以下の問題がわかる方、大変申し訳ないのですが解答と解説を教えて欲しいです‼︎ pKa = 4.5の酸性薬物HAを水に溶解させたときのpHは6.8であった。この水溶液中の薬物のイオン形濃度 [A-] と分子形濃度 [HA] の比に最も近い値を選びなさい。ただし、log2 = 0.30、log3 = 0.48とする。 選択肢:2,100,20,200,10
問題の解法を説明します。 酸性薬物HAのpKaが4.5であり、pHが6.8であるため、HAが解離してイオン形A-となる割合を求めることが目的です。 解離定数(Ka)は、酸性薬物HAのイオン形態[A-]と分子形態[HA]の比を表しています。 Kaの定義は、Ka = [A-] / [HA] です。 また、pKaは-log(Ka)なので、pKa = -log(Ka) となります。 問題にはpKa = 4.5 とあるので、Ka = 10^(-4.5) となります。 水溶液中の酸性薬物HAのイオン形濃度[A-] と分子形濃度[HA] の比は、水溶液のpHによって決まります。 pHとpKaの関係式は、pH = pKa + log([A-]/[HA]) です。 この式を使って、[A-]/[HA] の値を求めましょう。 まず、問題にはlog2 = 0.30 とあるので、log(2) ≈ 0.30 です。 次に、pH = 6.8 であるということから、pH - pKa = 6.8 - 4.5 = 2.3 となります。 したがって、log([A-]/[HA]) = -2.3 となります。 log([A-]/[HA]) の値が -2.3 であるため、[A-]/[HA] の値は2^(-2.3) ≈ 0.200 となります。 つまり、水溶液中の薬物のイオン形濃度[A-] と分子形濃度[HA] の比は、0.200に最も近い値となります。 したがって、答えは「20」です。
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