基于因子分析法的烯烴氣態(tài)標準生成焓預測

第25卷第6期德州學(xué)院學(xué)報Vol, 25,No.62009年12月Journal of Dezhou UniversityDec. ,2009基于因子分析法的烯烴氣態(tài)標準生成焓預測劉新華(德州學(xué)院化學(xué)系，山東德州253023)摘要:通過(guò)對烯烴分子結構及其氣態(tài)標準生成燁實(shí)測數據的分析,建立了結構信息指數P,(i=1,2,3.4),X.Y。(i=1,2;j=2.3...n-1),并計算了50種烯烴的信息指數.在此基礎上利用SPSS軟件對信息指標進(jìn)行因子分析,計算出因子得分,將因子當作自變量給出多元回歸方程,并對50種烯烴的氣態(tài)標準生成焓進(jìn)行預測,結果令人滿(mǎn)意.關(guān)鍵詞:因子分析;烯烴;多元線(xiàn)性回歸中圖分類(lèi)號: 0641文獻標識碼: A文章編號: 1004 - 9444(2009)06 - 0026 - 05坐標系下畫(huà)點(diǎn)描圖，從圖像可以看出,直鏈烯烴的氣0引言態(tài)標準生成焰數據圖像基本是直線(xiàn)y=ax+b與曲線(xiàn)y=ael"疊加而成的,再結合對實(shí)驗數據的分析，結構性能關(guān)系的研究,一直是化學(xué)中一個(gè)十分筆者認為烯烴的氣態(tài)標準生成焓(一OiH_)是由烯活躍的研究領(lǐng)域.多年來(lái),國內外許多研究者作了大烴的碳原子個(gè)數n、結構參數P1=雙鍵位置號,P2量的研究工作,發(fā)展了許多根據分子結構預測化合= EXP(-4.57n), Ps=單m基到雙鍵距離加m物性能的方法.這些方法大致可分為原子貢獻法.基基到中心距離,P=雙甲基mm到雙鍵距加雙基到團貢獻法和化學(xué)鍵貢獻法三大類(lèi),單獨應用這些方右端距,以及第i號碳上的單甲基(指該碳上只有一法計算的結果,往往使計算精度較差|-4;本文在對個(gè)甲基)信息Xn(i = 2,3,..n-1)、第j號碳上的.烯烴氣態(tài)標準生成焓的預測中，借鑒前人預測方法雙甲基(指該碳上聯(lián)有兩個(gè)甲基)信息Xx(j = 2,3,的思路,將這些方法綜合運用,在引進(jìn)信息指數時(shí)，",n- -1).第i號碳上的單乙基信息Yu(i = 3,4,既考慮到了化合物的原子貢獻因素,又考慮到了化.,n一2)以及第j號碳上的雙乙基信息Yz(j = 3,學(xué)鍵貢獻和基團貢獻兩個(gè)因素,因而具有原子貢獻4.n-2))所決定的.其中X,Yg的取值如下定義法、基團貢獻法和化學(xué)鍵貢獻法的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)將因子(1當第j號碳上接有單(雙)甲基時(shí)0其他分析這一-先進(jìn)的數據分析方法用在了烯烴氣態(tài)標準1當第j號碳上接有單(雙)乙基時(shí)生成焓的預測上,大大提高了預測精度.例如:233mmm-1-丁烯,其隱氫圖為1基本思路與信息指標的采集首先將直鏈烯烴的碳原子個(gè)數看作自變量,烯烴的氣態(tài)標準生成焓試驗數據當作因變量,在直角收稿日期: 2009-09 -22作者簡(jiǎn)介:劉新華(1956-).女,山東德州人,教授,主要從事結構與物性關(guān)系方面的研究.第6期劉新華:基于因子分析法的烯烴氣態(tài)標準生成焓預測27其指標信息為:n=7,,P1=1,P:=0,P.=0+取 50種烯烴作為樣本并計算了它們的指標信息值，0.5=0.5,P.=2, Xz=1,Xx=1其它為0.本文共見(jiàn)表1 (因數據較多,僅列出前10項).表1部分烯烴化合物的僧息指標取值compoundPP2PsP。XIz Xns XI XIis Xzs Xzu YI2_ YI3乙烯.0033555丙烯. 0000611-丁烯.0000010.02一丁烯(反)2m-丙烯. 00000101-戊烯.0000002-戊烯(反). 00000002m-1-丁烯3m-1-丁烯11一己烯.00000002計算因子得分對表1中的數據運用SPSS15. 0軟件進(jìn)行因子分析,選取13個(gè)因子,各因子得分情況見(jiàn)下表表2因子得分情況表NO compoundFACI FAC2 FAC3FAC4 FAC5 .FAC6 FAC7 FAC8 FAC9 FACI0 FACIIFAC12 FAC131乙爛-.1985 -.2774 -.1320 -.1076 -.2506 -.2645 -.2976 6. 8556 -.1702 -.1068 -.7744 - .0018. 00462丙烯-.4674 -.5653 -.2695 -.2811 -.6166 -.7446 -. 