ch03 fundamentals of analytical chemistry

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將試算表應用 於分析化學中 第三章 我們會使用如 Quicken 的應用軟體來處理個人財務,而使用 Mozilla Thunderbird Microsoft ® Outlook 等軟體來與朋友、親戚、 同事進行溝通聯繫,所以個人電腦已經對我們生活中的每一部分,都 產生了革命性的影響。物理化學家使用如 GaussianGAMESS MPQCC 等應用程式來進行量子計算問題。生物化學家與有機化學家 使用如 Spartan 的分子力學程式來建立與探討分子的性質。無機化 學家則探索使用 ChemDraw 程式來將分子予以視覺化。某些程式已 經超越了當初它們的程式設定,而能夠使用在相當廣泛的各個領域 中。在分析化學以及大多數其他化學與科學研究工作中,試算表程式 對數值數據與文字數據提供了能夠儲存、分析與組織化的一種工具。 Microsoft ® Excel 程式就是這類軟體程式的其中一個例子。 個人電腦革命已經為學生、化學家、生物學家與許多其他 科學家和工程師帶來了許多有用的工具。試算表就是這類應用軟 體之最佳範例之一。試算表具有多樣性、功能性強與容易上手等 各種優點。可以使用試算表來進行數據紀錄儲存、數學計算、統 計分析、曲線逼近、數據繪圖、財務分析、資料庫管理與各種其 他工作,其適用範圍唯有受限於我們的想像力而已。臻於完善的 試算表程式具有許多內建的功能,而有助於進行分析化學的計算 工作。在這整本書中,將會舉例說明如何進行這種工作的其中 一些,同時也會表示出從事這種工作的一些實際試算表。基於 Microsoft ® Excel 2010 2007 等程式的知名度和容易取得性,我 們將會在這些範例和練習題中使用這些程式。除非有特別提出, 否則整體而言,我們將假設 Excel 程式已經結構化具有如製造商 所提供的一些選項功能。讀者也將會在姊妹書籍——第二版的 Applications of Microsoft ® Excel in Analytical Chemistry 中,發現更 多的範例、更多與試算表方法論相關的繁複說明和一些分析化學

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Fundamentals of Analytical Chemistry

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Page 1: ch03 Fundamentals of Analytical Chemistry

將試算表應用於分析化學中

第三章

我們會使用如 Quicken 的應用軟體來處理個人財務,而使用Mozilla Thunderbird 與 Microsoft® Outlook 等軟體來與朋友、親戚、同事進行溝通聯繫,所以個人電腦已經對我們生活中的每一部分,都

產生了革命性的影響。物理化學家使用如 Gaussian、GAMESS 與 MPQCC 等應用程式來進行量子計算問題。生物化學家與有機化學家使用如 Spartan 的分子力學程式來建立與探討分子的性質。無機化學家則探索使用 ChemDraw 程式來將分子予以視覺化。某些程式已經超越了當初它們的程式設定,而能夠使用在相當廣泛的各個領域

