化學工程 112 年儀器分析考古題

請說明氣相層析火焰電離檢測器法（GC-FID）的儀器構造、原理與應用。 （25 分）

請說明核磁共振（NMR）的基本儀器構造、原理與應用。（25 分）

近年來環境與食物鏈中的塑膠微粒污染已經不容忽視。塑膠微粒可以從塑 膠瓶、海產以及都市淡水中發現，因此塑膠微粒相關的立法更加嚴格，希 望可以降低塑膠微粒對生態系統的破壞。廠商更是開發出金屬或生物可分 解的甘蔗生質材料吸管來減少塑膠吸管的氾濫，政府也實行限塑政策，期 望減少塑膠袋的使用量。傅立葉紅外線光譜法（FT-IR）與拉曼光譜法 （Raman Spectroscopy）常用於聚合物的分析與鑑別，面對塑膠微粒的危 害，FT-IR 與拉曼光譜法可以應用於塑膠微粒分析。塑膠微粒（microplastic particles）主要來自塑膠碎片，目前的尺寸定義在小於5 mm 的尺寸範圍， 即為塑膠微粒。但事實上有許多塑膠微粒遠小於這個定義，其多半分布於 100 微米至1 微米之間，最大的可以由肉眼觀察到，但隨著尺寸變小，就 必須使用顯微鏡方式進行觀察。最常見的塑膠微粒來自於聚丙烯 （polypropylene, PP）與聚乙烯（polyethylene, PE），前者最常見於寶特瓶 的瓶蓋或類似包裝，後者則是以塑膠袋為大宗，這些塑膠微粒可以漂浮於 淡水河流與海洋上，在全世界循環。請說明拉曼光譜法的基本原理。（25 分）

請說明火焰式和石墨爐式原子吸收光譜儀的儀器構造、原理和應用。（25 分）

土壤中多氯聯苯的標準檢驗方法為氯離子電極法。土壤樣品以有機溶 劑萃取並濃縮，濃縮之萃取液在觸媒催化下與金屬鈉反應，釋出樣品中 多氯聯苯（PCB）之氯離子，氯離子再被萃取於水相之緩衝溶液中，然後 以偵測氯離子之選擇性電極檢測。以飽合甘汞電極（saturated calomel electrode, SCE）當參考電極，及一個銀電極（silver electrode）當指示電 極，飽合甘汞電極的標準電極電位為0.244 V。 ㈠請完成下面的電池表示（cell representation）來說明氯離子之選擇性電極。 SCE ‖ ∣ （5分） ㈡請說明電池電位和氯離子濃度的關係為何？（10分） Ag+ + e- Ag Eo = 0.799 V AgCl + e- Ag + Cl- Eo = 0.222 V Hg2Cl2 + 2e- 2Hg + 2Cl- Eo = 0.244 V AgCl Ksp = 1.8 × 10-10