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定义:化学计量学是运用数学、统计学、计算机科学以及其他相关学科的理论与方法优化化学量测过程,并从化学量测数据中最大限度地获取有用化学信息的学科。
研究对象:包括分析化学的信息理论基础、化学采样理论与方法、化学量测过程的实验设计与优化、分析信号处理、化学量测数据的多元校正和多元分辨的定性定量解析,以及分析过程的机理研究、数值模拟和计算机波谱解析等。
化学计量学的相关任务
研究有关化学测量的基础理论与方法学。
应用数学、统计学与信息理论、计算机科学的方法和手段,科学地设计化学实验,选择最优的量测方法。
最有效地获取研究对象体系有用的特征数据,并通过解析量测数据,最大限度地从中提取有关物质的定性、定量、形态、结构等信息。
化学计量学的应用和展望
应用:化学计量学为化学量测提供基础理论和方法学,广泛应用于分析化学、过程控制、质量控制等领域。
展望:随着计算机科学、统计学、应用数学及信息科学的发展,化学计量学不断注入新鲜血液,如各类人工神经网络新技术、基于自然计算的全局最优算法等,并广泛地应用于实际。
化学计量学的基本概念和计算方法
物质的量:表示含有一定数目粒子的集体,单位是摩尔(mol)。
阿伏伽德罗常数:符号为NA,定义为0.012Kg¹²C所含碳原子的准确数目,约为6.02×10²³。
摩尔质量:单位物质的量的物质所具有的质量,单位是g/mol。
气体摩尔体积:单位物质的量的气体所占的体积,单位是L/mol,在标准状况下(0℃,101千帕)约为22.4L/mol。
物质的量浓度:以单位体积的溶液里含有溶质B的物质的量来表示溶液组成的物理量,单位是mol/L。
化学计量学的计算方法
物质的量、质量、体积等基本量的计算公式:

物质的量浓度CB = nB/V
物质的质量m = Mn
标准状况下气体体积V = nVm
物质的粒子数N = nNA
溶液稀释规律:C(浓)V(浓)= C(稀)V(稀)
化学计量学的应用实例
实验设计:如最优化方法、线性规划、非线性规划等。
数据分析:如多元校正、多元分辨、化学模式识别等。
化学信号处理:如滤波、平滑、交换、卷积等。 |