Onínọmbà Data Kemikali ati Python: pandas, Stoichiometry ati Iṣatunṣe

Awọn anfani:

• Agbara lati ṣe ipilẹ awọn abajade nọmba lori koodu Python ti a ṣe kuku ju laro ọrọ ti awoṣe ede naa
• Agbara lati kọ stoichiometry, isọdọtun ati koodu mimọ data si oye atọwọda ati idanwo pẹlu awọn apẹẹrẹ pẹlu awọn idahun ti a mọ
• Agbara lati ṣe idiwọ awọn aṣiṣe itupalẹ data nipa sisọ awọn ẹka nigbagbogbo ati ṣayẹwo aṣẹ wọn

Kemistri kun fun awọn nọmba: awọn iwọn, awọn iwọn didun, awọn iye gbigba, awọn ikore, awọn ifọkansi. Ṣiṣẹda data pẹlu ọwọ jẹ o lọra ati asise-prone. AI pese awọn iṣẹ pataki meji nibi: (1) kọ koodu Python ti o ṣe ilana data, (2) ṣiṣẹ koodu yẹn (ni agbegbe ti o le ṣiṣe koodu naa) ati fun abajade ipinnu. Ilana ti o ṣe pataki ni eyi: fi iṣiro naa silẹ si abajade ti koodu ti a ṣe, kii ṣe si "asọtẹlẹ ọrọ" ti awoṣe ede. Awoṣe ede "Kini 142 × 0.05?" le ma dahun ibeere ti ko tọ; ṣugbọn ila Python ti o kọ nigbagbogbo ṣe iṣiro deede. Ninu ẹyọ yii, a yoo kọ ẹkọ itupalẹ data kemikali pẹlu AI pẹlu imọ-jinlẹ yii.

Kí nìdí ni koodu dara ju isorosi lafaimo?

Awoṣe ede ṣe iṣiro nipa “sọtẹlẹ abajade ti o ṣeeṣe”; nitorina o le jẹ aṣiṣe pẹlu awọn nọmba nla tabi iṣiro-igbesẹ pupọ. Lakoko ti Python ikosile 142 * 0.05 jẹ ipinnu: nigbagbogbo pada 7.1. Nitorinaa ilana: maṣe jẹ ki AI ṣe iṣiro, tẹ CODE ti iṣiro naa ki o ṣiṣẹ koodu naa. Nitorinaa o lo ẹda ti AI (kọ koodu naa) ati mu ẹgbẹ ti ko ni igbẹkẹle (isiro ori).

Imọran: Nigbati o ba gba abajade nọmba kan lati AI, sọ pe "ṣaju eyi pẹlu laini Python." Awọn koodu funrararẹ mejeeji jẹrisi akọọlẹ naa ati gba ọ laaye lati ṣiṣẹ ati jẹrisi rẹ. Ti o ko ba ri koodu kan, maṣe gbẹkẹle nọmba naa.

Awọn iṣẹ ṣiṣe itupalẹ data aṣoju ni kemistri

• Stoichiometry: moolu, ọpọ, reagent diwọn, ikore imọ-jinlẹ, iṣiro ikore ogorun.
• Ifojusi: molarity, dilution (M1V1 = M2V2), awọn iyipada ppm.
• Isọdiwọn: Yiya laini isọdọtun pẹlu ofin Beer-Lambert (absorbance ∝ ifọkansi) ati iṣiro aimọ.
• Isọdi data: awọn tabili wiwọn kika pẹlu pandas, awọn itọsi ita gbangba, iyatọ/itọkasi iwọn.
• Iworan: iyaworan ti tẹ odiwọn, aworan kinetics, titration titration.

Igbesẹ nipasẹ igbese: Ailewu data data pẹlu AI

1. Setumo data: Kedere fun awọn ọwọn, sipo, awọn ila ayẹwo. Ti ko ba si ẹyọkan, AI ṣe awọn arosinu.
2. Beere koodu, kii ṣe awọn abajade: sọ "Kọ pandas/NumPy koodu ti o ṣe iṣiro eyi".
3. Ṣiṣe koodu naa: Ṣiṣe funrararẹ tabi ni agbegbe ti o le ṣiṣẹ koodu.
4. Idanwo pẹlu ọran ti o rọrun: Ṣe idanwo koodu pẹlu apẹẹrẹ kekere nibiti o ti mọ idahun naa.
5. Ẹyọ ati ṣayẹwo aṣẹ: Njẹ ẹyọ ati titobi abajade jẹ ọgbọn ti ara bi?
6. Iwe-ipamọ: Ṣafikun koodu naa ki o si wujade si iwe ajako idanwo (ẹyọkan 8).

