# 약산 HA의 pKa = 5.0일 때, pH 7.0 수용액에서 이온화되지 않은 형태(HA)와 이온화된 형태(A⁻)의 비율([HA]/[A⁻])은?

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> subject: 수용액 산염기 적정

## 문제

약산 HA의 pKa = 5.0일 때, pH 7.0 수용액에서 이온화되지 않은 형태(HA)와 이온화된 형태(A⁻)의 비율([HA]/[A⁻])은?

## 보기

1. 1/10
2. 100/1
3. 1/1000
4. 10/1
5. 1/100 **✔ 정답**

**정답: 5**

## 해설

Henderson-Hasselbalch 식 적용:
pH = pKa + log([A⁻]/[HA])
7.0 = 5.0 + log([A⁻]/[HA])
log([A⁻]/[HA]) = 2.0
[A⁻]/[HA] = 100
따라서 [HA]/[A⁻] = 1/100이다. pH가 pKa보다 2단위 높으면 이온화형이 비이온화형보다 100배 많다.

## 심화 해설

핵심 해설
이 문제는 약물의 이온화(Ionization)와 Henderson-Hasselbalch 방정식을 이해하고 적용하는 능력을 평가하는 기초 약동학 문제예요. 약물의 이온화 정도는 흡수(Absorption), 분포(Distribution), 신장 배설(Renal Excretion)에 직접적인 영향을 미치는 매우 중요한 개념이에요.

**핵심 개념 분석 (Key Concept)**
약산(Weak acid)은 용액의 pH에 따라 이온화되지 않은 형태(HA)와 이온화된 형태(A⁻)의 비율이 달라져요. 이 관계를 정량적으로 나타내는 공식이 바로 Henderson-Hasselbalch 방정식이에요: **pH = pKa + log([A⁻]/[HA])**. 여기서 pKa는 약산이 50% 이온화될 때의 pH 값이에요. pH가 pKa보다 높을수록(알칼리성 쪽으로 갈수록) 약산은 더 많이 이온화되어 A⁻ 형태가 우세해지고, 반대로 pH가 pKa보다 낮을수록(산성 쪽으로 갈수록) 비이온화 형태 HA가 우세해져요.

**정답 근거 (Answer Rationale)**
주어진 조건은 pKa = 5.0, pH = 7.0이에요. Henderson-Hasselbalch 방정식에 대입해볼게요.

pH = pKa + log([A⁻]/[HA])

7.0 = 5.0 + log([A⁻]/[HA])

log([A⁻]/[HA]) = 7.0 - 5.0 = 2.0

[A⁻]/[HA] = 10² = 100

따라서, 이온화된 형태(A⁻)가 비이온화 형태(HA)보다 100배 많다는 뜻이에요. 문제에서 묻는 것은 **[HA]/[A⁻]의 비율**이므로, 위 결과의 역수를 취하면 됩니다.

[HA]/[A⁻] = 1/100

따라서 정답은 핵심! **1/100**이에요.

**오답 분석 (Distractor Analysis)**
혼동 주의! ①번 1/10: pH-pKa = 2일 때 [A⁻]/[HA] 비율이 10이라고 잘못 계산한 경우예요. log 값이 2일 때 실제 비율은 10²=100이에요.

혼동 주의! ②번 100/1: [A⁻]/[HA] 비율을 구한 후 역수를 취하지 않고 그대로 쓴 경우, 또는 [HA]/[A⁻]를 물었는데 [A⁻]/[HA]로 답한 경우예요.

혼동 주의! ③번 1/1000: pH-pKa = 3이라고 오해하여 10³=1000, 그 역수로 계산한 경우예요.

혼동 주의! ④번 10/1: pH가 pKa보다 낮은 상황(pH < pKa)에서의 비율을 계산했거나, 로그 계산을 반대로 해서 [HA]/[A⁻] = 10이라고 구한 경우예요.

**연관 개념 정리 (Related Concepts)**
이 원리는 약물의 체내 거동을 이해하는 데 필수적이에요. 예를 들어, 위(pH ~1-3) 같은 산성 환경에서는 약산(예: 아스피린)이 주로 비이온화 형태(HA)로 존재해 위 점막을 잘 통과하여 흡수될 수 있어요. 반면, 약염기(Weak base)는 정반대의 양상을 보여요. 약염기의 경우, Henderson-Hasselbalch 방정식은 **pH = pKa + log([B]/[BH⁺])**의 형태로, pH가 높을수록(알칼리성) 비이온화 염기 형태(B)가 많아져요.

개념 정리

| 용어 | 의미 | 약학적 중요성 |
| --- | --- | --- |
| pKa | 약산 또는 약염기가 50% 이온화될 때의 pH | 약물의 이온화 정도를 결정하는 고유 상수 |
| 비이온화 형태 (HA 또는 B) | 지용성(Lipophilic), 생체막 투과 가능 | 흡수, 혈액-뇌 장벽(BBB) 통과, 분포에 관여 |
| 이온화 형태 (A⁻ 또는 BH⁺) | 수용성(Hydrophilic), 생체막 투과 어려움 | 신장 세뇨관 재흡수 억제, 배설 촉진 |
| pH 분획설 (pH Partition Hypothesis) | pH 차이에 따른 막 양쪽의 이온화 차이가 약물의 수동 확산을 구동 | 위-장 흡수, 신장 배설, 혈장-조직 분포 예측의 기초 |

한눈에 비교!

