アミノ酸のイオン化分子の濃度について。

質問

pH4、7、10において、0.1MのLysine溶液中の各種イオン化分子の濃度を求めよ。

という問題です。

自分で調べたりしたのですが

(1)pH＝pKa＋log[A^-]/[HA]を使う。
(2)アミノ酸なので水中では両性イオンとして存在する。
(3)リシンのpKaの値が、α-カルボキシ基2.18、α-アミノ基8.95、側鎖10.53である。
(4)実効電荷が+2(カルボキシ基)、+1(α-アミノ基)、0、-1(側鎖)の4種類。

というとこまでしか分からず…(;o;)
答えは3種類でしょうか？
pH4、7、10はそれぞれ酸性、中性、塩基性ですが、
どのように(1)に当てはめれば良いのかよく分かりません。

考え方を教えてください(>_<)！！

回答No.2

nious · ベストアンサー

#1です。

中学数学レベルの式変形です。とりあえず下の関係式を用いて [H3Lys^2+] について整理しましょう。

[H2Lys^+]＝K1・[H3Lys^2+]/[H^+]
[HLys]＝K1K2・[H3Lys^2+]/[H^+]^2
[Lys^-]＝K1K2K3・[H3Lys^2+]/[H^+]^3

[H^+]＝10^(-pH) を代入。

お礼

ありがとうございます！

補足

ということは、答えは12個になるのですか？(・_・;

さきほど式変形までは
なんとかできたのですが…

回答No.1

nious

とりあえず大学生の質問と見做します。Lysineを「HLys」と表すと、

H3Lys^2+ ⇔ H^+ + H2Lys^+ ；‐COOH の解離(pK1＝2.18)
H2Lys^+ ⇔ H^+ + HLys ；α‐NH3^+ の解離(pK2＝8.95)
HLys ⇔ H^+ + Lys^- ；ε‐NH3^+ の解離(pK3＝10.53)

物質収支：
[H3Lys^2+]＋[H2Lys^+]＋[HLys]＋[Lys^-]＝0.1M

質量作用則：
[H^+][H2Lys^+]/[H3Lys^2+]＝K1
[H^+][HLys]/[H2Lys^+]＝K2
[H^+][Lys^-]/[HLys]＝K3

以上4式から、

[H3Lys^2+]＝0.1・[H^+]^3/([H^+]^3＋K1[H^+]^2＋K1K2[H^+]＋K1K2K3)
[H2Lys^+]＝0.1・K1・[H^+]^2/([H^+]^3＋K1[H^+]^2＋K1K2[H^+]＋K1K2K3)
[HLys]＝0.1・K1K2・[H^+]/([H^+]^3＋K1[H^+]^2＋K1K2[H^+]＋K1K2K3)
[Lys^-]＝0.1・K1K2K3/([H^+]^3＋K1[H^+]^2＋K1K2[H^+]＋K1K2K3)

pH＝4,7,10 から [H^+] へ代入して自分で適当に計算して下さい。4つの化学種の構造は分かる筈です。

お礼

回答ありがとうございます!!

「以上4式から、」のあとの4式は
どのようにして出てくるのでしょうか？

4つの化学種の構造というのは、分かるのですが…。
pH4,7,10それぞれ代入をしなくてはならないことは
想像がつくのですが、どれをどれに代入すればいよいのですか？