KH2PO4 در مقابل K2HPO4: درک تفاوت های کلیدی در بافر فسفات

در این مقاله تفاوت بین KH2PO4 (فسفات دی هیدروژن پتاسیم) و K2HPO4 (فسفات هیدروژن دیپوتاسیم) ، دو مؤلفه مشترک محلول بافر فسفات توضیح داده شده است. ما به خصوصیات شیمیایی آنها ، نحوه عملکرد آنها در بافرها و نحوه انتخاب مناسب برای نیازهای خاص شما خواهیم پرداخت. این که آیا شما یک محقق فصلی هستید یا تازه در آزمایشگاه شروع به کار می کنید ، درک این تمایزها برای نتایج آزمایشی دقیق بسیار مهم است. این یک است باید برای هرکسی که با راه حل های بافر در زیست شناسی ، شیمی یا زمینه های مرتبط کار می کند.

بافر فسفات چیست؟ یک توضیح

A بافنده راه حل یک ابزار مهم در بسیاری از آزمایشات علمی است. کار اصلی آن مقاومت در برابر تغییرات در PH وقتی مقادیر کمی اسید یا پایه هستند اضافه شدهبشر این مهم است زیرا بسیاری از واکنشهای شیمیایی ، به ویژه در سیستم های بیولوژیکی ، نسبت به تغییرات pH بسیار حساس هستند.

بافرهای فسفات، به طور خاص ، به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند زیرا می توانند بافنده بیش از طیف وسیعی از مقادیر pH و با بسیاری از سیستم های بیولوژیکی سازگار هستند. آنها با استفاده از اشکال مختلف ساخته شده اند فسفات، مولکولی که حاوی فسفر و اکسیژن است. یک معمولی بافر فسفات قدرت حاوی بودن ترکیبی از kh2po4 (فسفات دی هیدروژن پتاسیم) و K2HPO4 (دی پتاسیم فسفات هیدروژن). نسبت خاص این دو مؤلفه نهایی را تعیین می کند PH از بافنده.

تفاوت بین KH2PO4 و K2HPO4 چیست؟

کلید تفاوت بین kh2po4 وت K2HPO4 نه در تعداد هیدروژن (ح) اتمهای آنها حاوی بودن.

• kh2po4 (فسفات دی هیدروژن پتاسیم): این ترکیب همچنین به عنوان یکپارچه شناخته می شود فسفات پتاسیمبشر این دو است هیدروژن اتمها هنگامی که در آب حل می شود ، به عنوان ضعیف عمل می کند اسید، اهدا پروتون (H+) به راه حل.

• K2HPO4 (فسفات هیدروژن دیپوتاسیم): این ترکیب همچنین به عنوان DIBASIC شناخته می شود فسفات پتاسیمبشر این فقط یکی دارد هیدروژن اتم هنگامی که در آب حل می شود ، به عنوان یک پایگاه ضعیف عمل می کند و یک پروتون (H+) را از راه حل.

این تفاوت به ظاهر اندک در ساختار شیمیایی منجر به تفاوت معنی داری در رفتار آنها در محلول می شود. kh2po4 به خواص اسیدی این کمک می کند بافنده، در حالی که K2HPO4 به اساسی کمک می کند (یا قلیایی) خواص.

چگونه KH2PO4 و K2HPO4 با هم در یک راه حل بافر کار می کنند؟

kh2po4 وت K2HPO4 با هم به عنوان یک جفت اسید کونژوگه کار کنید تا ایجاد کنید بافر فسفاتبشر واکنش تعادل را می توان به شرح زیر نشان داد:

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

• kh2po4 H2PO4- را فراهم می کند (دیادروژن فسفات) یون ها.
• K2HPO4 HPO42- را فراهم می کند (فسفات هیدروژن) یون ها.

