化學工程 101 年儀器分析考古題

感應偶合電漿質譜儀（Inductively coupled plasma mass spectrometry, ICPMS）是重要 的分析設備，請回答下列問題： 以圖型簡要說明ICPMS 之儀器結構？舉出三種ICPMS 較常用的質量分析器並說 明之？（15 分） ICPMS 之定量分析經常採用內標物（Internal standard）的原因為何？（5 分）

若傅立葉轉換紅外線光譜儀（Fourier transform infrared spectrometer, FTIR）經單 次掃描（single scan）所得到的訊號其訊雜比（signal to noise ratio, S/N）為10， 則16 次掃描後，所得訊號的訊雜比為何？（5 分） FTIR圖譜的解析度（resolution, R, 以cm-1為單位）可以R=1/Δ表示，其中Δ代表在 干涉儀中，當移動鏡移動時，兩個光束的最大光程差。若要得到1 cm-1的解析度 時，移動鏡相對於中心位置的位移應為何？（註：移動鏡的中心位置是指兩光束 的光程差“δ”為0 的位置。）（5 分） 為精確地決定移動鏡的位置，吾人在儀器中置入一個單一波長的雷射光源（波數 v =15800 cm-1），這可使電腦在每當雷射光熄滅時，從干涉圖（interferogram） 擷取一個數據點。試問在連續兩次雷射光熄滅的期間，干涉儀中移動鏡的位移（以 微米（μm）為單位）“dx”為何？（5 分） 下圖是某化合物之IR紅外線光譜，橫軸為波數（v 單位為cm-1），縱軸為百分穿 透度（% transmission）其分子式為C8H8O，試由紅外線光譜推知其結構式。（ 10 分） 100 0 3500 3000 2500 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 ) cm ( 1- v % Transmission

層析儀是儀器分析中重要之分離設備，了解其原理及應用極為重要，請回答下列問 題： 請解釋或定義層析法（Chromatography）中專有名詞：選擇因數（Selectivity factor）、 梯度流析（Gradient elution）、比滯留體積（Specific retention volume）。（10 分） 挑選適合你研究主題的層析管柱時，那些重要的層析管柱規格應注意？（10 分）

請畫出感應偶合電漿（Inductively Coupled Plasma）-原子發射光譜儀（Optical Emission Spectrometer）（ICP-OES）的塊解圖（block diagram），並註明其組成 元件。（5 分） 感應偶合電漿（ICP）是如何形成的？形成電漿所用的氣體為何？（8 分）  試述在原子光譜分析法（Atomic Spectroscopy）中，感應偶合電漿（ICP）與火焰 （flame）相較，其優缺點各為何？（12 分）

某醚類化合物，其分子式為C6H12O，經核磁共振光譜儀測定，圖(a)為質子去偶合 13C-NMR光譜圖，圖(b)為質子偶合13C-NMR光譜圖，請寫出此化合物之結構式，並 描述鑑定之理由。（15 分） TMS (a) (b) 200 ppm 100 0 200 ppm 100 0 101年公務人員特種考試關務人員考試、101年公務人員特種考試 移民行政人員考試及101年國軍上校以上軍官轉任公務人員考試試題 代號：10840 類（科）別： 化學工程 全一張 （背面）

常見的液相層析儀的偵檢器（detectors），包括紫外線（UV）偵檢器、折射率（refractive index）偵檢器及螢光（fluorescence）偵檢器。試述其構造、使用原理及優缺點。 （25 分） 101年公務人員高等考試三級考試試題 代號： 類 科： 化學工程、環境檢驗 全一張 （背面） 36540 36740

簡要回答下列問題： 掃描探針顯微鏡（Scanning probe microscopes, SPM）主要有掃描隧穿式顯微鏡 （Scanning tunneling microscope, STM ）及原子力顯微鏡（Atomic force microscope, AFM）兩種，兩者間有何不同？其分別之優缺點為何？（15 分） 請分別說明X 射線光電子光譜（X-ray photoelectron spectroscopy, XPS）及歐傑電 子光譜（Auger electron spectroscopy, AES）之原理、應用與限制。（15 分）

釩（元素符號為V）有兩個同位素，其在自然界之相對含量分別為51V=99.75%及 50V=0.25%。為測量在某鋼鐵樣品中的釩金屬濃度，吾人將2 克（g）的鋼鐵樣品先 溶解於酸性溶液中，另再添加1 微克（μg）50V金屬於該溶液。攪拌後，該溶液以 ICP-MS質譜儀分析，所得到的質譜圖出現兩個訊號峰，分別在質量為50 及51 處， 且兩個訊號峰面積相等。 若訊號峰面積比與同位素質量比相等，則未知樣品中50V及51V之百分比為何？（ 10 分） 若已知50V=49.947g/mol及51V=50.944g/mol，試計算前述更準確的百分比。（ 10 分） 若鋼鐵樣品中含有鈦（Ti）或鉻（Cr）時，試解釋為何此定量分析會變為較複雜。 （5 分） （註：Ti的同位素有46Ti, 47Ti, 48Ti, 49Ti及 50Ti；Cr的同位素有50Cr, 52Cr, 53Cr及54Cr。）

HNO2之pKa＝3.15，下圖為pH值對液態亞硝酸根離子（NO2 -）選擇電極之響應的曲 線圖。理論上，響應是平坦的，決定於[NO2 -]而非pH值。請回答下列問題： 亞硝酸根為亞硝酸的共軛鹼，為何曲線於低pH 值處會上升？（5 分） 為何曲線於高pH 值處會下降？（5 分） 使用此電極的最佳pH 值為何？（5 分） 400 10 ppb 350 100 ppb 電 位 300 1 ppm (mV) 250 10 ppm 200 100 ppm 150 1 3 2 4 5 pH 值

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