化學工程 114 年儀器分析考古題

紅外線光譜儀透過紅外光與化合物分子中的官能基相互作用，解析分子的 官能基與化學鍵特性，請回答下列問題：（每小題8 分，共24 分） 紅外線光譜中的指紋區域（fingerprint region）是指位於多少波數(cm–1) 範圍之間的區域？為什麼紅外線光譜中的指紋區域適合根據光譜的比 較來識別化合物？ 依紅外線光譜中拉伸振動的波數(cm–1)排列O–H、C≡N、C–N 和C=O 等4 個化學鍵的波數大小順序。 分子的彎曲振動之特徵在於兩化學鍵之間的夾角會發生變化，可以分成 四個種類：扭轉（twisting）、交剪（scissoring）、擺動（wagging）與 搖動（rocking）。請問上述四個種類那些是屬於平面之彎曲振動？那些 是屬於不共平面之彎曲振動？

層析法可將分離物種有效率地分離，請回答下列問題： 請畫出層析圖譜並說明何謂空窗時間（void time）。（5 分） 在1.0 公尺填充管柱上分離辛烷和乙苯，辛烷和乙苯的滯留時間 （retention time）分別為15.2 和16.3 分鐘。未被滯留的物質在1.6 分鐘 內通過了管柱。在辛烷和乙苯峰的底部測得的寬度分別為1.12 和1.18 分鐘。 計算辛烷和乙苯兩個峰之間的解析度（resolution）。（5 分） 計算管柱的平均理論板數（average number of theoretical plates）。（6 分） 計算平均理論板高（average theoretical plate height）。（6 分） 計算乙苯的滯留因子（retention factor）。（5 分）

紫外光可見光光譜儀是一種分析材料透光率及反射率的儀器，請回答下列 問題： 請用一個方程式來表示穿透率（transmittance）與吸收值（absorbance） 之間的關係式。（3 分） 酚(C6H5OH)與酚陰離子(C6H5O–)當中，何者B 譜帶吸收峰的波長( max  ) 位於較長波長處？何者B 譜帶吸收峰的莫耳吸收係數值( max  )較大？請 說明原因。（9 分） 苯胺(C6H5NH2）與苯胺陽離子(C6H5NH3+)當中，何者B 譜帶吸收峰的波 長( max  )位於較長波長處？何者B 譜帶吸收峰的莫耳吸收係數值( max  ) 較大？請說明原因。（9 分）

請回答下列有關電化學分析法的問題： 對於陰極反應，平衡電位為負值，請問過電位為「正值」或「負值」？ 對於陽極反應，平衡電位為正值，請問過電位為「正值」或「負值」？ （6 分） 請畫出伏安圖（voltammogram），並在伏安圖中標示出擴散極限電流 （diffusion-limited current）和半波電位（half-wave potential）。（10 分） 在25℃時，所選擇之玻璃電極會發生酸誤差（acid error）與鹼誤差 （alkaline error）現象，請問當溶液之pH 值為多少時玻璃電極會發生酸 誤差現象？當溶液之pH 值為多少時玻璃電極會發生鹼誤差現象？發生 酸誤差現象時pH 讀值會有偏高或偏低的現象？發生鹼誤差現象時pH 讀值會有偏高或偏低的現象？（12 分）