8923 -.3838 -.5011 -.3321 -1.7576 -.2010 -.355931-丁螈-.4545 -.5525- -.2648 - -.2732 -.5969 -.7161-.8574 -.4774 -.4849 -.3220 -1.5058 - .1952 -.337342-T烯(反)-.2527 -.6235 -.4537 -.1168 -.4546 -.3203 1.9912 -.2516 -.2383 -.1685 -.9845 1.1644 .38885 2m-丙烯-5382 -.6255 -.1506 -.1339 -.6635 2.2020 -.4368 -.2838 -.236861一戊燔-.4364 - .5341 一.2575 一.2619 - .5701 - - .6783 -.8110 -.4403- -.4624 - .3075 . -1.2314 -.1856 -.31177 2-戊爝(反)- .2347 -.6051 -.4464 -.1056 -.4278 -.2824 2.0376 -.2144 -.2158 -.1541 -.7101 1.1740 .413882m-1-T烯9 3m-1-T烯-.2319 -.2513 -.1506 -.1317 2.2359 -.7696 -.6479 -.2611 -.5568 -.1800 -.8520 1.0170 -. 2596101一己烯-.4183 -.5156 -.2501 -.2506 -.5433 -.6403 -.7644 -. 4007 - .4397 -. 2930-.9566 -.1760 -. 285911 2-已燥(曬)-.2165 一.5867 -.4390 -.0943 -.4009 -.2445 2.0843 -.1748 -.1931 -.1395 -.4353 1.1837 . 43912 2m-1一成烯-.4788 -.3205 -.1211 -.0974 -.6243 2.2611 -.3370 -.1872 -.1731 - .1466 -.4686 .5731 .316013 3m-1-戊燔14 3m-2-戊媚(順) -.0468 -.7060 - .3543 .0150 2.4267 -.3106 2.2372 -.0254- .3151 -.0341 -.1120 -2.7688 .329815 4m-2-戊婦(贖) -.0404 2.3788 -.2940 -.2079 -.5208 -.3293 2.0104 -.0147 -.0149 -.0200 -.1325 -1.0588 .313216 4m-1-戊烯-.2190 2.7180 - .0903 -.3503 -.6776 - .7419-.8315 - .2207 - .2431 -.1587 -.6164 1.0182 -.30441723mm-1-丁烯-.2859 一.1718 -.0216 .0258 2.1890 2.1782 -.1773 -.0179 -.2767 -.0264 -. 1078.0574 .31411833mm-1-丁爝.. 3.7421 -. 2487 -. 39952852 -2.664519 2e-1-丁烯一.2455 - .3013 -.1539 -.1326- .7368- .2402 - .3417 -.1871 3.8935- .1412 - .5233 - . 4074 -. 036120 1-庚嫣-.4001 -.4971 -.2428 -.2393 -.5164 -.6023 -.7177 -.3610 -.4171 -.2785 -.6818 -.1663 -.2602212m-1- 已烯- .4491 - .1680 -.1063 - .0791 - - .6046 2.2907 - . 2870 -.1377 - .1413 -.1247 -.1750 2. 3011 ●395722 3m-1-己烯-.1956-.2143-.1359-.10912.2897-.6936--.5546-.1818-.5114-.1509-.30231.0363--.208228德州學(xué)院學(xué)報第25卷續表NO compoundFAC1 FAC2 FAC3 FAC1 FAC'5 FAC6 FAC7 FAC8 FAC9 FAC10 FACII FACI2 FAC1323 4m-1-已蛹.-.2124 2.6024 -.0903 - .3460 -.6435 - .6955 -.7882 -.1909 -.2297 -.1515 -.3603 -.6905 - . 3327215m-1-已烯-.142.2491 - .1007 6.9027 -.2826 -.2923 -.2428 -.0813 -.1349 -.0763 -.1503 -.0450 -.0010 .25 23mm-1-戊烯-.2678 -.1533 -.0142 .0371 2.2159 2.2162 -. 1307.0217 -.2540 -.0119 .1670 . 0670. 339826 24mm-1-戊孀-.2614 2.9315 .0462 -.1858 -.7317 2.1974 -.3575 .0324 .0461.0023 .1464 1.7770 .323227 33mm-1- 戊晞4.1799 -.1893 - .2396 - .1063 - .1331- .7271 -.3166 - .1095 -.1667 -.0954- . 