高考申論題
109年
[化學安全] 環境化學(含分析化學)
第 一 題
📖 題組：
氫氧化四甲基銨（Tetramethylammonium hydroxide, TMAH）有多種工業與科研用途，例如光電業黃光製程中之顯影劑。行政院環境保護署公告之檢測方法（NIEA W546.50B）以液相層析/串聯式質譜儀（LC-MS/MS）分析水 中 之 TMAH ， 液 相 層 析 使 用 HILIC （ hydrophilic interaction liquid chromatography）管柱，游離源為電灑游離（electrospray ionization, ESI）。 （附圖：TMAH 化學結構，中心氮帶正電，連接四個甲基，配位 OH-）
氫氧化四甲基銨（Tetramethylammonium hydroxide, TMAH）有多種工業與科研用途，例如光電業黃光製程中之顯影劑。行政院環境保護署公告之檢測方法（NIEA W546.50B）以液相層析/串聯式質譜儀（LC-MS/MS）分析水 中 之 TMAH ， 液 相 層 析 使 用 HILIC （ hydrophilic interaction liquid chromatography）管柱，游離源為電灑游離（electrospray ionization, ESI）。 （附圖：TMAH 化學結構，中心氮帶正電，連接四個甲基，配位 OH-）
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
何謂HILIC？相較於逆相（reversed-phase）或是正相（normal-phase）層析，以HILIC進行層析分析TMAH之優勢為何？（12分）
思路引導 VIP
看到 TMAH 的化學結構（強極性、帶正電的四級銨鹽），應立即聯想到傳統逆相層析無法有效保留此類化合物。解題需先定義 HILIC 的分離機制（極性固定相搭配高有機流動相），接著分別與逆相（比較保留能力與 ESI 游離效率）及正相（比較溶解度與質譜相容性）進行對比，突顯 HILIC 在極性物分析上的絕對優勢。
小題 (二)
使用ESI之下，TMAH傾向於形成正電荷離子抑或負電荷離子？原因為何？若換用大氣壓化學游離（atmospheric pressure chemical ionization, APCI）或是大氣壓光游離法（atmospheric pressure photoionization, APPI），訊號會較佳嗎？原因為何？（13分）
思路引導 VIP
考生應首先辨識TMAH的化學本質為四級銨鹽（強極性、在溶液中已呈解離態）。接著比較ESI（液相直接脫附離子）與APCI/APPI（需先氣化再於氣相游離）的機制差異，即可判斷待測物形成的離子極性，以及更換游離源後訊號強弱的根本原因。