中。在分析化學以及大多數其他化學與科學研究工作中,試算表程式

對數值數據與文字數據提供了能夠儲存、分析與組織化的一種工具。

Microsoft® Excel 程式就是這類軟體程式的其中一個例子。

個人電腦革命已經為學生、化學家、生物學家與許多其他

科學家和工程師帶來了許多有用的工具。試算表就是這類應用軟

體之最佳範例之一。試算表具有多樣性、功能性強與容易上手等

各種優點。可以使用試算表來進行數據紀錄儲存、數學計算、統

計分析、曲線逼近、數據繪圖、財務分析、資料庫管理與各種其

他工作,其適用範圍唯有受限於我們的想像力而已。臻於完善的

試算表程式具有許多內建的功能,而有助於進行分析化學的計算

工作。在這整本書中,將會舉例說明如何進行這種工作的其中

一些,同時也會表示出從事這種工作的一些實際試算表。基於

Microsoft® Excel 2010 或 2007 等程式的知名度和容易取得性,我

們將會在這些範例和練習題中使用這些程式。除非有特別提出,

否則整體而言,我們將假設 Excel 程式已經結構化具有如製造商

所提供的一些選項功能。讀者也將會在姊妹書籍——第二版的

Applications of Microsoft® Excel in Analytical Chemistry 中,發現更

多的範例、更多與試算表方法論相關的繁複說明和一些分析化學

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分析化學:古典分析3-2

理論的延伸性處理方法。1

在本章中,將會介紹一些入門的試算表操作,包括鍵入文字和

數據、將儲存格予以程式化與進行一些很有用的計算過程。在後續

各章中,將會探討如何使用 Excel 的內建數值函數、統計函數和繪圖

功能來處理大量數據,並且將其顯示出來。

3A 記錄數據與進行計算

作者們的想法是:「一邊操作一邊學習」的學習效果,會比

「只是看看如何操作」的效果來得好。雖然軟體製造商對於製作產

品操作手冊的方式已經有了相當大的改變,然而常見的事實卻是,

當具有足夠的能力來有效地閱讀軟體操作手冊時,就不再需要這本

操作手冊了。需要謹記在心的是,作者們將嘗試依據分析化學的前

後文關係來設計出一系列試算表範例。唯有當需要進行特殊的工作

時,才會以部分篇幅去介紹其中的語法與指令,所以如果讀者需要

更多的相關詳細資訊,請自行參閱 Excel help 視窗或者手邊的軟體

說明文件。藉由使用滑鼠按鍵點選 Excel 視窗螢幕右上方角落中的

Help 圖像,或者按下 F1 鍵等兩種作法都能夠尋求協助。在任何一

種狀況中,都會開啟一個新的視窗,讀者可以在其中鍵入問題,並

且可以獲得與內文有關的協助。

3A-1 啟動

在本書中將假設讀者是熟悉 WindowsTM 軟體的。如果讀者對於

操作視窗軟體需要協助時,可以查詢 Windows 指南 Getting Started

或者使用視窗軟體所提供的線上協助設備。為了啟動 Excel 程式,

可以藉由雙擊顯示在桌面下欄的 Excel 圖像,或者使用 Start 按鍵,

然後點選 Start/All Programs/Microsoft Office/Microsoft Office Excel

2010(或者如果讀者的軟體版本是 2007 年,也可以採用此作法)而

1 有關試算表應用於化學中的更多相關資料,可以參考 S. R. Crouch and F. J. Holler, Applications of Microsoft® Excel in Analytical Chemistry, 2nd ed., Belmont, CA: Brooks/Cole, 2014.

