See artikkel selgitab erinevusi KH2PO4 (kaaliumdihüdrogeenfosfaat) ja K2HPO4 (dipotassiumvesinikfosfaat) vahel, mis on fosfaatpuhvri lahuste kaks tavalist komponenti. Me uurime nende keemilisi omadusi, kuidas need töötavad puhvrites ja kuidas valida oma konkreetsete vajaduste jaoks sobiv. Ükskõik, kas olete kogenud teadlane või alustate lihtsalt laborisse, on nende eristuste mõistmine täpsete katsetulemuste jaoks ülioluline. See on a kohustuslik lugemine Kõigile, kes töötavad puhverlahendustega bioloogia, keemia või sellega seotud väljade alal.
Mis on fosfaatpuhver? Selgitus
A puhver Lahendus on paljudes teaduslikes katsetes ülioluline vahend. Selle peamine ülesanne on vastu seista muutustele pH Kui väikesed kogused happeline või alus on lisatud. See on oluline, kuna paljud keemilised reaktsioonid, eriti bioloogiliste süsteemide omadused, on pH muutuste suhtes väga tundlikud.
Fosfaatpuhvrideriti kasutatakse laialdaselt, kuna nad saavad puhver PH väärtuste vahemikus ja ühildub paljude bioloogiliste süsteemidega. Neid kasutatakse erinevate vormide abil fosfaat, molekul, mis sisaldab fosforit ja hapnikku. Tüüpiline fosfaatpuhver võim sisaldama segu KH2PO4 (kaaliumdihüdrogeenfosfaat) ja K2HPO4 (Dipotassium vesinikfosfaat). Nende kahe komponendi konkreetne suhe määrab lõpliku pH või puhver.
Mis vahe on KH2PO4 ja K2HPO4 vahel?
Võti erinevus vahel KH2PO4 ja K2HPO4 peitub vesinik H) aatomid nad sisaldama.
- KH2PO4 (Kaaliumdihüdrogeenfosfaat): seda ühendit tuntakse ka monobasiliseks kaaliumfosfaat. Sellel on kaks vesinik aatomid. Vees lahustumisel toimib see nõrgana happeline, annetades prootoni (h+) lahendus.
- K2HPO4 (Dipotassiumvesinikfosfaat): seda ühendit tuntakse ka kui dibaasilist kaaliumfosfaat. Sellel on ainult üks vesinik aatom. Vees lahustumisel toimib see nõrga alusena, aktsepteerides prootonit (h+) lahendus.
See näiliselt väike erinevus keemilises struktuuris põhjustab olulisi erinevusi nende käitumises lahuses. KH2PO4 aitavad kaasa happelistele omadustele puhver, samas K2HPO4 aitab kaasa põhilisele (või aluseline) omadused.
Kuidas töötavad KH2PO4 ja K2HPO4 puhverlahenduses?
KH2PO4 ja K2HPO4 töötage koos konjugaathappe-aluse paarina, et luua a fosfaatpuhver. Tasakaalureaktsiooni saab tähistada järgmiselt:
H2PO4- (AQ) + H2O (L) ⇌ HPO42- (AQ) + H3O + (AQ)
- KH2PO4 Pakub H2PO4- (dihüdrogeenfosfaat) ioonid.
- K2HPO4 pakub HPO42- (vesinikfosfaat) ioonid.
Kui väike kogus happeline (H+) on lisatud juurde puhver, HPO42-ioonid reageerivad happeline, nihutades tasakaalu vasakule ja minimeerides muutusi pH. Kui väike kogus alust (Oh-) on lisatud, H2PO4-ioonid reageerivad alusega, nihutades tasakaalu paremale ja minimeerides uuesti muutust pH. See võime pH muutustele vastu panna on see, mis teeb a puhver Nii kasulik. Suhe lisama selleni.
Kuidas valmistada fosfaatpuhverlahust KH2PO4 ja K2HPO4 -ga?
Juurde valmistama a fosfaatpuhver Lahendus, vajate:
- KH2PO4 (kaaliumdihüdrogeenfosfaat)
- K2HPO4 (Dipotassium vesinikfosfaat)
- Destilleeritud vesi
- PH -arvesti
- Keeduklaasid ja segamisseadmed
Siin on üldine protseduur (pöörduge alati konkreetsega protokoll Teie soovitud jaoks pH ja koondumine):
-
Määrake puhvri soovitud pH ja kontsentratsioon. Näiteks võiksite soovida 0,1m fosfaatpuhver PH juures 7,2.
