34.下列何者無法增加 HPLC 管柱的效率？
(A)較小的固定相顆粒
(B)固定相覆蓋較薄
(C)較小的固定相擴散係數
(D)固定相顆粒大小較均勻

這題考的是 HPLC 層析動力學（管柱效率） 的核心理論，也就是最經典的 Van Deemter 方程式！

出題老師考的是你能不能看穿影響「理論板高（$H$）」的微觀物理化學因素。在層析學中，板高（$H$）越小，代表管柱效率（$N$）越高、分離效果越好。

答案

(C) 較小的固定相擴散係數

? 核心解題關鍵：什麼是固定相擴散係數？（為什麼選 C ？）

我們用最直覺的「排隊畫面」來拆解：

分析物（藥物分子）在管柱裡移動時，會在「移動相（液體）」和「固定相（塗在顆粒上的液體膜）」之間瘋狂跳進跳出，這叫作質傳（Mass transfer）。

• (C) 固定相擴散係數（$D_s$, Diffusion coefficient in stationary phase）：

  這是指「分析物在固定相內部移動、擴散的自由度」。

• 為什麼變小無法增加效率？：

  如果固定相擴散係數變小，代表藥物跳進固定相後，在裡面動彈不得、移動得非常慢、卡住出不來。當移動相的河水繼續往前流時，有些藥物卡在固定相深處太久，有些很快跳出來，這會導致波峰發生嚴重的寬化（Broadening），板高（$H$）變大，管柱效率反而變差（降低）！

• 怎麼做才對？：我們希望固定相的擴散係數越大越好，讓藥物進去後可以瞬間彈出來，這樣波峰才會集中、管柱效率才會高。

其他選項為什麼「可以增加」管柱效率？

我們可以用大名鼎鼎的 Van Deemter 方程式（$H = A + \frac{B}{u} + C \cdot u$）來完美印證其他選項：

(A) 較小的固定相顆粒 $\rightarrow$ 可增加效率（大幅降低 A 項與 C 項）

• 原因：固定相顆粒越小（例如從 $5\ \mu\text{m}$ 縮小到 $1.8\ \mu\text{m}$ 的 UHPLC），一方面分子在顆粒間走迷宮的「路徑差（$A$ 項，渦流擴散）」會大幅縮小；另一方面，顆粒小代表藥物不需要走進顆粒深處，質傳距離變短（$C$ 項降低）。板高 $H$ 大幅下降，效率暴增！

(B) 固定相覆蓋較薄 $\rightarrow$ 可增加效率（降低 C 項，固定相質傳阻力）

• 原因：固定相表面的液體膜（膠體膜）如果塗得越薄，藥物跳進去固定相後，只需要滲透一點點深度就能立刻跳回移動相。質傳阻力（$C$ 項）變小，波峰就不會變寬，管柱效率增加。

(D) 固定相顆粒大小較均勻 $\rightarrow$ 可增加效率（降低 A 項，渦流擴散）

• 原因：如果顆粒有大有小，管柱內部裝填就會不均勻，有的地方擠、有的地方鬆，分子走迷宮的路徑長短差異就會很大（$A$ 項變大）。相反地，顆粒大小越均勻（Mono-disperse），管柱內部微觀結構就越對稱，所有分子走的路徑長度幾乎一模一樣，波峰就會像一條利刃一樣尖銳漂亮，管柱效率增加。

? 考場效率加分（板高 $H$ 下降）反射本本

想要增加 HPLC 管柱效率（讓波峰又尖又窄、理論板數 $N$ 變大）：

1. 固定相顆粒：要越小越好 (A)、要越均勻越好 (D)。

2. 固定相薄膜：要越薄越好 (B)。

3. 擴散速率（質傳能力）：分析物在裡面的擴散係數要越大越好 (C)（不論是移動相擴散 $D_m$ 還是固定相擴散 $D_s$ 都是越大越好，才能快速交換）。