Microsoft Excel 2010在仪器分析化学实验数据处理中的应用

裘娜

(枣庄学院 化学化工与材料科学学院，山东 枣庄 277160)

0 引言

仪器分析化学实验多数在二年级上学期开设，多数学生基本上还不具备用计算机处理数据的能力，对于简单实验数据的处理还是依靠传统的手工计算和坐标纸绘图相结合的方式进行.对于大量实验数据，尤其是有些实验必须用实验数据作图，利用图像获取信息，在这种情况下，即使使用计算器进行计算，对于批量数据也不能进行整体校对，只能通过多次演算的办法确定最终的结果，并且手工绘图的方法不仅费时费力而且准确度较差，达不到实验要求.因此，对学生进行计算机数据处理软件的教学势在必行.

1 软件简介

目前，可以用于数据处理的计算机软件有很多，例如Matlab，Mathmatica和Maple等，也有部分实验教材介绍了关于使用CAI教学软件的内容[1,2]，这些软件可以进行图形可视化和数据分析，功能强大，可满足科研工作中的多数需求，但这类软件都需要一定的计算机编程知识和矩阵知识，并熟悉其中大量的函数和命令，对于非计算机专业的大学二年级学生来讲，难度较大.除此以外最常见数据处理软件还有Origin、Excel等，只需点击鼠标，选择菜单命令就可以完成大部分工作，获得满意的结果.两者相比较来说各有侧重点，Origin专注于数据分析和绘图，包括数据的排序、调整、计算、统计、频谱变换、曲线拟合等功能，Excel可以完成制表功能、数据管理、数据图表以及数据分析.但Excel的在实验教学中应用的优势在于，其功能较为全面，通俗易懂，并且多数学生已经在计算机课程中学习过Excel的基本操作，用它来进行实验数据处理比较容易掌握.

Microsoft Excel是美国微软公司出品的Office系列办公软件中的一个非常出色的电子表格组件，可以用来制作电子表格、利用公式和函数完成许多复杂的数据运算[3,4]，进行数据的分析和预测并且具有强大的制作图表的功能，利用丰富的图表类型使数据显得更清晰、直观.

Microsoft Excel先后出现了95、97、2000、XP等版本，近年来随着计算机的普及，应用的较为广泛的为2003版本，但是作为早期的版本，存在很多的不足，功能区的节点层次非常多，给使用者带来很多的不便，2007版2003版本有了质的飞跃，不论从功能界面，还是工作表函数等，都有新的提高和模块的增加.Microsoft Excel 2010 是目前Excel应用程序的最高版本，它简化了访问的功能，能更快更轻松的完成工作，比如何以快速定位正确的数据点，创建小型图表来快速发现数据的变化趋势等等，能够节省大量的时间.

以往介绍利用Excel软件处理各种实验数据的相关文献均是以2003版甚至是XP版本为基础的[5～8]，很多操作相对繁琐，并且具体步骤不适用于现行2010版本.现行部分分析化学教材中，已经涉及到部分的应用[9]，其优点在于，考虑到了在计算机学习中的普遍性与分析化学课程的针对性.但不足之处在于涉及到具体操作步骤时，没有指明软件版本，同样部分操作步骤在2010版本中不适用.

本文以有机化合物的紫外吸收光谱及溶液性质对吸收光谱的影响实验为例，主要介绍基于Microsoft Excel 2010版本的仪器分析化学实验数据的处理与分析，与广大学生使用的版本同步，因此具有一定的实际意义.

2 实验及数据获得过程

2.1 实验原理[10]

具有不饱和结构的有机化合物，由于吸收紫外光子的能量，其分子外层电子发生能级跃迁，如芳香族化合物，在紫外区(200～400 nm)有特征的吸收，为有机化合物的鉴定提供了有用的信息.

紫外吸收光谱定性的方法是比较未知物与已知纯样品在相同条件下绘制的吸收光谱，或将绘制的未知物吸收光谱与标准谱图(如Sadtler谱图)相比较，若两光谱图的λmax和κmax相同，表明它们是同一有机化合物.

极性溶剂对有机物的紫外吸收光谱的吸收峰波长、强度及形状有一定的影响.溶剂极性增加，使n→π*跃迁产生的吸收带蓝移，而π→π*跃迁产生的吸收带红移.

2.2 实验仪器与试剂

722型紫外-可见分光光度计，带盖石英吸收池2只(1cm)，苯、乙醇、正己烷、氯仿、丁酮.

2.3 实验步骤

2.3.1 苯的吸收光谱的测绘

在1 cm的石英比色皿中，加入2滴苯，加盖，用手心温热吸收池底部片刻，在紫外分光光度计上，以空白石英比色皿为参比，在220～360 nm范围内进行波长扫描，绘制吸收光谱.

