KH2PO4 vs. K2HPO4: Kompreni la ŝlosilajn diferencojn en fosfataj bufroj

Ĉi tiu artikolo klarigas la diferencojn inter KH2PO4 (kalio -dihidrogena fosfato) kaj K2HPO4 (dipotasio -hidrogena fosfato), du oftaj komponentoj de fosfataj bufraj solvoj. Ni enprofundiĝos en iliajn kemiajn proprietojn, kiel ili funkcias en bufroj kaj kiel elekti la ĝustan por viaj specifaj bezonoj. Ĉu vi estas sperta esploristo aŭ simple komenci en la laboratorio, kompreni ĉi tiujn distingojn estas esenca por precizaj eksperimentaj rezultoj. Ĉi tio estas nepre legis Por iu ajn laboranta kun bufraj solvoj en biologio, kemio aŭ rilataj kampoj.

Kio estas fosfata bufro? Klarigo

A bufro Solvo estas kerna ilo en multaj sciencaj eksperimentoj. Ĝia ĉefa laboro estas rezisti ŝanĝojn en ph Kiam malgrandaj kvantoj da acido aŭ bazo estas Aldonita. Ĉi tio gravas, ĉar multaj kemiaj reagoj, precipe tiuj en biologiaj sistemoj, estas tre sentemaj al pH -ŝanĝoj.

Fosfataj bufroj, precipe, estas vaste uzataj ĉar ili povas bufro super gamo da pH -valoroj kaj kongruas kun multaj biologiaj sistemoj. Ili estas faritaj per malsamaj formoj de fosfato, molekulo kiu enhavas fosforon kaj oksigenon. Tipa fosfata bufro Povus Enhavu miksaĵo de KH2PO4 (kalio dihidrogena fosfato) kaj K2HPO4 (dipotasio Hidrogena fosfato). La specifa rilatumo de ĉi tiuj du komponentoj determinas la finan ph de la bufro.

Kio estas la diferenco inter KH2PO4 kaj K2HPO4?

La ŝlosilo diferenco inter KH2PO4 Kaj K2HPO4 kuŝas en la nombro de Hidrogeno (H) atomoj ili Enhavu.

• KH2PO4 (Kalio -dihidrogena fosfato): Ĉi tiu komponaĵo ankaŭ estas konata kiel monobasika Kalia fosfato. Ĝi havas du Hidrogeno atomoj. Kiam dissolvita en akvo, ĝi agas kiel malforta acido, donante protonon (H+) al la Solvo.

• K2HPO4 (Dipotassium Hidrogena fosfato): Ĉi tiu komponaĵo ankaŭ estas konata kiel Dibasic Kalia fosfato. Ĝi havas nur unu Hidrogeno atomo. Kiam dissolvita en akvo, ĝi agas kiel malforta bazo, akceptante protonon (H+) de la Solvo.

Ĉi tiu ŝajne malgranda diferenco en kemia strukturo kondukas al signifaj diferencoj en ilia konduto en solvo. KH2PO4 kontribuas al la acidaj ecoj de la bufro, dum K2HPO4 kontribuas al la baza (aŭ alkala) Propraĵoj.

Kiel KH2PO4 kaj K2HPO4 funkcias kune en bufra solvo?

KH2PO4 Kaj K2HPO4 kunlaboru kiel konjuga acid-baza paro por krei fosfata bufro. La ekvilibra reago povas esti reprezentita jene:

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

• KH2PO4 provizas la H2PO4- (dihidrogena fosfato) jonoj.
• K2HPO4 provizas la HPO42- (Hidrogena fosfato) jonoj.

Kiam malgranda kvanto da acido (H+) estas Aldonita al la bufro, la HPO42-jonoj reagas kun la acido, ŝanĝante la ekvilibron maldekstren kaj minimumigante la ŝanĝon en ph. Kiam malgranda kvanto da bazo (oh-) estas Aldonita, la H2PO4-jonoj reagas kun la bazo, ŝanĝante la ekvilibron dekstren kaj denove minimumigante la ŝanĝon en ph. Ĉi tiu kapablo rezisti pH -ŝanĝojn estas tio, kio faras bufro tiel utila. La rilatumo faros Aldonu al la efiko.

Kiel prepari fosfatan bufran solvon kun KH2PO4 kaj K2HPO4?