وقتی مقدار کمی از اسید (H+) است اضافه شده به بافنده، یونهای HPO42 با اسید، تغییر تعادل به سمت چپ و به حداقل رساندن تغییر در PHبشر وقتی مقدار کمی از پایه (اوه) باشد اضافه شده، یون های H2PO4 با پایه واکنش نشان می دهند ، تعادل را به سمت راست تغییر می دهند و دوباره تغییر را به حداقل می رسانند PHبشر این توانایی برای مقاومت در برابر تغییرات pH همان چیزی است که باعث می شود بافنده خیلی مفید نسبت اضافه کردن به اثر

چگونه می توان یک محلول بافر فسفات را با KH2PO4 و K2HPO4 تهیه کرد؟

به تهیه کردن a بافر فسفات راه حل ، شما نیاز خواهید داشت:

1. kh2po4 (فسفات دی هیدروژن پتاسیم)
2. K2HPO4 (دی پتاسیم فسفات هیدروژن)
3. آب مقطر
4. یک pH متر
5. لیوان و تجهیزات همزن

در اینجا یک روش کلی وجود دارد (همیشه با یک خاص مشورت کنید پروتکل برای دلخواه شما PH وت غلظت):

1. pH و غلظت مورد نظر بافر خود را تعیین کنید. به عنوان مثال ، شما ممکن است 0.1m بخواهید بافر فسفات در pH 7.2.

2. مقدار KH2PO4 و K2HPO4 مورد نیاز را محاسبه کنید. شما می توانید از هندرسون-Hasselbalch استفاده کنید معادله یا آنلاین بافنده ماشین حساب ها برای تعیین صحیح نسبت از دو مؤلفه. معادله هندرسون-هاسلببولچ:
   pH = PKA + log ([HPO42-]/[H2PO4-])
   جایی که PKA یک ثابت است که مربوط به فسفات یون (تقریباً 7.2 برای تفکیک دوم فسفریک اسید).

3. خال های KH2PO4 و K2HPO4 را در بافر محاسبه کنید ، سپس اضافه کردن وزن مولی مربوطه و این به شما می گوید چند گرم برای اضافه کردن به راه حل.

4. حل کردن توده های محاسبه شده از kh2po4 وت K2HPO4 در یک حجم از آب مقطر که کمی کمتر از مورد نظر نهایی شما است حجمبشر به عنوان مثال ، اگر 1 لیتر می خواهید بافنده، با حدود 800 شروع کنید مولکول آب

5. محلول را هم بزنید تا نمک ها به طور کامل حل شوند.

6. برای اندازه گیری pH محلول از pH متر استفاده کنید.

7. در صورت لزوم ، pH را با اضافه کردن مقادیر کمی از محلول غلیظ از KH2PO4 (برای پایین آمدن pH) یا K2HPO4 (برای بالا بردن pH) تنظیم کنید.

8. پس از رسیدن به pH مورد نظر ، آب مقطر را اضافه کنید تا محلول به حجم نهایی مورد نظر برسد.

دامنه pH بافر فسفات چیست؟

بافرهای فسفات در PH دامنه تقریباً 6.0 تا 8.0. این به این دلیل است که PKA از فسفات هیدروژن/دی هیدروژن فسفات تعادل حدود 7.2 است. در ظرفیت بافر بالاترین است وقتی PH نزدیک به مقدار PKA است. اگرچه در نزدیکی 7.2 مؤثرترین آن است که می تواند بافنده در طیف وسیعی از مقادیر ، از جمله کمی قلیایی 7.4.

با این حال ، توجه به این نکته مهم است که مؤثر است بافنده بسته به تحمل قابل قبول برای دامنه می تواند کمی گسترش یابد PH تغییر در یک برنامه خاص. بوها بافر فسفات ممکن است هنوز برخی از آنها را ارائه دهد بافنده ظرفیت خارج از این محدوده ، اما مقاومت در برابر آن کمتر خواهد بود PH تغییر می کند. در بافر فسفات دامنه برای بسیاری از کاربردهای بیولوژیکی ایده آل است.

