高考申論題
111年
[環境檢驗] 儀器分析
第 四 題
📖 題組:
層析法(Chromatography)是儀器分析中重要之分離技術,請試述下列名詞之意涵: (一) 範德姆特方程式(Van Deemter equation)(4 分) (二) 管柱解析度(Column Resolution)(4 分) (三) 選擇因數(Selectivity Factor)(4 分) (四) 梯度流析(Gradient Elution)(4 分) (五) 火焰游離偵檢器(Flame Ionization Detector, FID)(4 分)
層析法(Chromatography)是儀器分析中重要之分離技術,請試述下列名詞之意涵: (一) 範德姆特方程式(Van Deemter equation)(4 分) (二) 管柱解析度(Column Resolution)(4 分) (三) 選擇因數(Selectivity Factor)(4 分) (四) 梯度流析(Gradient Elution)(4 分) (五) 火焰游離偵檢器(Flame Ionization Detector, FID)(4 分)
📝 此題為申論題,共 5 小題
小題 (四)
梯度流析(Gradient Elution)(4 分)
思路引導 VIP
看到「梯度流析」,首先應聯想到液相層析(HPLC)中流動相組成的動態變化,並對應到其核心目的——解決「一般洗脫問題(General Elution Problem)」。作答時需明確點出其操作定義(改變極性/比例)、物理化學意義(改變洗脫強度以控制滯留因數),並可與氣相層析(GC)的溫度梯度作橫向類比,以展現觀念的貫通。
小題 (一)
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)
思路引導 VIP
看到「高功率模式」與「正常功率」數據的差異,要聯想到 AA 光譜儀中的背景校正技術。正常功率下測得的是「總吸收」(樣品+背景),而在高功率(脈衝)下測得的通常是「背景吸收」。比較兩者數值(0.276 vs 0.075),說明樣品中存在明顯的背景干擾。
小題 (二)
試解釋題(一)的原理。(10 分)
思路引導 VIP
延續第一題,詳細說明 Smith-Hieftje 校正的物理機制。重點在於「自吸收」如何導致發射譜線變寬且中心變凹,使得燈源在高電流下對分析物的敏感度大幅下降,進而只能感應到寬範圍的背景吸收。
小題 (三)
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)
思路引導 VIP
這是標準添加法的典型計算。首先使用提示公式計算斜率 m 與截距 b。自變數 x 應為添加的標準液體積 (VE) 或添加的質量,應變數 y 為吸收度。最後利用外插法(當 y=0 時,x 軸截距對應樣品含量)或代數公式 $C_x = (b imes C_E) / (m imes V_1)$ 來求解。
小題 (五)
火焰游離偵檢器(Flame Ionization Detector, FID)(4 分)
思路引導 VIP
看到 FID,應立即聯想到氣相層析(GC)中最核心的通用型偵檢器,其機制為『有機物在高溫氫氧焰中熱解游離』。答題需精準點出物理化學轉換過程(碳氫化合物燃燒產生離子)、微觀訊號擷取(離子受外加極化電場吸引產生微電流)以及其應用優勢(高靈敏度、大線性範圍、對水與無機物無應答)。