Al Preparu a fosfata bufro solvo, vi bezonos:

1. KH2PO4 (Kalio -dihidrogena fosfato)
2. K2HPO4 (dipotasio Hidrogena fosfato)
3. Distilita akvo
4. Ph -metro
5. Bekoj kaj agitantaj ekipaĵoj

Jen ĝenerala proceduro (ĉiam konsultu specifaĵon Protokolo por via dezirata ph Kaj koncentriĝo):

1. Determinu la deziratan pH kaj koncentriĝon de via bufro. Ekzemple, vi eble volas 0.1m fosfata bufro je pH 7.2.

2. Kalkulu la kvanton de KH2PO4 kaj K2HPO4 bezonata. Vi povas uzi la Henderson-Hasselbalch Ekvacio aŭ interrete bufro kalkuliloj por determini la ĝustan Ratio el la du komponentoj. La ekvacio de Henderson-Hasselbalch estas:
   ph = pKa + log ([hpo42-]/[h2po4-])
   Kie PKA estas konstanto rilata al la fosfato jono (proksimume 7.2 por la dua disiĝo de fosfora acido).

3. Kalkulu la molojn de KH2PO4 kaj K2HPO4 en la bufro, tiam Aldonu la respektiva molara pezo kaj tio diros al vi kiom da gramoj aldoni al la solvo.

4. Dissolviĝu la kalkulitaj masoj de KH2PO4 Kaj K2HPO4 en volumo de distilita akvo iomete malpli ol via fina dezirata Volumo. Ekzemple, se vi volas 1 litron da bufro, komencu kun ĉirkaŭ 800 ML de akvo.

5. Kunmetu la solvon ĝis la saloj tute dissolviĝas.

6. Uzu pH -metron por mezuri la pH de la solvo.

7. Se necese, ĝustigu la pH aldonante malgrandajn kvantojn de koncentrita solvo de aŭ KH2PO4 (por malaltigi la pH) aŭ K2HPO4 (por levi la pH).

8. Post kiam la dezirata pH estas atingita, aldonu distilitan akvon por alporti la solvon al la fina dezirata volumo.

Kio estas la pH -gamo de fosfata bufro?

Fosfataj bufroj plej efikas en la ph gamo de proksimume 6,0 ĝis 8,0. Ĉi tio estas ĉar la PKA de la Hidrogena fosfato/dihidrogeno fosfato Ekvilibro estas ĉirkaŭ 7.2. La bufra kapablo estas plej alta kiam la ph estas proksima al la PKA -valoro. Kvankam ĝi plej efikas proksime al 7.2 ĝi povas bufro ĉe gamo da valoroj, inkluzive de la iomete alkala 7.4.

Tamen gravas rimarki, ke la efika bufro gamo povas esti iomete etendita depende de la akceptebla toleremo por ph ŝanĝo en aparta apliko. A fosfata bufro eble ankoraŭ provizos iujn bufrado kapacito ekster ĉi tiu gamo, sed ĝi malpli efikos kontraŭstari ph ŝanĝoj. La fosfata bufro gamo estas ideala por multaj biologiaj aplikoj.

Kiel mi elektas inter KH2PO4 kaj K2HPO4 por mia eksperimento?

La elekto inter uzado KH2PO4 Aŭ K2HPO4 sole, aŭ kombine, dependas tute de la dezirata ph de via Solvo.

• Se vi bezonas acidan Solvo, vi uzus ĉefe KH2PO4.
• Se vi bezonas bazan aŭ alkala Solvo, vi uzus ĉefe K2HPO4.
• Se vi bezonas neŭtralan aŭ preskaŭ neŭtralan ph, vi bezonos uzi Miksu de ambaŭ KH2PO4 Kaj K2HPO4 krei a bufro. La ĝusta Ratio de la du dependos de la specifa ph vi provas atingi.

Estas malofte uzi nur unu el ĉi tiuj komponaĵoj en esplora aranĝo. Plej ofte vi celas krei bufro solvo por stabiligi la ph de reago aŭ Solvo.

Ĉu mi povas uzi fosforan acidon (H3PO4) por fari fosfatan bufron?

Jes, vi povas uzi fosfora acido (H3PO4) al Preparu a fosfata bufro. Tamen, fosfora acido estas triprota acido, signifante ke ĝi havas tri ionizeblajn hidrogenajn atomojn. Ĉi tio kondukas al tri malsamaj disaj paŝoj, ĉiu kun sia propra PKA -valoro:

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

Fari bufro Uzante H3PO4, vi tipe farus Aldonu forta bazo, kiel KOH (kalio -hidroksido) aŭ natrio hidroksido (NaOH), parte neŭtrigi la acido kaj kreu la deziratan Ratio de fosfato specio. Ekzemple, krei bufro ĉirkaŭe ph 7, vi farus Aldonu sufiĉa bazo por atingi la duan dispartigan paŝon, kreante miksaĵon de H2PO4- kaj HPO42-. La bufro zono por fosfora acido etendas al multoblaj gamoj.