| 조건 | 약산 (pKa=5.0) | 약염기 (pKa=5.0) |
| --- | --- | --- |
| pH | 주로 비이온화(HA) → 흡수良好 | 주로 이온화(BH⁺) → 흡수不良 |
| pH = pKa (pH=5) | HA : A⁻ = 1:1 | B : BH⁺ = 1:1 |
| pH >> pKa (예: pH=7) | 주로 이온화(A⁻) → 흡수不良 | 주로 비이온화(B) → 흡수良好 |

약리기전 포인트
이 개념은 특정 약물의 작용 부위 선택성에도 적용돼요. 예를 들어, 요로감염 치료제인 메테나민(methenamine)은 산성 소변(pH

## 임상 시나리오

약국/임상 실무 가이드
**임상 시나리오 (Clinical Scenario)**
"급성 요로감염으로 항생제를 처방받은 45세 여성 환자가 약국을 방문했어요. 처방전에는 시프로플록사신(Ciprofloxacin)과 함께 아스코르브산(Ascorbic acid, 비타민 C)이 함께 기재되어 있습니다. 환자가 '비타민C는 왜 같이 처방받은 거예요?'라고 묻습니다."

**복약지도 및 중재 전략 (Counseling & Intervention)**
이 상황은 Henderson-Hasselbalch 원리가 임상에 직접 적용되는 대표적인 사례예요. 시프로플록사신은 퀴놀론계 항생제(Quinolone)로, 약염기 성질을 가져요. 핵심! 아스코르브산(비타민 C)은 강산성 물질로 소변을 산성화(pH를 낮춤)시켜요. 소변이 산성화되면 시프로플록사신의 이온화 형태(BH⁺)가 증가하게 되고, 이는 신장 세뇨관에서의 재흡수를 억제하여 약물의 신장 청소율(Renal Clearance)을 높여줘요. 결과적으로 요로 내 약물 농도가 더 높아져 감염 부위에서의 살균 효과를 증강시키는 전략이에요.

복약지도 시: "의사 선생님께서 처방해주신 비타민C는 소변을 산성으로 만들어 주시는 약이에요. 이렇게 하면 항생제 성분이 신장을 통해 소변으로 더 많이 배출되어 요도와 방광에 모이게 되어, 감염균을 더 효과적으로 제거하는 데 도움이 됩니다. 꼭 함께 복용해주세요."

**환자 안전 및 주의사항 (Precautions)**
반대의 경우도 중요해요. 만약 약염기성 약물의 중독(Intoxication)이 발생했을 때는 소변을 산성화시키면 배설을 촉진할 수 있어요(강제 이뇨 요법). 반대로, 약산성 약물(예: 페니실린, 살리실레이트) 중독 시에는 소변을 알칼리화하여 배설을 촉진합니다. 이는 이온 포획(Ion trapping) 원리를 이용한 응급 중재법이에요.

복약지도 프로토콜
*   **식사 영향**: 대부분의 약산/약염기 약물은 제형에 따른 지시(식전/식후)를 따르면 되지만, 위장관 흡수에 pH가 영향을 미칠 수 있음을 인지하세요.
*   **상호작용 주의**: 위산분비억제제(PPI, H2 차단제)는 위장관 pH를 상승시켜 약염기 약물(케토코나졸, 이트라코나졸, 일부 HIV 치료제)의 흡수를 현저히 감소시킬 수 있어요. 복용 시간을 조정(PPI 복용 몇 시간 전에 항진균제 복용)하거나 다른 치료법을 고려해야 합니다.
*   **특별 지도**: 요로감염 치료 시 요 알칼리화제(시트르산칼륨 등)나 산성화제(비타민C 등)를 함께 처방하는 경우, 그 목적과 복용법을 환자에게 꼭 설명하세요.

선배 약사의 한마디
"Henderson-Hasselbalch 방정식은 단순히 시험을 보기 위한 공식이 아니라, 환자의 몸속에서 일어나는 약물의 여정을 예측하는 지도와 같아요. '이 약은 왜 이렇게 복용해야 하지?'라는 질문에, pH와 pKa의 관계를 떠올리면 과학적인 답변을 줄 수 있어요. 약물의 흡수부터 배설까지, 이 작은 공식 하나가 연결고리가 되어줍니다. 공부할 때는 '이 약의 pKa는 얼마일까? 주요 작용 부위의 pH는?'을 함께 생각하는 습관을 들이면 훨씬 깊이 이해하게 될 거예요!"

## 핵심 개념

- **Henderson-Hasselbalch 방정식** — 약물의 이온화 정도와 용액의 pH, 약물의 pKa 사이의 관계를 나타내는 로그 방정식. pH = pKa + log([염기형]/[산형])
- **pKa** — 약산 또는 약염기가 50% 이온화될 때의 pH 값. 약물의 산-염기 특성을 나타내는 고유 상수.
- **이온화** — 분자가 이온을 형성하는 과정. 약물의 이온화 정도는 생체막 투과성, 흡수, 분포, 배설에 결정적 영향을 미친다.
- **pH 분획설 (pH Partition Hypothesis)** — 생체막을 사이에 둔 두 구간의 pH 차이에 의해 약물의 이온화 정도가 달라지고, 이로 인해 비이온화 형태의 농도 구배가 발생하여 수동확산이 촉진되는 이론.
- **이온 포획 (Ion Trapping)** — pH 차이로 인해 막 한쪽에서는 약물이 주로 이온화되어 막을 통과하지 못하고 갇히는 현상. 신장 배설 조절이나 약물 중독 시 응급 처치의 원리이다.

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