Mẹrin daakọ awọn awoṣe

1) Stoichiometry ati ipin ogorun:

Idahun: salicylic acid (MA 138.12) + acetic anhydride -> aspirin (MA 180.16) .Data: 2.00 g ti salicylic acid ti a lo, acetic anhydride ni excess.Aspirin gba: 2.15 g.Task: Kọ Python koodu ti o siro awọn theoretical esi ati awọn ogorun ikore. ko ṣe iṣiro ni ori; o kan fun executable koodu.

2) Iṣatunṣe Beer-Lambert:

Data odiwọn (ifojusi mol / L -> absorbance): 0.00-> 0.02, 0.02-> 0.21, 0.04-> 0.40, 0.06-> 0.62, 0,08-> 0,79. Aimọ gbigba ayẹwo: 0,50. Iṣẹ-ṣiṣe: Ṣe isọdiwọn laini pẹlu numpy.polyfit, slope/intercept ati Ṣe iṣiro R^2, wa ifọkansi aimọ. Idite data + fit ila pẹlu matplotlib.

3) apẹrẹ wiwọn pẹlu pandas:

Mo ni CSV: ọwọn = ayẹwo, weight_g, volume_mL, absorbance. Iṣẹ-ṣiṣe: ka pẹlu pandas, iṣiro ifọkansi (g / L) fun apẹẹrẹ kọọkan, samisi awọn ori ila pẹlu gbigba <0 bi ko tọ, fun koodu lati tẹ sita awọn ọna ati iyapa std ti awọn ẹgbẹ. Pato awọn sipo pẹlu laini asọye.

4) Ijerisi akọọlẹ dilution:

Mo fẹ lati mura 100 milimita ti ojutu 0.05 M lati ojutu ọja iṣura 0.5 M. Iṣẹ-ṣiṣe: Kọ laini Python ti o ṣe iṣiro iwọn didun iṣura ti a beere pẹlu M1V1=M2V2. Ṣe atẹjade abajade ni ML ki o rii daju bi asọye pe fomipo-pupọ 10 ni a nireti fun ayẹwo ọgbọn kan.

Ailagbara kiakia / Alagbara kiakia

Alailagbara:

Elo ni aspirin wa lati 2 giramu ti salicylic acid?

AI fun nọmba kan lati ori; Ti o ba ranti awọn iwuwo molikula lọna ti ko tọ, abajade yoo daru ati bi a ṣe ṣe iṣiro rẹ kii yoo han.

Lagbara:

Ro pe salicylic acid MA = 138.12, aspirin MA = 180.16, mass=2.00 g, ikore 100%. Iṣẹ-ṣiṣe: Kọ koodu Python ti o ṣe iṣiro ibi-itumọ ti aspirin; sọ asọye ni igbesẹ kọọkan (mole -> mol -> ọpọ), tẹjade abajade ni g.

Iyatọ: awọn iwuwo molikula ti a fun, koodu ti o beere, asọye asọye, ẹyọkan pato. Abajade jẹ mejeeji deede ati iṣatunṣe.

Isorosi asotele ati be be lo pa koodu

Iwọn

Asọtẹlẹ ọrọ-ọrọ awoṣe awoṣe

Python ṣiṣe

Iṣiro išedede

Iyipada, aṣiṣe le ṣẹlẹ

Ipinnu, pato

Ṣiṣayẹwo

Iṣẹyun (ko ṣe akiyesi bi o ṣe jade)

Ga (koodu han)

repeatability

kekere

ga

Titele Unit

alailagbara

Le jẹ ṣiṣi silẹ ni koodu

Lilo to dara

Ero, ile be

Abajade nọmba ipari

mini igba

Ọran 1 - Isorosi isiro aṣiṣe. Ọmọ ile-iwe kan beere AI “0.0145 mol × 180.16 g/mol?” o beere; "2.72 g," AI sọ. Lootọ o jẹ 2.61g. Nigbati ọmọ ile-iwe naa sọ pe “fi eyi han ni Python”, YZ kowe 0.0145 * 180.16 ati pe o jade bi 2,612; Idahun ọrọ akọkọ ko tọ. Ẹkọ: fẹ koodu paapaa fun isodipupo rọrun pupọ.