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第三章 將試算表應用於分析化學中 ■ 3-3

啟動之。接著在電腦螢幕中就會出現如圖 3-1 中的視窗。

在 Excel 2007 以前的 Excel 版本包括有,如檔案、編輯、檢

視、插入、格式與工具,還有其他各項選單。在 Excel 2007 和 2010

版本中,已經將這些選單和工具列都予以完全除去,並且使用功能

區——圖像和命令的一種二維布局來取代之。例如常用、插入、版

面配置、公式、資料、校閱與檢視等每一組下拉式選單,都有著不

同的功能區,在其中也有著屬於它們自己的一組圖像和說明。雖然

功能區會占據空間,但是可以藉由點擊將功能區最小化的箭頭、透

過鍵入 Ctrl + F1,或者在功能區上的任何位置按下滑鼠右鍵,並且

從出現的目錄中選擇最小化功能區 (N) 等各種作法,都能夠將功能

區予以最小化。為了讓工作區達到最大化,我們建議讀者採用功能

區最小化的方式來操作軟體。 Excel 2007 並沒有 File 按鈕。取代的

指令如儲存、列印、開啟、關閉和傳送等各項都位於常用下拉選單

之左邊的 Office 按鈕選項中。

在圖 3-1 的功能區下方是由呈現出欄列分布形態的一排排儲存

格所組成的工作表。在其中,將各列依序標示為 1、2、3 等等,而

圖 3-1 在 Microsoft Excel 程式中開啟的視窗。請注意,File 按鍵、快速存取工具列、活化儲存格與滑鼠游標等各項的位置。

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分析化學:古典分析3-4

各欄則依序標示為 A、B、C 等等。每一個儲存格有經由它的位址而

設定的特有位置。譬如在圖 3-1 中,由粗黑線所環繞標誌的活化儲

存格具有 A1 的位址。活化儲存格的位址通常會表示在所顯示的工

作表之第一欄正上方,也就是公式欄位的方塊欄位中。藉由點選工

作表中的其他儲存格,就能夠驗證這種活化儲存格的顯示方式。工

作簿是許多工作表的一種集合,並且當點擊在底部標示為 Sheet1、

Sheet2 等等的下拉式選單時,就能夠涵蓋所提供的多重工作表。試

算表一詞是一般化的用詞,並且通常指的就是工作表。

3A-2 計算莫耳質量

首先要建構出計算硫酸之莫耳質量的一份試算表。在此時,讀

者將學習到如何輸入文字和數據、如何輸入公式,和如何將試算表

予以檔案化。

在工作表中輸入文字和數據

儲存格可以包含文字、數值或者公式。可以透過將一些文字鍵

入試算表的方式來開始這份工作。點選 A1 儲存格,然後鍵入 Molar

Mass of Sulfuric Acid,接著按下輸入按鍵 [↵]。這是試算表的標題。

請注意,當輸入標題之後,此時的活化儲存格是 A2。在這個儲存

格裡,鍵入 AM H[↵] 作為標題,以表明是氫的原子量。在 A3 格

中,輸入 AM S[↵],並且在 A4 格中,輸入 AM O[↵]。而在 A6 儲

存格中,輸入 Sulfuric Acid[↵]。接著在標題 AM H 右邊的 B2 儲存

格中,輸入氫的原子量 1.00794。同樣在 B3 儲存格中,輸入硫的原

子量 32.066,並且在 B4 儲存格中,輸入氧的原子量 15.9994。當進

行輸入動作時,所輸入的數據會出在公式欄位中。如果輸入錯誤,

只需要將滑鼠點擊在公式欄位中,並且做出必要的修改。將這份試

算表的標題改成粗體字型,如此就能夠輕易將它和工作表的其他部

分做出區分。要進行這個過程時,首先選擇 A1 儲存格。在公式欄

位中,使用滑鼠拖拉過 Molar Mass of Sulfuric Acid,而選取整個標

題。當標題已經被選取之後,在常用下拉式選單的字型群組中,點

選粗體按鍵(請參考邊欄) 。這個動作將會使得標題呈現為粗體字

型。

B

Page 5: ch03 Fundamentals of Analytical Chemistry

第三章 將試算表應用於分析化學中 ■ 3-5

鍵入公式

在 B6 儲存格中,輸入希望 Excel 程式用來計算出硫酸莫耳質量

時所使用的公式。將下列內容輸入 B6 儲存格中︰

這個表示式稱為公式。在 Excel 程式中,公式的輸入方式是先

從鍵入等號 [=],接著再鍵入所需要的數值表示式。這個公式藉由將

氫的原子量(B2 儲存格)相加兩次,然後加上硫的原子量(B3 儲

