У гэтым артыкуле тлумачыцца адрозненні паміж KH2PO4 (фасфат -дыгідроген калія) і K2HPO4 (фасфат вадароду DiPotassium), два распаўсюджаныя кампаненты фасфатных буферавых раствораў. Мы паглыбімся ў іх хімічныя ўласцівасці, як яны функцыянуюць у буферах і як выбраць правільны для вашых канкрэтных патрэбаў. Незалежна ад таго, вы дасведчаны даследчык ці толькі пачынаеце ў лабараторыі, разуменне гэтых адрозненняў жыццёва важнае для дакладных эксперыментальных вынікаў. Гэта а трэба прачытаць Для тых, хто працуе з буфернымі рашэннямі ў галіне біялогіі, хіміі ці звязаных з імі палёў.
Што такое фасфатны буфер? Тлумачэнне
A буфер Рашэнне з'яўляецца найважнейшым інструментам у многіх навуковых эксперыментах. Яго галоўная праца - супрацьстаяць зменам у ph Калі невялікая колькасць кіслата альбо база дададзена. Гэта важна, таму што многія хімічныя рэакцыі, асабліва ў біялагічных сістэмах, вельмі адчувальныя да змены рн.
Фасфатныя буферы, у прыватнасці, шырока выкарыстоўваюцца таму, што могуць буфер у розных значэннях рН і сумяшчальныя з многімі біялагічнымі сістэмамі. Яны вырабляюцца з выкарыстаннем розных формаў фасфат, малекула, якая змяшчае фосфар і кісларод. Тыповы фасфатны буфер моц змяшчаць сумесь Kh2po4 (калій дигидроген фасфат) і K2HPO4 (дыпатасій фасфат вадароду). Канкрэтнае стаўленне гэтых двух кампанентаў вызначае канчатковае ph з буфер.
У чым розніца паміж KH2PO4 і K2HPO4?
Ключ адрозненне паміж Kh2po4 і K2HPO4 заключаецца ў колькасці вадарод (H) атамы яны змяшчаць.
- Kh2po4 (Калій дигидроген фасфат): Гэта злучэнне таксама вядома як монобазические фасфат калія. У яго два вадарод атамы. Калі раствараецца ў вадзе, ён дзейнічае як слабы кіслата, ахвяраванне пратону (h+) рашэнне.
- K2HPO4 (Фосфат вадароду дипотазия): Гэта злучэнне таксама вядомы як дибазические фасфат калія. У яго толькі адзін вадарод атам. Калі раствараецца ў вадзе, ён дзейнічае як слабая аснова, прымаючы пратон (h+) з рашэнне.
Гэта, здавалася б, невялікая розніца ў хімічнай структуры прыводзіць да значных адрозненняў у іх паводзінах у растворы. Kh2po4 спрыяе кіслым уласцівасцям буфер, час K2HPO4 спрыяе асноўнаму (альбо шчолачны) Уласцівасці.
Як KH2PO4 і K2HPO4 працуюць разам у буферным растворы?
Kh2po4 і K2HPO4 Працуйце разам у якасці спалучанай кіслотнай пары, каб стварыць фасфатны буфер. Рэакцыя раўнавагі можа быць прадстаўлена наступным чынам:
H2PO4- (AQ) + H2O (L) ⇌ HPO42- (AQ) + H3O + (AQ)
- Kh2po4 забяспечвае H2PO4- (дигидроген фасфат) іёны.
- K2HPO4 забяспечвае HPO42- (фасфат вадароду) іёны.
Калі невялікая колькасць кіслата (H+) ёсць дададзена да буфер, іёны hpo42- рэагуюць з кіслата, зрух раўнавагі злева і мінімізацыя змены ў ph. Калі невялікая колькасць базы (OH-) дададзена, іёны H2PO4- рэагуюць з падставай, змяняючы раўнавагу направа і зноў мінімізуючы змены ў ph. Гэтая здольнасць супрацьстаяць змен рн - гэта тое, што робіць буфер Так карысна. Каэфіцыент будзе дадаваць да эфекту.
