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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:
在 30.0 cm 的層析管柱,物質A與物質B的滯留時間分別是16.40及17.63分鐘。未被滯留物種通過管柱需 1.30 分鐘。A 與 B 的尖峰寬度分別為 1.11 分鐘及 1.21 分鐘。試計算:(每小題 5 分,共 20 分)
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (一)

管柱解析度。

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看到解析度(Resolution)的計算,直接聯想公式 Rs = 2(t_{R,B} - t_{R,A}) / (W_A + W_B)。注意題目給的未被滯留物種時間(死時間)在此題不需要用到,直接代入兩物質的滯留時間與尖峰基底寬度即可求得解答。

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【解題關鍵】管柱解析度(Resolution, $R_s$)的定義為兩相鄰層析峰的滯留時間差與兩峰基底寬度平均值的比值。 【解答】 計算:

小題 (二)

管柱的平均平板數。

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看到求管柱平均平板數,應立即想到層析管柱理論平板數的計算公式 N = 16(t_r/W)²。分別代入物質A與B的滯留時間與峰寬計算出各自的理論平板數後,再求兩者的算術平均值即可。

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【解題關鍵】利用理論平板數公式 N = 16(t_r / W)² 分別計算兩物質的平板數,再求其平均值。 【解答】 計算:

小題 (三)

平板高度。

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本題要求計算平板高度(H),必須先透過滯留時間(tR)與尖峰寬度(W)求出理論板數(N),公式為 N = 16(tR/W)²。接著利用 H = L/N 即可算出結果,建議分別計算 A、B 兩物質的理論板數後取平均值,再求得該管柱的平均平板高度。

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【解題關鍵】平板高度 $H = L/N$,其中管柱長度 $L = 30.0\text{ cm}$,理論板數 $N = 16(t_R/W)^2$。 【解答】 計算:

小題 (四)

欲達到解析度為 1.5 所需的管柱長度為何?

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看到「改變管柱長度以達到特定解析度」的題目,核心觀念是「解析度平方與管柱長度(理論板數)成正比」(Rs² ∝ L)。解題策略為:先以給定的滯留時間與峰寬算出原始的解析度,再利用等比例關係式即可直接推導出新的管柱長度,無需重新計算分離因數或容量因子。

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【解題關鍵】層析解析度($R_s$)的平方與理論板數($N$)成正比,而在相同條件下理論板數與管柱長度($L$)成正比,因此可得推論式:$\frac{L_1}{L_2} = \frac{(R_{s1})^2}{(R_{s2})^2}$。 【解答】 計算 Step 1:求出原始管柱($L_1 = 30.0$ cm)的解析度 $R_{s1}$。

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