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薬学生のための 化学平衡ノート

荒川 秀俊 (著)

丸善出版 株式会社

198 頁  (2014年9月)

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リリース日: 2018年03月30日

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薬学において重要な生物反応や生化学反応を化学平衡論で考察できるようになる分析化学のサブテキスト。

本書では、考えるべき化学平衡について、どのように式を立て、計算を展開し、数値を求めるかに重きをおいて解説。計算の考え方のポイントを理解できるように工夫しています。

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医薬品の作用効果は、ある環境下での物質の化学的状態に依存し、細胞膜やレセプターなどとの反応性に大きく影響する。また、医薬品をどのように溶解または沈殿させるか、あるいは薬物相互作用による配合変化がどのように起こるのかを考えるとき、化学平衡を基本的に理解している必要がある。本書では、考えるべき化学平衡について、どのように式を立て、計算を展開し、数値を求めるかに重きをおいて解説。計算の考え方のポイントを理解できるように工夫している。 また、身体の平衡バランス(ホメオスタシス)における酸塩基平衡をはじめとして、薬学における応用のポイントを紹介している。本書で化学平衡を繰り返し学ぶことにより、薬学において重要な生物反応や生化学反応を化学平衡論で考察できるようになる分析化学のサブテキストである。


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はじめに

化学平衡は分析化学の基礎である.

一般に自然科学研究の多くは,試料から対象物質を単離し,次に化学反応や酵素反応,あるいは機器を用いた物理的な方法で解析することで行われている.つまり研究そのものが「分析」である.このことから,わが国の理系の学部,理学部,工学部,農学部,そして薬学部には,ほぼ共通の基礎科目としての「分析化学」が存在する.分析化学は科学研究を支える学問であり,さらに,その基本となる学問が「化学平衡」である.

薬学における分析化学は,医薬品や生体中の生理活性物質(ホルモンなど),さらに食品や環境物質などを対象とし,品質管理や臨床化学,衛生化学分野に応用されている.一方,医薬品の作用効果は,ある環境下での物質の化学的状態に依存し,細胞膜やレセプターなどとの反応性に大きく影響するものと考えられている.このような物質の性質を理解することは,薬学生においては必須のことであり,また創薬の研究においても必要な知識である.さらに実際の薬剤師業務においても,医薬品をどのように溶解または沈殿させるか,あるいは薬物相互作用による配合変化がどのように起こるのかを考えるとき,物質の科学,すなわち化学平衡を基本的に理解していることが必要とされる.これらの知識は,チーム医療での薬剤師の役割として,最も必要とされる職能でもある.このように化学平衡は,物質科学の基礎でもあることから,本来は一つの重要な学問として位置づけられるものであるが,現実には,分析化学の教科書の一部として化学平衡論を記載していることが多い.そのため,その内容は簡潔に整理された記述が多く,化学平衡を自学自習で学ぶには難しい内容となっている.特に式の展開などは,ステップごとの詳細な記述がない場合が多く,それ以上理解が進まないことがある.そこで本書は,式を容易に理解できるよう段階的な式の誘導を詳しく示し,さらに,各種化学平衡の項目ごとに学ぶ目的や分析化学以外の科学に応用すべきポイント(コラム)などを明記し,「化学平衡」が単なる分析の基礎ではなく,科学,特に薬学を支える重要な学問であることを認識し,さらに興味をもって学習するように構成している.

本書は,化学平衡をノート的に記載していることから,一般的な分析化学の教科書と併用することが望ましい.化学平衡は一般に化学計算の演習と捉えられることが多いが,決して計算力を問う内容ではない.どのように式を立てるかや,物質の反応性をいろいろな角度から考察できる力を養う学問である.そのような理由から,本書では一部,平衡定数などを便宜上,計算しやすい数値に置き換えている場合があるので,注意してほしい.

学生諸君が化学平衡を繰り返し学ぶことにより,化学がより身近な学問となり,生物反応や生化学反応を平衡論で考察できるようになることに本書が役立てば幸いである.

最後に,本書の制作にあたりご理解をいただいた元丸善出版株式会社の三井正樹氏,そして編集に並々ならぬ労力を注がれた同社企画・編集部 糠塚さやか氏に心から感謝申し上げます.


2015年8月

荒川 秀俊


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序章 化学平衡の基礎

1章 酸塩基平衡

1‐1 電離平衡

1‐2 化学平衡に影響する因子

1‐3 平衡定数を熱力学的に考える

1‐4 化学種

1‐5 質量均衡式と電荷均衡式

1‐6 酸塩基平衡反応

1‐7 酸と塩基のpH

1‐8 希薄な強酸・強塩基のpH

1‐9 弱酸CH3COOHのpHを求める

1‐10 多塩基酸と多酸塩基のpH

1‐11 塩の水溶液のpH

1‐12 両性電解質(アミノ酸)

1‐13 モル分率

1‐14 緩衝液

1‐15 弱電解質の溶解度

1‐16 分配平衡

2章 沈殿平衡

2‐1 溶解と沈殿

2‐2 溶解度積

2‐3 溶解度

2‐4 イオン積

2‐5 分別沈殿

2‐6 溶解度に影響する因子

2‐7 沈殿試薬としての硫化水素と水酸化物イオン

2‐8 沈殿の溶解

2‐9 沈殿の老化

3章 酸化還元平衡

3‐1 酸化還元反応の基礎

3‐2 酸化還元反応と酸化還元電位

3‐3 ネルンストの式

3‐4 電位差

3‐5 酸化還元平衡に影響する因子

3‐6 参照電極

3‐7 濃淡電池

3‐8 平衡定数

4章 錯体平衡

4‐1 錯体とは

4‐2 錯体平衡

4‐3 錯体平衡に影響する因子

4‐4 錯体平衡における化学種濃度

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