Як прыгатаваць фасфатны буферны раствор з KH2PO4 і K2HPO4?
Да рыхтаваць a фасфатны буфер Рашэнне, вам спатрэбіцца:
- Kh2po4 (калій дигидроген фасфат)
- K2HPO4 (дыпатасій фасфат вадароду)
- Дыстыляваная вада
- Метр рн
- Шклянкі і памешванне абсталявання
Вось агульная працэдура (заўсёды пракансультуйцеся з канкрэтнай пратакол Для вашага жаданага ph і канцэнтрацыя):
-
Вызначце патрэбны рН і канцэнтрацыю вашага буфера. Напрыклад, вы можаце захацець 0,1 м фасфатны буфер пры рн 7,2.
-
Вылічыце колькасць неабходнай KH2PO4 і K2HPO4. Вы можаце выкарыстоўваць Henderson-Hasselbalch ураўненне альбо ў Інтэрнэце буфер калькулятары, каб вызначыць правільны каэфіцыент з двух кампанентаў. Ураўненне Хендэрсана-Хасэльха:
ph = pka + log ([HPO42-]/[H2PO4-])
Дзе PKA пастаянная, звязаная з фасфат іён (прыблізна 7,2 для другой дысацыяцыі фосфарыкі кіслата). -
Вылічыце ролі KH2PO4 і K2HPO4 у буферы, затым дадаваць адпаведная малярная вага, і гэта скажа вам, колькі грамаў дадаць да рашэнне.
-
Распускаць разлічаныя масы Kh2po4 і K2HPO4 у аб'ёме дыстыляванай вады, якая крыху менш, чым ваш канчатковы жаданы аб'ём. Напрыклад, калі вы хочаце 1 літр буфер, пачніце з каля 800 мл вады.
-
Змяшайце раствор, пакуль солі цалкам не раствараюцца.
-
Выкарыстоўвайце рН для вымярэння рН раствора.
-
Пры неабходнасці адрэгулюйце рН, дадаўшы невялікую колькасць канцэнтраванага раствора альбо KH2PO4 (для зніжэння рН), альбо K2HPO4 (для павышэння рН).
-
Пасля дасягнення жаданага рН дадайце дыстыляваную ваду, каб давесці раствор да канчатковага жаданага аб'ёму.
Які дыяпазон рН фасфатнага буфера?
Фасфатныя буферы найбольш эфектыўныя ў ph дыяпазон прыблізна ад 6,0 да 8,0. Гэта таму, што PKA фасфат вадароду/дыгідраген фасфат раўнавага складае каля 7,2. А магутнасць буферызацыі самы высокі, калі ph блізкі да значэння PKA. Хоць гэта і найбольш эфектыўна каля 7.2, ён можа буфер пры дыяпазоне значэнняў, у тым ліку злёгку шчолачны 7.4.
Аднак важна адзначыць, што эфектыўнае буфер Дыяпазон можа быць злёгку пашыраны ў залежнасці ад прымальнай талерантнасці да ph Змена пэўнага прыкладання. А фасфатны буфер Можа яшчэ даць некаторыя буферынг ёмістасць па -за межамі гэтага дыяпазону, але яна будзе менш эфектыўнай у супраціве ph змены. А фасфатны буфер Дыяпазон ідэальна падыходзіць для многіх біялагічных прыкладанняў.
Як выбраць паміж KH2PO4 і K2HPO4 для майго эксперыменту?
Выбар паміж выкарыстаннем Kh2po4 або K2HPO4 у адзіночку, альбо ў спалучэнні, цалкам залежыць ад жаданага ph вашага рашэнне.
- Калі вам патрэбен кіслы рашэнне, вы б выкарыстоўвалі ў першую чаргу Kh2po4.