-
Arvutage vajalik KH2PO4 ja K2HPO4 kogus. Võite kasutada Henderson-Hasselbalchi võrrand või veebis puhver Kalkulaatorid õige määramiseks suhe kahest komponendist. Henderson-Hasselbachi võrrand on:
pH = pka + log ([hpo42-]/[h2po4-])
Kus PKA on pidev seotud fosfaat ioon (umbes 7,2 fosfori teise dissotsiatsiooni jaoks happeline). -
Seejärel arvutage puhvris KH2PO4 ja K2HPO4 moolid lisama vastav molaar kaal ja see ütleb teile, mitu grammi lisada Lahendus.
-
Lahustuma arvutatud massid KH2PO4 ja K2HPO4 destilleeritud vee mahus, mis on pisut väiksem kui teie lõplik maht. Näiteks kui soovite 1 liitrit puhver, alustage umbes 800 -ga ml vesi.
-
Segage lahust, kuni soolad on täielikult lahustunud.
-
Lahuse pH mõõtmiseks kasutage pH -meetrit.
-
Vajadusel reguleerige pH, lisades väikesed kogused kas KH2PO4 kontsentreeritud lahuse (pH alandamiseks) või K2HPO4 (pH tõstmiseks).
-
Kui soovitud pH on saavutatud, lisage destilleeritud vesi, et viia lahus lõplikule mahule.
Milline on fosfaatpuhvri pH -vahemik?
Fosfaatpuhvrid on kõige tõhusamad pH vahemikus umbes 6,0 kuni 8,0. Seda seetõttu, et PKA on vesinikfosfaat/dihüdrogeen fosfaat Tasakaal on umbes 7,2. Selle puhverdusvõime on kõrgeim, kui pH on lähedal PKA väärtusele. Kuigi see on kõige tõhusam umbes 7,2 lähedal, saab see puhver väärtuste vahemikus, sealhulgas pisut aluseline 7.4.
Siiski on oluline märkida, et efektiivne puhver Vahemikku saab sõltuvalt vastuvõetavast tolerantsist pisut pikendada pH konkreetse rakenduse muutus. A fosfaatpuhver Võib ikkagi pakkuda puhverdamine maht väljaspool seda vahemikku, kuid see on vähem tõhus vastupanuks pH muudatused. Selle fosfaatpuhver Vahemik sobib ideaalselt paljude bioloogiliste rakenduste jaoks.
Kuidas valida oma katse jaoks KH2PO4 ja K2HPO4 vahel?
Valik kasutamise vahel KH2PO4 või K2HPO4 üksi või koos sõltub täielikult soovitud pH sinu oma lahendus.
- Kui vajate happelist lahendus, kasutaksite peamiselt KH2PO4.
- Kui vajate põhi- või aluseline lahendus, kasutaksite peamiselt K2HPO4.
- Kui vajate neutraalset või peaaegu neutraalset pH, peate kasutama a segu mõlemast KH2PO4 ja K2HPO4 luua a puhver. Täpne suhe neist kahest sõltub konkreetsest pH proovite saavutada.
Uurimistöös on harva kasutada ainult ühte neist ühenditest. Kõige sagedamini kavatsete luua a puhver lahendus stabiliseerimiseks pH reaktsioonist või lahendus.
Kas ma saan fosfaatpuhvri valmistamiseks kasutada fosforhapet (H3PO4)?
Jah, saate kasutada fosforhape (H3po4) valmistama a fosfaatpuhver. Kuid fosforhape on triprootiline happeline, see tähendab, et sellel on kolm ioniseeruvat vesinikuaatomit. See viib kolm erinevat dissotsiatsiooni etappi, millel kõigil on oma PKA väärtus:
- H3PO4 ⇌ H + + H2PO4- (PKA1 ≈ 2,15)
- H2PO4- ⇌ H + + HPO42- (PKA2 ≈ 7,20)
- HPO42- ⇌ H + + PO43- (PKA3 ≈ 12,35)
Teha a puhver kasutamine H3po4, sa tavaliselt teeksid lisama tugev alus nagu Koh (kaaliumhüdroksiid) või naatrium hüdroksiid (NaOH), et osaliselt neutraliseerida happeline ja looge soovitud suhe -st fosfaat liigid. Näiteks a loomiseks a puhver ümber pH 7, sa tahaksid lisama Piisavalt alusele, et jõuda teise dissotsiatsiooni etapile, luues segu H2PO4- ja HPO42-. Selle puhver tsoon fosforhape ulatub mitmele vahemikule.