存格),最後再相加氧的原子量(B4 儲存格)四次等計算方式而計

算出 H2SO4 的莫耳質量。所獲得的結果應該就表示在圖 3-2 中。

請注意在圖 3-2 中,Excel 程式使用小數點後四位數的方式顯示

出硫酸的莫耳質量。在第 6 章,將會討論到有效數字規定,因為已

知硫的原子量準確到小數點以下三位而已,所以也必須以小數點後

後三位數的方式來顯示出莫耳質量。 因此,H2SO4 之莫耳質量的一

種更適當的計算結果將是 98.079。為了改變數字位數,先顯示出常

用功能區,再點選 B6 儲存格。從儲存格群組中,選擇格式指令,接

著從下拉選單中選擇儲存格格式 (E)。然後在電腦螢幕中就會顯示出

如圖 3-3 顯示的儲存格格式視窗。

在 Excel 程式中,公式通常是使用等

號 [=] 開始。

圖 3-2 計算硫酸之莫耳質量的 Excel 試算表。

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分析化學:古典分析3-6

選擇數值下拉選單,然後在選單列表中選擇數值。接著在小數

點位數 (D) 欄位中選擇或者輸入 3。再敲擊 OK 按鈕。此時的 B6 儲

存格應該會顯示出 98.079。請注意,改變小數點後位數的效果,可

以在儲存格格式視窗的範例欄位內預覽之。藉由敲擊在常用功能區

之數值群組的增加小數位數或者減少小數位數等兩個按鈕(請參考

邊欄)的方式來增加或減少小數點後的位數。

將工作表文件化

因為試算表之計算結果通常不會包含所輸入的公式,或者表示

出哪一個儲存格會包含有數據,所以使用文件化方式來說明做了哪

些工作,乃是很重要的。有幾個不同的文件化流程作法,但是在此

處將使用一種簡單方法來介紹文件化的作法。先活化 A9 儲存格,再

輸入 Documentation [↵]。讓這個儲存格中的字型呈現為粗體字。而

在 B2 到 B4 儲存格中則包含使用者所輸入的數值,因此在 A10 裡輸

入 B2︰B4 = user entries [↵]。在此處,B2 和 B4 之間的冒號會指定

出範圍。因此,B2︰B4 代表由 B2 到 B4 儲存格之間的範圍。

在 A11 儲存格中輸入

圖 3-3 儲存格格式視窗。

Page 7: ch03 Fundamentals of Analytical Chemistry

第三章 將試算表應用於分析化學中 ■ 3-7

此時的試算表應該就如圖 3-4 中所表示的一樣。這個文件化指令表

示出,數值是由使用者所輸入的,並且也顯示出計算硫酸之莫耳質

量時所使用的公式被輸入於 B6 儲存格中。在許多情況中,很明顯地

可以知道哪幾個儲存格會包含使用者所輸入的數據。因此,文件化

部分都將只會包含公式而已。

如果有需要,藉由按下檔案按鈕(在 Excel 2007 版本為 Office

按鈕),然後選擇 Save As,就能夠將這個檔案儲存在硬碟中。也

可以儲存為 Excel Workbook 格式,或其他格式,包括與 Excel 97-

2003 版本相容的格式。選擇 Excel Workbook,並輸入一個位置和

molarmass 的檔案名稱。此時,Excel 程式會自動在檔案名稱上附加

上檔案附加名稱 .xlsx,因此檔案名稱就會出現為 molarmass.xlsx。

選擇符合 Excel 97-2003 版本相容的格式時,就會在檔案名稱附加上

.xls 的檔案附加名稱。

3B 更複雜的範例

Excel 程式可以應用於包括數值、統計和圖表等各種功能之許多

更為複雜的操作中。本章將說明其中一些操作。

3B-1 實驗記錄簿範例

對於下一個例子,將會使用 Excel 程式進行如氯化物之重量測

圖 3-4 計算硫酸之莫耳質量,而且包括已

經文件化部分的一份

試算表之最後形式。 請注意,為了讓圖示

更一目瞭然,所以

在圖中忽略 Excel 程式的功能區和公式欄

位。

當按住控制鍵 (Ctrl) 的同時,也按壓並

釋放在鍵盤上數字 1 左邊的抑音符號 ` 鍵,就會揭示出在

工作表中的所有公

式。然後釋放 Ctrl 鍵。為了恢復回到

原來的結果,可以

重複 Ctrl + ` 的操

作。

Page 8: ch03 Fundamentals of Analytical Chemistry

分析化學:古典分析3-8

定方法的圖 2-24 所說明的一些實驗記錄本功能。在這個例子中,將

會學習到如何改變各列的寬度、如何使用填滿控點來填入儲存格,

