儀器分析考古題｜歷屆國考試題彙整

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）

檢驗水中酚含量的標準方法為分光光度計法（spectrophotometer）。水樣先 經過蒸餾後，調整其pH 值至10.0，在鐵氰化鉀存在下，和4-胺基安替吡 碄（4-Aminoantipyrine）作用後，生成有顏色之安替吡碄（Antipyrine）， 經氯仿萃取後，以分光光度計在460 nm 波長處測其吸光度進行定量分析。 將空白樣品放入儀器中，讀數為450 mV。將分析物放入儀器中，讀數 為280 mV。請計算分析物的穿透率（percent transmittance）及吸光度 （absorbance）。（10 分） 請描述單光束分光光度計的儀器構造。（請詳細標示儀器組件的名稱） （10 分） 蘇丹紅一號結構如下圖，在溶液中呈現紅色。Co2+水溶液呈現粉紅色， 請說明這兩種物質呈現顏色的原理有何不同。（15 分）

離子層析法（ion chromatography）常用於檢驗水中陰離子的含量，此方法 適用於飲用水、放流水、地面水、地下水及廢水中一般陰離子的檢驗，如 F-、Cl-、PO43-、SO42-、NO3-等。 陰離子層析管柱的填充顆粒為含有陰離子交換官能基的苯乙烯－二乙 烯基苯（Styrene divinyl benzene-based）材質，請說明陰離子交換官能基 及分離的機制。（10 分） 分離陰離子時，移動相溶液含有NaHCO3，請說明應如何選擇抑制管柱， 才能以電導度偵測器偵測上述陰離子，並說明抑制管柱如何有效抑制背 景訊號。（10 分） 以離子層析法分離PO43-、SO42-、NO3-三種離子時，其滯留時間（retention time）順序為何？（5 分）

聚乙二醇（polyethylene glycol, PEG ）為水溶性高分子，分子式為 H(OCH2CH2)nOH。若要測定聚乙二醇高分子的質量，可用基質輔助雷射脫 附游離質譜法（matrix-assisted laser desorption/ionization mass spectrometry）。 請說明基質輔助雷射脫附游離質譜法如何將高分子離子化。（10 分） 若要將[H(OCH2CH2)350OH+H]+及[H(OCH2CH2)351OH+H]+的訊號分離， 請問質量分析器的解析度需為多少？（C：12、H：1、O：16）（5 分）

差熱分析法（differential thermal analysis, DTA）可用於觀察化合物的物理 及化學變化。 請分別寫出氧化反應（oxidation）、結晶現象（crystallization）、脫附現 象（desorption）在差熱分析法中會產生放熱訊號（exothermic peak）或 吸熱訊號（endothermic peak）。（6 分） 請說明高分子的玻璃化轉變（glass transition）無法在DTA 產生放熱訊 號或吸熱訊號的原因。（4 分）

電位分析法（potentiometry）常用於檢測水溶液的pH 值，稱為pH 計 （pH meter）。以玻璃電極（glass electrode）為指示電極，飽合甘汞電極 （saturated calomel electrode, SCE）為參考電極，電池表示式為： SCE || [H3O+]=a1 | glass membrane | [H3O+]=a2, [Cl-]=0.1 M, AgCl(sat’d) | Ag 請說明： pH 計偵測未知樣品中[H3O+]的原理。（10 分） pH 計使用前應該如何校正。（5 分）

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）

某機構檢驗水中金屬的標準方法是使用電熱式原子（electrothermal atomization）吸收光譜法。此方法干擾主要來自分子吸收和基質等干擾效 應，可使用連續光源背景校正技術進行背景校正。 請說明電熱式原子化法的過程。（10分） 請畫出電熱式原子吸收光譜儀的裝置，並清楚標示組件名稱。（10分） 請說明連續光源背景校正技術。（10分） 在高溫度下，許多元素如鋇、鉬、鎳、鈦等會與石墨管表面物質發生化 學作用而形成難熔性碳化物，導致原子化信號變寬、拖尾和靈敏度降 低。請說明應該如何避免此情形發生。（5分）

請說明核磁共振（NMR）的基本儀器構造、原理與應用。（25 分）

檢驗環境禁藥五氯酚（C6Cl5OH）的標準方法是使用氣相層析質譜法。樣 品注入氣相層析儀分離後，以質譜儀偵測。 請說明要如何設定注射器的溫度。（5分） 若實驗室有2種管柱，一種固定相為聚二甲基矽氧烷（polydimethyl siloxane ），另一種固定相為三氟丙基聚二甲基矽氧烷（50%- trifluoropropyl-polydimethyl siloxane），請問應該選那一種管柱？請說明 原因。（5分） 對於含氯的化合物，電子捕捉偵測器（electron capture detector）可提高 偵測的靈敏度。請說明電子捕捉偵測器的原理。（10分）

液相層析質譜儀（LC/MS）為鑑定未知化合物常用的工具。在商品化的 LC/MS中，常使用離子阱質量分析器（ion-trap mass analyzer），請畫出離 子阱質量分析器的構造、標示組件的名稱，並說明如何選擇特定荷質比 （m/z）的離子。（15分） 38240

