關於毛細管電泳（ CE）法中分析物電泳淌度（ electrophoretic mobility ）的敘述，下列何者錯誤？

本題觀念：

本題考查的是毛細管電泳（Capillary Electrophoresis, CE）中核心參數**電泳淌度（Electrophoretic mobility, $\mu_{ep}$）**的定義及其影響因素。

電泳淌度是描述帶電離子在電場中移動特性的物理量，其定義公式為： $\mu_{ep} = \frac{v}{E} = \frac{q}{6 \pi \eta r}$ 其中：

• $v$：離子的移動速度（velocity）
• $E$：電場強度（Electric field strength, $V/L$）
• $q$：分析物的帶電量（charge）
• $\eta$：緩衝溶液的黏度（viscosity）
• $r$：分析物的水合半徑（Stokes radius，即大小）

由公式可知，電泳淌度是分析物本身與緩衝溶液環境之間作用的特徵常數，取決於離子性質（電荷、大小）和介質性質（黏度、溫度、介電常數），而與外加的電場強度（電壓）無關（在忽略焦耳熱的前提下）。

選項分析

• A. 係分析物在毛細管電泳系統中的移動能力

  • 正確。電泳淌度（$\mu_{ep}$）本質上就是量化分析物在單位電場強度下的移動速度，代表了該物質在特定緩衝液環境中的遷移能力。

• B. 可透過添加有機溶劑去改變

  • 正確。添加有機溶劑（如甲醇、乙腈）會改變緩衝溶液的黏度（$\eta$）和介電常數，進而改變溶劑化半徑（$r$）。此外，有機溶劑可能會改變弱電解質的解離常數（$pK_a$），進而影響其帶電量（$q$）。這些因素都會直接改變電泳淌度。

• C. 可調整緩衝溶液 pH值去改變

  • 正確。這是改變電泳淌度最常用的方法。對於弱酸、弱鹼或兩性離子（如胜肽、蛋白質），調整 pH 值會直接改變其離子化程度（degree of ionization），即改變淨電荷（$q$）。由於 $\mu_{ep} \propto q$，因此調整 pH 值是控制選擇性（Selectivity）的關鍵手段。

• D. 可依施加電壓去改變

  • 錯誤。
  • 根據公式 $\mu_{ep} = \frac{v}{E}$，當施加電壓（Voltage, $V$）增加時，電場強度（$E = V/L$）成比例增加，導致離子的移動速度（$v$）也成比例增加。然而，兩者的比值（即電泳淌度 $\mu_{ep}$）保持不變。
  • 電泳淌度是物質的「本質屬性」，不隨外加驅動力（電壓）而改變。
  • 註：雖在極高電壓下產生的焦耳熱（Joule heating）會導致溫度升高、黏度降低，間接使淌度上升，但在理論定義及藥分考試的標準邏輯中，電泳淌度被視為獨立於電壓的常數。電壓改變的是「速度（Velocity）」，而非「淌度（Mobility）」。

答案解析

本題問何者錯誤，答案為 D。因為電泳淌度（Mobility）取決於分析物的電荷、大小以及溶液的黏度，是物質在特定環境下的特徵常數，不會因為施加電壓的大小而改變（改變的是移動速度 Velocity）。

核心知識點

1. 電泳淌度公式：$\mu_{ep} \propto \frac{q}{r \cdot \eta}$（正比於電荷，反比於半徑與黏度）。
2. 區分「速度」與「淌度」：
   • 速度 ($v$)：隨電壓改變（$v = \mu \cdot E$）。
   • 淌度 ($\mu$)：不隨電壓改變，隨 pH（影響 $q$）、有機溶劑（影響 $\eta, q$）、溫度（影響 $\eta$）改變。
3. 電滲流（EOF）：同樣具有淌度概念（$\mu_{EOF}$），受 pH（影響管壁矽醇基解離）影響最大。

參考資料

1. LibreTexts - Capillary Electrophoresis Theory - 確認淌度與電壓無關的定義。
2. SCIEX - Introduction to Capillary Electrophoresis - "Mobility is independent of voltage".