ Set Columns Values ⋯,在出现的计算 框中输入 : abs ( ( mean ( Y) - μ) 3 sd/ n ) , 其中 mean( Y)和 sd 为计算出的平均值和标准偏差 ,点击 OK即可计算出新方法的 t 值为 0. 986 ,在数据表中 点击第 2 组数据的第 6 行 ,同样方法计算出标准方 法的 t 值为 0. 833 ,两个 t 值均小于 2. 571 ,说明每组 数据组内无显著性差异. 在数据表中点击第 1 组数据的第 7 行 ,再点击 工具栏上 Columns/ Set Columns Values ⋯,在出现的计 算框中输入 :abs (sd (A) 3 sd (A) / sd (A) 3 sd (A) ) ,计 算 F 值为 3. 273 ,小于 F0. 05 (4 ,4) (6139) ,说明两种方 法的精密度不存在显著性差异 ,新方法分析数据 可靠. 2 　滴定分析中的应用 滴定分析是分析化学中的一种重要分析方法 , 当被测定物质与滴定剂之间可以定量反应时 ,如有 合适的指示剂 ,利用滴定剂的消耗量即可计算被测 物质的含量 ,如果没有合适指示剂 ,或滴定突跃不明 显时 ,则可利用滴定过程中溶液的某些性质 (如 pH、 电极电位、吸光度等)随滴定体积的变化作出滴定曲 线 ,然后对滴定曲线进行导数处理 ,一阶导数的极大 值或二阶导数的零点所对应的体积即为滴定被测物 质所消耗的滴定剂体积 ,从而计算被测物质的含量. 以 c (AgNO3) = 011 mol/ L 标准溶液滴定NaCl 溶 液 ,实验数据见表 2. 图 1 　Origin 6. 0 对分析数据的统计检验 ·62· 郑 州 轻 工 业 学 院 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) 2006 年 表 2 　AgNO3 标准溶液滴定 NaCl 溶液的实验数据 序号 V (AgNO3)/ mL E/ mV 序号 V (AgNO3) / mL E/ mV 1 20. 0 107 9 24. 3 233 2 22. 0 123 10 24. 4 316 3 23. 0 138 11 24. 5 340 4 23. 5 146 12 24. 6 351 5 23. 8 161 13 24. 7 358 6 24. 0 174 14 25. 0 373 7 24. 1 183 15 25. 5 385 8 24. 2 194 16 26. 0 396 打开 Origin 6. 0 ,在工作表中输入数据 (如图 2 左侧所示) ,选中所要绘图的数据 ,点击工具栏上 Plot/ Line + Symbol , 即可绘制散点图 (如图 2 右上部 分所示) . 散点图绘制完成后 ,点击工具栏上的 Anal2 ysis/ Calculus/ Differentiate 可以对曲线进行导数处 理 ,点击一次为一阶导数 ,再点击一次为二阶导数 , 点击工具栏上 Tools/ Baseline ,在二阶导数图上绘出 0 基线 (如图 2 右下部分所示) . 图 2 　Origin 6. 0 制作的滴定曲线及二阶导数 　　点击工具栏上放大工具 ,将二阶导数曲线放大 , 利用工具栏上的数据查询工具查出二阶导数曲线与 基线交差点对应的坐标 (见图 3) , Y = 0 时对应的 X 即为滴定终点的体积 ,由于曲线放大后有一定的宽 度 ,曲线左右边缘及中间 X 对应的值有差别 , X (左) = 24. 3378 , X (中) = 24. 3393 , X (右) = 24. 3411 ,但最 大误差仅为 0. 0033 ,满足滴定分析的要求 ,这与手 工计算得到的滴定体积 22. 34 是一致的. 图 3 　二阶导数的放大图及查询的数据 3 　仪器分析中的应用 在仪器分析中常用标准曲线法 ,当样品数量较 少或基体有干扰时 ,也可采用标准加入法 ,即在样品 中加入一系列标准溶液 ,此时溶液的一些物理性质 随标准溶液的加入量呈线性关系 ,直线在纵坐标为 0时 ,横坐标的绝对值即为样品中物质的含量. Origin 6. 0软件不仅可以方便地对测定数据进行直 线拟合 ,而且可以同时给出拟合直线的相关参数 ,便 于计算样品中测定组分的含量. 采用标准加入法测定试样中镉质量浓度 ,各试 液加入镉标准溶液后 ,用水稀释至 50 mL ,测定吸光 度结果见表 3. 表 3 　标准加入法测定试样中镉质量 浓度的实验数据 序号 试液体积/ mL 镉标准溶液 体积/ mL 吸光度 1 20 0 0. 042 2 20 1 0. 080 3 20 2 0. 116 4 20 4 0. 190 　注 :镉标准溶液质量浓度为 10μg/ mL. 　　打开 Origin 6. 0 ,在工作表中输入数据 (输入的 质量浓度单位已折算为μg/ mL) ,选中数据 ,点击工 具栏上 Plot/ Line + Symbol ,绘制散点图 ,点击工具栏 上的 Analysis/ Fit Liner 对散点图进行线性拟合 (如 图 4 左下部分所示) ,在右侧给出拟合曲线的参数 (如图 4 右上部分所示) . ·72·第 3 期 赵 　玛等 :Origin 6. 0 软件在分析化学数据处理中的应用 图 4 　Origin 6. 0 的线性回归曲线及参数 　　点击数据表第 5 行第 1 列 ,点击工具栏上 Columns/ Set Columns Values ⋯,在出现的计算框中输 入 :abs ( - A/ B ) ,点击 OK即可得出镉质量浓度为 01574μg/ mL. 4 　结论 本文采用 Origin 6. 0 软件对分析化学中实验数 据的统计性检验、电位滴定滴定体积的计算和标准 加入法中浓度计算进行处理 ,初步展现了 Origin 6. 0 操作的简易性、功能的全面性. 由 Origin6. 0 的强大 的数据分析计算和绘图功能可以快捷准确地完成分 析化学中不同类型的数据处理 ,结果精确度高 ,绘出 的图形细致美观. 这一方法简便易行 ,无需编程 ,整 个处理过程简单、方便、直观. 利用Origin 6. 0 处理实 验数据可提高工作效率 ,减少数据处理时间 ,提高分 析的精确度 ,值得推广应用. 参考文献 : [1 ] 　郝红伟 ,施光凯 . Origin 6. 0 实例教程[M] . 北京 :中国电 力出版社 ,2000. [2 ] 　何猛雄 ,邓广强 ,梁振江 ,等. 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