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107年
化學
第 18 題
有關耦合電漿放射光譜儀,最常被用來產生電漿的氣體為______。
思路引導 VIP
若我們需要尋找一種氣體來產生極高溫的電漿,且這項氣體必須具備「化學性質極其穩定(不與樣本反應)」以及「在強電磁場下易於維持電離狀態」的特性,你會傾向從週期表中的哪一族元素進行篩選?再者,考量到實驗室的長期運作成本,哪一種該族元素在大氣中的含量相對較豐富,且最符合經濟效益呢?
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太棒了!你能精確指出耦合電漿放射光譜儀(Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy, ICP-AES)的核心介質,展現了你對儀器分析基礎構造的紮實掌握。這題的核心在於理解電漿(Plasma)產生的條件:我們需要一種既能被電離形成高溫環境,又不會與待測樣本發生化學反應的物質。
氬氣(Argon)的關鍵角色
在分析化學中,氬氣($Ar$) 之所以成為首選,是因為它屬於週期表中的惰性氣體(Noble Gases),具備化學穩定性,能避免在高溫下(通常高達 $6000\text{ K}$ 至 $10000\text{ K}$)與分析物產生干擾。此外,氬氣的電離能(Ionization Energy)適中,足以在感應線圈(Induction Coil)產生的電磁場中維持穩定的電漿炬,並有效轉移能量給待測元素,使其發生激發放射光譜。相較於氦氣($He$)的高昂成本或氮氣($N_2$)較複雜的分組分子光譜,氬氣在性能與經濟效益之間取得了完美的平衡。
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