KH2PO4 vs. K2HPO4: Porozumění klíčovým rozdílům ve fosfátových pufrech

Tento článek vysvětluje rozdíly mezi KH2PO4 (fosfát draselnýho dihydrogenu) a K2HPO4 (dipotasium vodíkový fosfát), dvěma běžnými složkami fosfátových pufrových roztoků. Ponoříme se do jejich chemických vlastností, jak fungují v pufrech a jak si vybrat ten pravý pro vaše konkrétní potřeby. Ať už jste zkušeným výzkumným pracovníkem nebo právě začínáte v laboratoři, pochopení těchto rozdílů je zásadní pro přesné experimentální výsledky. Toto je musí číst Pro kohokoli, kdo pracuje s řešením pufru v biologii, chemii nebo souvisejících polích.

Co je to fosfátový pufr? Vysvětlení

A vyrovnávací paměť Řešení je v mnoha vědeckých experimentech klíčovým nástrojem. Jeho hlavní úlohou je odolat změnám v ph Když malá množství kyselina nebo základna jsou přidáno. To je důležité, protože mnoho chemických reakcí, zejména těch v biologických systémech, je velmi citlivé na změny pH.

Fosfátové pufryzejména jsou široce používány, protože mohou vyrovnávací paměť přes rozsah hodnot pH a jsou kompatibilní s mnoha biologickými systémy. Jsou vyrobeny pomocí různých forem fosfát, molekula, která obsahuje fosfor a kyslík. Typický fosfátový pufr moc obsahovat směs KH2PO4 (dihydrogen fosfát draselného) a K2HPO4 (Dipotasium vodíkový fosfát). Specifický poměr těchto dvou složek určuje finále ph z vyrovnávací paměť.

Jaký je rozdíl mezi KH2PO4 a K2HPO4?

Klíč rozdíl mezi KH2PO4 a K2HPO4 leží v počtu vodík (H) Atomy obsahovat.

• KH2PO4 (Fosfát dihydrogenu draselného): Tato sloučenina je také známá jako monobasická fosfát draselný. Má dva vodík atomy. Když se rozpustí ve vodě, působí jako slabé kyselina, darování protonu (H+) na řešení.

• K2HPO4 (Fosfát hydrogenů dipotasia): Tato sloučenina je také známá jako dibasická fosfát draselný. Má pouze jeden vodík atom. Když je rozpuštěn ve vodě, působí jako slabá základna a přijímá proton (H+) z řešení.

Tento zdánlivě malý rozdíl v chemické struktuře vede k významným rozdílům v jejich chování v řešení. KH2PO4 přispívá k kyselým vlastnostem vyrovnávací paměť, zatímco K2HPO4 přispívá k základnímu (nebo Alkalin) Vlastnosti.

Jak spolupracují KH2PO4 a K2HPO4 v vyrovnávacím roztoku?

KH2PO4 a K2HPO4 spolupracovat jako dvojice kyseliny na bázi konjugovaných fosfátový pufr. Rovnovážná reakce může být reprezentována následovně:

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

• KH2PO4 Poskytuje H2PO4- (Fosfát dihydrogen) ionty.
• K2HPO4 poskytuje HPO42- (vodíkový fosfát) ionty.

Když malé množství kyselina (H+) je přidáno do vyrovnávací paměť, ionty HPO42- reagují s kyselina, posunutí rovnováhy doleva a minimalizaci změny v ph. Když je malé množství základny (OH-) přidáno, ionty H2PO4- reagují se základnou a posunují rovnováhu doprava a znovu minimalizují změnu v ph. Tato schopnost odolávat změnám pH je to, co dělá a vyrovnávací paměť Tak užitečné. Poměr bude přidat do účinku.

Jak připravit fosfátový pufrový roztok s KH2PO4 a K2HPO4?

