KH2PO4 vs. K2HPO4: Die belangrikste verskille in fosfaatbuffers verstaan

Hierdie artikel verduidelik die verskille tussen KH2PO4 (kaliumdihidrogeenfosfaat) en K2HPO4 (dipotassium -waterstoffosfaat), twee algemene komponente van fosfaatbufferoplossings. Ons sal hul chemiese eienskappe ondersoek, hoe dit in buffers funksioneer, en hoe om die regte een vir u spesifieke behoeftes te kies. Of u nou 'n ervare navorser is of net in die laboratorium begin, die begrip van hierdie onderskeidings is noodsaaklik vir akkurate eksperimentele resultate. Dit is 'n moet lees Vir almal wat met bufferoplossings werk in biologie, chemie of verwante velde.

Wat is 'n fosfaatbuffer? 'N verduideliking

A aanhang Oplossing is 'n belangrike hulpmiddel in baie wetenskaplike eksperimente. Die belangrikste taak is om veranderinge in ph Wanneer klein hoeveelhede van suur of basis is bygevoeg. Dit is belangrik omdat baie chemiese reaksies, veral dié in biologiese stelsels, baie sensitief is vir pH -veranderinge.

Fosfaatbuffersword veral wyd gebruik omdat dit kan aanhang oor 'n verskeidenheid pH -waardes en is versoenbaar met baie biologiese stelsels. Dit word gemaak met behulp van verskillende vorme van fosfaat, 'n molekule wat fosfor en suurstof bevat. 'N Tipies fosfaatbuffer mag bedwing 'n mengsel van KH2PO4 (kaliumdihidrogeenfosfaat) en K2HPO4 (Dipotassium waterstoffosfaat). Die spesifieke verhouding van hierdie twee komponente bepaal die finale ph van die aanhang.

Wat is die verskil tussen KH2PO4 en K2HPO4?

Die sleutel verskil tussen KH2PO4 en K2HPO4 lê in die aantal waterstof (H) atome wat hulle bedwing.

• KH2PO4 (Kaliumdihidrogeenfosfaat): Hierdie verbinding staan ​​ook bekend as monobasies kaliumfosfaat. Dit het twee waterstof atome. As dit in water opgelos word, dien dit as 'n swak suur, skenk 'n proton (H+) aan die oplossing.

• K2HPO4 (Dipotassium waterstoffosfaat): Hierdie verbinding staan ​​ook bekend as dibasies kaliumfosfaat. Dit het net een waterstof atoom. As dit in water opgelos word, dien dit as 'n swak basis en aanvaar 'n proton (H+) van die oplossing.

Hierdie oënskynlik klein verskil in chemiese struktuur lei tot beduidende verskille in hul gedrag in oplossing. KH2PO4 dra by tot die suur eienskappe van die aanhang, terwyl K2HPO4 dra by tot die basiese (of alkalies) Eiendomme.

Hoe werk KH2PO4 en K2HPO4 saam in 'n bufferoplossing?

KH2PO4 en K2HPO4 werk saam as 'n gekonjugeerde suur-basispaar om 'n fosfaatbuffer. Die ewewigsreaksie kan soos volg voorgestel word:

H2PO4- (aq) + H2O (L) ⇌ HPO42- (aq) + H3O + (aq)

• KH2PO4 Voorsien die H2PO4- (Dihidrogeenfosfaat) ione.
• K2HPO4 Voorsien die HPO42- (waterstoffosfaat) ione.

Wanneer 'n klein hoeveelheid suur (H+) is bygevoeg aan die aanhang, die HPO42- ione reageer met die suur, verskuif die ewewig na links en minimaliseer die verandering in ph. Wanneer 'n klein hoeveelheid basis (OH-) is bygevoeg, die H2PO4- ione reageer met die basis, verskuif die ewewig na regs en verminder weer die verandering in ph. Hierdie vermoë om pH -veranderinge te weerstaan, is wat 'n aanhang so nuttig. Die verhouding sal byvoeg tot die effek.

Hoe kan u 'n fosfaatbufferoplossing met KH2PO4 en K2HPO4 voorberei?