2.3.2 乙醇中杂质苯的检查

用l cm石英比色皿，以乙醇为参比溶液，在230～280 nm波长范围内测绘乙醇试样的吸收光谱，并确定是否存在苯的B吸收带，以判断苯杂质的存在与否.

3 利用制作吸收曲线的方法

3.1 创建新文件

首先打开应用程序，选择“文件”菜单下的“新建”命令，在“可用模板”中选择“空白工作薄”.根据实验按图1输入相应数据.

图1 数据输入格式示例

3.2 插入吸收曲线图

选定B2：EL3区域，选择“插入”菜单中的“图表”栏中的“散点图”命令，在下拉菜单中选择“带平滑线和数据标记的散点图”，随即就会在所选B2：EL3区域下方出现所选图表类型.本例中图表如图2.

图2 吸收曲线图-1

3.3 曲线的处理

吸收曲线做好后，为了使曲线更加简洁明了，需要对其进行修改.

3.3.1 坐标轴选项

首先双击横坐标坐标轴上任意数字，然后在跳出的对话框中选择“坐标轴选项”，根据数据的分布选择合适的最小值、最大值、主要刻度单位、次要刻度单位等内容.点击“关闭”，原表格的坐标轴选项更改.更改后图形如图3.

图3 吸收曲线图-2

3.3.2 网格线修改

把鼠标移至某条需要更改的网格线，此时显示“垂直轴主要网格线”，按右键弹出快捷菜单，选择“设置网格线格式”命令后弹出对话框，选择“线条颜色”中“无线条”选项，点击“关闭”，则网格线消失.更改后图形如图4.

图4 吸收曲线图-3

3.3.3 数据点格式

把鼠标移至某个曲线上的数据，此时显示该点的数值，按右键弹出快捷菜单，选择“设置数据点格式”命令后弹出对话框，在数据标记选项中选择“无”，并点击“关闭”，则曲线变成一条平滑线.更改后图形如图5.

图5 吸收曲线图-4

3.3.4 增加坐标轴标题

点击设计菜单，在图表布局栏内选择自己需要的类型，此例中选择“布局一”.双击需要更改的内容进行修改，此例中“图表标题”改为“苯的吸收曲线”，纵坐标的“坐标轴标题”改为“吸光度”，横坐标的“坐标轴标题”改为“波长nm”.其他图例如不需要可点击Delete删除.更改后图形如图6.

图6 吸收曲线图-5

3.4 保存及使用

按需要修改好所有项目后，如图7，选择“文件”菜单下的“保存”命令进行保存.

图7 苯的吸收曲线

若进行多次平行实验，对所得多次实验数据，可将数据表中的数据进行修改，吸收曲线随数据表中的数据而改变形状.若将此文件存为模板，其他类似实验的数据均可如此处理.

乙醇中杂质苯的检查，分别测定乙醇以及含有杂质苯的乙醇试样，并按照上述方法绘制吸收曲线，确定是否存在苯的B吸收带，以判断苯杂质的存在与否.

4 结论与建议

利用软件的强大的公式、函数以及图表功能，可以快速准确的完成部分仪器分析化学实验的数据处理，分析结果精确度高，方法简便可行，具有一定的使用价值.

在实际的教学过程中，要随时根据学生使用软件的习惯来调整相应的教学内容，并且针对软件的适用时间，建议把此部分的教学内容从化学分析调整到仪器分析中讲授，做到即学即用，印象深刻，达到最佳的教学效果.

在用excel进行实验数据处理时，不必每次都要输入许多公式，可将原数据处理文档保存起来，以后只需在相应的数据区域里输入新的数据即可得到所需的结果，即输即得，一目了然.

参考文献

[1]武汉大学.分析化学实验(第三版)[M].北京:高等教育出版社,1994:238-244.

[2]天津大学化学系分析化学教研室.分析化学实验[M].天津:天津大学出版社,1995:227-233.

[3]陈秀峰,黄平山.Excel2010中文版从入门到精通[M].北京:电子工业出版社,2010.

[4]北京华夏树人数码科技有限公司.Microsoft Office Excel 2010全面精通视频培训教程[M].北京:北京中电电子出版社,2010.

[5]张玉娟.用Microsoft Excel对实验数据处理的方法[J].天津化工,2004,18(1):56-58.

[6]王中华.用Excel函数处理分光光度法实验数据[J].四川教育学院学报,2004,20(11):45-47.

[7]邹少兰.Excel-Origin软件在化学实验数据处理中的应用[J].萍乡高等专科学校学报,2007,6:38-41.

[8]郭祥群.Microsoft Excel在本科分析化学实验教学中的应用[J].大学化学,1999,14(6):36-38.

[9]华中师范大学，等.分析化学上册(第四版)[M].北京:高等教育出版社,2011:107-111.

[10]柳仁民.仪器分析化学实验[M].青岛:中国海洋大学出版社,2009,109-111.