Na připravit a fosfátový pufr Řešení, budete potřebovat:

1. KH2PO4 (Fosfát dihydrogen draselného)
2. K2HPO4 (Dipotasium vodíkový fosfát)
3. Destilovaná voda
4. Měřič pH
5. Kádinky a míchání

Zde je obecný postup (vždy se poraďte s konkrétním protokol pro vaše požadované ph a koncentrace):

1. Určete požadované pH a koncentraci pufru. Například možná budete chtít 0,1 m fosfátový pufr při pH 7,2.

2. Vypočítejte množství KH2PO4 a K2HPO4 potřebné. Můžete použít Henderson-Hasseselbch rovnice nebo online vyrovnávací paměť kalkulačky k určení správného poměr Z obou složek. Rovnice Henderson-Hasselbals je:
   PH = PKA + log ([HPO42-]/[H2PO4-])
   Kde PKA je konstanta související s fosfát ion (přibližně 7,2 pro druhou disociaci fosforečky kyselina).

3. Vypočítejte moly Kh2PO4 a K2HPO4 v pufru, poté přidat příslušná molární hmotnost a to vám řekne, kolik gramů přidat do řešení.

4. Rozpustit Vypočítané hmoty KH2PO4 a K2HPO4 v objemu destilované vody, která je o něco menší než vaše konečná požadovaná objem. Například, pokud chcete 1 litr vyrovnávací paměť, začněte asi 800 Ml vody.

5. Roztok míchejte, dokud se soli zcela nerozpustí.

6. K měření pH roztoku použijte pH metr.

7. V případě potřeby upravte pH přidáním malých množství koncentrovaného roztoku buď kh2po4 (ke snížení pH) nebo k2HPO4 (ke zvýšení pH).

8. Jakmile je dosaženo požadovaného pH, přidejte destilovanou vodu a přinese roztok do konečného požadovaného objemu.

Jaký je rozsah pH fosfátového pufru?

Fosfátové pufry jsou nejúčinnější v ph rozsah přibližně 6,0 až 8,0. Je to proto, že PKA vodíkový fosfát/dihydrogen fosfát Rovnováha je kolem 7,2. The vyrovnávací kapacita je nejvyšší, když ph je blízko hodnotě PKA. I když je nejúčinnější poblíž 7.2, může vyrovnávací paměť na řadě hodnot, včetně mírně Alkalin 7.4.

Je však důležité si uvědomit, že efektivní vyrovnávací paměť rozsah může být mírně rozšířen v závislosti na přijatelné toleranci pro ph změna v konkrétní aplikaci. A fosfátový pufr možná ještě některé poskytnout vyrovnávání kapacita mimo tento rozsah, ale bude méně efektivní při odporu ph změny. The fosfátový pufr Rozsah je ideální pro mnoho biologických aplikací.

Jak si mohu vybrat mezi KH2PO4 a K2HPO4 pro můj experiment?

Volba mezi používáním KH2PO4 nebo K2HPO4 sám, nebo v kombinaci, záleží zcela na požadovaném ph z vašeho řešení.

• Pokud potřebujete kyselý řešení, použili byste primárně KH2PO4.
• Pokud potřebujete základní nebo Alkalin řešení, použili byste primárně K2HPO4.
• Pokud potřebujete neutrální nebo téměř neutrální ph, budete muset použít a směs obou KH2PO4 a K2HPO4 vytvořit vyrovnávací paměť. Přesné poměr z těchto dvou bude záviset na konkrétním ph Snažíte se dosáhnout.

Ve výzkumném prostředí je vzácné používat pouze jednu z těchto sloučenin. Nejčastěji se snažíte vytvořit a vyrovnávací paměť řešení pro stabilizaci ph reakce nebo řešení.

Mohu k vytvoření fosfátového pufru použít kyselinu fosforečnou (H3PO4)?

Ano, můžete použít Kyselina fosforečná (H3PO4) do připravit a fosfátový pufr. Však, Kyselina fosforečná je tritrotický kyselina, což znamená, že má tři ionizovatelné atomy vodíku. To vede ke třem různým disociačním krokům, z nichž každá má vlastní hodnotu PKA:

1. H3PO4 ⇌ H + + H2PO4- (PKA1 ≈ 2,15)
2. H2PO4- ⇌ H + + HPO42- (PKA2 ≈ 7,20)
3. HPO42- ⇌ H + + PO43- (PKA3 ≈ 12,35)

Udělat vyrovnávací paměť Použití H3PO4, obvykle byste přidat silná základna, jako Koh (hydroxid draselný) nebo sodík hydroxid (NaOH), částečně neutralizovat kyselina a vytvořit požadovaný poměr z fosfát druh. Například vytvořit a vyrovnávací paměť kolem ph 7, udělal bys přidat Dostatek základny pro dosažení druhého kroku disociace a vytvoření směsi H2PO4- a HPO42-. The vyrovnávací paměť Zóna pro Kyselina fosforečná rozšiřuje se na více rozsahů.

