調查局三等申論題
110年
[化學鑑識組] 儀器分析
第 一 題
📖 題組:
關於層析分離
關於層析分離
📝 此題為申論題,共 3 小題
小題 (一)
以圖示說明 Van Deemter plot(分離板高對流速作圖),填充粒子半徑如何影響作圖曲線?(8 分)
思路引導 VIP
解題關鍵在於寫出 Van Deemter 數學式(H = A + B/u + Cu),並分析各項與粒子半徑(dp)的關係。需明確指出 dp 減小會同時降低多路徑效應(A項,正比於 dp)與質傳阻力(C項,正比於 dp²),進而在繪圖時呈現曲線整體下移,且高流速區斜率變得平緩的特徵。
小題 (二)
超高壓層析管柱使用 1.7μm 填充粒子與 3μm 填充粒子相同長度的管柱,比較兩支管柱可達成之最佳分離板高與相同流速下管柱背壓。(8 分)
思路引導 VIP
看到此題,應立即聯想到層析理論的兩大核心公式:van Deemter 方程式與管柱壓降公式(Darcy's Law / Kozeny-Carman equation)。先利用最佳分離板高(H)與填充粒子直徑(dp)的一次方成正比關係比較效能;接著利用背壓(ΔP)與粒子直徑平方(dp²)成反比的關係,計算出相同流速下的壓力變化倍數。
小題 (三)
說明離子對層析(ion pair chromatography)與離子交換層析(ion exchange chromatography)所使用之管柱、工作原理及適用之分析物。(8 分)
思路引導 VIP
本題測驗兩種處理帶電分析物的層析技術差異。解題時先抓住核心區別:IEC 是「靜止相帶電」,利用靜電引力競爭分離;IPC 是「靜止相不帶電(通常為逆相 C18)」,利用移動相加入的離子對試劑將帶電物包裝成中性分子來分離。依照題目要求的「管柱」、「原理」、「分析物」三個維度分別論述即可穩拿分數。