以及如何進行更複雜的計算過程。

在工作表中輸入文字

點選 A1 儲存格,並輸入 Gravimetric Determination of

Chloride,接著按下輸入鍵 [↵]。請注意,接著如下列所表示的,繼

續在 A 欄的其他儲存格中輸入文字。

當文字輸入完成之後,工作表應該就如圖 3-5 所表示的一般。

改變欄位的寬度

請注意到,輸入在 A 欄的標題其寬度會大於欄位寬度。如圖

3-6a 所表示的,當將滑鼠游標置放在欄位標題中的 A 欄與 B 欄之間

圖 3-5 當文字輸入完成之後,所得到的工

作表之外觀。

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第三章 將試算表應用於分析化學中 ■ 3-9

的中間界線,再往右拖拉界線時,就可以改變欄位的寬度,而如圖

3-6b 所表示的,所有的文字就能夠顯示在欄位中。

在試算表中輸入數字

現在將在試算表中輸入一些數值型數據。點選 B2 儲存格,並

輸入

為了在 B5 儲存格中能夠計算出樣品的質量,需要計算出在 B3 儲存

格的數據與 B4 儲存格的數據等兩者之間的差異值,所以鍵入

接著可以繼續輸入樣品 2 和樣品 3 等兩者的數據,所以整個工作表

的外觀就如圖 3-7 所表示的一般。

利用填滿控點來填寫儲存格

除了各個儲存格所對應的數據是不同的以外,C5 儲存格與 D5

儲存格中的公式,與 B5 儲存格的公式是一樣的。在 C5 儲存格中,

希望能夠計算出 C3 儲存格與 C4 儲存格等兩者的內含數值之間的差

異值,而在 D5 儲存格中,則希望能計算出 D3 儲存格與 D4 儲存格

等兩者的內含數值之間的差異值。因此可以在 C5 儲存格與 D5 儲存

請注意,關於儲存

格之名稱,無論輸

入的是小寫字母或

者大寫字母,Excel 程式都能夠處理

之。Excel 程式會將它們全部當作是大

寫字母。

圖 3-6 改變欄位寬度。左邊圖示為先將滑鼠游標置放在 A 欄與 B 欄之間的中間界線,再往右拖拉至右邊圖示中所表示的位置即可。

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分析化學:古典分析3-10

格等兩者中,鍵入與 B5 儲存格相同的公式,但是在 Excel 程式中則

提供了一種便利的方式,而能夠自動複製公式,並且自動地將儲存

格的參考位置更改成能夠對應到適當的數值。為了將緊臨儲存格中

的公式複製成已經存在的公式,只需要點選含有該公式的儲存格,

在本範例中是 B5 儲存格,接著點選填滿控點(請參考圖 3-1),並

且往右拖拉長方形的一個邊角,直到它涵蓋了希望複製有公式的那

些儲存格為止。好的!現在就嘗試這個操作吧。點選 B5 儲存格,再

點選填滿控點,並往右拖拉直到涵蓋 C5 儲存格與 D5 儲存格為止。

然後鬆開滑鼠按鍵,試算表就會出現如圖 3-8 所表示的一般。現在

點選 B5 儲存格,並觀察公式欄位中的公式。再將這個公式與 C5 儲

存格與 D5 儲存格等兩者的公式來加以比較。改變的儲存格參考位

置,稱為相對參考位置 (relative reference)。

當複製公式到另一

個儲存格時,相關

的儲存格參考位置

會改變。除非已經

下指令不要創造出

相對參考位置,否

則 E x c e l 會自動創造出相對參考位

置。

圖 3-7 氯化物之重量測定法的樣品數據輸入值。

圖 3-8 使用填滿控點來將公式複製到試算表的相鄰儲存格中。在這個範例中,先點選 B5 儲存格,再點選填滿控點,接著往右拖拉長方形,直到涵蓋 C5 儲存格與 D5 儲存格為止。在 B5、C5 與 D5 等各個儲存格中的公式是相同的,但是在公式中的儲存格參考位置,則分別依序對應於 B、C 與 D 等各欄位。

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第三章 將試算表應用於分析化學中 ■ 3-11

使用填滿控點,可

以將儲存格位的內

容複製到水平或者

垂直方向的其他儲

存格位中,但是無

法同時兼顧到這兩

個方向的所有儲存

格位。只需要點選

填滿控點,再由當

時的儲存格位拖拉

到想要將原始儲存

格內容複製過去的

全部儲存格之最後

一個即可。

如圖 3-9 所表示的,現在可以在 7、8 與 9 等各列中輸入數據。

接著點選 B9 儲存格,並鍵入下列公式:

同樣再點選 B9 儲存格,接著點選填滿控點,並拖拉至涵蓋 C 欄與

D 欄為止,而將公式複製到 C9 與 D9 的儲存格。對於全部三只坩堝

而言,現在應該已經計算出其中的氯化銀質量。

使用 Excel 進行複雜計算

就如將會在第 12 章所學習到的,使用來計算出每一份樣品中之

% 氯化物含量的方程式為

現在的工作是將這個方程式轉換成 Excel 的公式,並如下列所表示

的,將它輸入在 B11 儲存格中。

一旦輸入這個公式之後,點選 B11 儲存格,再由填滿控點開始拖

圖 3-9 在準備過程中將數據輸入試算表中,以便於計算坩堝中的乾燥氯化銀之質量值。

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分析化學:古典分析3-12

拉,而將公式複製到 C11 儲存格與 D11 儲存格中。如圖 3-10 所表示

的,現在於試算表中,應該會出現有樣品 2 與樣品 3 的 %氯化物濃

度值。

將工作表文件化

因為已經完成了計算過程,所以此時可以將試算表予以文件

化。在 A13 儲存格中,輸入 Documention [↵]。而在 B2 到 D5 儲存

格,以及從 B7 到 D9 儲存格中都包含有使用者所輸入的數值。在

A14 儲存格中,輸入 Cells B2︰D5 and B7︰D9 = Data entries [↵]。

現在需要將 B5︰D5、B9︰D9 與 B11︰D11 等各個儲存格已

經完成的計算過程予以文件化。不再如同莫耳質量之範例一般地作

法,亦即不需要將這些儲存格中的公式從頭重新再輸入一次,有一

種簡易方法可以將它們複製到文件檔儲存格中。這個快捷模式也可

以避免在輸入公式時發生輸入錯誤。為了說明這種方法,首先選擇

A15 儲存格,並且輸入 Cell B5 [↵]。在此時選擇 B5 儲存格,並且

讓公式欄位中所顯示出的公式予以反白。點擊在常用下拉選單中的

剪貼簿群組中的複製圖像,該圖像就如邊欄中所表示的。為了避免

Excel 程式複製了公式同時改變了儲存格參考位置,要敲擊鍵盤上

的 Esc 鍵以取消這些操作。然而所複製的文字依舊存在 Windows 剪

貼簿裡。接著選擇 A15 儲存格,並且將滑鼠游標放置在公式欄位中

圖 3-10 完成氯離子百分比濃度值的計算過程。在 B11 儲存格中輸入公式,並點選填滿控點,再往右拖拉直到涵蓋 D11 儲存格為止。

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第三章 將試算表應用於分析化學中 ■ 3-13

的 B5 之後方。點選如邊欄所顯示的貼上圖像。這次操作會將計算

樣品質量的公式以文字串形式複製到 A15 儲存格中。當使用填滿控

點時,除了相對參考位置會改成 C 和 D 欄位以外,在 C5 和 D5 儲

存格中也會使用相同公式。因為使用了相同的公式,所以文件化處

理過程並不需要將這些儲存格包括在其中。在 A16 儲存格中,輸入

Cell B9 [↵]。如同先前作法一般,從 B9 儲存格中複製公式。在 A17

儲存格中,輸入 Cell B11 [↵],並且複製這個儲存格中的公式。當完

成這些工作之後,試算表應該就如同圖 3-11 所顯示的一般。

3B-2 重量分析法的另一個範例

此時已經學習了如何解決一個重量分析法的問題,因此就可以