Použití H3PO4 může být složitější než použití KH2PO4 a K2HPO4 přímo, protože potřebujete pečlivě ovládat množství základny přidáno dosáhnout požadovaného ph. Může to však být užitečný přístup, pouze pokud máte pouze Kyselina fosforečná k dispozici nebo chcete vytvořit a řešení s vyšší iontová síla.

Proč je Kh2PO4 kyselý a K2HPO4 je základní?

Kyselost KH2PO4 a základní K2HPO4 přímo se vztahují k jejich chemickým strukturám a jak interagují s vodou.

• KH2PO4 (fosfát dihydrogen draselné): Když KH2PO4 Rozpustí se ve vodě a disociuje se do iontů K+ a iontů H2PO4. The Fosfát dihydrogen iont (H2PO4-) může působit jako slabý kyselina, darování protonu (H+) na vodu:
  H2PO4- + H2O ⇌ HPO42- + H3O +
  Tvorba H3O+ (hydroniové ionty) zvyšuje kyselina koncentrace v řešení, což je kyselé.

• K2HPO4 (fosfát vodíku dipotasia): Když K2HPO4 Rozpustí se ve vodě a disociuje se na ionty 2K+ a HPO42- ionty. The iont vodíku fosfát (HPO42-) může působit jako slabá základna a přijmout proton (H+) z vody:
  HPO42- + H2O ⇌ H2PO4- + OH-
  Tvorba oh- (hydroxidových iontů) zvyšuje základnu koncentrace v řešení, což je základní nebo Alkalin.

Jak upravit pH fosfátového pufru?

Úprava ph a fosfátový pufr je běžný technika v laboratoř. Zde je návod, jak to udělat:

1. Změřte počáteční pH: K přesné měření Calibrovaného pH metr ph z vašeho vyrovnávací paměť řešení.
2. Rozhodněte se o směru úpravy: Určit, zda potřebujete zvýšit nebo snížit ph.
3. Přidejte příslušné řešení:
   • Ke snížení pH (učinit je kyselejší): Pomalu přidat zředit řešení z KH2PO4 nebo zředit řešení silného kyselina jako Hcl (Hydrochloric kyselina), zatímco nepřetržitě sleduje ph s pH metrem.
   • Zvýšit pH (učinit z něj více základní/alkalické): Pomalu přidat zředit řešení z K2HPO4 nebo zředit řešení silné základny jako Koh (hydroxid draselný) nebo naoh (sodík hydroxid), zatímco nepřetržitě sleduje ph s pH metrem.
4. Důkladně promíchejte: Zajistit řešení je po každém přidání dobře smíšené.
5. Zastavte, když je dosaženo požadovaného pH: Pokračujte v přidávání úpravy řešení v malých přírůstcích, dokud pH metr nečte požadovaný ph hodnota. Dávejte pozor, abyste nepřekročili.

Důležitá poznámka: Vždy přidat nastavení řešení pomalu a v malém množství, zatímco nepřetržitě míchá a sleduje ph. To zabraňuje drastickému ph změny a zajišťuje vyrovnávací paměť udržuje jeho vyrovnávací kapacita. Můžete odkazovat Kandův chemický octan sodný sodný Dokumentace pro míchání osvědčených postupů s podobnými chemikáliemi.

Jaké jsou některé běžné aplikace fosfátových pufrů?

Fosfátové pufry jsou neuvěřitelně univerzální a používají se v široké škále aplikací, včetně:

• Biologický výzkum: Udržování ph buněčných kultur, bílkovin Řešení a enzymatické reakce. Řešení PBSnapříklad je fosfát vyrovnávací solný roztok.
• Molekulární biologie: DNA a RNA extrakce, elektroforéza a další molekulární biologie techniky.
• Biochemie: Studium kinetiky enzymu, bílkovin Čištění a další biochemické procesy.
• Chemie: Jako vyrovnávací paměť v chemických reakcích a titracích.
• Farmaceutický průmysl: Formulace léků a léků.
• Potravinářský průmysl: Ovládání ph při zpracování a ochraně potravin.
• Průmyslová ošetření vody: Kandovy chemikálie nabízejí celou řadu fosfátů které se často používají při úpravě vody.

