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普考申論題 111年 [環境檢驗] 儀器分析概要

第 二 題

📖 題組:
三、請回答下列有關紫外光/可見光吸收光譜術的問題:
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (二)

為決定(A)對硝基苯胺 H2N-p-C6H4-NO2 及(B)鄰硝基苯胺 H2N-o-C6H4-NO2在未知樣品中的濃度(莫耳/升,mol/L),吾人以紫外光/可見光譜儀(UV/VIS),求得下面的代表性吸收度(absorbance)數據如下:
[表格資料: A和B單獨存在及未知樣品在285nm與347nm的吸收度]
測量是在光徑長(即「樣品溶液厚度」)為 1.0cm(公分)的玻璃樣品槽(glass cell)中進行。
1. 試計算四個莫耳吸收係數(molar absorptivities):
A(285), A(347), B(285), B(347)。
2.試計算在未知樣品中兩種硝基苯胺 A 與 B 的莫耳濃度(molarities)。
(16 分)

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這是一道標準的多成分混合物光譜分析計算題。

  1. 計算莫耳吸收係數(ε):利用表格中純物質A與純物質B的數據。依據 Beer's Law: A = εbc。因為光徑長 b = 1.0 cm,所以 ε = A / c。
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【考點分析】 本題測驗「多成分混合物分析(Multicomponent Analysis)」之計算。考點包含:利用純物質的檢校數據計算莫耳吸收係數,以及利用吸光度的加成性(Additivity of Absorbance)建立並解開二元一次聯立方程式以求得混合物濃度。 【理論/法規依據】

小題 (一)

少量的咖啡(剛好足量,仍可看見馬克杯的底部)倒入一個圓柱形的馬克杯內。接著,將水加入馬克杯中,讓底部仍可看見。試問顏色(hue)變淡了,還是維持不變呢?請說明理由。(9 分)

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這是一道結合生活情境與光譜學原理的經典概念題。解題關鍵在於連結「肉眼觀察顏色深淺」與「比爾定律(Beer-Lambert Law)」。

  1. 確認觀察方式:題目強調「圓柱形馬克杯」且「看見底部」,代表觀測方向是「由上往下」垂直看透液體。
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【考點分析】 本題測驗考生對紫外光/可見光吸收光譜術中核心原理「比爾-蘭伯特定律(Beer-Lambert Law)」的深入理解,特別是光徑長與溶液濃度在特定幾何形狀(圓柱體垂直觀測)下的動態補償關係。 【理論/法規依據】

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