Ọran 2 - R² ṣayẹwo ni isọdiwọn. Ọkan olumulo ní Beer-Lambert odiwọn ṣe; O wa ni R² = 0.981. AI sọ pe “laini, igbẹkẹle” ṣugbọn aaye ni ifọkansi ti o ga julọ wa labẹ laini (ekunrere). Nigbati olumulo ba rii iyaya naa, o gbe aaye ti o ga julọ jade ni sakani laini, R² pọ si 0.999. Eko: R² nikan ko to; wo awọn iṣẹku / Idite.

Case 3 - Unit iporuru. Ninu itupalẹ kan ko ṣe akiyesi boya ifọkansi jẹ mg/L tabi g/L; AI ro pe g / L ati awọn abajade jẹ awọn akoko 1000 aṣiṣe. O ti wa ni titunse nigbati olumulo pato pato awọn apa ọwọn. Ẹkọ: nigbagbogbo kuru ẹyọkan, ro pe AI jẹ gbowolori.

Awọn aṣiṣe ti o wọpọ

• Gbẹkẹle nọmba ọrọ. Nigbagbogbo beere ati ṣiṣe koodu kuku ju ṣiṣe iṣiro opolo.
• Ko pato awọn kuro. Dapọ mg/L pẹlu g/L, mL pẹlu L, fa a 1000-fold aṣiṣe.
• Ko ṣe idanwo koodu naa. Nbere si data nla laisi idanwo pẹlu apẹẹrẹ kekere nibiti a ti mọ idahun naa.
• Ṣiṣaro R² gẹgẹbi ami iyasọtọ nikan. Gbẹkẹle awọn aaye ti kii ṣe laini laini ri wọn ni aworan.
• Rekọja reagenti oluyẹwo. Iṣiro ikore imọ-jinlẹ laisi ipinnu ipinnu aropin ni stoichiometry.
• Ijadejade igbesẹ pataki. Ijabọ abajade si awọn nọmba 8 nigbati wiwọn jẹ awọn nọmba pataki 3.

Išọra: Paapaa koodu ti AI kọ le jẹ aṣiṣe (orukọ iwe ti ko tọ, agbekalẹ aṣiṣe). Ṣiṣe koodu naa jẹ ki abajade jẹ ipinnu, ṣugbọn o gbọdọ jẹrisi pẹlu apẹẹrẹ ti a mọ pe koodu naa ṣe iṣiro ohun ti o tọ.

Ni akojọpọ

• Fi awọn abajade nọmba silẹ si koodu Python ti a ṣe, kii ṣe si amoro ọrọ ti awoṣe ede.
• AI yarayara kọ koodu fun stoichiometry, isọdọtun, mimọ data ati iworan ni itupalẹ data kemikali.
• Nigbagbogbo fi sipo lori; Idarudapọ ẹgbẹ jẹ aṣiṣe ti o gbowolori julọ.
• Ṣayẹwo awọn iyokù ati awọn aworan ni afikun si R² ni isọdiwọn.
• Ṣe idanwo koodu pẹlu apẹẹrẹ ti o rọrun pẹlu idahun ti a mọ; Eniyan jẹrisi išedede ti koodu naa.

Ohun elo iṣẹ-ṣiṣe

Ni iwọntunwọnsi tabi ṣeto data stoichiometry (ti ko ba ṣe bẹ, lo data Beer-Lambert loke). Beere AI fun koodu Python ti o ṣe itupalẹ (koodu, kii ṣe abajade). Ṣiṣe koodu naa; lẹhinna ṣe idanwo pẹlu apẹẹrẹ kekere ti awọn idahun ti a mọ. Beere lọwọ AI ni ọrọ sisọ fun iṣiro kanna ki o ṣe afiwe awọn abajade meji: ṣe iyatọ wa? Tumọ Idite ti R² ati iyokù ni isọdiwọn. Fi koodu naa, iṣẹjade, ati asọye kukuru sinu iwe-ipamọ kan.

akojọ ayẹwo

• [] Mo gba awọn abajade nọmba lati koodu, kii ṣe lati amoro ọrọ.
• [] Mo fihan kedere ẹyọ ti iwe data kọọkan.
• [] Mo ṣe idanwo koodu naa pẹlu apẹẹrẹ kekere ti idahun rẹ mọ.
• [] Mo ṣe itupalẹ iṣẹku/awọn aworan lẹgbẹẹ R² ni isọdiwọn.
• [] Mo pinnu reagenti aropin ni stoichiometry.
• [] Mo jabo awọn abajade pẹlu nọmba pataki ti o yẹ.