KH2PO4 مقابل K2HPO4: فهم الاختلافات الرئيسية في المخازن المؤقتة الفوسفات

تشرح هذه المقالة الاختلافات بين KH2PO4 (فوسفات ثنائي هيدروجين البوتاسيوم) و K2HPO4 (فوسفات الهيدروجين ديبوتاسيوم) ، مكونان شائعان من محاليل العازلة الفوسفاتية. سنتعمق في خصائصها الكيميائية ، وكيفية عملها في المخازن المؤقتة ، وكيفية اختيار واحد مناسب لاحتياجاتك المحددة. سواء كنت باحثًا محنكًا أو بدأت للتو في المختبر ، فإن فهم هذه الفروق أمر حيوي لنتائج تجريبية دقيقة. هذا هو يجب القراءة لأي شخص يعمل مع حلول المخزن المؤقت في علم الأحياء أو الكيمياء أو المجالات ذات الصلة.

ما هو المخزن المؤقت الفوسفات؟ شرح

A المخزن المؤقت الحل هو أداة حاسمة في العديد من التجارب العلمية. وظيفتها الرئيسية هي مقاومة التغييرات في PH عندما تكون كميات صغيرة من حامض أو القاعدة وأضاف. هذا أمر مهم لأن العديد من التفاعلات الكيميائية ، وخاصة تلك الموجودة في النظم البيولوجية ، حساسة للغاية لتغيرات الرقم الهيدروجيني.

المخازن المؤقتة الفوسفات، على وجه الخصوص ، تستخدم على نطاق واسع لأنها تستطيع المخزن المؤقت على مجموعة من قيم الأس الهيدروجيني ومتوافقة مع العديد من الأنظمة البيولوجية. يتم صنعها باستخدام أشكال مختلفة من فوسفات، جزيء يحتوي على الفوسفور والأكسجين. نموذجي المخزن المؤقت فوسفات قد يحتوي مزيج من KH2PO4 (فوسفات ثنائي هيدروجين البوتاسيوم) و K2HPO4 (Dipotassium فوسفات الهيدروجين). تحدد النسبة المحددة لهذين المكونين النهائي PH التابع المخزن المؤقت.

ما الفرق بين KH2PO4 و K2HPO4؟

المفتاح اختلاف بين KH2PO4 و K2HPO4 يكمن في عدد هيدروجين (ح) الذرات يحتوي.

• KH2PO4 (فوسفات ثنائي هيدروجين البوتاسيوم): يُعرف هذا المركب أيضًا باسم monobasic فوسفات البوتاسيوم. لديها اثنان هيدروجين ذرات. عندما يذوب في الماء ، فإنه يعمل كضعف حامض، التبرع بروتون (H+) إلى حل.

• K2HPO4 (فوسفات الهيدروجين Dipotassium): يُعرف هذا المركب أيضًا باسم Dibasic فوسفات البوتاسيوم. لديها واحد فقط هيدروجين ذرة. عندما يذوب في الماء ، فإنه يعمل كقاعدة ضعيفة ، وقبول البروتون (H+) من حل.

هذا الاختلاف الذي يبدو على ما يبدو في التركيب الكيميائي يؤدي إلى اختلافات كبيرة في سلوكها في الحل. KH2PO4 يساهم في الخصائص الحمضية المخزن المؤقت، بينما K2HPO4 يساهم في الأساسي (أو القلوية) ملكيات.

كيف تعمل KH2PO4 و K2HPO4 معًا في حل عازلة؟

KH2PO4 و K2HPO4 العمل معًا كزوج قاعدة حمض متزامن لإنشاء أ المخزن المؤقت فوسفات. يمكن تمثيل تفاعل التوازن على النحو التالي:

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

• KH2PO4 يوفر H2PO4- (فوسفات ثنائي هيدروجين) أيونات.
• K2HPO4 يوفر HPO42- (فوسفات الهيدروجين) أيونات.