- Калі вам патрэбна асноўная альбо шчолачны рашэнне, вы б выкарыстоўвалі ў першую чаргу K2HPO4.
- Калі вам патрэбен нейтральны альбо амаль нейтральны ph, вам трэба будзе выкарыстоўваць змешваць абодвух Kh2po4 і K2HPO4 Каб стварыць буфер. Дакладны каэфіцыент з двух будуць залежаць ад канкрэтнага ph Вы спрабуеце дасягнуць.
Рэдка можна выкарыстоўваць толькі адно з гэтых злучэнняў у навукова -даследчых умовах. Часцей за ўсё, вы імкнецеся стварыць буфер рашэнне для стабілізацыі ph рэакцыі альбо рашэнне.
Ці магу я выкарыстоўваць фосфарную кіслату (H3PO4) для стварэння фасфатнага буфера?
Так, вы можаце выкарыстоўваць фосфарная кіслата (H3PO4) да рыхтаваць a фасфатны буфер. Аднак, фосфарная кіслата гэта трыфатычная кіслата, гэта значыць, у яго ёсць тры іянізавальныя атамы вадароду. Гэта прыводзіць да трох розных этапаў дысацыяцыі, кожная з якіх мае ўласнае значэнне PKA:
- H3PO4 ⇌ H + + H2PO4- (PKA1 ≈ 2,15)
- H2PO4- ⇌ H + + HPO42- (PKA2 ≈ 7,20)
- HPO42- ⇌ H + + PO43- (PKA3 ≈ 12,35)
Зрабіць а буфер пры дапамозе H3PO4, вы звычайна б дадаваць моцная аснова, як Ках (гідраксід калія) альбо натрый гідраксід (NaOH), каб часткова нейтралізаваць кіслата і стварыць жаданага каэфіцыент аб фасфат від. Напрыклад, стварыць буфер вакол ph 7, вы б дадаваць Дастаткова падставы для дасягнення другой этапы дысацыяцыі, стварыўшы сумесь H2PO4- і HPO42-. А буфер зона для фосфарная кіслата распаўсюджваецца на некалькі дыяпазонаў.
Пры дапамозе H3PO4 можа быць больш складаным, чым выкарыстанне Kh2po4 і K2HPO4 непасрэдна, бо вам трэба ўважліва кантраляваць колькасць базы дададзена Каб дасягнуць жаданага ph. Аднак гэта можа быць карысным падыходам, калі ў вас ёсць толькі фосфарная кіслата даступны, альбо хачу стварыць рашэнне з вышэйшым Іённая сіла.
Чаму KH2PO4 кіслата, а K2HPO4 - асноўны?
Кіслотнасць Kh2po4 і асноўнасць K2HPO4 непасрэдна звязаны са сваімі хімічнымі структурамі і тым, як яны ўзаемадзейнічаюць з вадой.
-
KH2PO4 (фасфат калія дигидрогена): Калі Kh2po4 Раствараецца ў вадзе, ён раздзяляецца на іёны K+ і h2po4- іёны. А дигидроген фасфат іён (H2PO4-) можа выступаць у якасці слабых кіслата, ахвяраванне пратону (H+) на ваду:
H2PO4- + H2O ⇌ HPO42- + H3O +
Утварэнне H3O+ (іёнаў гідранію) павялічвае кіслата канцэнтрацыя ў рашэнне, робячы яго кіслым. -
K2HPO4 (фасфат вадароду дыпатасію): Калі K2HPO4 Раствараецца ў вадзе, ён раздзяляецца на іёны 2K+ і hpo42-. А іён фасфату вадароду (HPO42-) можа выступаць у якасці слабой базы, прымаючы пратон (H+) з вады:
HPO42- + H2O ⇌ H2PO4- + OH-
Утварэнне OH- (іёнаў гідраксіду) павялічвае аснову канцэнтрацыя у рашэнне, што робіць яго простым альбо шчолачны.