برای آزمایش خود چگونه می توانم بین KH2PO4 و K2HPO4 انتخاب کنم؟

انتخاب بین استفاده kh2po4 یا K2HPO4 به تنهایی ، یا در ترکیب ، کاملاً به دلخواه بستگی دارد PH از شما راه حل.

• اگر به اسیدی احتیاج دارید راه حل، شما در درجه اول استفاده می کنید kh2po4.
• اگر به یک اساسی یا نیاز دارید قلیایی راه حل، شما در درجه اول استفاده می کنید K2HPO4.
• اگر به خنثی یا بی طرف نیاز دارید PH، شما نیاز به استفاده از a مخلوط کردن از هر دو kh2po4 وت K2HPO4 برای ایجاد بافندهبشر دقیق نسبت از این دو به خاص بستگی دارد PH شما در حال تلاش برای دستیابی به آن هستید.

استفاده از تنها یکی از این ترکیبات در یک تحقیق نادر است. بیشتر اوقات ، شما قصد ایجاد یک را دارید بافنده محلول برای تثبیت PH از یک واکنش یا راه حل.

آیا می توانم از اسید فسفریک (H3PO4) برای تهیه بافر فسفات استفاده کنم؟

بله ، می توانید استفاده کنید اسید فسفریک (H3PO4) تهیه کردن a بافر فسفاتبشر با این حال ، اسید فسفریک سه گانه است اسید، به این معنی که دارای سه اتم هیدروژن Ionizable است. این منجر به سه مرحله تفکیک مختلف می شود که هر کدام دارای مقدار PKA خاص خود هستند:

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

ساختن بافنده با استفاده از H3PO4، شما به طور معمول اضافه کردن یک پایگاه قوی ، مانند کوک (هیدروکسید پتاسیم) یا سدیم هیدروکسید (NaOH) ، برای خنثی کردن جزئی اسید و مورد نظر را ایجاد کنید نسبت از فسفات گونه ها به عنوان مثال ، برای ایجاد بافنده دور PH 7 ، شما می خواهید اضافه کردن پایه کافی برای رسیدن به مرحله تفکیک دوم ، ایجاد مخلوطی از H2PO4- و HPO42-. در بافنده منطقه برای اسید فسفریک تا چند محدوده گسترش می یابد.

با استفاده از H3PO4 می تواند پیچیده تر از استفاده باشد kh2po4 وت K2HPO4 به طور مستقیم ، همانطور که باید میزان پایه را با دقت کنترل کنید اضافه شده برای رسیدن به مورد نظر PHبشر با این حال ، اگر فقط داشته باشید می تواند یک رویکرد مفید باشد اسید فسفریک در دسترس است ، یا می خواهید ایجاد کنید راه حل با بالاتر قدرت یونی.

چرا KH2PO4 اسید است و K2HPO4 اساسی است؟

اسیدیته kh2po4 و اساسی بودن K2HPO4 ارتباط مستقیم با ساختارهای شیمیایی آنها و نحوه تعامل آنها با آب.

• KH2PO4 (فسفات دی هیدروژن پتاسیم): کی kh2po4 در آب حل می شود ، آن را در یون های K+ و یون های H2PO4 جدا می کند. در دیادروژن فسفات یون (H2PO4-) می تواند به عنوان ضعیف عمل کند اسید، اهدا پروتون (H+) به آب:
  H2PO4- + H2O ⇌ HPO42- + H3O +
  تشکیل H3O+ (یونهای هیدرونیوم) افزایش می یابد اسید غلظت در راه حل، آن را اسیدی کنید.

• K2HPO4 (فسفات هیدروژن دیپوتاسیم): کی K2HPO4 در آب حل می شود ، آن را در یون های 2K+ و یون های HPO42 جدا می کند. در یون فسفات هیدروژن (HPO42-) می تواند به عنوان یک پایگاه ضعیف عمل کند و یک پروتون (H+) را از آب قبول کند:
  HPO42- + H2O ⇌ H2PO4- + OH-
  تشکیل OH- (یونهای هیدروکسید) پایه را افزایش می دهد غلظت در راه حل، آن را اساسی یا قلیایی.