使用其中的一些基礎。在這個問題中,將要計算出 Fe 和 Fe3O4 在鐵

礦石的兩個樣品中所占的百分比值。已經以 Fe2O3 • xH2O 形式將樣

品沉澱下來,並且將殘渣灼燒成純的 Fe2O3。

圖 3-11 經過文件化處理的完整試算表。

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分析化學:古典分析3-14

更多的儲存格格式化

首先選擇 A1 儲存格,並且以粗體字型方式輸入如 Gravimetric

Analysis example 的標題。有兩種作法可供選擇,可以如同先前一

般,先以正體字型方式輸入標題,再選擇它,並且敲擊如邊欄所顯

示的粗體按鈕,或者在輸入文字之前先敲擊粗體按鈕,則隨後在活

化儲存格中所輸入的文字都會呈現為粗體字型。接著在 A2 儲存格中

輸入 Sample,並且將樣品數量輸入於 B2 和 C2 儲存格中。再於 A3

儲存格中輸入 mppt。在此時將學習如何將縮寫 ppt 以下標方式表示

出,而如同 mppt 一般。選擇 A3 儲存格。在公式欄位中使用滑鼠反

白(選擇)mppt 的 ppt 部分。由於 ppt 被反白,敲擊滑鼠右鍵,並

且從表單中選擇 Format Cells。此時應該會出現如圖 3-12 所顯示的

儲存格格式視窗。

請注意,因為 A3 儲存格中只包含文字,所以 Font 下拉選單會

自動出現在視窗中。請回顧在莫耳質量的例子中,當儲存格內的數

值或者整個儲存格被選取時,儲存格格式視窗中會包含 Number、

Alignment、Font、Border、Fill 和 Protection。請在 Effects 欄位中

選擇 Subscript,此時就會如圖示所顯示一般,會出現有打勾記號。

再敲 OK 按鈕,並且請注意到,此時在 A2 儲存格中會包含有 mppt

以作為沉澱物質量的標題。同理,可以在 A4、A5 和 A6 儲存格中,

B

圖 3-12 要進行下標格式處理的儲存格格式

視窗。

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第三章 將試算表應用於分析化學中 ■ 3-15

輸入 msamp、MFe 和 MO 以作為樣品質量、鐵原子量與氧原子量的標

題。

輸入數據

所分析的第一份樣品是 1.1324 g 樣品,從這份樣品中會獲得質

量為 0.5394 g 的沉澱物。在 B3 儲存格中,輸入沉澱物質量的數值

0.5394。在 B4 儲存格中,輸入樣品質量的數值 1.1324。在 B5 和 B6

儲存格中,輸入鐵的原子量 (55.847) 和氧的原子量 (15.9994)。此時

的試算表外觀應該就如同圖 3-13 一般。

計算莫耳質量

為了獲得所需要的百分比值,除了鐵和氧的原子量以外,還需

要 Fe2O3 和 Fe3O4 的莫耳質量。可以使用 Excel 程式來計算出這些莫

耳質量。在 A8 儲存格中,輸入 MFe2O3。因為 Excel 程式無法處理下

下標的作法,所以只能夠將 Fe2O3 全都處理成下標。同樣地在 A9 儲

存格中,輸入 MFe3O4。接著在 B8 儲存格中輸入

並且在 B9 儲存格中輸入

在此時,Fe2O3 的莫耳質量 (159.692) 和 Fe3O4 的莫耳質量 (231.539)

