司法三等申論題
108年
[鑑識人員] 儀器分析
第 一 題
📖 題組：
三、請回答下列有關高效能液相層析術（High-Performance Liquid Chromatography, HPLC）的問題： (一)為何在逆相層析術中（reversed-phase chromatography），當溶劑的極性減小時，流動相的強度（strength）會增加？而在正相層析術中（normal-phase chromatography），卻是當溶劑的極性增加時，流動相的強度才會增加？（10 分） (二)在超臨界流體層析術中（supercritical fluid chromatography, SFC），是使用何種梯度（gradient）？（5 分） (三)為何在 HPLC 中需使用高壓？（5 分） (四)對一給定的管柱長度，為何較小的顆粒會有較高的板數（plate number）？（5 分）
三、請回答下列有關高效能液相層析術（High-Performance Liquid Chromatography, HPLC）的問題： (一)為何在逆相層析術中（reversed-phase chromatography），當溶劑的極性減小時，流動相的強度（strength）會增加？而在正相層析術中（normal-phase chromatography），卻是當溶劑的極性增加時，流動相的強度才會增加？（10 分） (二)在超臨界流體層析術中（supercritical fluid chromatography, SFC），是使用何種梯度（gradient）？（5 分） (三)為何在 HPLC 中需使用高壓？（5 分） (四)對一給定的管柱長度，為何較小的顆粒會有較高的板數（plate number）？（5 分）
📝 此題為申論題，共 4 小題
小題 (一)
為何在逆相層析術中（reversed-phase chromatography），當溶劑的極性減小時，流動相的強度（strength）會增加？而在正相層析術中（normal-phase chromatography），卻是當溶劑的極性增加時，流動相的強度才會增加？（10 分）
思路引導 VIP
解題關鍵在於理解層析的「流動相強度」即為洗提能力，而這取決於分析物、流動相與固定相三者間極性競爭的結果。作答時應先分別定義正相與逆相的固定相極性，再依據「同類互溶」或競爭吸附原理，說明流動相極性改變如何影響其與固定相競爭分析物的能力，進而改變洗提強度。
小題 (二)
在超臨界流體層析術中（supercritical fluid chromatography, SFC），是使用何種梯度（gradient）？（5 分）
思路引導 VIP
看到超臨界流體層析（SFC），應立刻聯想到超臨界流體的物理特性：其溶解能力高度依賴於『密度』。因此，推導出SFC中最核心的梯度為改變流體密度的『壓力梯度（或密度梯度）』，並可補充修飾劑組成梯度的應用。
小題 (三)
為何在 HPLC 中需使用高壓？（5 分）
思路引導 VIP
本題測驗層析動力學與儀器設計的關聯。考生應立刻聯想到 HPLC 的『高效能』來源於固定相顆粒的微小化（粒徑減小），接著利用流體力學中『壓力降與粒徑平方成反比』的概念，說明為何需要高壓來克服阻力並維持流速。
小題 (四)
對一給定的管柱長度，為何較小的顆粒會有較高的板數（plate number）？（5 分）
思路引導 VIP
看到此題，應立即聯想到層析理論的「van Deemter 方程式」（H = A + B/u + Cu）。從方程式出發，分析固定相顆粒直徑（dp）對渦流擴散（A項）與質量傳遞阻力（C項）的影響，最後利用 N = L/H 的關係式推導出顆粒變小如何使理論板數增加的結論。