1880.3961 4.068428 34mm-1-戊烯-. 0079 2.8852 .0166 - .2158 2.1626 - .7868 - .6251- .0118 - .3240- .0240 .0191.5121 -.280629 44mm-1-戊烯.2281 -.1724 4.9836 -.1381 -.2233 -.3962 -.9964 -.1668 -.2124 -.1309 -.3424 - -.6291 2.876830 44mm-2- 虎烯.0102-.2843 4.6421.0018 -.1271 .0005 1.8214 .02806293 -3. 104831 2e-1-戊孀-. 2273- .2828 -.1466 -.1213 - .7099 - .2022 -.2951 -.1475 3.9161 -.1266 - .2485 - .3978 - .010332 3e-1-戍烯-.1819 -.2561 -.1237 -.0992 -.2265 -.2341 -.2626 -.1101 -.1541 6.9025 -.2003 -. 0054 -. 001633 3m2e-1-丁媚-。022。0000 -. 0397.13203. 8218.009. 131, 8048 . 041734 233mnm-1-T燭3.6881 -. 1692 -. 2705.0234 -.2530 2.1835 .0766 .0630 .0593 . 0208 .2219 -.6744 - 2. 090835 2-庚烯-.1984 -.5682 -.4317 - .0830 - .3741 -.2064 2.1309 - . 1352 - . 1705- . 1250363- 庚烯-.1984 -.5682 -.4317 -.0830- .3741- .2064 2.1309- .1352 -.1705- .1250- .1605 1.1933 .465337 4m-2-已烯-.0338 2.2633 -.2940 - .2036 -.4867 -.2829 2.0536 .0151 - .0015 -.0128 .1236 -2.7675 .2850381-辛烯-.3820 -.4786 -.2354 -.2280 - .4895 -.5643 -.6711 - -.3214 -.3944 -.2639 -.4070 -.1566 - .234439 1-壬烯- .3638 -.4601 -.2280 -.2167 -.4626 -.5263 -.6245 一.2818 -.3718 -.2494 -.1322 -.1470 -.208740 1-葵蟠-.3457 -.4416 -.2207 -.2054 -.4357 -.4883 -.5778 -.2421 -.3491-.2349 . 1427 -.1373 -.183041 1-+-碳垢.3275 一.4232 -.2133 一.1941 -。4088 一。4503- .5312 - .2025 - .3265 - .2204 .4175 -.1277 -. 1:57242 1-+二碳烯-.3093 -.4047 -.2059 -.1828 -.3819 -.4123 -.1846 -.1628 -.3038 - .2058.6923 -.1180 -. 131543 1-+三碳烯-.291441- +四磯烯-.2730 -.3677 -.1912 -.1602 -.3281 一.3363 -.3913 -.0836 -.2585 -.1768 1.2419 -. 0987 -.080045 1-十五碳烯一.2549 -.3492 -. 1838 -.1489 -.3013 一 .2983 - .3447 -.0439 - .2358 - .16221.5167 - .0891 - . 054346 1-+六堿烯-.236- .3307 - -.1764 -.1376 - . .2744 -。2603-.2981-.0043 -.2132 -.14771.7915 -.0794 -.028547 1-+七碳媚-.2186 - .3122 -.1691 -.1263 -.2475 -.2223 -.2514 .0353 -.1905 -.1332 2.0664 -.0697 -.002848 1-+八堿烯. 023049 1-十九碳燔-.1823 -.2753 -.1543 一.1037 -.1937 一.163 -.1582 .1146 -.1452 -.1041 2.6160 -. 0504. 048750 1-= +碳烯.-.1641 -. 2568 -.1470 -.0924 -. 1668一. 1083 -.1115 . 1542 -.1225 -. 08962. 8908 - . 0408. 0745(n= 50,R= 0.9999,F= 5208.920)其中f,(i=3回歸結果與討論1,2.-. ,13)的取值來(lái)源于表2.