핵심 해설
핵심 개념 분석 (Key Concept): 이 문제는
약염기(Weak Base)인 모르핀(Morphine, pKa = 8.0)이
강산성 환경(위, pH 1.0)에서 어떻게 존재하는지
Henderson-Hasselbalch 식을 통해 계산하는 문제입니다. 약물의 이온화 정도는 생체막 통과 능력(흡수, 분포)을 결정짓는 핵심 요소입니다. 약염기의 경우, 이온화된 형태는
BH⁺(양이온)이고, 비이온화된 형태는
B(유리염기)입니다.
핵심! pH가 pKa보다 매우 낮은 산성 환경에서는 비이온화 형태[B]보다 이온화 형태[BH⁺]의 비율이 압도적으로 높아집니다.
정답 근거 (Answer Rationale):
약염기 이온화 분율 = [BH⁺] / ([B] + [BH⁺]) 공식을 사용합니다. Henderson-Hasselbalch 식은 pH = pKa + log([B]/[BH⁺]) 입니다. 주어진 값을 대입하면, 1.0 = 8.0 + log([B]/[BH⁺]) → log([B]/[BH⁺]) = -7.0 → [B]/[BH⁺] = 10⁻⁷ 입니다. 즉, 이온화된 형태(BH⁺)가 비이온화 형태(B)보다 10⁷배(천만 배) 많습니다. 따라서 이온화 분율 = 1 / (1 + 10⁻⁷) ≈ 0.9999999 ≈ 99.999% 가 됩니다. 따라서 5번이 정답입니다.
오답 분석 (Distractor Analysis):
혼동 주의! ①번 약 0.001%가 이온화됨은
약산(Weak Acid)의 경우에 해당합니다. 예를 들어, 약산인
와파린(Warfarin, pKa ~5.0)은 위(pH 1.0)에서 대부분 비이온화 상태로 존재합니다.
②번, ③번, ④번의 값들은 pH = pKa 조건(pH 8.0)에서 50% 이온화되는 상황과 혼동한 결과입니다.
연관 개념 정리 (Related Concepts): 이 원리를
pH-분배 가설(pH-Partition Hypothesis)에 적용하면, 모르핀은 위의 강산성 환경에서 거의 100% 이온화되어
위장관에서의 흡수가 거의 되지 않습니다. 대신, 모르핀은 십이지장과 같은 pH가 더 높은 소장에서 비이온화 형태로 전환되어 흡수됩니다. 반대로, 약산성 약물(예: 아스피린)은 위에서 잘 흡수되는 이유를 설명할 수 있습니다.
개념 정리:
| 약물 성질 | 산성 환경(pH 낮음) | 염기성 환경(pH 높음) |
|---|
| 약산(HA ↔ A⁻ + H⁺) | 비이온화 (HA) 증가 → 흡수 용이 | 이온화 (A⁻) 증가 → 흡수 어려움 |
| 약염기(BH⁺ ↔ B + H⁺) | 이온화 (BH⁺) 증가 → 흡수 어려움 | 비이온화 (B) 증가 → 흡수 용이 |
한눈에 비교!: 약산의 경우 pKa - pH = log([HA]/[A⁻]) 로 계산하며, 약염기와 반대입니다.
암기 팁: "산성 위에서는 산성 약물이 흡수 잘 되고, 염기성 약물은 이온화돼서 못 들어간다" (약산 = 산성에서 흡수)
국시 빈출 포인트: 단순 계산뿐만 아니라, "어느 장기에서 주로 흡수되는가"와 연결하여 출제됩니다. 또한,
소변 pH 변화에 따른 약물 재흡수(배설 속도 변화)로 응용됩니다. (예: 모르핀 중독 시 산성뇨를 유도하여 배설 촉진)
기출 변형 주의!: "약산성 약물(예: 페노바르비탈) 중독 시 소변을 알칼리화(중탄산나트륨 투여)하여 배설을 촉진시키는 기전을 설명하시오." 와 같이 치료 전략으로 연결되니 반드시 숙지하세요.