Як наладзіць рН фасфатнага буфера?
Карэкціроўка ph з а фасфатны буфер з'яўляецца звычайным тэхніка у лабараторыя. Вось як гэта зрабіць:
- Вымерайце першапачатковы рН: Выкарыстоўвайце калібраваны рН, каб дакладна вымераць ph вашага буфер рашэнне.
- Вызначыцеся ў кірунку карэкціроўкі: Вызначце, ці трэба вам павялічыць ці паменшыць ph.
- Дадайце адпаведнае рашэнне:
- Для зніжэння рН (зрабіць яго больш кіслым): Павольна дадаваць развесці рашэнне аб Kh2po4 альбо разведзены рашэнне моцнага кіслата быццам HCl (гідрахларык кіслата), пры пастаянным адсочванні ph з рн -метрам.
- Падняць рН (зрабіце яго больш простым/шчолачным): Павольна дадаваць развесці рашэнне аб K2HPO4 альбо разведзены рашэнне моцнай базы, як Ках (гідраксід калія) або NaOH (натрый гідраксід), пры гэтым пастаянна кантралюючы ph з рн -метрам.
- Змяшайце старанна: Забяспечыць рашэнне добра змешваецца пасля кожнага дапаўнення.
- Спыніцеся, калі будзе дасягнуты патрэбны рН: Працягвайце дадаваць карэкціроўку рашэнне з невялікімі крокамі, пакуль лічыльнік рн не счытвае патрэбнае ph значэнне. Будзьце асцярожныя, каб не перавышаць.
Важная заўвага: Заўсёды дадаваць карэкціроўка рашэнне павольна і ў невялікіх колькасцях, пры гэтым пастаянна памешваючы і маніторынг ph. Гэта прадухіляе рэзкае ph змены і забяспечваюць буфер падтрымлівае яго магутнасць буферызацыі. Вы можаце спасылка Хімічная ацэтат натрыю Канда Дакументацыя для змешвання лепшых практык з падобнымі хімікатамі.
Якія распаўсюджаныя прымяненне фасфатных буфераў?
Фасфатныя буферы з'яўляюцца неверагодна універсальнымі і выкарыстоўваюцца ў шырокім дыяпазоне прыкладанняў, у тым ліку:
- Біялагічныя даследаванні: Падтрыманне ph клеткавых культур, бялок Рашэнні і рэакцыі ферментаў. Рашэнне PBS, напрыклад, ёсць фасфат зафіксаваны фізіялагічны раствор.
- Малекулярная біялогія: ДНК і РНК экстракцыя, электрафарэз і іншае малекулярны біялогія метады.
- Біяхімія: Вывучэнне кінетыкі фермента, бялок ачышчэнне і іншыя біяхімічныя працэсы.
- Хімія: Як буфер у хімічных рэакцыях і тытрах.
- Фармацэўтычная прамысловасць: Фармулёўка лекаў і лекаў.
- Харчовая прамысловасць: Кантраляваць ph у галіне апрацоўкі прадуктаў харчавання і захавання.
- Прадукцыя прамысловай вады: Хімічныя рэчывы Канда прапануюць розныя фасфаты якія часта выкарыстоўваюцца пры лячэнні вады.
Біялагічная сумяшчальнасць і наладжванне ph дыяпазон фасфатныя буферы Зрабіце іх каштоўным інструментам у самых розных галінах. Канкрэтны канцэнтрацыя і ph з буфер будзе абраны на аснове патрабаванняў канкрэтнага прыкладання.
Выпраўленне непаладак для падрыхтоўкі фасфатнага буфера
Вось некалькі агульных праблем, якія ўзнікаюць пры падрыхтоўцы фасфатныя буферы і як іх вырашыць:
-
pH не з'яўляецца стабільным:
- Пераканайцеся, што ваш метр рН правільна адкалібраваны. Выкарыстоўвайце свежую каліброўку буферы і прытрымлівайцеся інструкцыям вытворцы.