運用上述回歸方程對50種烯烴的氣態(tài)標準生將表2中所列各因子作為自變量,一OlHm作成焓-OHm進(jìn)行計算,從計算結果和復相關(guān)系數為因變量,借助軟件SPSS15.0,使用多元線(xiàn)性回歸R.F檢驗值來(lái)看氣態(tài)標準生成焓-O1Hm與主因子方法,運用表2所列各因子數據和表3中的一△，{具有顯著(zhù) 的線(xiàn)性關(guān)系.本文預測值最大絕對誤差Hm的實(shí)驗值,進(jìn)行多元回歸分析,得以下回歸方程為5. 9562,最大相對誤差為2. 28251,絕對誤差總和-△rHm=-3.867 f-6.525 f2-1.345 fs一為 63. 329,而文獻[1]預測值最大絕對誤差為11,最2.767 f,-6.637 fs-5. 547 f。-9.372大相對誤差為22,絕對誤差總和為126.9. 與文獻f,一13.405 fg-2.973f,- 3.092 fo+[1]相比,預測精度有了較大提高. (預測值及對比情81.077 f-0.277 f12+ 1.462 fs +況見(jiàn)表3)91. 572第6期劉新華:基于因子分析法的烯烴氣態(tài)標準生成焓預測29衰3爛烴的氣態(tài)標準生成焓的預測結果及誤差本文誤差文獻[1]誤差本文相對文獻[1]相對序號化合物實(shí)測值本文計算值文獻[1]計算 值(實(shí)測值-計算值) (實(shí)測值 -計算值)誤差乙-53.3-53. 2966- 46.60-.0034-6. 70.00063. 12570丙烯-20.4- 20. 5089- 18. 20.1089一2.20-.005339.107841-丁烯.32832.30-.2283,-2.20.-2.28251 - 22.00002-T嬌(反)11.28. 70854.002. 4915.20.22458.642862m-丙烯16.915. 167214. 301. 73282. 60.102533.153856 1-戊烯20.920. 946522. 80-.0465-1.90 .-. 02226- .090912-戊烯(反)31.729. 32672. 37337. 10.074866.223972m- -1-丁烯36. 235. 835835. 20. 36421.0. 010060.027623m-1-丁烯28.926. 152625. 902.74743.0.095064.1038110 1-已烯41.741. 560843.20.1392- 1.50.03338-. 03597112- 己烯(順)52.349. 941045. 102. 3590 .7. 20.045105.1376712 2m-1-戊烯56. 5005- 4.2005-3.30-. 080315-.063103m-1-戊烯45.046. 7166 .46. 40- 1. 7166-1.40-. 038146一.0311114 3m-2-戊烯(順)57. 754. 996159. 102.7039-1. 40.. 046862-.0242615 4m-2-戊烯(順)50. 353. 927848. 10- 3.62782. 20-. 072122. 0437416 4m-1-戊烯44.145. 648246. 20-1.5482-2.10-.035108-.0476217 23mm-1-丁烯55.761. 656258. 90- 5.9562-3.20.-. 106934-.0574518 33mm-1-丁婼43.146. 0993- 2.9993-1.00-. 069589- .2552219 2e-1-丁烯51.553. 488555. 90- 1. 9885一4.40- .038612- .08544201-庚烯62. 362. 175063. 70。 1250. 002006-. 0224721 2m-1-已烯77.477. 165071.10.23506..003036.0814022 3m- 1-己烯67. 381166. 90- . 481100-. 007191.0000234m-1-己烯 .66.966. 212166. 80. 687910.010283.00149245m-1-已烯66. 966. 900066. 5040.000000.005982523mm-1- 戊烯81.682. 270479. 50一.67042.1- .008216.0257426 24mm-1-戊烯84. 881. 202178. 903. 59795. 9C.042428●0695827 33mm-1-戊烯76. 177. 997975. 00- 1. 89791. 10-. 024940.014452834mm-1-戊烯73.671. 418270.002. 1818 .3.60..029644 .。048912944mm-1- 戊烯80. 378. 402174. 101. 89796. 20.023635.077213044mm-2- 戊烯73. 675. 497976. 30-1. 8979-2. 70一.025787-.03668312e-1- 戊烯74.974. 102776. 40.7973一1.50. 010645-.02003323e-1-戊烯64. 000067. 00. 0000-3.00-.046883m2e-1-丁烯80. 579. 