Na voorberei a fosfaatbuffer oplossing, sal u nodig hê:

1. KH2PO4 (Kaliumdihidrogeenfosfaat)
2. K2HPO4 (Dipotassium waterstoffosfaat)
3. Gedistilleerde water
4. 'N PH -meter
5. Bekers en roertoerusting

Hier is 'n algemene prosedure (raadpleeg altyd 'n spesifieke protokol vir u gewenste ph en konsentrasie):

1. Bepaal die gewenste pH en konsentrasie van u buffer. U wil byvoorbeeld 'n 0,1 m hê fosfaatbuffer by pH 7,2.

2. Bereken die hoeveelheid KH2PO4 en K2HPO4 wat benodig word. U kan die Henderson-Hasselbalch gebruik vergelyking of aanlyn aanhang sakrekenaars om die korrekte te bepaal verhouding van die twee komponente. Die Henderson-Hasselbalch-vergelyking is:
   pH = pKA + log ([HPO42-]/[H2PO4-])
   Waar PKA 'n konstante is wat verband hou met die fosfaat ioon (ongeveer 7,2 vir die tweede dissosiasie van fosfor suur).

3. Bereken die mol van KH2PO4 en K2HPO4 in die buffer byvoeg die onderskeie molegewig en dit sal jou vertel hoeveel gram om by te voeg oplossing.

4. Oplos die berekende massas van KH2PO4 en K2HPO4 in 'n volume gedistilleerde water wat effens minder is as u finale verlangde volume. Byvoorbeeld, as u 1 liter wil hê aanhang, begin met ongeveer 800 ML water.

5. Roer die oplossing totdat die soute heeltemal opgelos is.

6. Gebruik 'n pH -meter om die pH van die oplossing te meet.

7. Pas indien nodig die pH aan deur klein hoeveelhede van 'n gekonsentreerde oplossing van óf KH2PO4 (om die pH) of K2HPO4 (om die pH) te verhoog, by te voeg.

8. Sodra die gewenste pH bereik is, voeg gedistilleerde water by om die oplossing vir die finale gewenste volume te bring.

Wat is die pH -reeks van 'n fosfaatbuffer?

Fosfaatbuffers is die doeltreffendste in die ph reeks van ongeveer 6,0 tot 8,0. Dit is omdat die pka van die waterstoffosfaat/dihidrogeen fosfaat Equilibrium is ongeveer 7.2. Die Buffervermoë is die hoogste wanneer die ph is naby die PKA -waarde. Alhoewel dit die beste is naby 7.2, kan dit aanhang by 'n verskeidenheid waardes, insluitend die effens alkalies 7.4.

Dit is egter belangrik om daarop te let dat die effektiewe aanhang omvang kan effens verleng word, afhangende van die aanvaarbare verdraagsaamheid vir ph verandering in 'n spesifieke toepassing. N fosfaatbuffer kan nog steeds sommige voorsien buffering kapasiteit buite hierdie reeks, maar dit sal minder effektief wees om weerstand te bied ph veranderinge. Die fosfaatbuffer Reeks is ideaal vir baie biologiese toepassings.

Hoe kies ek tussen KH2PO4 en K2HPO4 vir my eksperiment?

Die keuse tussen die gebruik KH2PO4 of K2HPO4 alleen, of in kombinasie, hang heeltemal af van die gewenste ph van u oplossing.

• As u 'n suur benodig oplossing, sou u hoofsaaklik gebruik KH2PO4.
• As u 'n basiese of alkalies oplossing, sou u hoofsaaklik gebruik K2HPO4.
• As u 'n neutrale of byna neutraal benodig ph, moet u 'n meng van albei KH2PO4 en K2HPO4 Om 'n aanhang. Die presies verhouding van die twee sal afhang van die spesifieke ph jy probeer bereik.

Dit is selde om slegs een van hierdie verbindings in 'n navorsingsomgewing te gebruik. Dikwels beoog u om 'n aanhang oplossing om die ph van 'n reaksie of oplossing.

Kan ek fosforsuur (H3PO4) gebruik om 'n fosfaatbuffer te maak?

Ja, jy kan gebruik fosforsuur (H3PO4) tot voorberei a fosfaatbuffer. Egter fosforsuur is 'n triprotiese suur, wat beteken dat dit drie ioniseerbare waterstofatome het. Dit lei tot drie verskillende dissosiasietappe, elk met sy eie PKA -waarde:

1. H3PO4 ⇌ H + + H2PO4- (PKA1 ≈ 2.15)
2. H2PO4- ⇌ H + + HPO42- (PKA2 ≈ 7.20)
3. HPO42- ⇌ H + + PO43- (PKA3 ≈ 12.35)

Om 'n aanhang gebruik H3PO4, sou jy gewoonlik byvoeg 'n sterk basis, soos Koh (kaliumhidroksied) of natrium hidroksied (NaOH), om die suur en skep die gewenste verhouding van fosfaat spesie. Byvoorbeeld om 'n aanhang in die omtrek ph 7, sou jy byvoeg Genoeg basis om die tweede dissosiasie-stap te bereik, wat 'n mengsel van H2PO4- en HPO42- skep. Die aanhang sone vir fosforsuur strek tot verskeie reekse.

