В пособии рассмотрен широкой круг задач теории аналитической химии и статистической обработки результатов измерения с применением программируемых микрокалькуляторов и больших ЭВМ единой серии.
Содержатся сведения, необходимые для составления программ и их выполнения, а также тексты программ для расчета кривых титрования, растворимости осадков, оптимальных условий фотометрического определения и т. д.
Учебное пособие по применению ЭВМ в химико-аналитических расчетах является дополнением к книге В. П. Васильева «Аналитическая химия» (М., Высшая школа, 1989). Выпуск пособия вызван острой потребностью в подобного рода литературе в связи с возрастающим практическим использованием ЭВМ в учебном процессе и научно-исследовательской работе.
В учебном пособии по необходимости в краткой форме изложены математические основы программирования применительно к расчету химических равновесий и решению аналитических задач, а также статистической обработке результатов анализа с использованием ЭВМ и программируемых микрокалькуляторов типа «Электроника».
На этой основе рассмотрены принципы машинного расчета равновесий и решения других задач, достаточно подробно описано составление конкретных программ и приведены собственно программы с указанием условий их применения. Усвоив изложенный материал, студент может самостоятельно составлять программы для расчета различных ситуаций, возникающих в условиях практического решения аналитических задач, поиска оптимальных условий проведения реакции или выполнения измерений.
Авторы глубоко благодарны рецензентам – сотрудникам кафедры химической метрологии Харьковского госуниверситета, руководимой доц. А. А. Бугаевским, и проф. В. И. Гороховской за ценные замечания.
Все критические замечания будут с благодарностью приняты.
| Предисловие | 3 |
| Глава 1. Основы математических методов, применяемых в химико-аналитических расчетах | 4 |
| 1.1. Закон действующих масс и основные математические соотношения, характеризующие равновесие в растворе | 4 |
| 1.1.1. Закон действующих масс | 4 |
| 1.1.2. Материальный баланс системы | 8 |
| 1.1.3. Условные константы равновесия | 10 |
| 1.1.4. Долевое распределение частиц | 13 |
| 1.1.5. Определение общих концентраций компонентов раствора с заданным равновесным составом | 14 |
| 1.2. Решение нелинейных уравнений итерационными методами | 17 |
| 1.3. Решение систем линейных уравнений | 19 |
| 1.4. Статистическая обработка результатов измерений | 21 |
| 1.4.1. Оценка случайной погрешности | 22 |
| 1.4.2. Статистические методы проверки | 27 |
| 1.4.3. Оценка погрешностей косвенных измерений | 32 |
| 1.4.4. Метод наименьших квадратов | 34 |
| Глава 2. Химико-аналитическне расчеты на программируемых микрокалькуляторах типа «Электроника Б3-34» | 38 |
| 2.1. Особенности программирования при использовании микрокалькуляторов | 38 |
| 2.2. Расчет равновесий в гомогенных системах | 39 |
| 2.2.1. Диаграммы долевого распределения равновесных форм в растворе | 39 |
| 2.2.2. Расчет равновесных концентраций при заданных общих концентрациях комплексообразователя и лиганда | 42 |
| 2.2.3. Расчет кислотно-основных равновесий | 46 |
| 2.2.4. Расчет начальной концентрации реагента, необходимой для создания заданной концентрации одной равновесной формы в растворе | 49 |
| 2.3. Примеры составления программ для расчета гетерогенных равновесий 55 |
| 2.3.1. Растворимость осадка состава MnAm | 56 |
| 2.3.2. Расчет растворимости осадка MnAm при избытке одноименного иона | 58 |
| 2.3.4. Вспомогательные программы для расчета равновесий в растворах | 60 |
| 2.4.1. Расчет условных констант равновесия | 60 |
| 2.4.2. Расчет концентрационных констант равновесия при заданной ионной силе раствора | 62 |
| 2.5. Расчет кривых титрования | 64 |
| 2.5.1. Кислотно-основное титрование | 65 |
| 2.5.2. Комплексометрическое титрование | |
| 2.5.3. Осадительное титрование | 69 |
| 2.6. Программы статистической обработки результатов измерений | 70 |
| 2.6.1. Расчет среднего, дисперсии и среднего квадратического отклонения | 70 |
| 2.6.2. Корреляционный анализ | 71 |
| 2.6.3. Обработка нелинейных зависимостей по методу наименьших квадратов | 73 |
| 2.6.4. Аналитический расчет концентраций компонентов смеси окрашенных веществ в фотометрическом анализе | 77 |
| Глава 3. Химико-аналитические расчеты с применением универсальной ФОРТРАН-программы RRSU | 81 |
| 3.1. Универсальная ФОРТРАН-программа RRSU для расчета концентраций разновесных форм в системах с произвольным числом и стехиометрией реакций | 81 |
| 3.1.1. Сущность метода Бринкли | 81 |
| 3.1.2. Описание программы RRSU | 90 |
| 3.1.3. Особенности подготовки данных для расчета по программе RRSU | 93 |
| 3.1.4. Правила пользования программой RRSU | 93 |
| 3.2. Расчеты кривых комплексонометрических титрований с учетом возможных взаимодействий в растворе | 96 |
| 3.3. Расчет растворимости осадков в сложных системах | 99 |
| 3.4. Расчет оптимальных условий фотометрических определений | 102 |
| 3.5. Другие области применения программы RRSU | 104 |
| Литература | 105 |
| Приложение. Текст программы RRSU | 106 |
