儀器分析應用：法醫、環境與臨床化驗：練習題

環境保護署需要監測工業區排放廢水中的微量重金屬離子（如 \(\text{Cd}^{2+}\) 和 \(\text{Hg}^{2+}\)）。下列哪種分析儀器最適合用於準確測定這些超低濃度的金屬陽離子？

環境監測站在分析工業廢水樣本時，利用質譜法鑑定其中的鹵代烴污染物。所得質譜在 \(m/z = 146\)、\(148\) 和 \(150\) 處出現了一組特徵峰（即分子離子峰簇），其強度比例約為 \(9:6:1\)。下列哪項關於該污染物的推論最為正確？

在法醫學鑑定中，紅外 (IR) 光譜法常用於鑑定未知藥物的官能團。若一種未知固體藥物的紅外光譜在 \(3300 - 3500\ \text{cm}^{-1}\) 區域顯示出兩個尖銳的吸收峰，並在 \(1600\ \text{cm}^{-1}\) 附近有中等強度的峰，但在 \(1700 - 1750\ \text{cm}^{-1}\) 區域沒有吸收峰，該藥物最可能含有下列哪種官能團？

法醫鑑定一種不明藥物，可能是乙酰水楊酸（阿司匹靈）或對乙酰氨基酚（撲熱息痛）。下列關於利用儀器分析區分這兩種藥物的描述，哪項不正確？

環境保護署利用氣相色譜－質譜聯用儀 (GC-MS) 監測空氣中的揮發性有機化合物 (VOCs)。下列關於此技術的描述，哪項不正確？

舉出一個分析化學在法醫鑑證中的應用例子。

在質譜儀分析中，若一個有機化合物的質譜圖顯示在質荷比 ($$m/z$$) 91 處有一個顯著的峰，這個峰可能代表什麼離子片段？

一個未知有機污染物樣本的紅外線 (IR) 光譜在約 $$1710\ \text{cm}^{-1}$$ 處顯示一個強而尖銳的吸收峰，並在約 $$3300\ \text{cm}^{-1}$$ 處沒有顯示寬闊的吸收峰。推斷該污染物可能含有的官能基及其所屬的化合物類別。

在法醫學中，質譜儀是一種常用於鑑定未知物質的工具。

(a) 若一個有機化合物的質譜顯示其分子離子峰 ($$M^+$$) 附近有顯著的 $$M+2$$ 峰，且其強度約為 $$M^+$$ 峰的三分之一。推斷該化合物可能含有哪種鹵素原子，並解釋你的推斷。

(b) 質譜儀是如何幫助法醫化驗師鑑定藥物樣本的？簡要說明一個例子。

在環境監測中，儀器分析技術對於檢測和量化空氣污染物至關重要。紅外線 (IR) 光譜法可用於檢測氣體污染物。

(a) 說明紅外線 (IR) 光譜法是如何利用分子振動來檢測不同氣體分子的。

(b) 一家工廠排放的廢氣中含有兩種潛在污染物：二氧化碳 ($$CO_2$$) 和一氧化碳 ($$CO$$)。解釋為何紅外線 (IR) 光譜法能夠有效區分這兩種氣體。請簡要說明它們在紅外線光譜中的主要吸收特徵有何不同。

(c) 若監測到廢氣中二氧化碳濃度異常高，這對環境可能造成什麼影響？