下列何者對於物質之鑑別效果最佳？

本題觀念：

本題考查的是**藥物分析（Pharmaceutical Analysis）**中不同光譜技術的主要應用與特性，特別是針對「定性鑑別（Identification）」的能力比較。在藥物鑑別中，理想的分析方法應能提供該物質獨特且具專一性的結構訊息（即指紋圖譜），以區分不同化合物。

選項分析

• (A) UV-Vis spectrophotometry（紫外線-可見光光譜法）：

  • 原理：測量分子中電子能階的躍遷（主要是價電子）。
  • 分析特性：雖然可用於鑑別（比對最大吸收波長 $\lambda_{max}$），但其光譜圖形通常較為寬且平滑，許多具有相似發色團（chromophores）的藥物會產生極為相似的光譜，缺乏結構專一性。
  • 主要用途：因符合 Beer's Law，主要用於定量分析（Quantitation），而非結構鑑別的首選。

• (B) Raman spectroscopy（拉曼光譜法）：

  • 原理：測量光與分子交互作用後的非彈性散射（Inelastic scattering），反映分子的振動與轉動能階。
  • 分析特性：與紅外光譜（IR）類似，拉曼光譜能提供極為豐富的分子結構訊息。光譜中包含許多尖銳的特徵峰，構成該分子的**「指紋區（Fingerprint region）」**。即使是結構些微不同的異構物或多晶型（Polymorphs），其拉曼光譜也會有顯著差異。
  • 結論：因其具備高度專一性的指紋圖譜，對於物質（特別是藥物分子）的結構鑑別效果最佳。

• (C) fluorescence spectrophotometry（螢光光譜法）：

  • 原理：測量分子吸收光能後，從激發態回到基態時所發射的光。
  • 分析特性：此方法具有極高的靈敏度（Sensitivity），可檢測極低濃度（ppb甚至ppt等級）的物質。然而，並非所有藥物都會產生螢光，且螢光光譜（激發與發射光譜）通常呈現寬帶狀，缺乏細微結構特徵，故其鑑別能力不如振動光譜（IR/Raman）。
  • 主要用途：痕量分析（Trace analysis）。

• (D) atomic absorption spectrophotometry（原子吸收光譜法, AAS）：

  • 原理：利用氣態原子對特定波長光的吸收。
  • 分析特性：這是針對**元素（原子）**的分析技術，而非分子。它能精確鑑別和定量金屬元素（如鉛、汞、鈣等），但無法提供藥物分子的結構訊息。
  • 結論：不適用於有機藥物分子的鑑別。

答案解析

正確答案：(B)

在藥物分析中，**鑑別（Identification）**最強調的是方法的「專一性（Specificity）」。

• Raman spectroscopy（與 IR）屬於振動光譜，能產生物質獨有的指紋圖譜（Fingerprint spectrum），直接反映分子的化學鍵與官能基訊息，因此在選項中對於物質（分子）的鑑別效果最佳。
• UV-Vis 光譜太過簡單且缺乏特徵（Broad bands）；螢光法受限於樣品是否具螢光特性且光譜同樣較寬；AAS 僅能測元素。

核心知識點

考生應掌握各類光譜分析法的核心優勢關鍵字，這也是國考常見考點：

1. 結構鑑別（定性）最佳：

   • IR (紅外光譜) & Raman (拉曼光譜)：提供分子振動「指紋（Fingerprint）」，可區分異構物與多晶型。
   • 註：NMR (核磁共振) 與 MS (質譜) 也是極強的結構鑑定工具，但若僅比較光譜法，IR/Raman 為首選。

2. 定量分析最佳：

   • UV-Vis：儀器普及、操作簡便、符合 Beer's Law 範圍廣。

3. 靈敏度（Sensitivity）最佳：

   • Fluorescence (螢光法)：優於 UV-Vis，適合微量分析。

4. 元素分析：

   • AAS (原子吸收) / AES (原子發射)：針對金屬原子。

參考資料

1. Skoog, D. A., et al. Principles of Instrumental Analysis. Cengage Learning. (Vibrational Spectroscopy, Raman Spectroscopy chapters).
2. Watson, D. G. Pharmaceutical Analysis: A Textbook for Pharmacy Students and Pharmaceutical Chemists. Elsevier. (Chapter on Spectrophotometry and Spectrofluorimetry).
3. United States Pharmacopeia (USP) General Chapters <851> Spectrophotometry and Light-Scattering.