統測 112年 [化工群] 專業科目(2)

第 50 題

📖 題組：
有甲、乙和丙三種不同有機指示劑，分別屬於羧酸類、酚類和酯類三種官能基(已知此三種指示劑的極性大小為甲＞乙＞丙)，在中性緩衝溶液中各別呈現紅色、綠色和藍色，今取毛細管分別沾取少量的甲、乙和丙試劑點滴在矽膠製備的 TLC 片上，以丙酮與正己烷等體積混合溶液為展開劑(已知極性大小為丙酮＞正己烷)，在達到展開劑之蒸氣飽和狀態下的展開槽進行薄層層析實驗，觀察展開劑上升情況，待展開劑上升至距離 TLC 片頂端 1 cm 時，用鑷子將 TLC 片取出，並以鉛筆輕輕畫出展開劑前緣位置。

若該實驗結果發現紅、綠和藍色之斑點移動距離與混合展開劑之移動距離(展開劑前緣位置)太過接近的問題，改變下列實驗條件，何者最容易改善指示劑移動距離與混合展開劑之移動距離太過接近的問題？

A 同時減少甲、乙和丙三種不同指示劑的濃度
B 同時增加甲、乙和丙三種不同指示劑的濃度
C 減少展開劑中丙酮的體積比例，增加展開劑中正己烷的體積比例
D 增加展開劑中丙酮的體積比例，減少展開劑中正己烷的體積比例

思路引導 VIP

在薄層層析 (TLC) 實驗中，溶質在固定相與移動相之間的分配競爭決定了其滯留因子 ($R_f$ 值)。當斑點移動距離與展開劑前緣太過接近，意即 $R_f$ 值趨近於 $1$，反映出移動相的整體極性相對於固定相而言過強。考慮到矽膠為極性固定相，若要有效降低溶質的移動速率，我們應如何調整混合展開劑中「強極性溶劑」與「弱極性溶劑」的體積比例，以平衡溶質在兩相間的親合力？

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觀念驗證：這題的核心在於 薄層層析 (TLC) 的極性原理。當斑點移動距離與展開劑前緣太接近，代表 $R_f$ 值趨近於 1，這說明 展開劑的極性相對於固定相過強，導致指示劑與移動相的作用力太大。

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