化學工程 107 年儀器分析考古題

請詳述下列分析儀器進行有機化合物的定性分析的原理。 傅立葉轉換紅外光光譜儀。（10 分） 質子（1H）核磁共振光譜儀。（10 分）

請回答下列有關核磁共振分析的問題： 試說明脈衝—傅立葉轉換核磁共振光譜儀（Pulsed FT-NMR）的作用。（10 分） 下圖是某化合物之氫質子核磁共振圖譜，分子式為C3H8O，試推知其結構式。（15 分） 註1：圖中光譜線組編號為2 者，因較高的感度重畫其放大之情形，可看出有十四條 線。 註2：圖中光譜線組編號為1 及3 者，分別為雙線。 註3：光譜線組編號1、2、及3 者，三吸收峰的強度比值（無單位）為0.67：0.67：4。 註4：氫質子核磁共振圖譜中，TMS（四甲基矽烷）溶劑的吸收峰在δ = 0.0ppm。

傅立葉轉換紅外光光譜儀以及分子質譜儀可以利用電腦光譜資料庫搜尋比對法，對 有機化合物進行定性分析以及鑑定： 請分別說明此兩種儀器具有此等分析能力的原理。（12 分） 對於無機化合物（例如金屬氧化物、非金屬氧化物）之定性分析，請說明電腦光 譜資料庫搜尋比對法亦可應用於何種儀器及其進行圖譜比對的原理。（8 分）

示差掃描量熱儀（DSC）的基本原理為何？可應用在那些分析工作？（25 分） 107年公務人員高等考試三級考試試題 36840 全一張 （背面） 類 科： 化學工程、環境檢驗 科 目： 儀器分析

關於層析儀，請回答下列問題： 以液相層析儀進行定量分析時，常使用內標準法（The Internal-Standard Method） 以及面積歸一化法（The Area-Normalization Method）進行校正，請詳述實施此兩 種校正法的方法和步驟。（16 分） 在液相層析儀的操作過程中，常常使用溶劑梯度法（隨流析過程中改變流動相組 成）而非溫度程式法（隨流析過程中改變操作溫度）以取得較佳的分析結果，請 詳加說明其原理。（9 分）

請回答下列有關原子光譜分析的問題： 將0.1834 克、帶有2 個結晶水的氯化鈣CaCl2.2H2O 溶於100 毫升的蒸餾水，再將 其進一步以蒸餾水稀釋為10 倍，以製備出鈣離子的標準溶液。從這個新的溶液， 再分別進一步以蒸餾水稀釋為5 倍、10 倍、及20 倍，以製備出三個標準溶液。未 知溶液本身則是先以蒸餾水稀釋為25 倍。足量的氯化鍶SrCl2 隨後加入樣品溶液 中，以去除磷酸根離子所造成的任何干擾。含有相同鍶金屬濃度的空白試樣 （analytical blank），是這次實驗系列中第一個以空氣/乙炔火焰檢測的溶液。所得 到的結果如下： 試樣種類 偵測器讀值 備 考 空白試樣 1.5 原子量： Ca = 40.1 g/mol Cl = 35.5 g/mol 標準液1：20 10.6 標準液1：10 20.1 標準液1：5 38.5 未知樣品 29.6 試問未知樣品中的鈣濃度（以ppm 為單位）為何？（10 分） 註：對於n 組數據對(x1,y1)，(x2,y2)，…，(xn,yn)，以線性迴歸法（最小平方法）所得 到的線性方程式為y = mx + b，其中直線的斜率m，及y 截距b，可以下列算式 求出： m = [n∑ = n i i i y x 1 -(∑ = n i ix 1 )(∑ = n i iy 1 )] / [n(∑ = n i ix 1 2 )-(∑ = n i ix 1 )2] b = [(∑ = n i ix 1 2 )(∑ = n i iy 1 )-(∑ = n i i i y x 1 )(∑ = n i ix 1 )] / [n(∑ = n i ix 1 2 )-(∑ = n i ix 1 )2] 試解釋下列的背景校正技巧之運作原理：（15 分） 光束截斷（beam chopping） 重氫燈（deuterium lamp） Zeeman 效應（Zeeman effect）

請說明下列儀器配置或是操作的原理。 相較於原子吸收光譜儀使用火焰原子化器，原子放射光譜儀以及原子質譜儀使用 誘導耦合電漿原子化器的優點。（5 分） 氣相層析儀串聯分子質譜儀，其中氣相層析儀的偵檢器（detector）不使用火焰離 子化偵檢器（Flame Ionization Detector）。（5 分） 基質輔助雷射脫附離子化（Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization）質譜儀通常 配置飛行時間質量分析器（Time-of-Flight Mass Analyzer）的原因。（5 分） 製作傅立葉轉換紅外光光譜儀的液態樣品時，使用溴化鉀鹽片取代氯化鈉鹽片。 （5 分）

指出下列編號1-5 的各種氣相層析儀（GC）偵檢器，最適合分析的試料。（25 分） 熱傳導偵測器（TCD） a. 重質的重油樣品（heavy crude oil sample） 焰式游離偵檢器（FID） b 己烷中微量的四氯化碳（trace carbon tetrachloride in hexane） 電子補獲偵檢器（ECD） c. 氖氣（neon） 氮磷偵測器（NPD） d. 以手持偵測式GC 儀器所測量之微量BTEX（苯、甲 苯、乙基苯、及二甲苯的同位素）混合物（trace BTEX mixtures on handheld monitoring GC instrument） 光游離偵測器（PID） e. 空氣中微量的三硝基甲苯（TNT ）蒸氣（trace trinitrotoluene（TNT）vapor in air）

請詳加說明利用下列熱分析儀器的分析結果，以取得高分子材料的玻璃轉移溫度的 原理。 微差掃描卡計（Differential Scanning Calorimeter）。（5 分） 動態熱分析儀（Dynamic Thermal Analyzer）。（5 分） 熱機械分析儀（Thermal Mechanical Analyzer）。（5 分）