چگونه pH یک بافر فسفات را تنظیم کنیم؟

تنظیم PH از بافر فسفات رایج است تکنیک در آزمایشگاهبشر در اینجا نحوه انجام آن آورده شده است:

1. pH اولیه را اندازه گیری کنید: برای اندازه گیری دقیق از pH متر کالیبره شده استفاده کنید PH از شما بافنده راه حل.
2. در مورد جهت تنظیم تصمیم بگیرید: تعیین کنید که آیا شما نیاز به افزایش یا کاهش دارید PH.
3. راه حل مناسب را اضافه کنید:
   • برای پایین آمدن pH (آن را اسیدی تر کنید): به آرامی اضافه کردن رقیق راه حل از kh2po4 یا رقیق راه حل از یک قوی اسید مانند HCL (هیدروکلریک اسید) ، در حالی که به طور مداوم نظارت می کند PH با pH متر.
   • برای بالا بردن pH (آن را اساسی تر/قلیایی تر کنید): به آرامی اضافه کردن رقیق راه حل از K2HPO4 یا رقیق راه حل از یک پایگاه قوی مانند کوک (هیدروکسید پتاسیم) یا NaOH (سدیم هیدروکسید) ، در حالی که به طور مداوم نظارت می کند PH با pH متر.
4. کاملاً مخلوط کنید: اطمینان از راه حل بعد از هر افزودنی به خوبی مخلوط می شود.
5. با رسیدن به pH مورد نظر متوقف شوید: ادامه تنظیم را ادامه دهید راه حل در افزایش های کوچک تا زمانی که pH متر مورد نظر را بخواند PH ارزش مراقب باشید که بیش از حد اضافه نکنید.

نکته مهم: همیشه اضافه کردن تنظیم راه حل به آرامی و در مقادیر کوچک ، در حالی که به طور مداوم هم بزنید و نظارت کنید PHبشر این مانع شدید می شود PH تغییر می کند و تضمین می کند بافنده آن را حفظ می کند ظرفیت بافربشر شما می توانید مرجع استات سدیم شیمیایی Kand مستندات برای مخلوط کردن بهترین شیوه ها با مواد شیمیایی مشابه.

برخی از کاربردهای متداول بافرهای فسفات چیست؟

بافرهای فسفات فوق العاده همه کاره هستند و در طیف گسترده ای از برنامه ها استفاده می شوند ، از جمله:

• تحقیقات بیولوژیکی: حفظ PH از فرهنگ سلولی ، پروتئین راه حل ها و واکنش های آنزیم. راه حل PBS، به عنوان مثال ، است فسفات بافر نمکی.
• زیست شناسی مولکولی: DNA و RNA استخراج ، الکتروفورز و موارد دیگر مولکولی زیست شناسی تکنیک ها.
• بیوشیمی: مطالعه سینتیک آنزیم ، پروتئین تصفیه ، و سایر فرآیندهای بیوشیمیایی.
• شیمی: به عنوان بافنده در واکنشهای شیمیایی و تیتراسیون.
• صنعت داروسازی: تدوین داروها و داروها.
• صنایع غذایی: کنترل کننده PH در پردازش و حفظ مواد غذایی.
• تصفیه آب صنعتی: مواد شیمیایی Kand انواع فسفات ها را ارائه می دهد که اغلب در تصفیه آب استفاده می شود.

زیست سازگاری و تنظیم PH دامنه بافرهای فسفات آنها را در بسیاری از زمینه های مختلف به یک ابزار ارزشمند تبدیل کنید. خاص غلظت وت PH از بافنده بر اساس الزامات برنامه خاص انتخاب می شود.