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）

熱重分析儀（thermogravimetric analyzer, TGA）用於觀測化合物的熱穩定 性及成分分析。 請說明熱重分析儀的儀器有那些組件組成？（7分） MgC2O4•2H2O（分子量148.4 g/mol）在熱重分析儀中加熱至478℃生成 MgO（分子量40.31 g/mol）。有一個2.5 mg 樣品，在熱重分析儀中加熱至 500℃時重0.9 mg，請計算MgC2O4•2H2O含量百分率為多少？（8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。 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） 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

下列為常用之質譜儀偵測模式，用以提升質譜儀之特異性（specificity） 及靈敏度（sensitivity），降低偵測極限。請回答：模式分別可用 於單一、串聯或單一及串聯質譜皆可？（3 分）分別說明各模式提升特 異性及靈敏度之原理。（15 分）何者有最佳之特異性及靈敏度，請詳述 理由。（7 分） 選擇離子監測（selected ion monitoring, SIM） 選擇反應監測（selected reaction monitoring, SRM） 多重反應監測（multiple reaction monitoring, MRM）

請回答下列有關原子吸收光譜術（atomic absorption spectroscopy）的問 題：為決定一個未知水溶液中的鉻含量C，茲使用標準添加法（standard addition method）。為執行這個方法，製備了5 個溶液（1-5）如下：10 mL 的未知溶液先加入5 個有刻度的燒瓶，接著遞增體積的標準溶液E（鉻 濃度CE 為15.7 mg/L）添加至燒瓶2-5。最後，5 個燒瓶再以水充填至50 mL。我們測量了在波長= 359.7 nm 處的吸收度（absorbance），數據收 集與整理如下表： V1（mL） 未知溶液 VE（mL） 校正溶液 燈源在正常功率模式下的吸收 度（Absorbance in normal power mode of the lamp） 燈源在高功率模式下的吸收度 （Absorbance in high power mode of the lamp） 10.0 0.0 0.276 0.075 10.0 10.0 0.367 10.0 20.0 0.453 10.0 30.0 0.542 10.0 40.0 0.629 總量50 mL 燈源在高功率模式下的吸收度測量數據，提供了什麼資訊？（5 分） 試解釋題的原理。（10 分） 利用線性迴歸法（最小平方法），計算原始未知10 mL 樣品中的鉻含量 C（以g/L 及ppm 表之）。（10 分） 提示：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（

小粒徑如1.9 μm，相較於5 μm 粒徑之高效液相層析管柱填充顆粒： 為何可增加理論板數？請以van Deemter 方程式的對應項目說明。 （12 分） 為何可縮短層析時間？（3 分） 若再配合較小內徑之管柱，則可降低偵測極限，請說明原因。（3 分）

1  n i ix ）-（  n i ix 1 ）2 ] b = [（ 2 1  n i ix ）（  n i iy 1 ）-（  n i i i y x 1 ）（  n i ix 1 ）] / [n（ 2 1  n i ix ）-（  n i ix 1 ）2 ] 37940 二、某無鉛汽油的層析分析以下述的條件進行之。 管柱：管長L = 150 m，內徑ID = 0.25 mm，塗覆薄膜厚度df = 0.25 m， 非極性固定相為“PDH150”，注射器之分離比split ratio 為100：1，溫度 T = 200oC；火焰游離偵測器FID，溫度T = 200oC；管柱加熱箱T = 35oC； 攜行氣體為He；流速u = 20 cm/sec，管柱前端壓力為2.5 bar；注射體積 為1 L。 下表中，列出了在實驗溫度下，由層析圖所觀測之溶質溶解的自由熱焓 （free enthalpy of dissolution）變化。 溶質 2,3-dimethyl pentane（2,3-二 甲基戊烷） 2,4-dimethyl pentane（2,4- 二甲基戊烷） 2-methyl hexane（2- 甲基己烷） 3-methyl hexane（3- 甲基己烷） Benzene （苯） G0308 （kJ/mol） -17.79 -16.80 -17.73 -18.05 -17.27 不同溶質的滯留時間（retention time）tR，根據訊號峰編號，表列如下： 訊號峰編號 10 11 12 13 14 tR（min） 48.00 55.17 63.90 64.59 68.28 （每小題5 分，共25 分） 計算與此分析相關的維持時間（hold-up time）tM。由於甲烷不會被固 定相滯留，試求算在實驗溫度下，其自由熱焓（free enthalpy）的變化， G0308。 將每一個訊號峰（編號10-14），對應至正確的溶質，並說明配對的合理性。 由2,3-二甲基戊烷（2,3-dimethyl pentane），其半高寬FWHM 為25 sec， 試計算管柱的理論板數（theoretical plate number）。 試計算管柱的流動相與固定相之兩相體積比例（phase ratio）。 以兩種不同方式，計算苯的分布係數K（distribution coefficient）。 1.利用其溶解自由熱焓變化。（variation of free enthalpy of dissolution） 2.由其滯留因子（retention factor）。 提示：⑴由化學平衡的熱力學研究，可推導出以下的公式： G0T = -RT ln KT，其中G0T 為絕對溫度T 之下的自由熱焓 （variation of free enthalpy），KT 為平衡常數，R 為氣體常數 （8.314 J/（mol-K）），及T 為絕對溫度（K）。 ⑵層析術中，理論板數N，可以下式計算之： N = 5.54（tR/）2，其中tR 及，分別為滯留時間與半高寬。 37940

