調查局三等申論題
113年
[化學鑑識組] 儀器分析
第 一 題
📖 題組：
層析法（chromatography）主要是利用含有樣品混合物的流動相（mobile phase），經過固定相（stationary phase）時，混合物中各成分由於移動速率的差異而達到分離的目的，請回答下列問題：
層析法（chromatography）主要是利用含有樣品混合物的流動相（mobile phase），經過固定相（stationary phase）時，混合物中各成分由於移動速率的差異而達到分離的目的，請回答下列問題：
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
在 30.0 cm 管柱上，物質 A 與 B 之滯留時間分別為 12.00 及 14.00 min，而未被滯留物質（即空氣峰）通過之時間（dead time）為 2.00 min。A 與 B 的尖峰寬度均為 1.60 min。（以下請列出計算過程）
⑴請計算解析度 R。（2 分）
⑵管柱之平均有效塔板數（number of effective plate, Neff）。（2 分）
⑶若 R 值要達到 2.0 以上，則管柱需要多長？（2 分）
⑷接續⑶，此時 B 的滯留時間為多少？（2 分）
思路引導 VIP
看到這類層析基礎計算題，首先應聯想到解析度（Rs）、塔板數（N）及管柱長度（L）之間的基本公式與比例關係。需特別注意題目要求的是『有效塔板數（Neff）』，必須扣除死時間（dead time）以計算有效滯留時間；接著利用『解析度與管柱長度平方根成正比』及『滯留時間與管柱長度成正比』的觀念即可順利求解。
小題 (二)
氣相層析儀是以氣體作為流動相。
⑴請試述其中火焰離子化檢測器（FID）的檢測原理以及所搭配的氣體為何？（8 分）
⑵某混合物在氣相層析儀中共出現四個峰，峰面積和相對回應因子（relative response factor）或稱為校正因子（correction factor, Si）如下表所示，請問成份 2 在混合物中的百分含量多少（%）？（4 分）
成份 1 2 3 4
峰面積（mm2） 100 75 50 25
校正因子 Si 0.90 1.00 0.95 0.98
*峰面積 Ai與被測成分的量 mi成正比：Ai = Simi ；Si為校正因子
思路引導 VIP
面對此題，首先需回想FID的物理化學機制（有機物在氫氣/空氣火焰中燃燒裂解產生離子，經電場收集形成電流）與所需搭配的三種氣體（載氣、燃氣、助燃氣）。計算題部分，務必嚴格遵循題目給定的公式 Ai = Si × mi，移項求得各成份的相對質量 mi，再以「該成份相對質量 / 總相對質量」求得百分比含量。