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TOP GUN4 問題と解答

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TOP GUN4
演 習問題1
0.10mol/L 酢酸ナトリウム水溶液の pH は次のどれか。ただし、 水のイオン積は 1.0×
10 - 14(mol/L) 2 、log2=0.30、log3=0.48、酢酸の電離定数は 2.5×10 - 5(mol/L)とす
る。
1
7.3
2
7.8
3
8.3
4
8.8
5
9.3
6
9.8
解答:4
酢酸ナト リウムは塩であり、水 溶液中ではほとんど 解離するた め酢酸イオンの形で存在
する。酢 酸イオンは酢酸の共役塩基 であり、水のイオン積( Kw)を利用してま ずは塩基解
離定数( Kb)を求めて いこう。以下 の手順で pH を算出してい こう。
① 塩基 解離定数(Kb)を求める。
②[OH - ]を求める。
③[H + ]を 求める。
④ pH を求め る。
=
=
=
ここ で、溶液中の [OH - ]を求 めてみよう。
=
=
=
さら に、[H + ]を 求めてみよう。
+
=
=
=
pH=-log[H + ]=- log(0.5×10 - 8.5 ) =8.5-log0.5=8.5-log1/2=8.8
TOP GUN4
演 習問題2
ある弱酸性薬物(pKa=8)の pH4での溶解度は 0.1mg/mL である。この薬物の 100mg/mL
濃度の水溶液を調製するには、pH を最低どれほどにすればよいか。最も近い値 は次のど
れか。
1
3
2
5
3
7
4
9
5
11
6
13
解答: 5
弱酸性薬 物は、酸性 条件下( pH=4)では ほとんど分子型として 存在 している 。従って、
pH=4 での薬物の溶解度(Cs)は 分子型溶解度として考えるこ とができる。
pH=pKa の時は、分子型 :イオン型 =1:1であり、薬物の溶 解度( Cs)は 分子型溶解
度の2倍 (Cs=0.2)となる。
弱酸性薬 物の場合、pH=pKa から1ずつ pH が大きくなると 、分子型に対して イオン型が
10 倍ずつ大 きくなっていく (下図参 照)。
pH=11 の時、分子型:イオン型= 1:1000 となり、その合計 1001 に分子 型溶解度( 0.1)
を乗ずる ことで薬物溶解度( Cs)を算出すること ができる。
薬物溶解 度(Cs)が 100mg/mL に最も近 くなる pH は pH=11 の時で ある。
溶解度
(Cs)
0.2
0.1
4
分子型
:
イオン型
分子型溶解度
8
9
10
1
:
1
1
:
10
1
1
:
:
100 1000
2
×
0.1
=
0.2
11 101 1001
×
×
×
0.1 0.1 0.1
=
=
=
1.1 10.1 100.1
11
pH
TOP GUN4
演 習問題3
ある難溶性塩 M 2 X(分子量 200)は、水中で解離し、次式のような平衡状態にある。
(M 2 X) solid
2M +
+
X 2-
M 2 X は水 1.0L に最大 1.0mg 溶解した。この難溶性塩の溶解度積(mol/L) 3 の値はどれ
か。1つ選べ。
1
4
1.28×10 - 7
5.0×10
2
- 16
5
5.0×10 - 7
3.2×10
3
1.6×10 - 11
- 17
解答:4
M 2 X 1.0mg の物質量 ( モ ル 数 ) は 、
質量
分子量
=
=
これが水 1L 中に溶解しているので 、溶解度 (Cs)は 5.0×10 - 6 mol/L である。
M 2 X の溶解度積 Ksp は次の式で表さ れる。
(M 2 X) solid
2M +
1mol
Cs
=[
=
2mol
2×Cs
+]
[
+
X 2-
1mol
Cs
]
=
である。
