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origin使用简介

Origin 是美国OriginLab 公司(其前身为Microcal 公司)开发的图形可视化和数据分析软件,是科研人员和工程师常用的高级数据分析和制图工具。

Origin 既可以满足一般用户的制图需要,也可以满足高级用户数据分析、函数拟合的需要,是公认的简单易学、操作灵活、功能强大的软件。

Origin 有很多版本,目前最新的版本号是8.5.1 SR2。

此处采用7.5版,结合3个实例,给大家简单介绍一下该软件在进行线性拟合方面的应用。

例1:根据下列数据绘制磺基水杨酸光度法测定Fe 的标准曲线。

铁标准工作液是由0.432 g 的铁铵钒O H 12)SO (Fe NH 2244⋅溶于水,再定容到500.0 mL 配制成的。

取不同量铁标准工作液与一系列50.0 mL 容量瓶中,经显色定容后,测得吸光度A (仪器响应信号)如下:(仪器响应A 与待测物浓度c 之间呈线性关系,即A=k ✷c Fe ) V Fe /mL 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 A
0.097
0.200
0.304
0.408
0.510
0.618
测定某试液含铁量时,吸取该试液5.00 mL ,稀释到250.0 mL ,再取该稀释液2.00 mL ,置于50.0 mL 容量瓶中,与上述标准曲线相同条件下显色定容,测得吸光度为0.450,则试样中铁的含量是多少?(以g ⋅L -1表示)
解:仪器分析中各种曲线的绘制均以仪器响应信号S 为纵坐标,其他变量为横坐标,标准曲线的绘制也不例外。

如题可求出铁标准工作液的浓度为:
1-Fe )(Fe L mg 1005000
.02.48285
.55432.0M V
M m c ⋅=⨯⨯=
⨯⨯=
铁铵钒铁铵钒标准贮备液
然后可进一步求出标准系列的浓度及其对应的吸光度,如下表: c Fe /mg ✷L -1
2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 A
0.097
0.200
0.304
0.408
0.510
0.618
接下来就可以用origin7.5进行数据拟合了:
(1)安装好软件后,双击图标,进入操作界面(通常我们使用的都是盗版的,所以选择稍后注册就行,以后就不会在询问了)
(2)在默认名为data1的worksheet中输入数据,通常默认为A、B两栏,如需增加数据栏,可将鼠标放在该窗口空白处上点击右键,在弹出的窗口中选择Add New Column即可增加一行。

(3)绘制散点图
可直接采用快捷方式,如下图
也可以在界面顶部菜单中点击“plot”,在下拉菜单中选择“Scatter”。

进行线性拟合的时候不要选择“line”:不但不呈现数据点(少量数据时,数据点必须呈现)还会绘制出不需要的折线;也不要选择“line+Symbol”,这也会绘制出折线。

(4)点击OK后即可弹出散点图的界面
(5)进行线性拟合
在顶部菜单栏中点击“analysis”(红框处)出现下拉菜单,点击“Fitlinear”(蓝框处)即可完成拟合。

(6)得到拟合曲线及方程
(7)更改坐标轴名称(必须指明横、纵坐标所对应的变量及单位)及调整刻度范围(使所做图形以最适当的比例呈现)
图上的每个位置双击都会出现新的对话框,里面有很多选项,同学们可自己研究摸索,使得最终获得图美观简洁。

(8)直接保存或将其copy 至word 文档(亦可保存,编辑,比较常用)
(9)所得拟合曲线及方程
0.0
0.10.20.30.4
0.50.60.7A
c Fe /mg.L
-1
0077.0c 0520.0A Fe -⨯=
R=0.99998(此为相关系数,有时用R 2表示,该值最大等于1,越大表示线性关系越好,通常R>0.999时,所得数据才可用于定量分析)
(10)根据拟合方程求出未知试样中铁的含量(注意试样测定时通常都需经过样品处理、稀释等步骤,应将其还原为初始浓度或含量)
1L g 0.110077
.0450.050.0250.0c -⋅=+⨯⨯=
注明:
(1)虽然通常都是建立待测物浓度与仪器响应的线性关系,但在实际应用时亦可选择其他的变量,如本例中也可用所加标准溶液的体积V对吸光度进行线性拟合,这样通过线性方程得到就是2.00 mL 稀释试样所相当的标准溶液的体积,然后将其转化为相应浓度即可。