說明下列高效液相層析儀偵測器之原理及比較兩者優劣：折射率偵測器 （refractive index detector, RI detector），蒸發光散射偵測器（evaporative light-scattering detector, ELSD）。（12 分）

請回答下列有關質譜術（mass spectrometry，MS）的問題： 什麼是選擇性反應監控（selected reaction monitoring）？（9 分） 為何它也被稱之為MS/MS？（8 分） 對一個特殊的試樣，為何它可以改善訊雜比（signal-to-noise ratio）？ （8 分）

熱電偵測器（pyroelectric transducer）、格羅熱熾棒（Globar）、麥克生干 涉儀（Michelson interferometer）、銣雅鉻雷射（Nd-YAG laser）、鎢絲鹵 素燈、衰減全反射（attenuated total reflection）、電荷耦合裝置（charge- coupled device, CCD）等，所列元件中之： 熱電偵測器含有何種熱電物質（pyroelectric material）？其偵測對象及原 理為何？（10 分） 格羅熱熾棒由何種物質製成，其用途為何？（5 分） 分別列出Near-IR、Mid-IR、Raman 等三種光譜儀可採用上述何種元件 作為光源、分光、偵測之用？（10 分）

已知某化合物的不完整分子式如下：C3H9OX。由其紅外光譜圖在3320 cm-1 的吸收波帶，得知與這個振動有關的化學鍵之力常數為607 N/m。 根據這些資訊，我們有可能決定在此分子式中未知原子X 為何。 計算與這個吸收波帶相關的還原質量（reduced mass）。（10 分） 形成這個化學鍵的兩個原子，其中一個原子已知為氫原子；試推斷未 知原子X 為何。得知這個化合物的分子量M = 75.1 g/mol，也從這項 資訊來證實這個未知原子X 為何的假設（hypothesis）。（10 分） 與這個吸收波帶相關的分子振動種類為何？（5 分） 提示：由簡諧振盪器模型，化學鍵的振動頻率，可以下式計算之： = 1/（2）（k/）0.5 其中為頻率（Hz），k 為力常數，為還原質量，光速c=3 × 108m/s。

分析儀器之雜訊（noise）可分為那四類？請說明其產生之原因。（20 分）

乙酸乙酯（CH3C(=O)OCH2CH3）的定性分析，可以同時以多項光譜儀為 之，請回答以下問題：（每小題10 分，共60 分） 在紫外光／可見光光譜分析圖中，使用乙醇為溶劑，乙酸乙酯的吸收 圖譜為一寬廣的峰，而非窄而尖的吸收峰，請說明其原因。 在紅外光光譜分析中，C=O 的吸收峰與C-O 的吸收峰出現的波長不 同，請說明其原因。 在紅外光光譜分析中，乙酸乙酯與乙酸甲酯相比較，兩個分析物的C-O 的吸收峰，出現的波長不同，請說明其原因。 在質子核磁共振光譜分析中，乙酸乙酯的2 個-CH3 的質子共振峰，其 化學位移不同，請說明其原因。 在質子核磁共振光譜分析中，乙酸乙酯的2 個-CH3 的質子共振峰，其 形狀（單一峰或多重峰）不同，請說明其峰形的差異處以及原因。 甲君不慎將乙酸乙酯倒入乙酸甲酯中，因此需分析此一混合物中，兩 個成分的比例，請問前述問題中所提到的3 種儀器，那一個儀器適合 進行此分析，並請說明分析方法。

化學分子的紅外光譜圖能提供分子結構資訊，測得特定吸收峰波數 （wavenumber）可用作化學鍵官能基的鑑定及定性分析使用，請回答下列 問題。（每小題10 分，共20 分） 下圖是一個有機化合物的紅外光譜，有下列三個化合物，分別為⑴苯 甲醇（Benzyl alcohol）、⑵酚（Phenol）、⑶2-甲基-1-丁醇（2-Methyl- 1-butanol），請以光譜圖資訊判定它是那一個化合物的光譜圖並解釋。 依據選定的化合物，並就圖譜中所標示的吸收峰波數的數字，說明是那 一種化學鍵的振動及振動模式。

進行色層分析時，分析物同時被送進分離管柱中，在同樣的流析條件下， 所有的分析物應該具有相同的移動速率，預期在同一時間離開管柱而被 偵檢器所偵測，也就是每一分析物具有相同的滯留時間。實際上，分析 物在偵檢器下所呈現的層析圖，卻是一個具有不同滯留時間分布的層析 峰，也就是發生訊號變寬（band broadening）的現象，這通常會導致訊號 重疊而影響層析的解析度。（每小題10 分，共20 分） 請說明此一現象發生的原因。 在層析儀器元件和操作中，請說明如何減少訊號變寬的程度而提高解 析度，並說明其原理。 38640