Gebruik H3PO4 kan meer ingewikkeld wees as om te gebruik KH2PO4 en K2HPO4 direk, aangesien u die hoeveelheid basis moet beheer bygevoeg om die gewenste te bereik ph. Dit kan egter 'n nuttige benadering wees as u dit slegs het fosforsuur beskikbaar, of wil 'n oplossing met hoër Ioniese krag.

Waarom KH2PO4 suur is en K2HPO4 basies is?

Die suurheid van KH2PO4 en die basisiteit van K2HPO4 Hou direk verband met hul chemiese strukture en hoe hulle met water omgaan.

• KH2PO4 (kaliumdihidrogeenfosfaat): Wanneer KH2PO4 los op in water, dit dissosieer in K+ -ione en H2PO4-ione. Die Dihidrogeenfosfaat ioon (H2PO4-) kan optree as 'n swak suur, skenk 'n proton (H+) aan water:
  H2PO4- + H2O ⇌ HPO42- + H3O +
  Die vorming van H3O+ (hidroniumione) verhoog die suur konsentrasie in die oplossing, maak dit suur.

• K2HPO4 (dipotassium waterstoffosfaat): Wanneer K2HPO4 los in water op, dit dissosieer in 2K+ -ione en HPO42-ione. Die waterstoffosfaatioon (HPO42-) kan as 'n swak basis optree en 'n proton (H+) uit water aanvaar:
  HPO42- + H2O ⇌ H2PO4- + OH-
  Die vorming van OH- (hidroksiedione) verhoog die basis konsentrasie in die oplossing, maak dit basies of alkalies.

Hoe kan u die pH van 'n fosfaatbuffer aanpas?

Verstel die ph van a fosfaatbuffer is 'n algemene tegniek in die laboratorium. Dit is hoe om dit te doen:

1. Meet die aanvanklike pH: Gebruik 'n gekalibreerde pH -meter om die ph van u aanhang oplossing.
2. Besluit oor die rigting van aanpassing: Bepaal of u die ph.
3. Voeg die toepaslike oplossing by:
   • Om die pH te verlaag (maak dit suur): Stadig byvoeg 'n verdun oplossing van KH2PO4 of 'n verdunde oplossing van 'n sterk suur soos HCl (hidrochlories suur), terwyl die voortdurend die ph met die pH -meter.
   • Om die pH te verhoog (maak dit meer basies/alkalies): Stadig byvoeg 'n verdun oplossing van K2HPO4 of 'n verdunde oplossing van 'n sterk basis soos Koh (kaliumhidroksied) of NaOH (natrium hidroksied), terwyl die monitering van die ph met die pH -meter.
4. Meng deeglik: Verseker die oplossing is goed gemeng na elke toevoeging.
5. Stop wanneer die gewenste pH bereik word: Gaan voort om die verstelling by te voeg oplossing in klein stappe totdat die pH -meter die gewenste lees ph waarde. Pasop dat u nie oorskiet nie.

Belangrike opmerking: Altyd byvoeg die verstelling oplossing stadig en in klein hoeveelhede, terwyl dit voortdurend roer en monitor ph. Dit voorkom drasties ph verander en verseker die aanhang onderhou sy Buffervermoë. U kan verwys Kand se chemiese natriumasetaat Dokumentasie vir die vermenging van beste praktyke met soortgelyke chemikalieë.

Wat is 'n paar algemene toepassings van fosfaatbuffers?

