241 (1) 6.0 (2) 緩衝作用は, 陽イオンと双性イオンあるいは, 双性イオ ンと陰イオンの濃度比が1に近いほど大きくなるが, pH が等電点に近いほど平衡移動により, 濃度比が1から離 れるため緩衝作用は小さくなる。 (3) ア +H3N-CH-COOH CH2CH2-COOH +H3N-CH-COO CH2-CH2-COO¯ (4) 3.2 *H3N-CH-COO CH2-CH2-COOH H2N-CH-COO CH2-CH2-COO¯ (5)(I) (存在比率が高い) イ, ウ, ア,エ (存在比率が低い) (Ⅱ) 60.8% (6) ① 陰極側 〇△ 陽極側 pKi=-10g =-log 解説 (1) *H3N-CH-COOH, H3N-CH-COO, H2N-CH-COO をそ CH3 CH3 CH3 =2.3 れぞれA+, A*, A- とすると *2 pK2=-log K」×K2=[A][H+]x[A-][H+] __[A-] [A][H*1x[A][H*][A-}× [A+] [A] -x [H+]2 が成り立ち, 等電点では [A+]=[A-] であるから, =-log =9.7 ③ [H+]=√K,xKz=√5.0×10×2.0×10=1.0×10™ (mol/L) よって, 等電点は, pH=6.0 参考 pHと各イオンの存在比を考えると ※③ 1 pH A+ A± A- 2.3*04 1 1 10-7.4 モル分率 6.0 10-3.7 1 10-3.7 ル 0.5 O アラニンに。 たときのp アラニンと NaOH) 9.74 9. 10-7.4 1 1 (3) 中性付近は-NH2 や COOHがイオン化! pH 6 16.0 2.3 6.0 9.7 pH pK 等電点 PK2 2.3 [乾性の

+HN-C-COOH+HN-C-COO+H+ H&N-C-COO+2H+ ① 準241. 〈アミノ酸の電離平衡〉 中性アミノ酸であるアラニンは式 ①のように二段階の電離をする。 CH3 CH3 CH3 2H+......① H H H COOH CH2 ここで, K, および K2 は第一電離および第二電離の電離定数である。 また,酸性アミノ酸であるグルタミン酸の構造式は図1で表される。 グルタミン酸の電離を式 ①と同様に表す時, グルタミン酸では不斉炭素 原子に結合しているカルボキシ基の電離が最も大きな電離定数を有する ことに注意する。 そのため, グルタミン酸の電離は式 ②のように表される。 Ki K ア イ + H+ CH2 H2N-C-COOH H (図1) ウ +2H+ K エ + 3H+ ......式 ②

2025 かすとそのpHに応じて電離状態が変化する。 ここで、 ① ② で表されるように, アミノ酸を水溶液に溶 アミノ酸内の電荷の総和が全体として0になるpHを等 電点という。図2のようにろ紙上にアミノ酸を滴下して 電流を流すと, 緩衝液 (緩衝溶液のpHに応じてアミノ 緩衝液を染み込ませたろ紙 145 |陽極側 ろ紙の中心を示す線 陰極側 電流を流す前の アミノ酸の位置 (図2) 酸がろ紙上を移動する。 以下の設問に答えよ。ただし,(1),(4), (5)Ⅱの解答は四捨五入により小数第1位まで 示せ。 (1)式①において,アラニンの第一電離と第二電離の電離定数K」 と K2 をそれぞれ 5.0×10 - mol/L, 2.0×10 -1mol/L とする。アラニンの等電点を求めよう アラニンの緩衝作用は等電点に近づくにつれて大きくなるか、それとも小さくなる か。 理由とともに述べよ。 (3)式②におけるアエを埋めよ。 なお, 不斉炭素原子の立体化学は考慮しなく てよい。 式 ②において,第一電離,第二電離,第三電離の電離定数 Ki', K2', Kg' はそれぞれ 6.3×10mol/L, 6.3×10mol/L.2.0×10mol/Lである。 グルタミン酸の等電 点を求めよ。 ただし, 10g102=0.30, 10g103=0.48, 10g107=0.85 としてよい。 ( pH4.0 におけるグルタミン酸の電離に関して、下記のI,IIに答えよ。 Iアエを存在比率の高い順に並べよ。 構造式ではなく, ア, イ, ウ,エの記 号を用いること。 Ⅱ ア~エ のうち最も高い存在比率を有するイオンの存在比率を%で求めよ。 木版 電離定数は(4)で示された数値を用いること (6) 図2において, グルタミン酸水溶液をろ紙の中心部に滴下する。 その際, ろ紙に染 み込ませている緩衝液のpHを3.0 7.0 11.0 とする。 一定時間電流を流した後,グ ルタミン酸の位置を検出すると, グルタミン酸はどこに出現するか。 pH 3.0, pH 7.0 pH11.0で同じ時間電流を流した際のグルタミン酸の位置をそれぞれ×, O, △とし て図2に書き加えよ。 各pHで同じ方向に移動して移動距離に違いがある場合,違い 間のさや [24 京都府医大〕 がわかるようにすること。 (01×1-1)