Kasutamine H3po4 võib olla keerulisem kui kasutamine KH2PO4 ja K2HPO4 otse, kuna peate aluse kogust hoolikalt kontrollima lisatud soovitud jõudmiseks pH. See võib siiski olla kasulik lähenemisviis, kui teil on ainult fosforhape Saadaval või soovib luua a lahendus kõrgemaga ioonitugevus.
Miks KH2PO4 on hape ja K2HPO4 on põhiline?
Happesus KH2PO4 ja põhiline K2HPO4 seostuge otse nende keemiliste struktuuridega ja sellega, kuidas nad veega suhtlevad.
-
KH2PO4 (kaaliumdihüdrogeenfosfaat): Kui KH2PO4 Lahustub vees, see dissotsieerub K+ ioonideks ja H2PO4-ioonideks. Selle dihüdrogeenfosfaat ioon (H2PO4-) võib toimida nõrgana happeline, annetamine prootoni (H+) vesi:
H2PO4- + H2O ⇌ HPO42- + H3O +
H3O+ (hüdrooniumiioonide) moodustumine suurendab happeline kontsentratsioon lahendus, muutes selle happeliseks. -
K2HPO4 (dipotassiumvesinikfosfaat): Kui K2HPO4 lahustub vees, see dissotsieerub 2K+ ioonideks ja HPO42-ioonideks. Selle vesinikfosfaadiioon (HPO42-) võib toimida nõrga alusena, aktsepteerides veest prootonit (H+):
HPO42- + H2O ⇌ H2PO4- + OH-
OH- (hüdroksiidiioonide moodustumine) suurendab alust koondumine sisse lahendus, muutes selle põhiliseks või aluseline.
Kuidas reguleerida fosfaatpuhvri pH?
Kohandamine pH a fosfaatpuhver on tavaline tehnika sisse labor. Siit saate teada, kuidas seda teha:
- Mõõtke algne pH: Kasutage kalibreeritud pH -meetrit, et täpseks mõõta pH sinu oma puhver Lahendus.
- Otsustage reguleerimise suuna üle: Määrake, kas peate suurendama või vähendama pH.
- Lisage sobiv lahendus:
- PH alandamiseks (muutke see happelisemaks): Aeglaselt lisama lahjendus lahendus -st KH2PO4 või lahjendus lahendus tugevast happeline nagu Hcl (vesinikkloriid happeline), jälgides samal ajal pidevalt pH PH -meetriga.
- PH tõstmiseks (muutke see põhilisemaks/aluseliseks): Aeglaselt lisama lahjendus lahendus -st K2HPO4 või lahjendus lahendus tugevast alusest Koh (kaaliumhüdroksiid) või NaOH (naatrium hüdroksiid), jälgides samal ajal pidevalt pH PH -meetriga.
- Segage põhjalikult: Tagama lahendus on pärast iga lisamist hästi segatud.
- Peatuge, kui soovitud pH on saavutatud: Jätkake reguleerimise lisamist lahendus väikeste sammudega, kuni pH -meeter loeb soovitud pH väärtus. Olge ettevaatlik, et mitte ületada.
Oluline märkus: Alati lisama reguleerimine lahendus aeglaselt ja väikestes kogustes, samal ajal pidevalt segades ja jälgides pH. See hoiab ära drastilised pH muudab ja tagab puhver hooldab oma puhverdusvõime. Saate viidata KANDi keemiline naatriumtsetaat Dokumentatsioon parimate tavade segamiseks sarnaste kemikaalidega.
Millised on mõned levinud fosfaatpuhvrite rakendused?
Fosfaatpuhvrid on uskumatult mitmekülgsed ja neid kasutatakse paljudes rakendustes, sealhulgas:
- Bioloogilised uuringud: Säilitamine pH rakukultuuridest, valk Lahendused ja ensüümireaktsioonid. PBS -lahendusNäiteks on fosfaat Puhverdatud soolalahus.
- Molekulaarbioloogia: DNA ja RNA ekstraheerimine, elektroforees ja muud molekulaarne bioloogia tehnikad.
- Biokeemia: Ensüümi kineetika õppimine, valk puhastamine ja muud biokeemilised protsessid.