- Пераканайцеся, што солі цалкам раствараюцца. Змяшаць рашэнне старанна, пакуль не застануцца цвёрдых часціц.
- Выкарыстоўвайце якасныя, чыстыя хімічныя рэчывы. Прымешкі могуць паўплываць на ph і магутнасць буферызацыі. Канд хімічны ганарыцца чысцінёй.
- Праверце наяўнасць забруджвання. Пераканайцеся, што ваш шкляны посуд і вада чыстыя і без забруджванняў.
- Вы дадалі ўсе кампаненты? Пераканайцеся, што правільна маса для ўсіх кампанентаў.
-
pH занадта высокі ці занадта нізкі:
- Двойчы праверце свае разлікі. Пераканайцеся, што вы выкарыстоўвалі правільную колькасць Kh2po4 і K2HPO4.
- Акуратна адрэгулюйце рН з выкарыстаннем разведзеных рашэнняў Kh2po4 (да зніжэння ph) альбо K2HPO4 (Каб падняць ph), альбо развядзіце HCl або Ках як апісана вышэй.
-
Асадак у буферы:
- Гэта можа здарыцца, калі канцэнтрацыя буфера занадта высокая. Паспрабуйце развесці буфер.
- Некаторыя фасфатныя солі маюць абмежаваную растваральнасць. Пераканайцеся, што вы не перавышаеце ліміт растваральнасці солі вы выкарыстоўваеце.
- Тэмпература можа паўплываць на растваральнасць. Некаторыя фасфат Солі менш раствараюцца пры больш нізкіх тэмпературах.
- Заражэнне. Пераканайцеся, што ваш хімічны Рэагенты не маюць забруджвання, і вы працуеце ў стэрыльных умовах, без знешніх забруджванняў.
-
Не можа атрымаць мой жаданы рН
- Калі вы сачылі за пратакол і вы не дасягаеце заяўленага рН, паспрабуйце шукаць на Інтэрнэт. Навукова -даследчы гейт мае надзейную супольнасць навукоўцаў, якія дзеляцца сваім вопытам, і вы можаце знайсці тлумачэнне. Калі пытанне пра ваш канкрэтны фасфатны буфер не было закрываць, вы можаце апавядаць Ваша пытанне да падобнага.
Ключавыя выезды
- Kh2po4 (Калій дигидроген фасфат) і K2HPO4 (дыпатасій фасфат вадароду) з'яўляюцца ключавымі кампанентамі фасфатныя буферы.
- Kh2po4 кіслы, у той час як K2HPO4 з'яўляецца асноўным.
- А каэфіцыент аб Kh2po4 і K2HPO4 вызначае ph з буфер рашэнне.
- Фасфатныя буферы эфектыўныя ў ph Дыяпазон ад 6,0 да 8,0.
- Вы можаце Падрыхтуйце фасфатныя буферы пры дапамозе Kh2po4 і K2HPO4, альбо шляхам тытравання фосфарная кіслата (H3PO4) з моцнай асновай.
- Пільны ph Карэкціроўка і ліквідацыя непаладак маюць важнае значэнне для паспяховага буфер падрыхтоўка.
- Калі вы рыхтуеце буфер з H3PO4 тытраваць з Ках да рашэнне дасягае патрэбнага рН.
- Ісці з Kh2po4 да K2HPO4 Вам трэба будзе Дадайце Кох.
- Для адваротнага выкарыстання выкарыстоўвайце HCl.
Гэта ўсёабдымнае кіраўніцтва забяспечвае трывалую аснову для разумення і выкарыстання фасфатныя буферы у вашай працы. Не забудзьцеся заўсёды пракансультавацца з канкрэтнымі пратаколамі і рэкамендацыямі па бяспецы для вашых эксперыментаў. Поспехаў.
Час паведамлення: сакавік-08-2025