عندما تكون كمية صغيرة من حامض (H+) هو وأضاف إلى المخزن المؤقت، تتفاعل أيونات HPO42 مع حامض، تحويل التوازن إلى اليسار وتقليل التغيير في PH. عندما تكون هناك كمية صغيرة من القاعدة (OH-) وأضاف، تتفاعل أيونات H2PO4 مع القاعدة ، وتحويل التوازن إلى اليمين ومرة ​​أخرى تقليل التغيير في PH. هذه القدرة على مقاومة تغييرات الرقم الهيدروجيني هي ما يجعل المخزن المؤقت مفيد جدا. سوف النسبة يضيف إلى هذا الحد.

كيفية تحضير محلول المخزن المؤقت للفوسفات مع KH2PO4 و K2HPO4؟

ل يحضر a المخزن المؤقت فوسفات الحل ، ستحتاج:

1. KH2PO4 (الفوسفات ثنائي هيدروجين البوتاسيوم)
2. K2HPO4 (Dipotassium فوسفات الهيدروجين)
3. الماء المقطر
4. مقياس درجة الحموضة
5. أكواب ومعدات التحريك

إليك إجراء عام (استشر دائمًا محددًا بروتوكول من أجلك PH و تركيز):

1. تحديد الرقم الهيدروجيني المطلوب وتركيز المخزن المؤقت الخاص بك. على سبيل المثال ، قد ترغب في 0.1 متر المخزن المؤقت فوسفات في درجة الحموضة 7.2.

2. احسب كمية KH2PO4 و K2HPO4 المطلوبة. يمكنك استخدام هندرسون هاسيلبالش معادلة أو عبر الإنترنت المخزن المؤقت الآلات الحاسبة لتحديد الصحيح نسبة من المكونين. معادلة هندرسون هاسلبالتش هي:
   ph = pka + log ([hpo42-]/[h2po4-])
   حيث PKA هو ثابت يتعلق فوسفات أيون (حوالي 7.2 لتفكك الفوسفوري الثاني حامض).

3. احسب مولات KH2PO4 و K2HPO4 في المخزن المؤقت ، ثم يضيف الوزن المولي المعني وسيخبرك بعدد غرامات لإضافتها إلى حل.

4. حل الجماهير المحسوبة من KH2PO4 و K2HPO4 في حجم من الماء المقطر أقل بقليل من المطلوب النهائي مقدار. على سبيل المثال ، إذا كنت تريد 1 لتر المخزن المؤقت، ابدأ بحوالي 800 مل من الماء.

5. حرك المحلول حتى يتم إذابة الأملاح تمامًا.

6. استخدم مقياس الرقم الهيدروجيني لقياس درجة الحموضة في الحل.

7. إذا لزم الأمر ، اضبط الرقم الهيدروجيني بإضافة كميات صغيرة من محلول مركّز إما kh2po4 (لخفض الرقم الهيدروجيني) أو K2HPO4 (لرفع الرقم الهيدروجيني).

8. بمجرد الوصول إلى الرقم الهيدروجيني المطلوب ، أضف الماء المقطر لجلب المحلول إلى الحجم النهائي المطلوب.

ما هو نطاق الرقم الهيدروجيني من المخزن المؤقت الفوسفات؟

المخازن المؤقتة الفوسفات هي الأكثر فعالية في PH نطاق ما يقرب من 6.0 إلى 8.0. هذا لأن PKA من فوسفات الهيدروجين/ديهيدروجين فوسفات التوازن حوالي 7.2. ال قدرة التخزين المؤقت هو أعلى عندما PH قريب من قيمة PKA. على الرغم من أنها أكثر فاعلية بالقرب من 7.2 يمكنها المخزن المؤقت في مجموعة من القيم ، بما في ذلك قليلاً القلوية 7.4.

ومع ذلك ، من المهم أن نلاحظ أن الفعالية المخزن المؤقت يمكن تمديد النطاق قليلاً اعتمادًا على التسامح المقبول لـ PH تغيير في تطبيق معين. أ المخزن المؤقت فوسفات قد لا تزال توفر بعض التخزين المؤقت القدرة خارج هذا النطاق ، لكنها ستكون أقل فعالية في المقاومة PH التغييرات. ال المخزن المؤقت فوسفات النطاق مثالي للعديد من التطبيقات البيولوجية.