عیب یابی آماده سازی بافر فسفات

در اینجا برخی از مشکلات متداول هنگام تهیه وجود دارد بافرهای فسفات و چگونه آنها را حل کنیم:

• pH پایدار نیست:

  • اطمینان حاصل کنید که pH متر به درستی کالیبره شده است. از کالیبراسیون تازه استفاده کنید بافش و دستورالعمل های سازنده را دنبال کنید.
  • اطمینان حاصل کنید که نمک ها کاملاً حل شده اند. با هم زدن راه حل کاملاً تا زمانی که هیچ ذرات جامد باقی نماند.
  • از مواد شیمیایی با کیفیت بالا و خالص استفاده کنید. ناخالصی ها می توانند روی آن تأثیر بگذارند PH وت ظرفیت بافر. شیمیایی Kand خود را به خلوص افتخار می کند.
  • آلودگی را بررسی کنید. اطمینان حاصل کنید که ظروف شیشه ای و آب شما تمیز و عاری از آلاینده ها هستند.
  • آیا همه مؤلفه ها را اضافه کردید؟ بررسی کنید که صحیح است انبوه برای همه مؤلفه ها

• pH خیلی زیاد یا خیلی کم است:

  • محاسبات خود را دوبار بررسی کنید. اطمینان حاصل کنید که از مقادیر صحیح استفاده کرده اید kh2po4 وت K2HPO4.
  • pH را با دقت تنظیم کنید با استفاده از راه حل های رقیق kh2po4 (برای پایین آمدن PH) یا K2HPO4 (برای بالا بردن PH) ، یا رقیق HCL یا کوک همانطور که در بالا توضیح داده شد.

• اشکال رسوب در بافر:

  • اگر غلظت بافر بیش از حد زیاد باشد ، می تواند این اتفاق بیفتد. رقیق کردن بافنده.
  • برخی از نمک های فسفات حلالیت محدودی دارند. اطمینان حاصل کنید که از حد حلالیت فراتر نمی روید نمک شما استفاده می کنید
  • دما می تواند بر حلالیت تأثیر بگذارد. برخی فسفات نمک ها در دماهای پایین تر محلول هستند.
  • آلودگیبشر مطمئن شوید که شیمیایی معرفها عاری از آلودگی هستند و شما در شرایط استریل عاری از آلاینده های خارج از کشور کار می کنید.

• نمی توانم pH مورد نظر من را بدست آورم

  • اگر دنبال کرده اید پروتکل و شما در حال دستیابی به pH اعلام شده نیستید ، سعی کنید به اینترنت. تحقیق یک جامعه قوی از دانشمندان که تجربیات خود را به اشتراک می گذارند ، و ممکن است شما پیدا کنید توضیحبشر اگر سوال در مورد بافر فسفات خاص شما نبوده است خواسته، شما ممکن است در رابطه با سوال شما به یک سوال مشابه.

غذای اصلی

• kh2po4 (پتاسیم دیادروژن فسفات) K2HPO4 (دی پتاسیم فسفات هیدروژن) مؤلفه های اصلی هستند بافرهای فسفات.
• kh2po4 اسیدی است ، در حالی که K2HPO4 اساسی است
• در نسبت از kh2po4 وت K2HPO4 تعیین می کند PH از بافنده راه حل.
• بافرهای فسفات در PH دامنه 6.0 تا 8.0.
• شما می توانید بافر فسفات را آماده کنید با استفاده از kh2po4 وت K2HPO4، یا با تیتراژ اسید فسفریک (H3PO4) با یک پایه قوی.
• مراقب PH تنظیم و عیب یابی برای موفقیت ضروری است بافنده آماده سازی
• اگر در حال آماده سازی بافر هستید H3PO4 تیتراسیون با کوک تا راه حل به pH مورد نظر می رسد.
• رفتن از kh2po4 به K2HPO4 شما نیاز دارید Koh را اضافه کنید.
• برای معکوس ، استفاده کنید HCL.

این راهنمای جامع پایه و اساس محکمی برای درک و استفاده فراهم می کند بافرهای فسفات در کار شما به یاد داشته باشید همیشه برای آزمایش های خود با پروتکل های خاص و دستورالعمل های ایمنی مشورت کنید. موفق باشید