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地特四等申論題 110年 [環境檢驗] 儀器分析概要

第 一 題

📖 題組:
回答以下有關吸收光譜術的問題: (一)除了紅外光譜術之外,寫出兩種吸收光譜術的名稱。(2 分) (二)以超過 40 字,敘述(一)中所寫下之兩種吸收光譜術中之一種光譜術的原理。(4 分) (三)從儀器分析的角度,以列表的形式,列出(二)所敘述之光譜術與紅外光譜術之間的兩項相似之處。(2 分) (四)從儀器分析的角度,以列表的形式,列出(二)所敘述之光譜術與紅外光譜術之間的四項相異之處。(4 分)
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (一)

除了紅外光譜術之外,寫出兩種吸收光譜術的名稱。(2 分)

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考生看到此題應聯想電磁波譜上不同波段與物質交互作用的吸收現象。除了紅外線(分子振動),最常見的吸收光譜分析技術包含涉及電子躍遷的「紫外-可見光」,以及測量自由原子吸收的「原子吸收光譜」。

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常見的兩種吸收光譜術為: (1) 紫外線-可見光吸收光譜術(Ultraviolet-Visible Spectroscopy, UV-Vis)。 (2) 原子吸收光譜術(Atomic Absorption Spectroscopy, AAS)。

小題 (二)

以超過 40 字,敘述(一)中所寫下之兩種吸收光譜術中之一種光譜術的原理。(4 分)

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作答時應先明確選定一種常見的光譜術(如紫外-可見光吸收光譜術),接著切入核心的物理化學機制(即分子或原子吸收光子能量後的能階躍遷)。為了確保字數超過40字且內容具備深度,建議進一步補充其遵循的分析定律(如比爾-朗伯定律),將定性與定量原理一併完整論述。

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【破題】以「紫外-可見光吸收光譜術(UV-Vis Spectroscopy)」為例說明其核心原理。 【論述】 一、能階躍遷:當特定波長的紫外光或可見光照射樣品時,分子內的價電子會吸收與其能階差相符的光子能量,使其由低能量的基態(Ground state)躍遷至較高能量的激發態(Excited state),常見如 π→π* 或 n→π* 的電子躍遷。

小題 (三)

從儀器分析的角度,以列表的形式,列出(二)所敘述之光譜術與紅外光譜術之間的兩項相似之處。(2 分)

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考生應先確立(二)所選定的光譜術(本題以最常見的UV-Vis為例)。從「儀器分析角度」切入尋找相似點,最快的方法是回想「儀器五大基本構造」以及「吸收光譜的定量基礎(比爾-朗伯定律)」,將這兩點轉化為具體的比較項目。

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【破題】假設前題所敘述之光譜術為「紫外光-可見光吸收光譜術(UV-Vis)」。本題將從儀器硬體架構與定量分析原理兩個核心維度,列出其與「紅外光譜術(IR)」之共通性。 【論述】 | 相似之處項目 | 紫外光-可見光吸收光譜術 (UV-Vis) 與 紅外光譜術 (IR) 之共通點說明 |

小題 (四)

從儀器分析的角度,以列表的形式,列出(二)所敘述之光譜術與紅外光譜術之間的四項相異之處。(4 分)

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作答本題需先確立(二)所選擇的光譜術(以最常見的UV-Vis為例),接著有系統地從「儀器構造(光源、樣品槽、偵測器)」及「化學原理(躍遷類型、分析目的)」等面向切入,以表格對比呈現差異,確保答案層次分明且符合題目要求。

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【破題】本題以(二)所選擇的「紫外光-可見光吸收光譜術(UV-Vis)」為基礎,與「紅外光譜術(IR)」進行相異之處的比較。 【論述】 從儀器分析與化學原理的角度,兩者的四項主要相異之處列表如下:

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