كيف أختار بين KH2PO4 و K2HPO4 لتجربتي؟

الاختيار بين استخدام KH2PO4 أو K2HPO4 وحده ، أو مجتمعة ، يعتمد كليا على المطلوب PH من الخاص بك حل.

• إذا كنت بحاجة إلى حمضية حل، سوف تستخدم في المقام الأول KH2PO4.
• إذا كنت بحاجة إلى أساسية أو القلوية حل، سوف تستخدم في المقام الأول K2HPO4.
• إذا كنت بحاجة إلى محايد أو شبه محايد PH، ستحتاج إلى استخدام أ مزج من كليهما KH2PO4 و K2HPO4 لإنشاء المخزن المؤقت. بالضبط نسبة من الاثنين سوف يعتمد على المحددة PH أنت تحاول تحقيقها.

من النادر استخدام واحد فقط من هذه المركبات في إعداد البحث. في أغلب الأحيان ، تهدف إلى إنشاء ملف المخزن المؤقت الحل لتحقيق الاستقرار PH من رد فعل أو حل.

هل يمكنني استخدام حمض الفوسفوريك (H3PO4) لصنع عازلة فوسفات؟

نعم ، يمكنك استخدام حمض الفوسفوريك (H3PO4) ل يحضر a المخزن المؤقت فوسفات. لكن، حمض الفوسفوريك هو ثلاثية حامض، وهذا يعني أنه يحتوي على ثلاث ذرات هيدروجين قابلة للتأمين. هذا يؤدي إلى ثلاث خطوات تفكك مختلفة ، ولكل منها قيمة PKA الخاصة بها:

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

لجعل المخزن المؤقت استخدام H3PO4، هل أنت عادة يضيف قاعدة قوية مثل كوه (هيدروكسيد البوتاسيوم) أو الصوديوم هيدروكسيد (NaOH) ، لتحييد جزئيا حامض وإنشاء المطلوب نسبة ل فوسفات صِنف. على سبيل المثال ، لإنشاء أ المخزن المؤقت حول PH 7 ، هل تريد يضيف قاعدة كافية للوصول إلى خطوة التفكك الثانية ، إنشاء مزيج من H2PO4- و HPO42-. ال المخزن المؤقت منطقة ل حمض الفوسفوريك يمتد إلى نطاقات متعددة.

استخدام H3PO4 يمكن أن تكون أكثر تعقيدًا من استخدام KH2PO4 و K2HPO4 مباشرة ، حيث تحتاج إلى التحكم بعناية في مقدار القاعدة وأضاف للوصول إلى المطلوب PH. ومع ذلك ، يمكن أن يكون نهجًا مفيدًا إذا كان لديك فقط حمض الفوسفوريك متاح ، أو تريد إنشاء ملف حل مع أعلى القوة الأيونية.

لماذا KH2PO4 هو الحمض و K2HPO4 أساسي؟

حموضة KH2PO4 وقاعدة K2HPO4 تتعلق مباشرة بهياكلها الكيميائية وكيفية تفاعلها مع الماء.

• KH2PO4 (فوسفات البوتاسيوم ديهيدروجين): متى KH2PO4 يذوب في الماء ، ينفصل إلى أيونات K+ وأيونات H2PO4. ال فوسفات ثنائي هيدروجين أيون (H2PO4-) يمكن أن يكون بمثابة ضعيف حامض، التبرع بروتون (H+) للماء:
  H2PO4- + H2O ⇌ HPO42- + H3O +
  يزيد تشكيل H3O+ (أيونات الهيدرونيوم) من حامض التركيز في حلمما يجعلها حمضية.

• K2HPO4 (فوسفات الهيدروجين Dipotassium): متى K2HPO4 يذوب في الماء ، ينفصل إلى أيونات 2K+ و HPO42- أيونات. ال أيون الهيدروجين الفوسفات (HPO42-) يمكن أن يكون بمثابة قاعدة ضعيفة ، مع قبول البروتون (H+) من الماء:
  HPO42- + H2O ⇌ H2PO4- + OH-
  يزيد تكوين OH- (أيونات الهيدروكسيد) من القاعدة تركيز في حل، مما يجعلها أساسية أو القلوية.

