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moea_joint_essay 112年 [化學] 分析化學、儀器分析

第 二 題

📖 題組:
關於分子吸收光譜法(Molecular Absorption Spectrometry, MAS),請回答下列問題:(2 題,共 15 分)
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (二)

當使用 1 cm 的樣品槽測量一含有 8.50 ppm 的 X 物種溶液時,在波長 365 nm 及 700 nm處分別有 0.158 及 0.785 吸收度;另測量一含有 5.81 ppm 的 Y 物種溶液時,在波長365 nm 及 700 nm 處分別有 0.538 及 0.078 吸收度。當使用 2 cm 的樣品槽測量一含有X、Y 物種之溶液時,在波長 365 nm 及 700 nm 處分別有 0.850 及 1.315 吸收度,假設 X 之分子量為 100 g/mol,Y 之分子量為 125 g/mol,請計算此溶液中 X 及 Y 分別為多少體積莫耳濃度(M) (以科學記號 a×10^n 表示,a 計算至小數點後第 2 位,以下四捨五入)?(10 分)

思路引導 VIP

利用比爾定律解聯立方程式。先求得個別的標準濃度,再求混合液的吸收度對應當量關係。

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  1. 計算單一物種濃度: X 溶液:$8.50 \text{ ppm} = 8.50 \text{ mg/L}$。莫耳濃度 $C_{X0} = \frac{8.50 \times 10^{-3} \text{ g/L}}{100 \text{ g/mol}} = 8.50 \times 10^{-5} \text{ M}$。 Y 溶液:$5.81 \text{ ppm} = 5.81 \text{ mg/L}$。莫耳濃度 $C_{Y0} = \frac{5.81 \times 10^{-3} \text{ g/L}}{125 \text{ g/mol}} = 4.648 \times 10^{-5} \text{ M}$。

小題 (一)

紫外光/可見光吸收光譜法(Ultraviolet/Visible Absorption Spectrometry, UV-Vis)與紅外光吸收光譜法(Infrared Absorption Spectrometry, IR)理論上皆可用於有機物及無機物之定量,但實務上更常使用前者,請說明其原因。(5 分)

思路引導 VIP

說明因為比色管光徑、溶劑干擾、偵測器敏感度以及層疊光譜的問題,致使 UV-Vis 更適合定量分析。

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實務上多用 UV-Vis 進行定量分析而非 IR,主要原因如下:

  1. 溶劑干擾問題:水和常見溶劑在 IR 區域多有強烈吸收帶,極易掩蓋分析物的訊號。而在 UV-Vis 區,許多溶劑(如水、乙醇)呈透明狀,幾乎不干擾吸收。
  2. 光徑長度準確性:因 IR 溶劑強吸收,IR 的樣品槽(Cell)通常需做到極薄(如 0.1 mm 以下),難以精確重製光徑長度;而 UV-Vis 常使用標準的 1 cm 樣品槽,光徑固定,因此重現性高。

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