- Keemia: Kui a puhver keemiliste reaktsioonide ja tiitrimistes.
- Farmaatsiatööstus: Ravimite ja ravimite sõnastamine.
- Toiduainetööstus: Kontrolliv pH Toidu töötlemisel ja säilitamisel.
- Tööstusliku vee töötlemine: Kand’s Chemicals pakub mitmesuguseid fosfaate mida kasutatakse sageli veepuhastuses.
Biosobivus ja häälestatav pH vahemik fosfaatpuhvrid Tehke need väärtuslikuks tööriistaks paljudes erinevates valdkondades. Spetsiifiline koondumine ja pH või puhver valitakse konkreetse rakenduse nõuete põhjal.
Fosfaatpuhvri ettevalmistamine tõrkeotsing
Siin on mõned levinud probleemid, mis valmistumisel tekkis fosfaatpuhvrid ja kuidas neid lahendada:
-
pH pole stabiilne:
- Veenduge, et teie pH arvesti oleks korralikult kalibreeritud. Kasutage värsket kalibreerimist puhvrid ja järgige tootja juhiseid.
- Veenduge, et soolad oleksid täielikult lahustunud. Segage lahendus Põhjalikult, kuni tahkeid osakesi ei jää.
- Kasutage kvaliteetseid, puhtaid kemikaale. Lisandid võivad mõjutada pH ja puhverdusvõime. KANDi kemikaal on uhke puhtuse üle.
- Kontrollige saastumist. Veenduge, et teie klaasnõud ja vesi oleksid puhtad ja saasteaineteta.
- Kas lisasite kõik komponendid? Kontrollige, kas see on õige mass Kõigi komponentide jaoks.
-
pH on liiga kõrge või liiga madal:
- Kontrollige oma arvutusi. Kasutasite kindlasti õigeid koguseid KH2PO4 ja K2HPO4.
- Reguleerige pH hoolikalt kasutades lahjendatud lahuseid KH2PO4 (madalamale pH) või K2HPO4 (kasvatada pH) või lahjendada Hcl või Koh nagu eespool kirjeldatud.
-
Sademete vormid puhvris:
- See võib juhtuda, kui puhvri kontsentratsioon on liiga kõrge. Proovige lahjendada puhver.
- Mõnedel fosfaatsooladel on piiratud lahustuvus. Veenduge, et te ei ületaks soolad Sa kasutad.
- Temperatuur võib mõjutada lahustuvust. Mõni fosfaat Soolad on madalamal temperatuuril vähem lahustuvad.
- Saastumine. Veenduge oma kemikaal- Reaktiivid pole saastumisest vabad ja et töötate steriilsetes tingimustes, vabadest saasteainetest.
-
Ei saa minu soovitud pH -d
- Kui olete jälginud a protokoll Ja te ei saavuta nimetatud pH -d, proovige otsida internet. Uurimisv on kindel teadlaste kogukond, kes jagavad oma kogemusi, ja võite leida selgitus. Kui teie konkreetse fosfaatpuhvri küsimus pole olnud küsis, võite seostama Teie küsimus sarnasele.
Võtmeisikud
- KH2PO4 (kaalium dihüdrogeenfosfaat) ja K2HPO4 (Dipotassium vesinikfosfaat) on põhikomponendid fosfaatpuhvrid.
- KH2PO4 on happeline, samas K2HPO4 on põhiline.
- Selle suhe -st KH2PO4 ja K2HPO4 määrab pH või puhver Lahendus.
- Fosfaatpuhvrid on tõhusad pH Vahemik 6,0 kuni 8,0.
- Saate Valmistage fosfaatpuhvrid kasutamine KH2PO4 ja K2HPO4või tiitrimisega fosforhape (H3po4) tugeva alusega.
- Ettevaatlik pH Kohandamine ja tõrkeotsingu on edukaks jaoks hädavajalik puhver ettevalmistamine.
- Kui valmistate puhvrit välja H3po4 tiitritama Koh kuni lahendus jõuab soovitud pH -ni.
- Minema minema KH2PO4 juurde K2HPO4 Peate seda tegema Lisa KOH.
- Vastupidiseks kasutamiseks Hcl.
See põhjalik juhend loob kindla aluse mõistmiseks ja kasutamiseks fosfaatpuhvrid oma töös. Ärge unustage oma katsete jaoks alati konsulteerida konkreetsete protokollide ja ohutusjuhistega. Õnne.
Postiaeg: märts 08-2025