有機化合物的紫外光及可見光吸收光譜，是分子吸收紫外光或可見光後分 子軌域電子的躍遷而產生，請回答下列問題。 根據分子軌域理論，鍵結軌域能量高低排列有：（低）σ、π、n、π ＊、σ ＊（高）， 請寫出只有四種允許（allowed）的軌域電子躍遷形式並請解釋。（4 分） 依據電子躍遷的類型，將有機化合物紫外光譜吸收譜帶（band）分為： R、K、B、E 四種譜帶，請解釋這四種譜帶，分別是那種型態的有機化 合物分子軌域的電子躍遷。（12 分） 請回答何謂有機分子的發色團（chromophore），及助色團（auxochrome）， 並請寫出它們官能基的化學結構式。（4 分）

X 光電子能譜儀為表面分析的有效工具，可以偵測樣品表面奈米等級厚 度內的訊號，請說明：（每小題10 分，共20 分） 此一儀器的表面取樣深度達於奈米尺度的原理。 對鐵元素來說，中性鐵原子以及二價鐵離子（Fe2+）在X 光電子能譜 儀分析圖譜中，其Fe2p 光電子訊號具有不同束縛能的原因。

原子光譜法主要用來分析水溶液樣品中的元素，請回答下列問題。 原子光譜法有火焰原子吸收光譜法、電熱式石墨爐原子吸收光譜法、感 應耦合氬電漿原子發射光譜法，請說明這三種方法原理，並比較在樣品 分析上的各項優勢、差異性。（12 分） 水溶液中含微量砷元素可以利用連續流動式氫化物原子吸收光譜法，微 量汞元素可以利用冷蒸氣原子吸收光譜法來分析，請分別說明它們的原 理。（8 分）

層析是一種分離技術，可用於有機及水溶液中的成份分離，搭配各種偵測 器可作定性、定量分析，請回答下列層析分離技術的問題。 吹氣－捕捉（purge and trap）技術常搭配氣相層析質譜（GC-MS）作環 境樣品如土壤或水溶液中低濃度揮發性有機化合物（VOCs）的前濃縮， 請回答何謂揮發性有機化合物，並請說明如何利用吹氣－捕捉技術對水 溶液中揮發性有機化合物進行前置處理以利後續氣相層析分離及質譜 偵測。（12 分） 離子層析主要是以電導度偵測離子性物質，經層析的離子進入電導度偵 測器前先經由抑制器（Suppressor），請回答抑制器的功能及其設計原 理。（8 分）

請回答有關質譜圖的問題。 何謂元素的同位素豐度（isotope abundance），請說明它在有機化合物 質譜判圖的功能。（4 分） 二溴二氯甲烷（CCl2Br2）的質譜圖中，分別有CCl2Br+及CClBr2+二種離 子碎片，具有同位素離子團簇（isotope ion cluster），它們的離子團簇各 有四個峰，請分別寫出並計算它們峰強度的相對比例。元素同位素相對 比如下：79Br：81Br =1：1，35Cl：37Cl=3：1，12C 的同位素效應不顯著。 （16 分）

前年4 月，某芳香烴廠發生氣爆火警事故。當時新聞報導，行政院環境 保護署在事故現場以光離子偵測器（PID）檢測，總揮發性有機物氣體濃 度（TVOCs）為1.4~2.6 ppm，以紅外線光譜儀檢測，未測出異常化學物 質。行政院環境保護署確認該廠運作列管之毒性化學物質（苯及1,2-二 氯乙烷）未洩漏。 光離子偵測器（PID）常用為氣相層析法的偵測系統。以至少40 字， 敘述PID 的工作原理。（4 分） ⑴配合示意圖（須清楚標示圖示組成）輔助，以至少60 字，敘述紅外 線光譜術的原理。⑵PID 是否可以做為紅外線光譜術的偵測器？解釋 之。⑶另外列舉一個紅外線光譜術的偵測器，並以至少20 字，敘述其 工作原理。⑷寫出1,2-二氯乙烷之任何一個紅外線光譜術的吸收峰在 其圖譜中應該出現的波數範圍，並說明該吸收峰與此化合物的那一個 官能基的那一種活性機制有關。（9 分） 對上述紅外線光譜儀和光離子偵測器之檢測結果的差異，提出解釋。 （2 分） 上述報導亦提及，在事件現場，火焰離子偵測器（FID）所檢測之總碳 氫化合物（THC）濃度為0.5 ppm，而消防廢水之pH 值為7。依上述 所有資訊，是否同意行政院環境保護署所稱「該廠運作列管之毒性化 學物質（苯及1,2-二氯乙烷）未洩漏」？解釋之。（2 分）