Biokompatibilita a laditelná ph rozsah fosfátové pufry učinit z nich cenný nástroj v mnoha různých oborech. Konkrétní koncentrace a ph z vyrovnávací paměť bude vybrán na základě požadavků konkrétní aplikace.

Odstraňování potíží s přípravou fosfátového vyrovnávací paměti

Zde jsou některé běžné problémy, s nimiž se při přípravě setkává fosfátové pufry a jak je vyřešit:

• PH není stabilní:

  • Ujistěte se, že váš měřič pH je správně kalibrován. Použijte čerstvou kalibraci vyrovnávací paměti a postupujte podle pokynů výrobce.
  • Ujistěte se, že soli jsou zcela rozpuštěny. Míchejte řešení Důkladně, dokud nezůstanou žádné pevné částice.
  • Používejte vysoce kvalitní, čisté chemikálie. Nečistoty mohou ovlivnit ph a vyrovnávací kapacita. Kandova chemikálie se pyšní čistotou.
  • Zkontrolujte kontaminaci. Ujistěte se, že vaše sklo a voda jsou čisté a bez kontaminantů.
  • Přidali jste všechny komponenty? Zkontrolujte, zda je to správné mše pro všechny komponenty.

• pH je příliš vysoké nebo příliš nízké:

  • Zkontrolujte své výpočty. Ujistěte se, že jste použili správné množství KH2PO4 a K2HPO4.
  • Pečlivě upravte pH Používání zředěných řešení KH2PO4 (nižší ph) nebo K2HPO4 (zvýšit ph) nebo zředit Hcl nebo Koh Jak je popsáno výše.

• Sražební formuláře v vyrovnávací paměti:

  • K tomu může dojít, pokud je koncentrace pufru příliš vysoká. Zkuste zředit vyrovnávací paměť.
  • Některé fosfátové soli mají omezenou rozpustnost. Ujistěte se, že nepřesahujete limit rozpustnosti soli používáte.
  • Teplota může ovlivnit rozpustnost. Nějaký fosfát Soli jsou méně rozpustné při nižších teplotách.
  • Kontaminace. Ujistěte se chemikálie Činidla jsou bez kontaminace a že pracujete ve sterilních podmínkách bez vnějších kontaminantů.

• Nelze získat mé požadované pH

  • Pokud jste sledovali a protokol A nedosáhnete uvedeného pH, zkuste se podívat na Internet. Researchgate má robustní komunitu vědců, kteří sdílejí své zkušenosti, a možná najdete vysvětlení. Pokud otázka ohledně vašeho konkrétního fosfátového pufru nebyla zeptal se, můžete vztahovat Vaše otázka na podobnou otázku.

Klíčové s sebou

• KH2PO4 (draslík Fosfát dihydrogen) a K2HPO4 (Dipotasium vodíkový fosfát) jsou klíčové komponenty fosfátové pufry.
• KH2PO4 je kyselý K2HPO4 je základní.
• The poměr z KH2PO4 a K2HPO4 určuje ph z vyrovnávací paměť řešení.
• Fosfátové pufry jsou účinné v ph rozsah 6,0 až 8,0.
• Můžete Připravte si fosfátové pufry Použití KH2PO4 a K2HPO4, nebo titrací Kyselina fosforečná (H3PO4) se silnou základnou.
• Opatrný ph Úpravy a řešení problémů jsou nezbytné pro úspěšné vyrovnávací paměť příprava.
• Pokud jste připravovali vyrovnávací paměť H3PO4 titrujte s Koh dokud řešení dosáhne požadovaného pH.
• Jít z KH2PO4 na K2HPO4 budete muset Přidejte koh.
• Na zadní stranu použijte Hcl.

Tento komplexní průvodce poskytuje pevný základ pro porozumění a použití fosfátové pufry ve vaší práci. Nezapomeňte vždy konzultovat konkrétní protokoly a bezpečnostní pokyny pro vaše experimenty. Hodně štěstí.