KH2PO4 vs. K2HPO4: Fosfaattipuskurien keskeisten erojen ymmärtäminen

Tämä artikkeli selittää KH2PO4: n (kaliumidihydrogeenifosfaatin) ja K2HPO4: n (dipotassumvetyfosfaatti), kahden yleisen komponentin, fosfaattipuskuriliuoksen välillä. Tutkimme niiden kemiallisia ominaisuuksia, miten ne toimivat puskureissa ja kuinka valita oikea tarpeitasi varten. Olitpa kokenut tutkija vai aloitat vain laboratorion, näiden erotusten ymmärtäminen on välttämätöntä tarkkojen kokeellisten tulosten kannalta. Tämä on a pakottaa luettava Kaikille puskuriratkaisujen kanssa biologian, kemian tai niihin liittyvien alojen kanssa.

Mikä on fosfaattipuskuri? Selitys

A puskuri Ratkaisu on tärkeä työkalu monissa tieteellisissä kokeissa. Sen päätehtävä on vastustaa muutoksia PHE kun pieniä määriä hapan tai pohja on lisä. Tämä on tärkeää, koska monet kemialliset reaktiot, etenkin biologisten järjestelmien reaktiot, ovat erittäin herkkiä pH -muutoksille.

Fosfaattipuskuriterityisesti käytetään laajasti, koska ne voivat puskuri yli pH -arvot ja ovat yhteensopivia monien biologisten järjestelmien kanssa. Ne tehdään käyttämällä erilaisia ​​muotoja fosfaatti, molekyyli, joka sisältää fosforia ja happea. Tyypillinen fosfaattipuskuri voima sisältää sekoitus jstk KH2PO4 (kaliumidihydrogeenifosfaatti) ja K2HPO4 (Dipotassum vetyfosfaatti). Näiden kahden komponentin spesifinen suhde määrittää lopullisen PHE niistä puskuri.

Mitä eroa on KH2PO4: n ja K2HPO4: n välillä?

Avain ero välillä KH2PO4 ja K2HPO4 on vety (H) atomit ne sisältää.

• KH2PO4 (Kaliumidihydrogeenifosfaatti): Tämä yhdiste tunnetaan myös nimellä Monobaasi kaliumfosfaatti. Sillä on kaksi vety atomit. Kun se on liuennut veteen, se toimii heikkona hapan, lahjoittaa protonin (H+) ratkaisu.

• K2HPO4 (Dipotassum -vetyfosfaatti): Tämä yhdiste tunnetaan myös dibasicina kaliumfosfaatti. Sillä on vain yksi vety atomi. Kun se on liuennut veteen, se toimii heikkona pohjana, hyväksymällä protonin (H+) ratkaisu.

Tämä näennäisesti pieni ero kemiallisessa rakenteessa johtaa merkittäviin eroihin niiden käyttäytymisessä liuoksessa. KH2PO4 lisää puskurikun taas K2HPO4 myötävaikuttaa perus- (tai emäksinen) ominaisuudet.

Kuinka KH2PO4 ja K2HPO4 toimivat yhdessä puskuriliuoksessa?

KH2PO4 ja K2HPO4 Työskentele yhdessä konjugaattihappo-emäsparina a: n luomiseksi fosfaattipuskuri. Tasapainoreaktio voidaan esittää seuraavasti:

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

• KH2PO4 Tarjoaa H2PO4- (dihydrafosfaatti) ionit.
• K2HPO4 Tarjoaa HPO42- (vetyfosfaatti) ionit.

Kun pieni määrä hapan (H+) on lisä siihen puskuri, HPO42 -ionit reagoivat hapan, tasapainon siirtäminen vasemmalle ja minimoimalla muutos PHE. Kun pieni määrä pohjaa (OH-) on lisä, H2PO4 -ionit reagoivat pohjan kanssa, siirtäen tasapainon oikealle ja minimoivat muutoksen uudelleen PHE. Tämä kyky vastustaa pH -muutoksia on se, mikä tekee a puskuri Niin hyödyllinen. Suhde tulee lisätä seurauksena.

Kuinka valmistaa fosfaattipuskuriliuos KH2PO4: llä ja K2HPO4: llä?

