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Introduccin al manejo del software

Microsoft Excel

ndice 1. Qu es Microsoft Excel? 2. Aplicar Microsoft Excel a la resolucin de problemas qumicos 2.1.Realizar operaciones matemticas bsicas 2.2.Realizar representaciones grficas

2.3.Realizar ajuste por mnimos cuadrados de una serie de medidas experimentales 2.4.Calcular la concentracin de analito a partir de una recta de calibrado 2.5.Utilizar frmulas para optimizar los clculos

3. Bibliografa 4. Anexo

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1. Qu es Microsoft Excel?

Microsoft Excel es una hoja de clculo que, mediante una serie de celdas dispuestas en filas y columnas, permite realizar operaciones matemticas de diversa ndole. Con los conocimientos adecuados, este programa permite resolver cualquier tipo de problema numrico/cientfico que se nos plantee en nuestra vida como qumico. Para ello dispone de diversas funciones matemticas, representaciones grficas, programacin mediante Visual Basic, etc. Con objeto de aprender las opciones ms bsicas que ofrece Microsoft Excel, este programa se va utilizar para la resolucin de algunos problemas qumicos muy sencillos. La versin utilizada de este software ser la 2007. Para versiones posteriores (y anteriores), el procedimiento descrito es completamente vlido pero las opciones y mens pueden tener otra ubicacin distinta dentro del programa. 2. Aplicar Microsoft Excel a la resolucin de problemas qumicos 2.1. Realizar operaciones matemticas bsicas Se han pesado 6, 000 g de NaCl y se han llevado a un volumen de 250 mL. Calcular la molaridad de dicha disolucin. Datos: Peso molecular NaCl 58,49 g/mol

Antes de introducir los datos en Excel es vital conocer aquello que se quiere calcular y como se quiere hacer. En el caso que nos ocupa, la concentracin molar de NaCl en la disolucin madre depender de: (i) la cantidad de NaCl pesado; (ii) el peso molecular de NaCl; y (iii) el volumen de agua empleado.

)(1

)/(1)()/(

LVolumenmolglarPesomolecugmasaLmolNaCl

disolucinNaClNaClinconcentrac

MLmolg

gLmolNaCl inconcentrac 41032,0)(250,01

)/(49,581)(000,6)/(

Para realizar esta operacin se debe seleccionar una casilla cualquiera, teclear = y a

continuacin con la ayuda del teclado y los smbolos * (multiplicar), / (dividir) y () introducir los datos de nuestro problema. Si no se empieza con el smbolo =, Excel interpreta que se est introduciendo texto.

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Nota: Siempre que se seleccione una casilla en la barra de herramientas principal aparecer su contenido (i.e. texto, frmula, nmeros, etc.)

Nota: Otros operadores de utilidad son: + (sumar); - (restar) y ^ (elevar a una potencia)

Esta forma de trabajar (como si el Excel fuera una simple calculadora) presenta el inconveniente de que, en caso de tener que repetir la misma operacin matemtica en otro momento tendramos que re-introducir la frmula completa de forma manual. Sin embargo, en Excel todo este proceso se puede automatizar de tal forma que no tengamos que realizar clculos tediosos una y otra vez., es decir, Excel es mucho ms que simple calculadora. Veamos como podramos automatizar el proceso de calcular la concentracin de la disolucin madre:

Seleccionar y escribir en la casilla A1, Disolucin madre, y con la ayuda de las barras Fuente y Alineacin para cambiar el tamao, el color del fondo, combinar dos celdas, etc.

Fuente Alineacin

Informacin contenida en la celda

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Nota: Cuando se introduce texto, y no se ha hecho uso previo de las opciones de alineacin, aparece siempre alineado a la izquierda mientras que nmeros y frmulas aparecen alineados a la derecha

Seleccionar las casillas A4, A5, A6 y A7 e introducir en cada una de ellas el siguiente texto: A4 Masa NaCl (g); A5 Pm NaCl (g/mol) y A6 Volumen disolucin (L). En las casillas contiguas (B4-B6) introducir los datos suministrados en el enunciado del problema.

Seleccionar y escribir en la casilla D5, Concentracin NaCl (M). A continuacin,

combinar D5 y E5.

Introducir la frmula (casilla F5) que nos permite calcular la concentracin molar de NaCl. Sin embargo, los nmeros no se introducen como tal sino seleccionado las

Combinar

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celdas que los contienen mediante la ayuda del ratn y/o de los cursores. Finalmente, cambiar el color del fondo de las celdas y poner el texto en negrita.

Nota: El nmero de decimales que se muestra en una celda se puede modificar utilizando la barra de herramientas nmero.

2.2. Realizar representaciones grficas Se ha medido la conductividad de patrones de concentracin conocida de NaCl. Los datos obtenidos son los siguientes:

Blanco 40 S/cm NaCl 0.1 M 140 S/cm NaCl 0.2 M 240 S/cm NaCl 0.3 M 320 S/cm NaCl 0.4 M 430 S/cm

Representar los datos experimentales en forma de grfico de puntos.