國內為防堵新型冠狀病毒COVID-19 疫情，各類消毒用品持續熱銷，像酒 精（CH3CH2OH）與次氯酸（HClO）水就是最經濟實惠的消毒成分。次氯 酸水可以作為食器、食材消毒使用，不可食用，若用以消毒食器、食材， 應再以清水沖淨、風乾。將次氯酸水作為環境消毒使用，濃度須介於100 至300 ppm 才有殺菌效果。此外，自製的次氯酸水也可能因為保存不當、 存放過久等導致成分分解失效，而減低其消毒殺菌的效果。請提出一種儀 器分析方法，可以同時測定一種市售乾洗手液的酒精與次氯酸水的濃度。 請詳細說明原理、（8 分）儀器設備（8 分）與分析步驟。（8 分）並說明 分析方法的準確度（accuracy）（3 分）與精密度（precision）。（3 分）

以質譜術（mass spectrometry）研究高分子（macromolecules），與以質譜 術研究中等大小（medium or more modest size）的分子，兩者相較，有其 差異。 這些主要的差異為何？（15分） 使用兩種不同的方法及下列質譜圖（註：橫軸為質荷比m/z，縱軸為相 對含量Abundance）所提供的資訊，試計算泛素（ubiquitin，為麵包酵母 中所發現的一種蛋白質）的近似分子量。（10分） （提示：質譜圖中，在質荷比m/z為1224與1429處，各有一訊號峰；在 內插圖中，質荷比m/z為1428.0與1429.5間，共有10個訊號峰。） 39140

傅立葉轉換（Fourier transform）是一種積分變換，將信號在時間（或空間） 和頻率圖譜之間變換時使用。請說明邁克生干涉儀（Michelson interferometer） 在傅立葉紅外線光譜儀的儀器裝置、（10 分）原理和特性。（10 分）

請回答下列有關原子光譜術（atomic spectroscopy）的問題： 在牙齒與骨骼的微量金屬，可透露出1991年所發現的5300年前的冰人奧 茨（一具因冰封而保存完好的天然木乃伊），其在孩童及成年時期的飲食 與環境資訊。在牙齒與骨骼的無機礦物基質（matrix）是氫氧基磷灰石 Ca10(PO4)6(OH)2。在利用鐳射剝蝕測量（laser ablation measurements）的冰 人奧茨考古研究上，與基材吻合的材料為測量校正之所需。石墨爐原子吸 收（graphite furnace atomic absorption, GF-AA）與感應耦合電漿質譜術 （inductively coupled plasma-mass spectrometry, ICP-MS）曾被用來測量在 標準參考骨骼中的鎂金屬含量。 解釋為何硝酸鎂（Mg(NO3)2）添加在骨骼樣品中，能在石墨爐原子吸收 術分析錳（Mn）金屬時，抑制基材干擾。（9分） 解釋為何添加三價的鑭離子La3+在骨骼樣品中，能在石墨爐原子吸收術 的替代測量中，分析錳（Mn）金屬。（8分） 解釋為何添加氨（NH3）在動態反應槽中（dynamic reaction cell），能在 感應耦合電漿質譜術（ICP-MS）的測量中，抑制干擾。（8分）

傅立葉轉換紅外線光譜儀（FT-IR）至今已經發展超過半個世紀，分析速 度快，對樣品不具破壞性，且可以分析固態、液態與氣態樣品，漸漸成為 材料分析不可或缺的儀器，在特定情況下甚至可以達到快篩定量的能力。 請說明該儀器之原理。（10 分）另請說明指紋區（fingerprint region）（5 分） 與官能基區（functional region）（5 分）之原理與應用有何不同？

考慮在25℃，1 M（莫耳濃度）HCl下，以0.100 M（莫耳濃度）Fe3+（鐵 離子），滴定25.0 mL（毫升）的0.0500 M（莫耳濃度）Sn2+（亞錫離子）， 產生Fe2+（亞鐵離子）及Sn4+（錫離子），在此係使用白金（Pt）與飽和甘 汞（saturated calomel）電極。 （註：飽和甘汞電極（SCE）在25℃下的標準還原電位為+0.241 V；Fe3+ 的標準還原電位為0.771 V，而Sn4+的標準還原電位為0.139 V） 寫出平衡的滴定反應式。（2分） 寫出指示電極的兩個半反應式。（4分） 寫出電池電壓的兩個Nernst（能士特）方程式。（4分） 計算添加下列6個鐵離子（Fe3+）體積下的電池電壓值E：1.0, 12.5, 24.0, 25.0, 26.0及30.0 mL，並繪出滴定曲線。（15分） 39140

請回答下列問題： 紫外光可見光光譜儀（UV-VIS）實際應用畢氏定理定量時，有那些限制 會影響分析數據的可靠性，請說明之。（20 分） 請說明循環伏安法（CV）的原理與應用。（10 分）