TOP GUN4
演 習問題4
ある固体薬物 の結晶多 形で あるⅠ形とⅡ 形は互変 二形 の関係にある 。ファン トホ ッフ
式から求めたⅠ形の溶解熱は 28kJ/mol、Ⅱ形の溶解熱は 21kJ/mol であり、Ⅰ形とⅡ形
の転移温度は 83℃であった。次の記述のうち、正しいのはどれか。 2 つ選べ。
ただし、温度 10℃から 90℃の間で溶解熱は変化しないものとする。
1 37℃における溶解度は Ⅰ形>Ⅱ形である。
2 37℃における溶解度はⅠ形<Ⅱ形である。
3 37℃における溶解度はⅠ形=Ⅱ形である。
4 83℃における溶解度はⅠ形=Ⅱ形である。
5 90℃における溶解度はⅠ形<Ⅱ形であ る。
溶解度の 対数( lnCs)を絶対温度の 逆数 (1/T)に対してプロッ トしたグラフは、ファ
ントホッ フプロットである。このグラフを利 用して考えていき ましょう(下図参照)。
グラフ の勾配は、
で表さ れる。Ⅰ 型の溶解熱(Δ H)はⅡ型 のそれより大きい た
め、Ⅱ型 のグラフより Ⅰ型のグラフ の方が急勾配となる。
lnC s
Ⅱ型
Ⅰ型
(90℃) (83℃)
(37℃)
ファント ホッフプロット
1 ×
37℃に おける溶解度は Ⅰ形<Ⅱ 形である。
2 ○
3 ×
83℃に おける溶解度はⅠ形=Ⅱ 形である。
4 ○
5 ×
90℃に おける溶解度は Ⅰ形>Ⅱ 形である。
1/T
TOP GUN4
演 習問題5
トリメタジオ ン及びエ トス クシミドはと もに室温 で結 晶性の固体で あるが、 それ ぞれ
を含有する製剤を混合すると凝固点降下を起こして液状となるため、配合不適とされる。
この現象が起こる原因に最も関係が深い語句はどれか。1つ 選べ。
1
チキソトロピー
2
ガラス転移
3
エルダーの仮説
4
相互溶解
5
液晶化
6
共融混合物
解答:6
“共融混 合物”とは、複 数の成分が 混ざり合う溶液から、同 時に析出して できる結晶の
混合物の ことをいう。トリメタジオ ンとエトスクシミドを 混合 すると湿潤変化を起こすた
め、配合 不適の組合 せである。
“チキソトロ ピー ”とは、応力を加えた 時に、流体の粘度が 低下し、しばらく放置する
ことによ り緩やかに元の粘度に戻る 現象のことをいう。【レオ ロジーの分野】
固体の 結晶を加熱すると融点で液 体に変化し始め 、固体と液 体が共存する間は温度が融
点に保た れる。固体が全て液体に変 化すると、またその温度が 上昇していく。一方、非 晶
質の固体 を加熱した場合、低温では 結晶なみに堅く流動性がな いが、ある狭い温度範囲 で
急激に粘 度が低下し流動性が増加す る。このような温度がガラ ス転移点であり、この現 象
を“ガラ ス転移”という。
一般に 2 種類以上の水溶 性物質を混 合すると 、「混合物の CRH は個々の成 分の CRH の積
に等しい 」という“エルダーの仮説 ”が成立する。【粉体の分 野】
互いに部 分的に溶解しあう 2 種類の液体の 混合物が 2 相をなし、各々が他の成分の飽和
溶液とな っているとき、この両者を 共役溶液という。共役溶液 の他の成分に対する溶解 度
を相互溶 解度といい、この関係を “ 相互溶解”という。【平衡 の分野(液-液平衡)】
一般 に固体は分子が整列した状 態(結晶)であるため、規則性はある が、流動性はない。
一方、液体は分子配列に規則性がな く、流動性はある。液晶 とは結晶 と液体の中間状態 で
あり、流動性と規則性を持つ。固 体又は液体の状態から液晶 へ 変化させる現象が “液晶化 ”
である。
また 、抗てんかん薬で あるトリメタ ジオンと エトスクシミドは 、T 型 Ca 2+ チャネルを遮
断し、異常な神 経興奮を抑制する。欠神発 作に有効であるが、強直間 代発作は悪化させる 。
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