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調查局三等申論題 107年 [化學鑑識組] 儀器分析

第 一 題

📖 題組:
請回答下列有關毛細管電泳的問題:(每小題 10 分,共 20 分)
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (一)

毛細管電泳分析儀,在施行高電壓時,會產生電滲流,這電滲流是如何產生的?

思路引導 VIP

作答本題需從「毛細管內壁化學特性」切入,聯想石英管壁上矽醇基(Si-OH)在特定 pH 值下的解離狀態。接著運用物理化學的「雙電層理論」(Stern層與擴散層),推導外加電場如何驅動擴散層內的水合陽離子向陰極移動,進而藉由摩擦力拖曳整體溶液形成平滑的柱狀流(電滲流)。

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【破題】 電滲流(Electroosmotic Flow, EOF)是毛細管電泳(CE)中推動溶液前進的主要驅動力,其產生源於毛細管固體內壁與液態緩衝溶液交界面處「雙電層」,在外加高壓電場作用下所引發的整體流體移動。 【論述】

小題 (二)

如沒特別處理,為何用毛細管電泳法可將電中性、帶負電荷、帶正電荷的化合物分開來?

思路引導 VIP

遇到此題,首先要聯想到毛細管電泳中的兩大核心驅動力:「電滲透流 (EOF)」與「電泳流 (EP)」。解題重點在於說明未處理的石英毛細管壁如何產生強大且向陰極移動的 EOF,並結合向量疊加原理(淨遷移速度 = EOF + EP),推導出正電荷、中性分子、負電荷物質的最終移動方向與到達偵測器的先後順序。

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【破題】 毛細管電泳 (CE) 能將不同電性的化合物分離,核心在於待測物在毛細管內的「淨遷移速度」是其「自身電泳流 (Electrophoretic flow, EP)」與整體溶液的「電滲透流 (Electroosmotic flow, EOF)」兩者向量疊加的結果。 【論述】

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