-Lla valmistella a fosfaattipuskuri Ratkaisu, tarvitset:

1. KH2PO4 (kaliumidihydrogeenifosfaatti)
2. K2HPO4 (Dipotassum vetyfosfaatti)
3. Tislattu vesi
4. PH -mittari
5. Dekantterit ja sekoituslaitteet

Tässä on yleinen menettely (ota aina yhteyttä tiettyyn protokolla haluamasi PHE ja pitoisuus)

1. Määritä puskurin haluttu pH ja pitoisuus. Voit esimerkiksi haluta 0,1 miljoonaa fosfaattipuskuri pH: ssa 7,2.

2. Laske KH2PO4: n ja K2HPO4: n määrä. Voit käyttää Henderson-Hasselbalchia yhtälö tai verkossa puskuri Laskimet oikean määrittämiseksi suhde kahdesta komponentista. Henderson-Hasselbalch-yhtälö on:
   ph = pka + log ([HPO42-]/[H2PO4-])
   Missä PKA on vakio, joka liittyy fosfaatti ioni (noin 7,2 fosforin toiseen dissosiaatioon hapan).

3. Laske puskurissa KH2PO4: n ja K2HPO4: n moolit, sitten lisätä vastaava molaarinen paino ja se kertoo kuinka monta grammaa lisätä ratkaisu.

4. Purkaa lasketut massat KH2PO4 ja K2HPO4 Tislatun veden määrässä, joka on hiukan vähemmän kuin lopullinen haluttu tilavuus. Esimerkiksi, jos haluat yhden litran puskuri, aloita noin 800 ml vettä.

5. Sekoita liuosta, kunnes suolat ovat täysin liuenneet.

6. Mittaa liuoksen pH: n pH -mittari.

7. Säädä tarvittaessa pH lisäämällä pienet määrät joko KH2PO4: n tiivistettyä liuosta (pH: n alentamiseksi) tai K2HPO4: n (pH: n nostamiseksi).

8. Kun haluttu pH on saavutettu, lisää tislattua vettä liuoksen saattamiseksi lopulliseen haluttuun tilavuuteen.

Mikä on fosfaattipuskurin pH -alue?

Fosfaattipuskurit ovat tehokkaimpia PHE Alue noin 6,0 - 8,0. Tämä johtuu siitä, että PKA vetyfosfaatti/dihydra fosfaatti Tasapaino on noin 7,2. Se puskurointikyky on korkein, kun PHE on lähellä PKA -arvoa. Vaikka se on tehokkain lähellä 7,2, se voi puskuri Arvoalueella, mukaan lukien hieman emäksinen 7.4.

On kuitenkin tärkeää huomata, että tehokas puskuri etäisyyttä voidaan laajentaa hieman hyväksyttävästä toleranssista PHE muutos tietyssä sovelluksessa. Eräs fosfaattipuskuri saattaa silti tarjota joitain puskurointi kapasiteetti tämän alueen ulkopuolella, mutta se on vähemmän tehokas vastustamaan PHE muutokset. Se fosfaattipuskuri alue on ihanteellinen moniin biologisiin sovelluksiin.

Kuinka voin valita kokeiluni KH2PO4: n ja K2HPO4: n välillä?

Valinta käytön välillä KH2PO4 tai K2HPO4 yksin tai yhdistelmänä riippuu täysin halutuista PHE sinun ratkaisu.

• Jos tarvitset hapanta ratkaisu, käytät pääasiassa KH2PO4.
• Jos tarvitset perus- tai emäksinen ratkaisu, käytät pääasiassa K2HPO4.
• Jos tarvitset neutraalia tai lähes neutraalia PHE, sinun on käytettävä a sekoittaa molempien KH2PO4 ja K2HPO4 luoda a puskuri. Tarkka suhde kahdesta riippuu erityisestä PHE Yrität saavuttaa.

On harvinaista käyttää vain yhtä näistä yhdisteistä tutkimusympäristössä. Useimmiten aiot luoda a puskuri liuos stabiloimaan PHE reaktiota tai ratkaisu.

Voinko käyttää fosforihappoa (H3PO4) fosfaattipuskurin valmistukseen?

Kyllä, voit käyttää fosforihappo (H3PO4- valmistella a fosfaattipuskuri. Kuitenkin, fosforihappo on kolminkertainen hapan, tarkoittaen, että sillä on kolme ionisoivaa vetyatomia. Tämä johtaa kolmeen erilaiseen dissosiaatiovaiheeseen, jokaisella on oma PKA -arvo:

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

Tehdä a puskuri käyttäminen H3PO4, sinä yleensä lisätä vahva pohja, kuten Koho (kaliumhydroksidi) tai natrium hydroksidi (NaOH), neutraloimaan osittain hapan ja luo haluttu suhde - fosfaatti lajit. Esimerkiksi a puskuri noin PHE 7, sinä lisätä Tarpeeksi pohja saavuttaa toisen dissosiaatiovaihe, joka luo seoksen H2PO4- ja HPO42-. Se puskuri vyöhyke jstk fosforihappo ulottuu useille alueille.

