利用Excel软件处理物理化学实验数据
摘要：用Excel2007软件处理电导法测定表面活性剂临界胶束浓度实验数据为例，探讨利用Excel软件处理物理化学实验数据的具体操作过程及方法，加强化学及化工专业学生在本科阶段灵活运用计算机软件处理物理化学实验数据的能力。
关键词：Excel2007软件；物理化学实验；数据处理
测定表面活性剂十二烷基硫酸钠临界胶束浓度的方法多样，可以由学生自行组队设计实验方案并实践，笔者所在小组选用电导法，本文主要介绍实验数据的处理，故不对实验方案及原理一一介绍。
试验后发现实验数据繁多，计算量较大，且需要作图分析，同组内实验结果大相径庭，并由于人为主观因素过剩，导致实验结果与查找文献后的数据相差较大，需要更为准确而严谨的手段进行实验数据分析。
利用Excel软件对物理实验数据进行列表整理、运算以及作图分析，不仅能够大大缩短处理实验数据耗费的时间，更能减少手动处理实验数据所带来的误差，使实验结果更为准确而清晰明了，学生应在本科阶段熟练掌握并能够灵活运用于学科数据问题的处理当中。
一数据列表
根据实验要求可知，该实验首先需要测得所用电导率仪的电导池系数。
查文献［1］可知25℃时1mol·dm-3氯化钾水溶液的电导率为11.19S·m-1，实验中测得1mol·dm-3KCl水溶液的电导为12.28mS，可
求得电导池系数为0.911m-1。
再将所有实验数据归类，总有样品体积、试液浓度、电导读数、电导池系数、电导率、摩尔电导率和浓度平方。
然后将数据对应填入，以防数据丢失。
电导法测定表面活性剂临界胶束浓度数据如图1所示。
二数据运算
在Excel中进行运算主要有数据合并和数据库函数的应用两种。
以图1中浓度的平方根计算来说，可以选择函数计算：选中G4单元格，选择【公式】栏，然后点击【插入函数】，在搜索函数中输入“平方”，按【Enter】或点击【转到】，软件会自动推荐相关函数，仔细比较后选择正确的函数【SQRT】，即返回数值的平方根，在函数参数框【Number】中输入B5的数据或选中B5单元格就可以得到结果。
同理，电导率的计算也可以用同样的方法，在搜索函数中输入“乘法”，得出函数【PRODUCT】，即计算所有参数的乘积，如图2所示。
但进行摩尔电导率的计算时就不能直接应用函数运算，因为在Excel中并没有除法这一函数，只能通过手动输入运算公式。
以表1中F5单元格为例，选中F5单元格，输入“=E5/B5”，点击【Enter】就可以得到对应的结果，同一列（F列）的运算只需要将选中的单元格下拉就可以得到结果。
在复杂的运算或难以找到对应的函数时可以使用插入公式，选中单元格，以“=”开始，输入数据或数据所在区域及算符，按【Enter】就可以得到结果［2］。
完成所有计算后可以通过点击【开
始】，在【数字】栏点击右下角，在弹出的【设置单元格格式】中选择【数值】或【科学记数】调节数据的有效位数，从而确保数据及结果的有效性。
三作图分析
电导法测定表面活性剂临界胶束浓度实验最后需要作和摩尔电导率λm-浓度平方的两个散点图，通过散点图作线性趋势线找到拐点，从而确定实验所测25℃下十二烷基硫酸钠临界胶束浓度的数值。
查资料［3］可知，c/mol/l不是一个确定的数值，而是一个范围。
由此以两个散点图综合对比后取合适的范围结果更为准确。
利用表1中的数据进行作图3电导率к-试液浓度c实验数据散点图可知，该图的散点走向比较平滑，肉眼所见几乎就是一条直线，如果手动作图误差较大且不可避免。
因此均分10组数据，分为两个部分进行线性分析，然后综合讨论［4］。
以电导率к-试液浓度c为例，分别作出浓度为0~0.010mol/l和0012~0.020mol/l时的散点图，然后选中浓度为0~0010mol/l散点图，在【图表工具】中选择【布局】，下拉菜单中点击【分析】中的【趋势线】，选择【其他趋势线选项】，在弹出的【设置趋势线格式】中选取【线性】、【自动】、【显示公式】等所需选项，图中就会显示对应的信息，然后将浓度为0~0.010mol/l的图复制后直接在浓度为0.012~0020mol/l的图上粘贴就可以得到整个分析图。
通过设置【网格线】可以清晰地看到交点的范围，同样的方法也可以
得到摩尔电导率λm-浓度平方√c分析图，完成图如图4所示。
作图后对交点部分进行观察判断，通过Excel软件右下角适当放大交点部分可以清楚得出电导率к-试液浓度c图中十二烷基硫酸钠CMC值范围为0.010~0.011mol/l，通过图中所示方程求解为0.0105 mol/l；而在摩尔电导率λm-浓度平方c图中十二烷基硫酸钠CMC值范围为0.0081~0.010 mol/l，方程求解为000956 mol/l。
查文献［5］可知在25℃时十二烷基硫酸钠CMC为8.110-3 mol/l，与Excel软件处理后所得结果相近。
四结语
灵活利用Excel软件，能够使学生更加客观、快速地分析实验数据，用完整而美观的图表证明结论，提高了学习效率，强化学生计算机使用能力，同时规范物理化学实验数据处理过程，为学生将来从事实验或科学研究奠定基础。
参考文献：
［1］天津大学物理化学教研室．物理化学（下册）［M］．北京：高等教育出版社，2009.
［2］张联锋，蒋敏杰，张鹏龙，等．Excel统计分析与利用［M］．北京：电子工业出版社，2011.
［3］天津大学物理化学教研室．物理化学（下册）［M］．北京：高等教育出版社，2009.
［4］张来英,陈良坦．Excel软件在物理化学实验数据处理中的应用［J］．厦门大学学报，2011（50）：167-168.
［5］王岩，王晶，卢方正，等．十二烷基硫酸钠临界胶束浓度测定实验的探讨［J］．实验室科学，2012，15(3)：71-72.。