كيفية ضبط الرقم الهيدروجيني من المخزن المؤقت الفوسفات؟

ضبط PH من المخزن المؤقت فوسفات شائع تقنية في مختبر. إليك كيفية القيام بذلك:

1. قياس الرقم الهيدروجيني الأولي: استخدم مقياس درجة الحموضة المعاير لقياس بدقة PH من الخاص بك المخزن المؤقت حل.
2. اتخاذ قرار بشأن اتجاه التكيف: حدد ما إذا كنت بحاجة إلى زيادة أو تقليل PH.
3. أضف الحل المناسب:
   • لخفض الرقم الهيدروجيني (اجعله أكثر حمضية): ببطء يضيف تخفيف حل ل KH2PO4 أو تخفيف حل قوي حامض يحب حمض الهيدروكلوريك (Hydrochloric حامض) ، بينما تراقب باستمرار PH مع مقياس الرقم الهيدروجيني.
   • لرفع الرقم الهيدروجيني (اجعله أكثر أساسية/قلوية): ببطء يضيف تخفيف حل ل K2HPO4 أو تخفيف حل من قاعدة قوية مثل كوه (هيدروكسيد البوتاسيوم) أو هيدروكسيد الصوديوم (الصوديوم هيدروكسيد) ، بينما تراقب باستمرار PH مع مقياس الرقم الهيدروجيني.
4. اخلطي جيدًا: ضمان حل مختلط جيد بعد كل إضافة.
5. توقف عند الوصول إلى الرقم الهيدروجيني المطلوب: استمر في إضافة التعديل حل في زيادات صغيرة حتى يقرأ مقياس الرقم الهيدروجيني المطلوب PH قيمة. احرص على عدم التجاوز.

ملاحظة مهمة: دائماً يضيف ضبط حل ببطء وفي كميات صغيرة ، مع التحريك ومراقبة باستمرار PH. هذا يمنع جذري PH يغير ويضمن المخزن المؤقت يحافظ على ذلك قدرة التخزين المؤقت. يمكنك الرجوع خلات الصوديوم الكيميائية Kand وثائق لخلط أفضل الممارسات مع مواد كيميائية مماثلة.

ما هي بعض التطبيقات الشائعة للمخازن المؤقتة الفوسفاتية؟

المخازن المؤقتة الفوسفات تعدد الاستخدامات بشكل لا يصدق وتستخدم في مجموعة واسعة من التطبيقات ، بما في ذلك:

• البحوث البيولوجية: الحفاظ على PH الثقافات الخلوية ، بروتين الحلول ، وردود الفعل الإنزيم. حل PBS، على سبيل المثال ، هو فوسفات محلول ملحي مخزنة.
• علم الأحياء الجزيئي: الحمض النووي و الحمض النووي الريبي الاستخراج ، الكهربائي ، وغيرها جزيئي علم الأحياء التقنيات.
• الكيمياء الحيوية: دراسة حركية الإنزيم ، بروتين التنقية ، وغيرها من العمليات الكيميائية الحيوية.
• كيمياء: ك المخزن المؤقت في التفاعلات الكيميائية والمعايرة.
• صناعة الأدوية: صياغة الأدوية والأدوية.
• صناعة الأغذية: السيطرة PH في معالجة الأغذية والحفاظ عليها.
• علاجات المياه الصناعية: تقدم Kand’s Chemicals مجموعة متنوعة من الفوسفات التي غالبا ما تستخدم في معالجة المياه.

التوافق الحيوي وقابل للضبط PH نطاق المخازن المؤقتة الفوسفات اجعلهم أداة قيمة في العديد من المجالات المختلفة. المحدد تركيز و PH التابع المخزن المؤقت سيتم اختياره بناءً على متطلبات التطبيق المحدد.