Käyttäminen H3PO4 voi olla monimutkaisempaa kuin KH2PO4 ja K2HPO4 Suoraan, koska sinun on valvottava huolellisesti pohjan määrää lisä tavoittaa haluttu PHE. Se voi kuitenkin olla hyödyllinen lähestymistapa, jos sinulla on vain fosforihappo käytettävissä tai haluat luoda a ratkaisu korkeammalla ionien lujuus.

Miksi KH2PO4 on happo ja K2HPO4 on emäksinen?

Happamuus KH2PO4 ja K2HPO4 Liittyvät suoraan heidän kemiallisiin rakenteisiinsa ja siihen, miten ne ovat vuorovaikutuksessa veden kanssa.

• KH2PO4 (kaliumidihydrogeenin fosfaatti): Kun KH2PO4 Liuennettuna veteen, se dissosiaatiota K+ -ioneihin ja H2PO4-ioneihin. Se dihydrafosfaatti ioni (H2PO4-) voi toimia heikkona hapan, Protonin (H+) lahjoittaminen veteen:
  H2PO4- + H2O ⇌ HPO42- + H3O +
  H3O+ (hydroniumionien) muodostuminen lisää hapan keskittyminen ratkaisu, mikä tekee siitä happaman.

• K2HPO4 (dipotassumvetyfosfaatti): Kun K2HPO4 Liuottaa veteen, se dissosioituu 2K+ -ioneiksi ja HPO42-ioneiksi. Se vetyfosfaatti -ioni (HPO42-) voi toimia heikkona pohjana, hyväksymällä protonin (H+) vedestä:
  HPO42- + H2O ⇌ H2PO4- + OH-
  OH- (hydroksidi-ionien) muodostuminen lisää pohjaa pitoisuus siinä ratkaisu, tehdä siitä perus- tai emäksinen.

Kuinka säätää fosfaattipuskurin pH?

Säätää PHE a fosfaattipuskuri on yleinen tekniikka siinä laboratorio. Näin se tehdään:

1. Mittaa alkuperäinen pH: Mittaa kalibroidulla pH -mittarilla tarkasti PHE sinun puskuri ratkaisu.
2. Päätä säätösuunta: Selvittää, onko sinun kasvatettava vai vähentättävä PHE.
3. Lisää sopiva ratkaisu:
   • PH: n alentaminen (tee siitä happamampi): Hitaasti lisätä laimea ratkaisu - KH2PO4 tai laimea ratkaisu vahva hapan pitää HCL (Hydrokloori hapan) tarkkailemalla jatkuvasti PHE pH -mittarin kanssa.
   • PH: n nostaminen (tee siitä perus-/emäksisempi): Hitaasti lisätä laimea ratkaisu - K2HPO4 tai laimea ratkaisu vahva pohja kuten Koho (kaliumhydroksidi) tai NaOH (natrium hydroksidi), samalla kun seurataan jatkuvasti PHE pH -mittarin kanssa.
4. Sekoita huolellisesti: Varmistaa ratkaisu on hyvin sekoitettu jokaisen lisäyksen jälkeen.
5. Lopeta, kun haluttu pH saavutetaan: Jatka säätämisen lisäämistä ratkaisu pieninä lisäyksinä, kunnes pH -mittari lukee halutun PHE arvo. Ole varovainen, ettet ylitä.

Tärkeä huomautus: Aina lisätä säätö ratkaisu hitaasti ja pieninä määrinä, samalla sekoittaen ja seurataan jatkuvasti PHE. Tämä estää dramaattisia PHE muuttaa ja varmistaa puskuri ylläpitää sen puskurointikyky. Voit viitata Kandin kemiallinen natriumasetaatti Dokumentaatio parhaiden käytäntöjen sekoittamiseksi samanlaisten kemikaalien kanssa.

Mitkä ovat fosfaattipuskurien yleisiä sovelluksia?

Fosfaattipuskurit ovat uskomattoman monipuolisia ja niitä käytetään monissa sovelluksissa, mukaan lukien:

• Biologinen tutkimus: Ylläpitää PHE soluviljelmiä, proteiini ratkaisut ja entsyymireaktiot. PBS -liuos, esimerkiksi on fosfaatti puskuroitu suolaliuos.
• Molekyylibiologia: DNA ja RNA Uuttaminen, elektroforeesi ja muut molekyyli- biologia tekniikat.
• Biokemia: Entsyymikinetiikan opiskelu, proteiini Puhdistus ja muut biokemialliset prosessit.
• Kemia: Ali puskuri kemiallisissa reaktioissa ja titrauksissa.
• Lääketeollisuus: Lääkkeiden ja lääkkeiden muotoilu.
• Elintarviketeollisuus: Hallitseva PHE elintarvikkeiden jalostuksessa ja säilyttämisessä.
• Teollisuusvesikäsittelyt: Kandin kemikaalit tarjoavat erilaisia ​​fosfaatteja joita käytetään usein vedenkäsittelyssä.