應該會出現在 B8 和 B9 儲存格中。如果顯示出的小數點以下位數超

過三位時,請改變數值形式而顯示成小數點以下只有三位數。

計算百分比值

下一項任務是使用樣品質量、沉澱物質量、莫耳質量和化學計

圖 3-13 在重量分析法中,樣品 1 的數據輸入項。

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分析化學:古典分析3-16

量關係之相關訊息,來計算出所需要的百分比值。在 A11 和 A12 儲

存格中輸入標題 %Fe 和 %Fe3O4。對於 Fe 而言,可以使用下列方程

式來計算出百分比值。

將公式輸入 B11 儲存格中

對於 % Fe,這個計算過程應該會回傳 33.32 的計算結果。如果顯示

出太多位數,要再次調整數值的有效數字位數。

對於 Fe3O4 而言,計算百分比值的方程式為

將公式輸入 B12 儲存格中

對於 % Fe3O4,這個計算過程應該會回傳 46.04 的計算結果。請

注意,因為這些計算過程只涉及乘除運算,所以不需要告訴 Excel

程式,關於計算過程的優先順序指令。當有乘法或除法與加法或減

法結合在一起時,運算的先後順序就有其必要了。

計算樣品 2 的百分比值:使用絕對參考位置

對於樣品 2,1.4578 g 的樣品質量可以獲得質量為 0.6893 g 的沉

澱物。將這些數值輸入於 C3 和 C4 儲存格中。可以使用在 B5 儲存

格中的相同之鐵原子量,和在 B8 和 B9 儲存格中的 Fe2O3 和 Fe3O4

之相同莫耳質量於百分比值的計算過程中。因此當複製公式到 C11

和 C12 儲存格時,不能夠將參考位置的 B8 和 B9 儲存格視為相對參

考位置。而必須在欄位字母前放置一個美元符號,並且在列位字母

前放置第二個美元符號,而讓參考位置成為絕對參考位置。為了改

變這些參考位置,將使用 Excel 程式的 Find and Replace 功能。當滑

鼠游標點選在 A1 儲存格時,點擊常用功能區上的 Find & Select。然

後從下拉式選單中,選擇 Replace...。如圖 3-14 所表示的,在 Find

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第三章 將試算表應用於分析化學中 ■ 3-17

欄位中輸入 B5,而在 Replace 欄位中輸入 $B$5。對參考位置 B8 和

B9 進行重複的操作。因此這些儲存格就成為

然後就能夠將這些結果複製到 C11 和 C12 儲存格中,以計算出

樣品 2 的百分比值。當複製完成之後,點擊 C11 儲存格,並且請注

意到,唯有沒有美元符號的相對參考位置已經改變成 C 欄的數字。

在經過文件化處理的最後試算表外觀就如圖 3-15 所表示的。可以將

試算表以類似 grav_analysis.xls 的檔案名稱儲存在硬碟中。

在這一章中,已經開始探索如何將試算表應用於分析化學中。

作者們已經檢查了試算表所使用的大多數基本操作,其中包括數值

和文字的輸入與格式化、基本的計算運算和使用相對性與絕對性儲

存格參考位置。在本書和輔助教材 Applications of Microsoft® Excel in

圖 3-14 使用絕對位置的數值來定位並取

代相對位置的數值。

圖 3-15 重量分析法範例的完整工作表。

Page 18: ch03 Fundamentals of Analytical Chemistry

分析化學:古典分析3-18

Analytical Chemistry 中的其他試算表,2 作者們所建立的技巧,讓我

們應用與學習到與 Excel 程式相關的資訊。

2 S. R. Crouch and F. J. Holler, Applications of Microsoft Excel® in Analytical Chemistry, 2nd ed., Belmont, CA: Brooks/Cole, 2014.

網路功課

  請使用搜索引擎搜尋到 Excel 2010 版本支援的檔案格式。請使用檔案附加名稱 .csv、.dbf 和 .ods 來描述檔案。Excel 程式可以打開這些檔案格式中的哪幾種,並且它能夠被儲存成這些檔案格式中的哪幾種?請搜尋出 Excel 2010 版本不支援的檔案格式。.wks 檔案格式是什麼?.xlc 檔案格式又是什麼?有任何程式能夠將 Lotus 1-2-3 檔案轉成 Excel 程式相容的檔案嗎?

問題與討論

3-1 在 Excel 程式的輔助說明中閱讀過與下列各項相關的文件之後,請描述出下列各

項 Excel 程式之內建函數的用途。(a) SQRT。(b) AVERAGE。(c) PI。(d) FACT。(e) EXP。(f) LOG。

3-2 請使用 Excel 程式的輔助說明來尋找 COUNT 函數的用途。請使用這個函數來偵測在圖 3-10 之試算表中,每一個欄位中的數據數目。對於在試算表之已知區

域中所鍵入的數據數目,很適合使用計

數函數來偵測之。

3-3 有很多方法能夠將工作表輸入項和計算過程予以文件化。請使用搜索引擎來搜

尋出這些方法中的其中一些,並且使用

工作表範例來詳細描述它們。

3-4 請使用 Excel 程式的 Find/Replace 功能來將圖 3-10 之試算表中包含 27 的全部數值都取代成 26。

3-5 請在空白的試算表中輸入右邊附圖之試算表中的所有數值。請使用 Excel 程式的輔助說明來學習 Excel 程式的 Sort&

Filter 功能的操作。Excel 程式能夠將數值由最小排序到最大嗎?

3-6 接著在問題 3-5 之工作表的 B 欄位中,輸入一些數值。在 Excel 程式中,有幾種方法能夠完成這項操作。可以在 B 欄位底部的一個儲存格中,藉由輸入 = SUM(B2︰B12) 而產生加總的功能。這個操作應該會回傳數值 416。也可以藉由點擊常用功能區之編輯群組的自動加總

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第三章 將試算表應用於分析化學中 ■ 3-19

按鍵,以產生 AUTOSUM 功能。可以在 Excel 程式中,採用這種方式,而使用滑鼠選擇各項數值以進行加總,並且顯示

出相同的計算結果。在公式欄位中,確

認 AUTOSUM 會產生和手動輸入的公式剛好相同的公式。

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分析化學:古典分析3-20