根據由內部標準法（internal standard method）所衍生的分析方法，以高效 能液相層析術（HPLC）測量環孢素（cyclosporin A，為預防皮膚與器官移 植排斥的免疫抑制劑），所採用的步驟詳述如後。 樣品的製備：抽取1毫升（mL）的血漿，其內再添加2毫升的水與乙腈 （acetonitrile, CH3CN）的混合物（80/20比例），並內含有250奈克（ng, nanogram; 1 ng = 1 10-9 g）cyclosporin D為內部標準品。（cyclosporin D與 cyclosporin A有相似的結構） 這3毫升的新混合物，使其通過一個用完即可丟棄的固相萃取分離管柱 （solid phase extraction column），以分離留存在吸附劑上的cyclosporins。 在分離管柱經過洗滌與乾燥程序後，cyclosporins再以1.5毫升的乙腈洗離， 將溶劑蒸發，使其濃縮為200微升（L）。一部分的這個最後溶液，再注射 至層析儀中。 原始血漿內的cyclosporin A，經此處理後，其濃度為原來的幾倍？（5分） 在固相的萃取步驟完成後，可否推斷出cyclosporins的回收率？試述其 理由。（5分） 樣品：標準品係以不含cyclosporin的原始血漿製備之。擬製備的6個不 同的溶液，其內各自添加所需用量的cyclosporin A，以分別產生 50 ng/mL、100 ng/mL、200 ng/mL、400 ng/mL、800 ng/mL及1000 ng/mL 的濃度。從每一個溶液中抽取1毫升，再添加250奈克（ng）cyclosporin D為內標準品至每一個溶液，然後比照與上述相同的萃取系列流程。所 測得之6個標準品校正數據（C vs. Rh），詳如下表。 ng/mL（cyclosporin A濃度）(C) 50 100 200 400 800 1000 ratio of peaks heights，cyclo. A/cyclo. D(Rh) （cyclo. A與cyclo. D訊號峰的高度比） 0.25 0.5 1.02 2.04 4.05 5.1 分離管柱（Column）規格：Supelco 75 4.6 mm、Silica gel（矽膠）3 m、 phase（固定相）RP-8。 根據下列的層析圖（chromatogram）實驗結果，試推算出血漿中 cyclosporin A的濃度（以奈克(ng)/毫升(mL)為單位）。 （提示：原始的層析圖中，cyclo. A與cyclo. D訊號峰的高度比為9：14。） 本題應以兩種方式求解。（15分） 任選一個標準品的校正數據為計算基準。 由上表的校正數據，利用線性迴歸法（最小平方法），求出Rh與C的線 性方程式後，再求算之。 （註：以上這兩種求解方式，都是以訊號峰的高度為計算基準。） 39140 （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 iy x 1 -(  n i ix 1 )(  n i iy 1 )] / [n( 2 1 n i i x  )-(  n i ix 1 )2] b = [( 2 1 n i i x  )(  n i iy 1 )-(  n i i iy x 1 )(  n i ix 1 )] / [n( 2 1 n i i x  )-(  n i ix 1 )2] ）

請闡述X 射線螢光（X-Ray Fluorescence, XRF）光譜法原理。（10 分） 說明X 射線螢光光譜儀有那兩種主要型式的儀器及其使用光源上的差 異。（9 分） 以XRF 定量地質樣本中的錳（Mn）並使用鋇（Ba）作為內標準樣品， 若兩種元素的分離譜線的螢光強度具有以下數據： Wt. % Mn Ba Mn 0.00 156 80 0.10 160 106 0.20 159 129 0.30 160 154 0.40 151 167 若地質樣本中Mn-to-Ba 的螢光強度比為0.735，粗略估計樣本中錳的重 量百分比。（6 分）

液相層析質譜最常用的界面離子源為電噴灑游離源（electrospray ionization），回答以下相關問題： 試述電噴灑游離源原理。（7 分） 試述電噴灑游離源對溶劑的限制。（6 分） 解釋電噴灑游離源的基質抑制干擾（suppression interference）並舉一 造成干擾之因素。（6 分） 離子訊號強度與電噴灑游離源流速的關係。（6 分）

請闡述連結於FTIR 之衰減全反射光譜法（Attenuated Total Reflectance Spectrometry, ATR Spectrometry）原理。（10 分） 若由FTIR 量測所得一組16 個干涉圖（interferogram）獲知某一譜峰之 訊雜比（Signal-to-Noise ratio, S/N）大約為5：1。請問需要多少個干涉 圖可將此譜峰的訊雜比提高至20：1？（5 分） 請說明二氧化碳（CO2）分子有幾種振動正規模式（normal mode）及其 中具有IR 活性（吸收）振動模式的理由。（10 分）

有關離子配對層析（ion pair chromatography），回答以下相關問題： （每小題5 分，共15 分） 常使用之動相及管柱為何？ 試述其分離機制。 生物鹼與多苯環化合物何者較適用離子配對層析進行分離純化？

請說明層析管柱對一種分析物的分離效率以何種方法表示、得知及用以 比較兩支層析管柱對一種分析物的分離效率好壞？（9 分） 以正相層析（normal-phase chromatography）為例說明如何運作梯度沖 提（gradient elution）改善管柱分離效率。（8 分） 線上二維（On-line Two-Dimension）高效液相層析是一種新興改善層析 分離的方法，請說明其原理及系統組成特徵。（8 分）