استكشاف الأخطاء وإصلاحها تحضير العازلة الفوسفات

فيما يلي بعض المشكلات الشائعة التي واجهتها عند التحضير المخازن المؤقتة الفوسفات وكيفية حلها:

• الرقم الهيدروجيني ليس مستقرًا:

  • تأكد من معايرة مقياس الرقم الهيدروجيني بشكل صحيح. استخدام المعايرة الطازجة المخازن المؤقتة واتبع تعليمات الشركة المصنعة.
  • تأكد من إذابة الأملاح تمامًا. تحريك حل تماما حتى لا تبقى جزيئات صلبة.
  • استخدام المواد الكيميائية عالية الجودة. يمكن أن تؤثر الشوائب PH و قدرة التخزين المؤقت. تفتخر كيميائية Kand بنفسها عن النقاء.
  • تحقق من التلوث. تأكد من أن الأواني الزجاجية والماء نظيفة وخالية من الملوثات.
  • هل أضفت جميع المكونات؟ تحقق لمعرفة ذلك الصحيح كتلة لجميع المكونات.

• الرقم الهيدروجيني مرتفع جدًا أو منخفض جدًا:

  • تحقق من الحسابات الخاصة بك. تأكد من استخدام الكميات الصحيحة من KH2PO4 و K2HPO4.
  • اضبط الرقم الهيدروجيني بعناية باستخدام حلول مخففة KH2PO4 (لخفض PH) أو K2HPO4 (لرفع PH) ، أو تخفيف حمض الهيدروكلوريك أو كوه كما هو موضح أعلاه.

• النماذج المترسبة في المخزن المؤقت:

  • يمكن أن يحدث هذا إذا كان تركيز المخزن المؤقت مرتفعًا جدًا. حاول تخفيف المخزن المؤقت.
  • بعض أملاح الفوسفات لها قابلية ذوبان محدودة. تأكد من أنك لا تتجاوز حد الذوبان أملاح أنت تستخدم.
  • يمكن أن تؤثر درجة الحرارة على قابلية الذوبان. بعض فوسفات الأملاح أقل قابلة للذوبان في درجات حرارة أقل.
  • تلوث. تأكد من الخاص بك كيميائية الكواشف خالية من التلوث ، وأنك تعمل في ظروف معقمة ، خالية من الملوثات الخارجية.

• لا يمكنني الحصول على درجة الحموضة المطلوبة

  • إذا كنت قد اتبعت أ بروتوكول وأنت لا تحقق الرقم الهيدروجيني المعلن ، حاول النظر في إنترنت. بوابة البحث لديه مجتمع قوي من العلماء الذين يشاركون تجاربهم ، وقد تجد توضيح. إذا لم يكن السؤال حول المخزن المؤقت للفوسفات الخاص بك طلب، يمكنك يتصل سؤالك إلى سؤال مماثل.

الوجبات الرئيسية

• KH2PO4 (البوتاسيوم فوسفات ثنائي هيدروجين) و K2HPO4 (Dipotassium فوسفات الهيدروجين) هي المكونات الرئيسية ل المخازن المؤقتة الفوسفات.
• KH2PO4 حمض ، بينما K2HPO4 هو أساسي.
• ال نسبة ل KH2PO4 و K2HPO4 يحدد PH التابع المخزن المؤقت حل.
• المخازن المؤقتة الفوسفات فعالة في PH نطاق من 6.0 إلى 8.0.
• أنت تستطيع تحضير المخازن المؤقتة الفوسفات استخدام KH2PO4 و K2HPO4، أو عن طريق المعايرة حمض الفوسفوريك (H3PO4) مع قاعدة قوية.
• حذر PH يعد التعديل واستكشاف الأخطاء وإصلاحها ضرورية للنجاح المخزن المؤقت تحضير.
• إذا كنت تستعد للمخزن المؤقت من H3PO4 معايرة مع كوه حتى حل يصل إلى الرقم الهيدروجيني المطلوب.
• للذهاب من KH2PO4 ل K2HPO4 سوف تحتاج إلى أضف كوه.
• للعكس ، استخدم حمض الهيدروكلوريك.

يوفر هذا الدليل الشامل أساسًا متينًا لفهم واستخدام المخازن المؤقتة الفوسفات في عملك. تذكر دائمًا استشارة بروتوكولات محددة وإرشادات السلامة لتجاربك. حظ سعيد.