Seleccionar la hoja nmero 2 del Excel.

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Seleccionar las casillas A1 y B1 e introducir en cada una de ellas el siguiente texto: A1 NaCl (M) y B1 Cond (S/cm). Dar formato (color, negrita, etc.) a las celdillas

Introducir, a continuacin, los datos del enunciado (celdillas A2-A6 y B2-B6)

Seleccionar con el ratn las celdas A2 y B2 hasta A6 y B6.

Seleccionar InsertarDispersinDispersin slo marcadores. De esta forma se crea una grfica con los resultados.

Nota: Al realizar una grfica, siempre hay que colocar en primer lugar la columna de abcisas (X) seguida de la de ordenadas (Y).

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Si se selecciona el grfico, en la parte superior de la pantalla aparecen las opciones para configurar el aspecto externo de la figura (colores, introducir ttulos para los ejes, etc.).

2.3. Realizar ajuste por mnimos cuadrados de una serie de medidas experimentales A partir de los datos obtenidos en el ejercicio anterior, obtener la ecuacin (lnea recta) que mejor se ajusta a los datos experimentales

El mtodo de los mnimos cuadrados es un procedimiento matemtico que, si dos

variables (x e y) est relacionadas de forma lineal, permite calcular cual sera la ecuacin de la recta que las relaciona. Los clculos requeridos para obtener la ecuacin son complejos de realizar a mano. Sin embargo, Excel permite realizarlos de forma muy sencilla y rpida. Los pasos a seguir son los siguientes:

Hacer clic con el ratn en cualquiera de los puntos representados en la recta y, a continuacin, hacer clic en el botn derecho del ratn y seleccionar Agregar lneas de tendencia.

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Aparecer una nueva ventana donde se puede seleccionar el tipo de regresin a

realizar as como la posibilidad de incluir en el grfico la ecuacin obtenida. Se ha de seleccionar la opcin lineal, Presentar ecuacin en el grfico y Presentar el valor de R cuadrado en el grfico.

Aparecer de forma automtica en la pantalla el ajuste por mnimos cuadrados

calculado junto con la ecuacin de la recta correspondiente y el coeficiente de correlacin.

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Nota: Es muy importante seleccionar adecuadamente el valor mnimo y mximo del eje de ordenadas y abcisas en una representacin grfica ya que de lo contrario se pueden malinterpretar los resultados obtenidos.

Escala correcta Escala incorrecta Para cambiar dichos valores, se deben seleccionar uno de los ejes. A continuacin, se hace clic con el botn derecho del ratn y se presiona Dar formato al eje. Aparecer una nueva pantalla que permite modificar los valores mnimo y mximo de los ejes as como otros parmetros adicionales.

2.4. Calcular la concentracin de analito a partir de una recta de calibrado

Han llegado al laboratorio dos muestras de agua de mar y se ha medido su conductividad. Muestra 1: 225 s/cm Muestra 2: 150 s/cm Muestra 3: 243 s/cm

Calcular la concentracin de NaCl en dichas muestras a travs de la recta de calibrado obtenida en el ejercicio anterior. Nota: La muestra 2 ha sido diluida 10 veces antes de realizar la medida de la conductividad. El resto de muestras se han analizado directamente.

Una vez conocida la ecuacin de la recta de calibrado y los valores de seal obtenidos

para cada muestra es muy fcil de calcular la concentracin de NaCl. Despejando variables obtenemos:

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PendienteOrdenadacmSdadConductiviMinConcentrac muestraNaCl

)/()(

96042)/()( cmSdadConductiviMinConcentrac muestraNaCl

Seleccionar y escribir en la casilla A17, Anlisis de muestras, y dar el formato adecuado.

Seleccionar las casillas A19 y A20 e introducir en cada una de ellas el siguiente texto: A19 Pendiente y A20 Ordenada. Introducir en las casillas B19 y B20 los valores obtenidos de la regresin lineal por mnimos cuadrados.

Seleccionar las casillas A23, A24, A25, B22 y C22 e introducir en cada una de ellas el siguiente texto: A23 Muestra 1, A24 Muestra 2, A25 Muestra 3, B22 Cond (s/cm) y C22 NaCl (M).

Introducir los valores de seal proporcionados en el enunciado para cada una de las muestras.

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Introducir la frmula para determinar la concentracin de NaCl (pgina 10) en la casilla

C23. En principio, se podra calcular la concentracin de NaCl en cada muestra repitiendo el mismo proceso. Esta formar de operar es algo tediosa y, por ello, existe una forma alternativa para automatizar el proceso. Cuando se introduce la frmula y se selecciona la pendiente (B19) y la ordenada en el origen (B20) se ha de presionar la tecla F4 de tal forma que aparezcan smbolos de dlar en la frmula (B$19$ y B$20$).