308879. 201.1912.1. 30.014797.0161534 233mmm-1-丁烯86.581. 602887. 504. 8972 ..056615-.0115635 2-庚烯69.070. 55265. 60- 1. 55523. 40-. 022539.04928363- 庚烯69. 0一1. 5552-.022539374m-2-已烯74. 491668. 70一1.29164. 50- .017645.06148381-辛烯 .82. 982. 789284.20.1108-1. 30. 001337-.015683德州學(xué)院學(xué)報第25卷續表本文誤差文獻[1]誤差本文相對文獻[1]相對號化合物實(shí)測值本文計算值 文獻[1]計算值(實(shí)測值一計算值) (實(shí)測值 -計算值)誤差39 1-壬媚103. 5103. 4034104. 70.0966-1. 20.00933 - .01159401-癸嬌 .124. I124. 0176125. 10.0824-1.00.00664 - . 0080641 1-+-碳烯144. 8144. 6318145. 60.1682-.80.01162 - . 0055212 1-十二碳烯165.3165. 2460166. 10.0540-.80..003027- . 0048443 1- +-碳烯185. 9185. 8602186. 50.0398-.60.00214 - . 003234 1- +岡碳烯206.5206. 4744207. 00.0256-.50.00124 - .00242451-十五碳烯227. 2227. 0886227. 50. 114-.30.00490 -. 00132461-十六碳烯247. 8247. 7028248. 00.0972-.20.00392 - . 0008147 1-+七碳烯268. 4268. 3170268. 40.0830.0●000.0000048 1-十八碳烯289.0288. 9312288. 90.0688.00238.005049 1-十九碳烯309. 6309. 5453309. 40.0547.2.00177. 00065s0 1-二十碳媚330. 2330. 1595329. 80.0405.000123.001214結語(yǔ)參考文獻:[1]秦正龍,馮長(cháng)君.主量子數拓撲指敏及其逆指敷與烯烴在因子分析的基礎上,利用因子得分對50種稀熱力學(xué)性質(zhì)的定量關(guān)系[J].南京理工大學(xué)學(xué)報, 2006,烴的氣態(tài)標準生成焓- O1H_進(jìn)行多元線(xiàn)性回歸,30(5).結果表明這一方法大大提高了預測精度,雖然給出[2]王學(xué)民.應用多元分析[M].上海:上海財經(jīng)大學(xué)出版社,2004.的回歸方程看似復雜,但在軟件SPSS支持下很容[3]周仁郗. SPSS13.0統計軟件[M].西安:西安交通大學(xué)易得出計算結果.出版社,2005.對于烯烴的標準熵和標準生成自由能可模仿上[4] 姚允斌,解濤,高英敏,等.物理化學(xué)手冊[M].上海:上文給出較滿(mǎn)意的預測結果,由于數據量較大且方法?？茖W(xué)技術(shù)出版社,1985.雷同不再贅述.Forecast of Alkenes Standard Enthalpies of FormationBased on Factorial AnalysisLIU Xin一hua(Department of Chemistry, Dezhou University, Dezhou Shandong 253023, China)Abstract: The structure information index of alkenes P,(i= 1,2,3,4),Xj. Y:(i=1,2;j =2,3..*,n-1) wasconstructed based on the analysis of the the molecular structure and standard formation enthalpies, andstructure information indexs of 50 kinds of alkenes was calculated. On the basis of this,the structure infor-mation indexs was studied using factor analysis and SPSS software, factor score was calculated and a multi-ple regression formula was given. finally standard formation enthalpies of 50 kinds of alkenes was forecas-ted with satisfactory results.Key words: factor analysis; alkenes; multiple linear regression