I型Val,II型Valの存在比とValの等電点

質問

アミノ酸の性質や反応を考える場合、電離の効果も考慮しなければならない。
カルボキシル基のpKa値をpK_1,アミノ基のpKaをpKa_2と表すことが多い

たとえば、ValのpK1は2.3, pK2は9.6である。
次の問に応えよ。

(1)細胞内でのpHは7.4である。この状態でValはどうなっているか？

(2)pH7.4ではValは問１の状態(これをI型)だけでなく、少数は負に帯電（これをII型）している。電気泳動するとVal全体としてかけた電場と()方向にながれる

(3)pH7.4でのバリンのI型とII型の存在比を概算せよ

(4)あるpHではアミノ酸は全体としての正味の電荷を持たなくなる。このpHを等電点という。Valの等電点を求めよ。

とありました。そして問題文はこれだけでこれ以上の情報は本当に一切書いてありません。

ここで(1)は側鎖は普通にCH3-CH-CH3でアミノ酸の部分が NH3+ COO-になっている式を書いて解答と一致していました。
(2)も電荷が負を帯びているものがあるから反対方向に流されるという考えであっていましたが問題は

(3)と(4)です。

さっぱり意味が解らず解答をみたら

(3)I/II＝10^2.2

(4)5.95

と書いてありました。どうやればというかどんな考えでこの存在比とpIが求まるのでしょうか。
たぶん誤植で情報が足りないのはわかっているのですがそれでもそもそも恥ずかしいことに(3)(4)はどうやって考えればいいかわかりません。
解答と問題文からどうしてこのような答えが導かれるのかわかる方がいらっしゃればいつでもかまわないのでご指導いただけますでしょうか。

お願い申し上げます。

回答No.1

gohtraw · ベストアンサー

溶液中にはI型、II型以外に正に帯電しているものが存在します。
これをIII型とでもしておきましょう。これらの間の平衡は
I　⇔II　＋　H+　　K＝１０＾（－９．６）
III　⇔　I　＋　H+　K=１０＾（－２．３）
これらの濃度を［　］で囲むことで表すとして、

（［II］［H+］）／［I］＝１０＾（－９．６）　・・・（１）
［I］［H+］／［III］＝１０＾（－２．３）　・・・（２）

ｐH＝７．４より（１）において［H+］＝１０＾（－７．４）なので
［II］／［I］＝１０＾（－９．６）／１０＾（－７．４）
　　　　　　　　＝１０＾（－２．２）

（１）と（２）を辺々掛け合わせると
［II］［H+］＾２／［III］＝１０＾（－１１．９）
等電点において[II]＝［III］なので、
［H+］＾２＝１０＾（－１１．９）
［H+］＝１０＾（－５．９５）

お礼

ビギナーでも理解に到達できる説明と解説をいつもしてくださり本当に心からお礼申し上げます。

ヘンダーソンハッセルバルヒやら、やれphにかかわる公式を手当たり次第に探してはまったくもって意味不明になっていたので落ち着いて考えて3型の存在を加味してたし引きゼロのpHが等電点という考えを導入すれば解けるということに感動しました。
またご指導お願い申し上げます。

回答No.2

Tacosan

基本的には
pKa とは何か
がすべてだと思うよ.

そして結果的に (4) については「そんなんでいいのか」レベルの答えになったりする.

お礼

アミノ酸の電離の平衡式を立ててそのpKaの値をそれぞれ代入しろということなのですね。
いつもありがとうございます。

アミノ酸の電離平衡がH+を遊離するステップごとにわけるという解釈ができていなかったのでもう一度しかるべき教科書をよんでみようと存じます。