Fosfaatbuffers is ongelooflik veelsydig en word in 'n wye verskeidenheid toepassings gebruik, insluitend:

• Biologiese navorsing: Die instandhouding van die ph van selkulture, proteïen oplossings, en ensiemreaksies. PBS -oplossingis byvoorbeeld fosfaat Bufferde soutoplossing.
• Molekulêre biologie: DNA en RNA onttrekking, elektroforese en ander molekulêr biologie tegnieke.
• Biochemie: Die bestudering van ensiem kinetika, proteïen suiwering, en ander biochemiese prosesse.
• Chemie: As 'n aanhang in chemiese reaksies en titrasies.
• Farmaseutiese industrie: Formulering van medisyne en medikasie.
• Voedselbedryf: Beheer ph in voedselverwerking en bewaring.
• Industriële waterbehandelings: Kand's Chemicals bied 'n verskeidenheid fosfate aan wat dikwels in waterbehandeling gebruik word.

Die biokompatibiliteit en verstelbaar ph reeks van fosfaatbuffers Maak hulle 'n waardevolle hulpmiddel in baie verskillende velde. Die spesifieke konsentrasie en ph van die aanhang sal gekies word op grond van die vereistes van die betrokke toepassing.

Probleemoplossing van fosfaatbuffervoorbereiding

Hier is 'n paar algemene probleme wat tydens die voorbereiding ondervind word fosfaatbuffers En hoe om dit op te los:

• pH is nie stabiel nie:

  • Maak seker dat u pH -meter behoorlik gekalibreer is. Gebruik vars kalibrasie verbluffing en volg die instruksies van die vervaardiger.
  • Sorg dat die soute heeltemal opgelos is. Roer die oplossing deeglik totdat daar geen vaste deeltjies oor is nie.
  • Gebruik suiwer chemikalieë van hoë gehalte. Onsuiwerhede kan die ph en Buffervermoë. Kand se chemikalie is trots op suiwerheid.
  • Kyk vir besmetting. Maak seker dat u glasware en water skoon en vry van kontaminante is.
  • Het u al die komponente bygevoeg? Kyk of dit die korrekte is massa vir alle komponente.

• pH is te hoog of te laag:

  • Kontroleer u berekeninge. Maak seker dat u die regte hoeveelhede van KH2PO4 en K2HPO4.
  • Pas die pH noukeurig aan Gebruik verdunde oplossings van KH2PO4 (om te verlaag ph) of K2HPO4 (om te verhoog ph), of verdun HCl of Koh soos hierbo beskryf.

• Neerslagvorms in die buffer:

  • Dit kan gebeur as die konsentrasie van die buffer te hoog is. Probeer om die aanhang.
  • Sommige fosfaatsoute het beperkte oplosbaarheid. Maak seker dat u nie die oplosbaarheidsbeperking van die soute jy gebruik.
  • Temperatuur kan die oplosbaarheid beïnvloed. Sommige fosfaat Soute is minder oplosbaar by laer temperature.
  • Kontaminasie. Maak seker dat u chemies Reagense is vry van besoedeling, en dat u in steriele toestande werk, vry van buite -kontaminante.

• Kan nie my gewenste pH verkry nie

  • As u 'n gevolg het protokol En u bereik nie die verklaarde pH nie, probeer om na die internet. Navorsinggate het 'n robuuste gemeenskap van wetenskaplikes wat hul ervarings deel, en u kan 'n verduideliking. As die vraag oor u spesifieke fosfaatbuffer nie was nie gevra, MAG JY vertel U vraag na 'n soortgelyke een.

Belangrike wegneemetes

• KH2PO4 (kalium Dihidrogeenfosfaat) en K2HPO4 (Dipotassium waterstoffosfaat) is sleutelkomponente van fosfaatbuffers.
• KH2PO4 is suur, terwyl K2HPO4 is basies.
• Die verhouding van KH2PO4 en K2HPO4 bepaal die ph van die aanhang oplossing.
• Fosfaatbuffers is effektief in die ph reeks van 6,0 tot 8,0.
• Jy kan Berei fosfaatbuffers voor gebruik KH2PO4 en K2HPO4, of deur titrering fosforsuur (H3PO4) met 'n sterk basis.
• Versigtig ph aanpassing en probleemoplossing is noodsaaklik vir suksesvol aanhang voorbereiding.
• As u die buffer voorberei uit H3PO4 titraat met Koh tot die oplossing bereik die gewenste pH.
• Om van te gaan KH2PO4 na K2HPO4 U sal moet Voeg Koh by.
• Gebruik vir die omgekeerde HCl.

Hierdie omvattende gids bied 'n soliede basis vir begrip en gebruik fosfaatbuffers in u werk. Onthou om altyd spesifieke protokolle en veiligheidsriglyne vir u eksperimente te raadpleeg. Sterkte.