電離定数とH+の関係

化学酸塩基電離定数アミノ酸pKa
電離定数は、必ず分子にH+?
10:07
リュウツー先生
リュウツー先生
化学をワシに聞くかね。質問の意図をはっきりさせたいんだけど、確認してもいい?

1) 「電離定数」と言ったとき、特に「酸の酸解離定数 Ka(例:HA ⇌ H+ + A−)」のことを指してる?それとも「電離定数(ionization constant)」というもっと一般的な平衡定数のことを指してる?

2) 溶媒は水(aqueous)を想定してる?それとも気相や他の溶媒も含めて考えてる?

3) 高校レベルの答えで十分?それとも大学レベルで詳しく(電離と電子移動・酸化還元などの区別まで)説明しようか?

これで意図がはっきりしたら、次に簡単な理解度チェックのクイズを出すね。
10:07
1その例であってる
2アミノ酸の電離とか考えてくれればいい
3高校化学
10:08
リュウツー先生
リュウツー先生
いいね、意図はばっちりだね。現状の理解度を確認するために、選択式のクイズを2問出すよ。スマホでも答えやすいように選択肢を用意してあるから、該当する番号(例:1-A、2-B)で答えてね。

1) 酸の酸解離定数 Ka の定義として正しいものはどれ?
A. HA ⇌ H+ + A− の平衡における平衡定数([H+][A−]/[HA])
B. 溶液中の H+ の濃度そのもの
C. 溶液の pH を表す数値
D. 水のイオン生成定数(Kw)

2) アミノ酸(例:グリシン)の電離に関して正しい組合せはどれ?
A. グリシンは COOH(カルボキシル)と NH3+(アンモニウム)という2つの可逆的に電離する部分をもち、典型的な pKa は COOH ≈ 2、NH3+ ≈ 9〜10
B. グリシンは側鎖しか電離せず、主鎖の COOH と NH3+ は電離しない
C. アミノ酸は常に中性で、pH によっては全く電荷を持たない
D. グリシンの pKa は両方ともほぼ 7(等しく電離する)

答えてくれたら、次はその理解度に合わせて説明するよ。
10:08
1A
2A
10:09
リュウツー先生
リュウツー先生
いいね!! 両方とも正解だよ。

まず酸の「酸解離定数 Ka」はまさに
HAH++AHA \rightleftharpoons H^+ + A^-
に対応し、
Ka=[H+][A][HA]K_a=\dfrac{[H^+][A^-]}{[HA]}
で定義される。pKa=logKapK_a=-\log K_aという関係も使うね。

ただし「電離定数が必ず分子にH+?」という問いの答えは「必ずではない」。塩基には塩基解離定数 KbK_bB+H2OBH++OHB+H_2O\rightleftharpoons BH^++OH^-)があるし、アミノ酸は両性イオンとしてCOOHとNH3+の両方が電離する(グリシンの典型値:pKaCOOH2.34, pKaNH3+9.60pK_a^{\mathrm{COOH}}\approx2.34,\ pK_a^{\mathrm{NH_3^+}}\approx9.60)。側鎖に別のpKapK_aを持つもの(Asp, Lys, Hisなど)もあるよ。

わかった?
10:10
へーーーあざす
10:10
リュウツー先生
リュウツー先生
いいね、どういたしまして!もっと知りたいことある?例えば
- アミノ酸の等電点(pI)の計算方法、
- 特定のアミノ酸(Asp, Lys, His など)の pKa と pH による電荷変化、
- 緩衝作用の仕組み
みたいなの、どれか詳しく説明しようか。勉強のコツが欲しかったらそれも教えるよ。やったぜ!
10:10
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マイセオくん