アラニンの滴定曲線 pHと解離した基の割合の関係について

質問

アラニンを強酸、または強塩基を用いて滴定する場合、滴定曲線は大体どのような形になるでしょうか？　このアラニンは通常pHが6～8であり。pKa1が2.3、pKa2が9.7です。この場合、濃度とかのデータが与えられていないので、大体の形だけでかまいません。

また、アラニンのカルボキシル基のpH=3における解離した基の割合はどのような式で求めることができるのか誰かもしご存知でしたらご教授ください。

回答No.1

nious · ベストアンサー

アラニンの双性イオンを「HA」で表します。
するとプロトンが1つ付加した「H2A^+」は次のような2段階の解離をします。

H2A^+ ⇔ H^+ + HA ；-COOHの解離
HA ⇔ H^+ + A^- ；-NH3^+の解離

[H^+][HA]/[H2A^+]=K1
[H^+][A^-]/[HA]=K2

とりあえず濃度を0.1M程度として、「H2A^+」をNaOHで滴定した場合を考えてみます。

ある本によると「pKa＞8であるような弱酸を強塩基で滴定した場合には殆どジャンプしない」らしいです。

H2A^+ + OH^- ⇔ HA + H2O

開始時のpH≒1.7で、pK1が2.3と小さく比較的強い酸だから、
ほぼ水平に緩やかに上昇していくものと予想されます。
つまり開始直後には殆ど「ジャンプ」しません。

第1当量点では「HA」が生じますが、濃度にはあまり影響を受けずに pH≒(pK1+pK2)/2=6 程度になります。

pKaから察すると、此ではpHジャンプをすると予想されます。(pK1＜8、pK2＞6)

HA + OH^- ⇔ A^- + H2O

第2当量点では pK2＞8 だからジャンプしないと思われます。pH≒11付近でしょうか。

此を参考に概形を描けば「HA」をHClやNaOHで滴定した場合の形状が予想できるかと存じます。

また此結果からどちらに対してもジャンプはしないと予想されるので、
指示薬による「HA」の滴定は困難な気がします。

-COOHが解離した状態は、「HA」と「A^-」だからその存在比は溶液の[H^+]を用いて、

(K1[H^+]+K1K2)/([H^+]^2+K1[H^+]+K1K2)

と表せます。

pH=3なら約83%でしょうか。

お礼

詳しい説明どうもありがとうございました。
おかげで滴定曲線の概形および解離した基の割合が求められました。