高考申論題
112年
[環境檢驗] 儀器分析
第 一 題
📖 題組：
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。
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。
📝 此題為申論題，共 3 小題
小題 (一)
請說明要如何設定注射器的溫度。（5分）
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考點為氣相層析儀（GC）注射埠（Injector）溫度的設定原則。要思考注射器的目的是什麼？是讓樣品「瞬間且完全汽化」，但又不能導致樣品「熱裂解」。因此溫度的設定依據在於待測物與溶劑的沸點。一般原則是比管柱最高溫度或樣品最高沸點成分高約20-50℃。
小題 (二)
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）
思路引導 VIP
考點為 GC 管柱固定相的選擇原則（相似相溶原理）。首先分析待測物：五氯酚(PCP)含有 -OH 基，是強極性（微酸性）的化合物。再分析兩種管柱：聚二甲基矽氧烷（PDMS，如DB-1）是 100% 非極性；而含 50% 三氟丙基的聚二甲基矽氧烷是中等至高極性的固定相（且氟基對具有未共用電子對及鹵素有特殊選擇性）。根據相似相溶原理，分析極性化合物應選用具有一定極性的管柱，才能與分析物產生良好的分子間作用力（偶極-偶極作用），避免嚴重拖尾（Tailing）現象。
小題 (三)
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）
思路引導 VIP
考點為 GC 偵測器 ECD 的運作原理。ECD 對於具有高電負度的化合物（如鹵素、硝基）非常靈敏。論述時需拆解其內部機制：1. 放射源(Ni-63)放出 beta 射線；2. 游離載氣(N2或Ar/CH4)產生大量低能電子，形成穩定的背景電流(Standing current)；3. 當具有電負度的待測物(如五氯酚)進入時，會捕捉(吸收)這些電子形成負離子；4. 負離子結合率比電子慢且重，導致被陽極收集的電子數量減少，背景電流下降；5. 電流下降的幅度與待測物濃度成正比。