薬剤師国家試験 第101回 問96 過去問解説

　問 題　　　　　

L-リシンは、2つのアミノ基と1つのカルボキシ基をもち、水溶液のpHにより4つの化学種が存在する。図に示したL-リシンの化学種が最も多く存在するpHに最も近い値はどれか。1つ選べ。ただし、L-リシンの3つのpK_aはそれぞれpK_a1=2.2、pK_a2=9.0、pK_a3=10.5とする。

1. 2.2
2. 5.6
3. 9.0
4. 9.7
5. 10.5

 

 

 

 

 

　解 説　　　　　

側鎖の NH₂ , COOH の所の H が、pH によってついたり離れたりします。NH₂ 部分は、NH₂  か、NH₃⁺ になります。COOH 部分は、COOH か COO^ー になります。

４つの化学種とは
１：全ての H がついている。（pH 低め。酸性）
２：１個 H が外れる。（少し pH 塩基性へ）
３：１個 H が外れて、１個 H がつく
４：１個 H が外れて、２個 H がつく　と考えられます。

pKa とは、ちょうど １：１ になる pH のことです。pKa 3つ についてまとめると以下のようになります。（側鎖のアミノ基 及び カルボキシ基のみの構造に略しています。丸で囲ったものが、問題の分子種です。）

pH = pKa において、平衡状態にある物質の比が 1:1 なので、pH = 9.0 時に「求める化学種：NH₃⁺ が 2つある化学種」が　1 ： 1 で存在している、とわかります。そして、pH = 9.0 よりも、もう少し高くなると NH₃⁺ がもう少しだけ NH₂ になると考えられます。

この際、求める化学種が増える一方で、両方とも NH₂ である化学種も増えていきます。そして、pH = 10.5 の時に「求める化学種：NH₂ が2つある化学種」　が１：１　になる、という流れになります。

つまり、pH = 9.0 ～ 10.5 では、求める化学種が 50 % よりも多く存在すると考えられます。この範囲に正解があります。

以上より、正解は 4 です。