民國114年 地方三等 化學工程 化學程序工業（包括質能均衡、分析化學、儀器分析）
第5題
使用紫外光/可見光光譜儀分析KMnO4溶液，在波長為520 nm 時KMnO4 的莫耳吸光係數（molar absorptivity）為ε=1.8×104 Lm…
題目
使用紫外光/可見光光譜儀分析KMnO4溶液，在波長為520 nm 時KMnO4 的莫耳吸光係數（molar absorptivity）為ε=1.8×104 Lmol-1cm-1，使用透光 路徑為1.0 公分的樣品槽，測得未知KMnO4 溶液之吸光度（absorbance） 為0.839。 請計算此KMnO4 溶液的濃度為何？（5 分） 請計算此KMnO4 溶液的穿透度（transmittance）為何？（5 分） 常見的樣品槽材質為玻璃及石英。紫外光區波長範圍為200-380 nm， 可見光區波長範圍為380-780 nm，請分別說明上述2 種樣品槽材質適 用的波長範圍。（6 分） 苯（C6H6）在紫外光範圍的最大吸收波長（λmax）為255 nm，苯胺 （C6H5NH2）的λmax 為280 nm，請說明苯胺λmax 往紅光位移的原因。 （4 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、比爾-朗伯定律（Beer-Lambert law）：A＝εbc，A為吸光度、ε為莫耳吸光係數、b為光徑、c為莫耳濃度；適用於單色光、稀薄溶液且無散射與螢光干擾之情況。
- 二、濃度計算：c＝A/(εb)＝0.839/(1.8×10^4×1.0)＝4.66×10−5 mol/L。若換算質量濃度，KMnO4莫耳質量158.0 g/mol，約為7.36 mg/L。
- 三、穿透度：A＝－logT，故T＝10^−A＝10^−0.839＝0.1449，即14.49%；吸光率約85.51%。此處T為透光比，若以百分穿透度表示則為14.5%。
- 四、樣品槽材質：玻璃可透可見光約380-780 nm，但在紫外光區（200-380 nm）會吸收，通常不適用；石英／熔融矽石可透約200 nm至可見光，適合紫外光區。520 nm屬可見光，玻璃與石英皆可用，但若同時測紫外光應選石英槽。
- 五、苯胺紅移原因：苯胺的－NH2為助色基（auxochrome），氮上孤對電子與苯環π系統形成p-π共軛，使基態HOMO能階升高、HOMO-LUMO能隙變小，吸收能量降低，λmax由苯的255 nm紅移至280 nm，稱為紅移（bathochromic shift）。
AI 依官方試題文字產生的參考解答，非考選部公告答案，內容僅供備考參考。