含鎘離子（Cd2+）溶液以標準添加伏安（voltammetry）法進行定量，25 mL 脫氣水含1M HNO3 以旋轉汞工作電極在−0.85V（versus SCE）電壓下 測得1.41μA 電流，加入5.00 mL 的2.50 mM 標準鎘離子溶液後，測得 4.93 μA 電流，計算原溶液中鎘離子含量。（20 分）

電噴灑離子化介面（Electrospray Ionization Interface, ESI）是一種常見連 接液相層析儀及質譜儀的介面，請說明其離子化步驟。（15 分） 請說明ESI 離子化過程中的抑制效應（suppression effect）。（5 分） 請說明以ESI 連接的液相層析質譜儀得以分離分析如蛋白質大分子的 原因。（5 分）

以原子吸收光譜偵測溶液中的鈣（Ca）含量。當溶液中含磷酸根離子 （phosphate ion）會造成訊號下降，試述其成因及三種減少或避免此干 擾之方法。（20 分）

請回答導電度法檢測水中鹽度相關的方法概要及鹽度的基本定義， （10 分）干擾來源及克服方法，（6 分）標準海水的組成和功能。 （4 分）

傅立葉轉換（Fourier Transform）被廣泛應用在多種分析光譜儀，回答以 下相關問題： 試述其基本原理。（8 分） 試述傅立葉轉換相較於分光儀之三項優勢。（6 分） 原子放射光譜及紅外線吸收光譜儀，何種較適合傅立葉轉換偵測？解 釋原因。（6 分）

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）

分析儀器經常利用磁場（磁鐵）與樣品之間的作用設計出各種高解析度之儀器。請 舉出二種分析儀器並說明磁場在該儀器的作用。（20 分）

請說明原子吸收光譜儀中常用的兩類光源，中空陰極燈管（Hollow Cathode Lamp） 與無電極式放電燈管（Electrodeless Discharge Lamp）的電磁波發射原理及其個別的 操作限制。（25 分）

請解釋質譜儀之基本原理及說明儀器設備與應用。（30 分）

氣相層析儀的附屬偵測器種類眾多，選用時，應考量那些重要的偵測器特性？並以 光離子化偵測器（Photoionization Detector, PID）為例，說明所述選用原則的運用範 圍。（20 分）

請說明一種常用之氣相層析儀偵測器之儀器設備與應用。（25 分）

選擇氣相層析儀分離管柱的重要依據為何？並說明分離管柱的分類方式。（10 分）

請比較原子吸收光譜法與原子發射光譜法的差異。（25 分）

常壓化學解離法（Atmospheric Pressure Chemical Ionization, APCI）為介面液相層析儀 與質譜儀之方式，也是一種重要的質譜儀離子源，請說明其操作原理與優點。（25 分）

電化學分析法中常用飽和甘汞電極做參考電極，試寫出其半電池表示法及電極反應 式。於電位滴定法中，某生以白金-飽和甘汞電極來測量下列氧化還原滴定過程的電 位，試求以0.1 F Ce4+來滴定80 mL 0.025 F Fe2+，兩者均在1.0 F H2SO4 中，於滴定當 量終點時，其電池電位為多少？（15 分） Fe3+ + e- Fe2+ Ef = 0.68 V（1F H2SO4） Ce4+ + e- Ce3+ Ef = 1.44 V（1F H2SO4）

請說明毛細管電泳分離技術（Capillary Electrophoresis, CE）的分離原理，並列舉此 技術的優點。（20 分）

某生想分析玻璃纖維碳黑強化樹脂中玻璃纖維及碳黑的含量，請問你建議使用何種 分析法？操作原理為何？（10 分）

請說明質譜儀的基本構成組件及產生質譜的基本原理，並敘述使用雙聚焦分離器有 何優點。（10 分）

請試述電雙層之原理。（10 分）

親水作用液相層析（Hydrophilic interaction liquid chromatography，簡稱HILIC）是一 種介於正相（Normal-phase）與逆相（Reversed-phase）液相層析法的分離技術，適 合分離具有極性基團親水性生化、有機與無機化合物。請說明HILIC 相較於傳統正 相層析與逆相層析分離機制的差異及其優點。（25 分）

請詳細敘述層析管柱分離原理的理論板數。（10 分） 描述凡第姆特方程式（Van Deemter Equation）及其影響理論板數之各項因子。 （10 分）

請回答下列問題： 請說明螢光分析法的內部濾鏡效應（ Inner filter effect）。（15 分） 螢光化合物的螢光強度 稱作消光（Quenching）。請說明靜態消光（Static quenching）與動態消光（Dynamic quenching）的差異。（10 分）

請比較紅外光譜法與拉曼光譜法光譜測定原理，（10 分）以及測量分子之何種特 性，並舉例說明。（10 分）

請回答下列問題： 請說明單光束（ Single-beam）與雙光束（Double-beam）吸收光譜儀的儀器構造差 異並比較兩者優缺點。（15 分） 雙光束吸收光譜儀可區分為時間上雙光束（ Double-beam-in-time）與空間上雙光束 （Double-beam-in-space）。請說明兩者儀器構造上的主要差異。（10 分） 單光束吸收光 Single-channel）與多通道（Multichannel）儀 器。請說明兩者儀器構造上的主要差異。（10 分）

