کتاب آمار و کمومتریکس برای شیمی تجزیه

درباره‌ی کتاب آمار و کمومتریکس برای شیمی تجزیه میلر

شاخه های مختلف علوم تجربی و از آن جمله شیمی، اکثر نتایج بدست آمده از پژوهش های خود را به صورت اعداد و ارقام ارائه می دهند. از جِرم اتمی عناصر گرفته تا اعدادی نظیر عدد آووگادرو و ثابت های ترمودینامیکی و سینتیکی مختلف، همه و همه با اعدادی نشان داده می شوند که از تعداد معینی رقم تشکیل شده اند. آیا تمام ارقام شرکت کننده در این کمیّت ها به یک اندازه معنی دار هستند؟ پاسخ برای کسانی که دست اندرکار این نوع از کارهای تجربی هستند روشن است و آن این که تمام ارقام به یک اندازه معنی دار نیستند.

شیمی تجزیه که کمّی ترین شاخه از میان شاخه های متعدد رشته ی شیمی است، به دلیل ماهوی بیش از هر شاخه ی دیگر شیمی به استفاده از مفاهیم آماری نیازمند است. هدف نهایی شیمی تجزیه و روش های کلاسیک و دستگاهی به کار رفته در آن، راه یابی به تشخیص یا اندازه گیری انتخابی مواد و ترکیبات مختلفی است که هر روز بر تعداد و تنوع آن ها افزوده می شود. هر تجزیه گر برای دستیابی به نتایج قابل قبول در تشخیص یا تعیین مقدار، ناگریز از انتخاب روش هایی است که در اجرای آن ها، تأثیر نامطلوب عوامل مزاحم و مداخله گر محدود شده و به اصطلاح "شرایط بهینه" برای آزمایش فراهم آمده است.

با این حال به کارگیری مکرر چنین روش هایی به نتایج کاملاً برابر منتهی نمی شود و بدین ترتیب تصمیم گیری درباره ی ارائه ی جوابی معین برای اندازه گیری، مستلزم به کارگیری مفاهیم آماری است. از این رو کتاب آمار برای شیمی تجزیه، به عنوان مرجعی شایسته و کارآمد برای کسانی تلقی می شود که ضمن آگاهی از اصول و شرایط اجرائی روش های تجزیه ای، می خواهند شیوه های مختلف آماری را در تحلیل داده ها و طراحی و پایه ریزی روش های مذکور به کار برند.

بخشی از کتاب آمار و کمومتریکس برای شیمی تجزیه؛ ترجمه‌ی گلابی

فصل اول: مقدمه

یک متخصص شیمی تجزیه ممکن است با دو نوع مسئله مواجه شود، گاهی از او خواسته می شود که فقط یک پاسخ کیفی را فراهم نماید. مثلاً حضور بُر در آب مقطر برای ساخت اجزاء میکروالکتریک بسیار زیان آور است، آیا این نمونه آب دارای بُر است؟ شیمی نوین به طور فوق العاده یک دانش کمّی است. روشن است که در موارد زیادی یک جواب کمّی، بیش از یک پاسخ کیفی باارزش است. چنین جوابی می تواند از این لحاظ که یک تجزیه گر را برای تشخیص حضور مقداری بُر در آب مقطر قادر سازد، مفید باشد ولی بیشترین فایده این جواب، در امکان تعیین مقدار بُر موجود در آب مقطر است. کسی که تجزیه را درخواست می کند، با در اختیار داشتن این جواب کمّی می تواند در مورد عیار بُر موجود در نمونه قضاوت کرده و میزان کاهش آن را در نظر گیرد ولی چنان چه وی تنها از حضور مقدار نامشخصی بُر در نمونه مطلع گردد، قضاوت درباره ی معنی دار بودن جواب دشوار خواهد بود.

فصل دوم: آمار اندازه گیری های تکراری

در این فصل برخی مفاهیم آماری اساسی مطرح می شوند و در مورد وضعیت متدوال در تجزیه های کلاسیک، یعنی انجام اندازه گیری های مکرر روی مقادیر یکسان به کار می روند. انواع ‌گوناگون خطا، با ملاحظه ی نتایج پنج عیار سنجی مکرّر انجام یافته به توسط هر یک از چهار دانشجو نشان داده شده است. دو معیار برای مقایسه ی این نتایج به کار رفته است. مقدار میانگین (از نظر فنی به عنوان معیاری از موقعیت) و درجه ی گستردگی (یا پراکندگی). مقدار میانگین به کار رفته، معدل ریاضی،  ،X̅ (معمولاً با نام اختصاری میانگین) است که از جمع نتایج تمام اندازه گیری ها و تقسیم آن به تعداد سنجش ها بدست می آید.