A continuacin, con la ayuda del ratn, se hace clic en la esquina inferior derecha de la casilla C23 y se arrastra hasta la casilla C25. En las diferentes celdas debe aparecer la concentracin de NaCl en cada muestra

Al operar de esta manera se le ha indicado al software lo siguiente: copia la misma frmula en todas las casillas pero la casilla B19 y B20 debe ser comn en todas las

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frmulas. Si las celdas B19 y B20 no se fijan con la ayuda de F4 el programa buscara la celda B20 y B21, y as sucesivamente para hacer los clculos.

El anlisis de algunas de las muestras se ha realizado tras una dilucin de las mismas. Por este motivo, es necesario calcular la concentracin sin aplicar la dilucin. Seleccionar y escribir en la casilla D22 y E22, Dilucin 1: y NaCl (M) final. Introducir el factor de dilucin que se indica en el enunciado.

La ecuacin matemtica que permite calcular la concentracin de NaCl es la siguiente:

dilucinNaClNaCl FactorMnindiluciConcentracMinfinalConcentrac )()(

Arrastrar los resultados de la casilla E23 a las casillas E24 y E25. Dar formato y ajustar el nmero de cifras significativas.

2.5. Utilizar frmulas para optimizar los clculos

En la seccin anterior, cuando se ha calculado la concentracin de analito, el valor de la pendiente y de la ordenada en el origen se ha introducido en las celdas de forma manual a partir de la ecuacin de la recta en el grfico. No obstante, este proceso se puede automatizar para

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que, en caso de cambiar alguno de los parmetros del calibrado, no haya que volver a introducir la pendiente y la ordenada en el origen de forma manual. Los pasos a seguir son:

Borrar el contenido de las celdas B19 y B20.

Nota: El error #Div/0! en una casilla indica que la operacin matemtica deseada no se puede realizar ya que faltan datos. Normalmente aparece cuando se intenta hacer una divisin y el denominador es 0, no existe es texto. Para otro tipo de mensajes de error consultar Ayuda de Excel.

Seleccionar la opcin Frmulas en la barra de herramientas y hacer clic en Insertar frmula.

Seleccionar la opcin de estadstica en la barra de categoras

Con ayuda del ratn, seleccionar las casillas que representan al eje Y o teclear B2:B6.

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Con ayuda del ratn, seleccionar las casillas que representan al eje X o teclear A2:A6.

El clculo de la pendiente de la regresin lineal aparecer en la casilla B19.

El clculo de la ordenada en el origen se realiza de forma similar al de la pendiente. Tan slo se ha de seleccionar la opcin interseccin eje en el men de Insertar Frmula

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Al introducir la frmula de la pendiente y de la ordenada en el origen de esta forma, cualquier cambio que se realice a posteriori en la hoja de clculo se reflejar de forma inmediata en los resultados.

Nota: El nmero de frmulas que se pueden utilizar es elevado y es complicado enumerarlas todas. No obstante, en el Anexo se incluyen aquellas que son de uso ms frecuente.

3. Bibliografa

Excel es un programa muy complejo y repleto de multitud de de opciones. A continuacin, se recomiendan algunas referencias donde encontrar informacin til de cmo sacar el mximo partido a esta aplicacin informtica: Informacin general

Libros de ofimtica en general (comprobar disponibilidad en la biblioteca) Formacin pgina de Microsoft:a http://office.microsoft.com/es-es/support/formacion-

FX010056500.aspx?CTT=5&origin=HA010370218 Aplicados a la resolucin de problemas qumicos

E. Joseph Billo, Excel for Chemist: a comprehensive guide, 2nd edition, Wiley-VCH. ISBN:0-471-39462-9

Robert de Levie, How to use Excel in Analytical Chenmistry and in general scientific data analysis, 1st Edition, Cambridge. ISBN: 0-521-64484-4.

a El tutorial est diseado para explicar Microsoft Excel 2010 pero todo lo que se explica es en un 99% extrapolable a la versin 2007.

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4. Anexo Tabla 1. Algunas de las frmulas que se pueden encontrar en Microsoft Excel 2007

Frmula Funcin PROMEDIO(intervalo de celdas)& Media aritmtica de las celdas seleccionadas DESVEST(intervalo de celdas)& Desviacin estndar de las celdas seleccionadas ABS(nmero) Valor absoluto EXP(nmero) Exponencial del nmero e LN(nmero) Logaritmo neperiano LOG(x,n) Logaritmo del nmero x en la base n LOG10(nmero) Logaritmo decimal COS(nmero) Coseno del nmero SENO(nmero) Seno del nmero TAN(nmero) Tangente del nmero Raiz(nmero) Raz cuadradaza del nmero Grados(nmero) Calcula los grados a partir de radianes Radianes(nmero) Calcula radianes a partir de grados & Intervalo de celdas (Celda1:Celda2)