調查局三等申論題
113年
[化學鑑識組] 儀器分析
第 一 題
📖 題組：
紫外線可見光吸收光譜儀常用來進行定量分析，請回答下列問題：
紫外線可見光吸收光譜儀常用來進行定量分析，請回答下列問題：
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
⑴請按照順序排列寫出一個典型紫外線可見光吸收光譜儀的基本組件。（10 分）
⑵紫外線可見光吸收光譜是由外層價電子的躍遷而產生。請寫出有機分子中可能的四種價電子躍遷類型。（8 分）
⑶何謂 R 吸收帶？何謂 K 吸收帶？（2 分）
思路引導 VIP
看到這題，首先回想光譜儀的「光學設計順序」，從光源到偵測器的五大核心元件。接著，根據分子軌域理論（MO theory），思考有機物價電子（σ, π, n）如何在吸收光能後躍遷至反鍵結軌域（σ, π）。最後，將吸收帶（R-band, K-band）與特定的電子躍遷類型、莫耳吸光係數大小及官能基特徵連結起來作答。
小題 (二)
某一化學物質 A 是一種中樞神經興奮劑，屬於第二級毒品，一般是利用 GC-MS 進行分析，也有文獻提及可將 A 氧化後的產物 OA 溶解在己烷中（A→OA，1 莫爾 A 可完全氧化成 1 莫爾 OA），在紫外線可見光光譜的波長 287 nm 處會有一明顯吸收峰，而 OA 在該波長的莫爾吸光係數（molar absorptivity, ε）為 2.0×10^5 L/mol-cm。鑑識組將某尿液 5 毫升稀釋至 1 公升後，取出 10 mL 稀釋液，將 10 mL 稀釋液中可能含有的 A 完全氧化成 OA 後轉移至 10 mL 己烷相，再利用 0.5 cm 寬的石英槽，於 287 nm 波長下測得溶液的光穿透率（transmittance, T）為 10%。
⑴請問吸光度（absorbance, A）是多少？（2 分）
⑵請問 OA 在己烷溶液中的體積莫爾濃度（M）是多少？（4 分）
⑶原始尿液中的 A 濃度又是多少 ppm（parts per million）？（A 的分子量為 120，OA 的分子量為 150，log 2=0.3010，log 3=0.4771）（4 分）
思路引導 VIP
看到此題應先聯想光譜分析的核心公式：A = -log T 與 Beer-Lambert 定律 A = εbc。接著留意樣品的處理過程（稀釋倍數、萃取體積與莫耳生成比例），利用莫耳數守恆與稀釋倍數反推原始溶液濃度，最後將莫耳濃度轉換為 ppm (mg/L)。