(2)因为可见分光光度法中吸光度与待测组分浓度的理论关系为A=kc,故在拟合时应使直线通过零点,可按下图提示实现!但在目前的文献或测试报告中,似乎并没有强调必须如此,所以同学可以选择不强制通过零点的线性拟合,但所得拟合方程中S=kc+a中的常数a应该接近0才比较合理。

例2:直接电位法测定含氟牙膏中的游离氟:氟离子标准工作溶液(100.0 mg L-1),氟离子标准系列溶液的配制如下:取不同体积的氟离子标准工作液与一系列50.0 mL容量瓶中,分别加入10 mL 总离子强度调节缓冲溶液后定容,测得电位值E(仪器响应信号)如下:(电位值与氟离子浓度的lg 值呈线性关系,即E=k✷c F+a,注意:该直线不过零点)
V F/mL 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00
E/mV 202 183 173 165 160
称取0.528 g牙膏试样,加入10 mL总离子强度调节缓冲溶液,搅拌10 min后移入50 mL的容量瓶中,加水定容。

在与标准系列相同的条件下测得电位值为172 mV,则该牙膏试样的含氟量是多少?(以%表示)
解:先求出氟离子标准系列的浓度与仪器响应的关系,见下表:
c F/mg✷L-1 4.00 8.00 12.00 16.00 20.00
E/mV 202 183 173 165 160
(1)输入数据
线性关系为E=k✷c F+a,因此需求出c F,origin自带数据换算功能,见下图:先添加新的数据栏,然后将鼠标放在该数据栏上点击右键,在弹出的窗口中选择Set Column Values即可弹出下图对话框,选择相应的函数及需转换的数据栏(下图蓝框内),点击Add Function和add Column,然后确定即可实现数据转换。

以下作图过程和例1相同,不再重复。

但也可直接做E-c F图,通过转化坐标获得相应的线性关系,如下:
(2)绘出E-c F的散点图(显然是非线性的)
(3)坐标转换
双击横坐标轴(粉红框的位置),在弹出窗口点击“Scale”,然后在“Rescale”的下拉菜单中选择Log10(蓝色框),点击确定,即可实现横坐标的转换(此时横坐标还是c F,但刻度不再是均匀,这种图称为半对数图)。

(4)线性拟合
在顶部菜单中Analysis的弹出的界面中选择Fitlinear即可。

注意调整横纵坐标的刻度,使图尽可能美观。

拟合方程为:E=-60.3c F+238.0 相关系数r=0.9997
将所测试样的电位172 mV带入,可得处理后牙膏试样中氟离子含量为12.4 mg/L,则牙膏试样中氟离子的含量为:12.4⨯50⨯10-3⨯10-3/0.528⨯100%=0.117%
例3:用冷原子吸收法测定排放废水中的微量汞,分别试液10.00 mL于一组25 mL的容量瓶中,加入不同体积的标准汞溶液(质量浓度为0.400 mg/L),稀释至刻度,测得吸光度A如下:
V Hg/mL 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50
A 0.067 0.145 0.222 0.294 0.371 0.445
在相同条件下做空白实验,吸光度A=0.015。

计算每升水样中汞的质量浓度(用μg/L)表示
解:本题属标准加入法,定量依据A=k⋅c Hg,空白信号指试样中非待测组分所产生的信号,与待测组分(本题指汞)无关,需减去。

因此整理后可得所加标准的浓度(不含待测组分)与吸光度的关系c Hg/μg⋅L-10.00 8.00 16.00 24.00 32.00 40.00
A 0.052 0.130 0.207 0.279 0.356 0.430
作图方式如例1,标准加入法是肯定不会过原点的,这一点切记!
一般同学会得到上图,不太美观,需要适当调整一下坐标,使得两条坐标轴相交在(0,0)点。

双击纵轴(红色框),会弹出一下对话框,单击Title Format(蓝色框),然后在Axis的下拉菜单中选择At position;Percent/Value中输入0(绿色框),这样纵轴就平移到系x=0的位置。

同理将横轴轴平移到y=0的位置,调整适当的刻度范围,可得下图:
然后可利用左侧绘图工具栏中线条绘制选项(红色框)手工将直线延长至与横轴相交,这样比较规范的标准加入曲线就完成了。


拟合方程为:A=0.0094c Hg+0.0536,相关系数r=0.99994
直线与横轴相交处横坐标的绝对值,即A=0时所对应c Hg的绝对值就是稀释2.5倍(10mL→25mL)后试样中的汞含量,因此原试样中汞含量为:
0.0536/0.0094⨯2.5=14.3 μg/L。

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