Uzante H3PO4 Povas esti pli kompleksa ol uzi KH2PO4 Kaj K2HPO4 rekte, ĉar vi bezonas zorge regi la kvanton de bazo Aldonita atingi la deziratan ph. Tamen ĝi povas esti utila aliro se vi nur havas fosfora acido disponebla, aŭ volas krei Solvo kun pli alta Iona forto.

Kial KH2PO4 estas acida kaj K2HPO4 estas baza?

La acideco de KH2PO4 kaj la bazeco de K2HPO4 rilatas rekte al iliaj kemiaj strukturoj kaj kiel ili interagas kun akvo.

• KH2PO4 (kalio dihidrogena fosfato): Kiam KH2PO4 Dissolviĝas en akvo, ĝi disiĝas en K+ jonoj kaj H2PO4-jonoj. La dihidrogena fosfato jono (H2PO4-) povas agi kiel malforta acido, donaci protonon (H+) al akvo:
  H2PO4- + H2O ⇌ HPO42- + H3O +
  La formado de H3O+ (hidroniaj jonoj) pliigas la acido koncentriĝo en la Solvo, igante ĝin acida.

• K2HPO4 (dipotasio -hidrogena fosfato): Kiam K2HPO4 Dissolviĝas en akvo, ĝi disiĝas en 2K+ jonoj kaj HPO42-jonoj. La Hidrogena fosfata jono (Hpo42-) povas agi kiel malforta bazo, akceptante protonon (H+) el akvo:
  HPO42- + H2O ⇌ H2PO4- + OH-
  La formado de OH- (hidroksidaj jonoj) pliigas la bazon koncentriĝo en la Solvo, igante ĝin baza aŭ alkala.

Kiel ĝustigi la pH de fosfata bufro?

Alĝustigante la ph de a fosfata bufro estas ofta Tekniko en la laboratorio. Jen kiel fari ĝin:

1. Mezuru la komencan pH: Uzu kalibritan pH -metron por precize mezuri la ph de via bufro solvo.
2. Decidu pri la direkto de ĝustigo: Determinu ĉu vi bezonas pliigi aŭ malpliigi la ph.
3. Aldonu la taŭgan solvon:
   • Malaltigi la pH (fari ĝin pli acida): Malrapide Aldonu diluo Solvo de KH2PO4 aŭ diluo Solvo de forta acido Kiel HCl (Hidroklorika acido), dum kontinue monitori la ph kun la pH -metro.
   • Levi la pH (fari ĝin pli baza/alkala): Malrapide Aldonu diluo Solvo de K2HPO4 aŭ diluo Solvo de forta bazo kiel KOH (kalio -hidroksido) aŭ NaOH (natrio hidroksido), dum kontinue monitorado de la ph kun la pH -metro.
4. Miksi ĝisfunde: Certigu la Solvo estas bone miksita post ĉiu aldono.
5. Ĉesu kiam la dezirata pH estas atingita: Daŭre aldonu la ĝustigon Solvo en malgrandaj pliigoj ĝis la pH -metro legas la deziratan ph valoro. Atentu ne preterpasi.

Grava noto: Ĉiam Aldonu la ĝustigo Solvo malrapide kaj en malgrandaj kvantoj, dum kontinue agitante kaj monitorante la ph. Ĉi tio malhelpas drastan ph ŝanĝas kaj certigas la bufro subtenas ĝian bufra kapablo. Vi povas referenci La kemia natria acetato de Kand Dokumentado por miksi plej bonajn praktikojn kun similaj kemiaĵoj.

Kio estas iuj oftaj aplikoj de fosfataj bufroj?

Fosfataj bufroj estas nekredeble versátil kaj estas uzataj en vasta gamo de aplikoj, inkluzive:

• Biologia Esploro: Konservante la ph de ĉelkulturoj, Proteino solvoj, kaj enzimaj reagoj. PBS -Solvo, ekzemple, estas fosfato bufrita salo.
• Molekula Biologio: DNA kaj RNA eltiro, elektroforezo kaj aliaj Molekula Biologio Teknikoj.
• Biokemio: Studante enzimajn kinetikojn, Proteino Purigo, kaj aliaj biokemiaj procezoj.
• Kemio: Kiel a bufro en kemiaj reagoj kaj titoloj.
• Farmacia industrio: Formulante drogojn kaj medikamentojn.
• Manĝaĵa Industrio: Kontrolado ph en manĝaĵa prilaborado kaj konservado.
• Industriaj Akvaj Traktadoj: La kemiaĵoj de Kand ofertas diversajn fosfatojn kiuj ofte estas uzataj en akva kuracado.