Biologinen yhteensopivuus ja viritettävä PHE etäisyys fosfaattipuskurit Tee niistä arvokas työkalu monilla eri aloilla. Erityinen pitoisuus ja PHE niistä puskuri valitaan tietyn sovelluksen vaatimusten perusteella.

Fosfaattipuskurin valmistelu vianetsintä

Tässä on joitain yleisiä ongelmia, jotka on havaittu valmisteltaessa fosfaattipuskurit ja kuinka ratkaista ne:

• pH ei ole vakaa:

  • Varmista, että pH -mittari on kalibroitu oikein. Käytä tuoretta kalibrointia puskurit ja noudata valmistajan ohjeita.
  • Varmista, että suolat ovat kokonaan liuenneet. Sekoittaa ratkaisu perusteellisesti, kunnes kiinteitä hiukkasia ei jää.
  • Käytä korkealaatuisia, puhtaita kemikaaleja. Epäpuhtaudet voivat vaikuttaa PHE ja puskurointikyky. Kandin kemiallinen ylpeä puhtaudesta.
  • Tarkista saastuminen. Varmista, että lasitavara ja vesi ovat puhtaita ja epäpuhtauksia.
  • Lisäsitkö kaikki komponentit? Tarkista, että oikea massa kaikille komponenteille.

• pH on liian korkea tai liian matala:

  • Tarkista laskelmasi. Varmista, että olet käyttänyt oikeita määriä KH2PO4 ja K2HPO4.
  • Säädä pH huolellisesti Käyttämällä laimennettuja ratkaisuja KH2PO4 (Laske PHEtai K2HPO4 (nostaa PHE) tai laimea HCL tai Koho kuten yllä on kuvattu.

• Sakaamuoto puskurissa:

  • Tämä voi tapahtua, jos puskurin pitoisuus on liian korkea. Yritä laimentaa puskuri.
  • Joillakin fosfaattisuoloilla on rajoitettu liukoisuus. Varmista, ettet ylitä liukoisuusrajaa suolat käytät.
  • Lämpötila voi vaikuttaa liukoisuuteen. Jonkin verran fosfaatti Suolat ovat vähemmän liukoisia alhaisemmissa lämpötiloissa.
  • Saastuminen. Varmista, että kemikaali- Reagenssissa ei ole saastumista ja että työskentelet steriileissä olosuhteissa, vapaa epäpuhtauksien ulkopuolelta.

• Ei voi saada haluamani pH: ta

  • Jos olet seurannut a protokolla etkä saavuta ilmoitettua pH: ta, yritä etsiä Internet. Tutkimussarja on vankka tutkijoiden yhteisö, joka jakaa kokemuksiaan, ja saatat löytää selitys. Jos kysymystä koskevaa fosfaattipuskuriasi ei ole ollut pyysi, voit yhdistää Kysymyksesi vastaavalle.

Keskeiset takeet

• KH2PO4 (kalium dihydrafosfaatti) ja K2HPO4 (Dipotassum vetyfosfaatti) ovat keskeisiä komponentteja fosfaattipuskurit.
• KH2PO4 on hapan, kun taas K2HPO4 on perusta.
• Se suhde - KH2PO4 ja K2HPO4 määrittää PHE niistä puskuri ratkaisu.
• Fosfaattipuskurit ovat tehokkaita PHE alue 6,0 - 8,0.
• Voit Valmista fosfaattipuskurit käyttäminen KH2PO4 ja K2HPO4tai titraamalla fosforihappo (H3PO4) vahvalla pohjalla.
• Varovainen PHE Säätö ja vianetsintä ovat välttämättömiä onnistuneille puskuri valmistelu.
• Jos valmistelet puskuria H3PO4 titrata jhk Koho kunnes ratkaisu saavuttaa halutun pH: n.
• Mennä KH2PO4 -lla K2HPO4 Sinun täytyy lisää Koh.
• Käytä päinvastaista HCL.

Tämä kattava opas tarjoaa vankan perustan ymmärtämiselle ja käyttämiselle fosfaattipuskurit työssäsi. Muista kysyä aina erityisiä protokollia ja turvallisuusohjeita kokeiluihisi. Onnea.