فصل سوم: آزمون های معنی دار بودن

یکی از مهم ترین ویژگی های یک روش تجزیه ای این است که روش باید عاری از خطای سیستماتیک باشد. یعنی، مقداری که برای اندازه ی ماده آزمایشی به دست می آید باید مقدار صحیحی باشد. این خاصیت ممکن است با به کارگیری روش برای یک نمونه استاندارد، که حاوی مقدار معلومی از ماده ی آزمایشی است، مورد بررسی قرار گیرد. با این حال حتی در غیاب خطای سیستماتیک، شانس کمی وجود دارد که خطاهای تصادفی طوری مداخله کنند که مقدار اندازه گیری شده دقیقاً با مقدار معلوم برابر باشد. به منظور تصمیم گیری درباره ی این که آیا می توان اختلاف بین مقادیر اندازه گیری شده و معلوم را به حساب خطاهای تصادفی گذاشت، یک آزمون آماری معروف به آزمون معنی دار بودن را می توان به کار گرفت. چنان چه از نام آن بر می آید، این آزمون بررسی می کند که آیا اختلاف بین دو نتیجه معنی دار است و یا می توان آن را منحصراً ناشی از تغییرات تصادفی به حساب آورد.

فصل چهارم: کیفیّت اندازه گیری های تجزیه ای

شیمی تجزیه، دانش اندازه گیری کاربردی است که در آن مطالعات کمّی برتری داشته و بنابراین برآورد خطاهای غیر قابل اجتناب در آن از اهمیت اساسی برخوردار است. تقریباً در تمام کاربردهای تجزیه، نتایج بدست آمده در اختیار مشتری یا مصرف کننده قرار می گیرد و لازم است که این مصرف کنندگان حتی الامکان از کیفیت، مطابقت با هدف، اندازه گیری ها رضایت داشته باشند. این امر دارای مفاهیم بسیار مهمی برای عملیات تجزیه ای است که در ادامه ی این فصل به توضیح آن پرداخته شده است.

فصل پنجم: روش های معیارگیری در تجزیه ی دستگاهی: برگشت و همبستگی

روش های تجزیه کلاسیک یا "شیمی مرطوب" نظیر عیارسنجی و وزن سنجی، در بسیاری از آزمایشگاه ها به کار گرفته شده و هنوز هم به طور گسترده در دروس شیمی تجزیه آموخته می شوند. از این روش ها، مقدمات بسیار خوب برای کار کردن با دست و دیگر مهارت های عملی مورد نیاز در کارهای تجزیه ای را فراهم آورده، برای تجزیه های با دقت بالا، به ویژه به هنگام سرو کار داشتن با تعداد اندکی نمونه، ایده آل می باشند و گاهی برای تجزیه ی مواد استاندارد ضروری هستند. با این حال، شکی نیست که اکنون اکثر تجزیه ها با استفاده از روش های دستگاهی انجام می گیرند. شیوه هایی که در آن ها از طیف سنجی جذبی و نشری در طول موج های مختلف، روش های الکتروشیمیایی گوناگون، طیف سنجی جرمی، کروماتوگرافی گاز و مایع، روش های حرارتی و رادیو شیمیایی استفاده می شود، احتمالاً به عنوان حدود 90 درصد و یا حتی بیشتر تمام کارهای تجزیه ای جاری به حساب می آیند.

کتاب آمار و کمومتریکس برای شیمی تجزیه، اثر جیمز. ان. میلر و جین. سی. میلر با ترجمه‌ی دکتر سید مهدی گلابی توسط انتشارات دانشگاه تبریز به چاپ رسیده است.

فهرست

فهرست کتاب آمار و کمومتریکس برای شیمی تجزیه

فصل اول: مقدمه

فصل دوم: آمار اندازه گیری های تکراری

فصل سوم: آزمون های معنی دار

فصل چهارم: کیفیّت اندازه گیری های تجزیه ای

فصل پنجم: روش های معیار گیری در تجزیه ی دستگاهی: برگشت و همبستگی

فصل ششم: روش های ناپارامتری و محکم

فصل هفتم: طراحی آزمایش و بهینه سازی

فصل هشتم: تحلیل چند متغیّره

حل تمرین ها

پیوست 1

آزمون های آماری معنی دار بودن با کاربری متداول

پیوست 2

• مولفان: جیمز. ان. میلر و جین. سی. میلر
• مترجم: دکتر سید مهدی گلابی
• انتشارات: دانشگاه تبریز