La biocompatibilidad kaj agordebla ph gamo de fosfataj bufroj Faru al ili valoran ilon en multaj diversaj kampoj. La specifa koncentriĝo Kaj ph de la bufro estos elektita surbaze de la postuloj de la aparta apliko.

Problemoj pri Fosfato

Jen kelkaj oftaj problemoj renkontitaj dum preparado fosfataj bufroj Kaj kiel solvi ilin:

• pH ne estas stabila:

  • Certigu, ke via pH -metro estas ĝuste kalibrita. Uzu freŝan kalibradon bufroj kaj sekvu la instrukciojn de la fabrikanto.
  • Certigu, ke la saloj estas tute solvitaj. Agitu la Solvo ĝisfunde ĝis neniuj solidaj eroj restas.
  • Uzu altkvalitajn, purajn kemiaĵojn. Malpuraĵoj povas influi la ph Kaj bufra kapablo. La kemiaĵo de Kand fieras pri pureco.
  • Kontrolu pri poluado. Certigu, ke viaj vitraĵoj kaj akvo estas puraj kaj liberaj de poluantoj.
  • Ĉu vi aldonis ĉiujn komponentojn? Kontrolu por vidi, ke la ĝusta Meso por ĉiuj komponentoj.

• pH estas tro alta aŭ tro malalta:

  • Duoble kontrolu viajn kalkulojn. Certigu, ke vi uzis la ĝustajn kvantojn de KH2PO4 Kaj K2HPO4.
  • Ĝustigu la pH zorge uzante diluajn solvojn de KH2PO4 (Malleviĝi ph) aŭ K2HPO4 (levi ph), aŭ diluu HCl Aŭ KOH kiel priskribite supre.

• Precipitaj formoj en la bufro:

  • Ĉi tio povas okazi se la koncentriĝo de la bufro estas tro alta. Provu dilui la bufro.
  • Iuj fosfataj saloj havas limigitan solveblecon. Certigu, ke vi ne superas la solubilecan limon de la saloj vi uzas.
  • Temperaturo povas influi solveblecon. Iuj fosfato Saloj estas malpli solveblaj ĉe pli malaltaj temperaturoj.
  • Poluado. Certigu, ke via kemia Reactivoj estas liberaj de poluado, kaj ke vi laboras en senfruktaj kondiĉoj, liberaj de eksteraj poluantoj.

• Ne povas akiri mian deziratan pH

  • Se vi sekvis a Protokolo Kaj vi ne atingas la deklaritan pH, provu rigardi la Interreto. Researchgate havas fortikan komunumon de sciencistoj, kiuj dividas siajn spertojn, kaj vi eble trovos Klarigo. Se la demando pri via specifa fosfata bufro ne estis Demandita, vi eble rilati via demando al simila.

Ŝlosilaj prenoj

• KH2PO4 (Kalio dihidrogena fosfato) kaj K2HPO4 (dipotasio Hidrogena fosfato) estas ŝlosilaj komponentoj de fosfataj bufroj.
• KH2PO4 estas acida, dum K2HPO4 estas baza.
• La Ratio de KH2PO4 Kaj K2HPO4 determinas la ph de la bufro solvo.
• Fosfataj bufroj efikas en la ph gamo de 6,0 ĝis 8,0.
• Vi povas Preparu fosfatajn bufrojn Uzante KH2PO4 Kaj K2HPO4, aŭ per titolado fosfora acido (H3PO4) kun forta bazo.
• Zorgema ph Alĝustigo kaj problemo estas esencaj por sukcesi bufro preparo.
• Se vi preparas la bufron de H3PO4 titoli kun KOH ĝis la Solvo atingas la deziratan pH.
• Iri de KH2PO4 al K2HPO4 vi bezonos Aldonu Koh.
• Por la reverso, uzu HCl.

Ĉi tiu ampleksa gvidilo provizas solidan fundamenton por kompreni kaj uzi fosfataj bufroj en via laboro. Memoru ĉiam konsulti specifajn protokolojn kaj sekurecajn gvidliniojn por viaj eksperimentoj. Bonŝancon.