115年:藥學二(第2次)

A 與B 兩個化合物,以層析法分離時,其滯留時間分別為6 與8 分鐘,其波峰寬度分別為0.4 及0.6 分鐘,則其解析度(resolution)為何?

A2
B4
C6
D8

詳細解析

本題觀念

本題是層析法解析度(resolution, Rₛ)的直接計算。解析度同時考慮兩個波峰的滯留時間差與波峰寬度:滯留時間差越大,兩峰分得越開,Rₛ 越高;波峰越窄,彼此重疊越少,Rₛ 也越高。因此不能只用 8 − 6 = 2 判斷,也不能只看任一波峰的寬度。

當兩個波峰以基線寬度表示時,常用公式為 Rₛ = 2(tR₂ − tR₁)/(wᵦ₁ + wᵦ₂),其中 tR 是滯留時間,wᵦ 是各波峰的基線寬度。題目已直接給出兩個滯留時間與對應波峰寬度,只需確認代入順序與單位一致,再計算即可。

選項分析

A:錯誤。 2 分鐘是兩個化合物的滯留時間差,不是解析度本身。解析度是無因次量,還要用兩個波峰寬度的平均值進行標準化;忽略波峰寬度會高估或誤判分離程度。

B:正確。 依公式,分子為 2 × (8 − 6) = 4 分鐘;分母為 0.4 + 0.6 = 1.0 分鐘。因此 Rₛ = 4/1.0 = 4,選項 B 的數值正確。

C:錯誤。 6 分鐘是化合物 A 的滯留時間,不是解析度公式的結果。解析度不等於第一個波峰的滯留時間,且本題計算所得為 4。

D:錯誤。 8 分鐘是化合物 B 的滯留時間,也不能直接當作解析度。即使以滯留時間差除以平均波峰寬度計算,結果仍是 2/[(0.4 + 0.6)/2] = 4,而不是 8。

答案解析

正確答案為 B(Rₛ = 4)。把 tR₁ = 6 分鐘、tR₂ = 8 分鐘、wᵦ₁ = 0.4 分鐘、wᵦ₂ = 0.6 分鐘代入:Rₛ = 2(8 − 6)/(0.4 + 0.6) = 4。分子與分母的時間單位相互抵消,所以結果沒有單位。Rₛ 越大代表兩峰分離越充分;本題只要求公式計算,不需要另行套用其他以半高寬表示的替代公式。

核心知識點

  1. 基線寬度公式:Rₛ = 2(tR₂ − tR₁)/(wᵦ₁ + wᵦ₂)。
  2. 解析度的兩項來源是滯留時間差與峰寬:前者增加或後者縮小,都會改善分離。
  3. 代入前要確認寬度是基線寬度還是半高寬;公式不同時不可混用。
  4. 計算題先求 ΔtR = 2 分鐘,再求兩峰寬度總和 1.0 分鐘,最後得到 Rₛ = 4。實際判讀層析圖時,還要確認兩個峰是否以相同的基線定義量測,並留意峰形拖尾、前伸或基線漂移可能使寬度估計不穩定。考試的理想數值題則依題目給定的基線寬度直接代入,不必自行改用半高寬或其他效率參數即可。

參考資料

  1. IUPAC Gold Book: peak resolution
  2. Resolution in chromatography