何謂電化學阻抗頻譜法（Electrochemical Impedance Spectroscopy, EIS）？（10 分） 試述所測得頻譜中的虛阻抗與實阻抗的來源及其應用。（10 分）

請回答下列問題： 以定量分析水溶液中銅（ II）離子為例，請說明陽極剝除伏安分析法（Anodic stripping voltammetry，簡稱ASV）的分析原理與操作方法。（10 分） 為何伏安分析法必須使用 Potentiostat）配合三電極系統而非雙電極系統進 行？（5 分）

說明及舉例質譜圖中，基峰、分子離子峰、同位素峰三者。（15 分）

請用文字及圖示說明螢光光譜法原理，並比較螢光與磷光，區分螢光磷光的差別。 （15 分）

請從原理、優缺點與應用比較高效能液相層析儀與氣相層析儀。（20 分）

請解釋下列專有名詞：（每小題5 分，共15 分） 雷射（Laser） ICP  -MS 之採樣錐（skimmer cone） 法拉第杯偵測器（Faraday cup detector）

潤餅是清明節應節食品。最近產品卻被驗出潤餅皮添加俗稱「吊白塊」的工業用漂 白劑「次硫酸氫鈉甲醛」，再度引發食安疑慮。俗稱吊白塊的「次硫酸氫鈉甲醛」， 是甲醛和次硫酸氫鈉的化合物，為工業用漂白劑。吊白塊有致癌風險，根本不可能 合法添加於食品中。請提出一種可檢測潤餅皮添加之「次硫酸氫鈉甲醛」含量的儀 器分析方法，請詳細說明： 該儀器之原理。（10 分） 檢測方法。（5 分） 準確度。（5 分）

請說明固相萃取方法（solid-phase extraction, SPE）與其可能發生之干擾。（15 分）

不肖海帶業者長期使用工業級「硫酸鋁銨（明礬）」、「碳酸氫銨」為膨脹劑浸泡 海帶。工業級原料潛在重金屬問題，例如鉛會導致神經毒性、慢性貧血，砷恐傷肝 腎、致癌等。請選用一種測定重金屬的儀器並請詳細說明： 該儀器分析法之原理。（10 分） 檢測方法。（5 分） 再現性。（5 分）

請詳細說明四極柱質譜儀之原理與儀器設備。（20 分）

請從原理、優缺點與應用比較紅外線光譜儀與拉曼光譜儀。（20 分）

樣品溶液以紫外－可見光光譜儀測定時，容易受那些參數之影響而改變吸收 值？（10 分） 如果樣品溶液濃度過高時，會有所謂畢氏定理的實際限制（real limitations to Beer’s law），請詳加解釋之。（10 分）

儀器分析時酸鹼度之控制非常重要。請詳細說明酸鹼度計（pH meter）之原理與優 缺點。（10 分）

何謂傅立葉轉換紅外線光譜儀（FT-IR）？（20 分）

請詳細說明二次離子質譜法（secondary-ion MS）之原理與應用。（10 分）

請解釋層析法中之渦漩擴散（the Eddy diffusion）和縱向擴散（Longitudinal diffusion）。（10 分）

 根基於離子載體（ionophore）的離子選擇液態薄膜電極，若其薄膜材質為聚氯乙 烯（PVC），請說明其離子載體的性質與功能。（5 分）  以氯離子（Cl–）選擇薄膜電極量測地下水中Cl–的訊號為3.95 μV。若添加5 mL 的2.03 M NaCl 標準液於95 mL 地下水樣品後，測得Cl–的訊號增加為7.86 μV。 請求出地下水中Cl–的原始濃度。（15 分）

氣相層析儀常用於分析揮發性的有機化合物。 請說明火焰離子化偵測器（flame ionization detector, FID）的工作原理。（10 分） 若以質譜儀偵測，應該選用那一種游離方法，才能看到分子離子（molecular ion）， 並獲得化合物的分子量。（5 分） 以質譜儀偵測時，常用四極柱質量分析器（quadrupole mass analyzer），請說明四 極柱質量分析器的構造。（5 分） 四極柱質量分析器要如何操作，才能獲得質譜圖。（5 分）

紅外光光譜儀（IR spectrometer）及拉曼光譜儀（Raman spectrometer）皆可用於觀 察分子的振動，請回答下列問題： 請問甲烷分子有幾個震動模式（vibration modes）？（5 分） 在拉曼光譜法中，隨著溫度升高，anti-stokes 和stokes 訊號的比值會上升，請說 明原因。（5 分） 請說明紅外光光譜儀及拉曼光譜儀的光源分別為何？（6 分） 二氧化碳分子的反對稱震動（asymmetric vibration）如下圖，此震動模式在紅外光 光譜圖中可觀察到訊號，但在拉曼光譜圖中沒有訊號，請說明原因。（9 分）