KH2PO4 contre K2HPO4: Comprendre les principales différences dans les tampons de phosphate

Cet article explique les différences entre KH2PO4 (phosphate de dihydrogène de potassium) et K2HPO4 (phosphate d'hydrogène dipotassium), deux composants communs des solutions de tampon de phosphate. Nous nous plongerons dans leurs propriétés chimiques, comment ils fonctionnent dans les tampons et comment choisir le bon pour vos besoins spécifiques. Que vous soyez un chercheur chevronné ou que vous commenciez simplement au laboratoire, la compréhension de ces distinctions est vitale pour des résultats expérimentaux précis. C'est un à lire Pour tous ceux qui travaillent avec des solutions tampons en biologie, chimie ou domaines connexes.

Qu'est-ce qu'un tampon de phosphate? Une explication

A tampon La solution est un outil crucial dans de nombreuses expériences scientifiques. Son travail principal est de résister aux changements en pH Quand de petites quantités de acide ou la base sont ajouté. Ceci est important car de nombreuses réactions chimiques, en particulier celles des systèmes biologiques, sont très sensibles aux changements de pH.

Tampons de phosphate, en particulier, sont largement utilisés car ils peuvent tampon sur une gamme de valeurs de pH et sont compatibles avec de nombreux systèmes biologiques. Ils sont fabriqués en utilisant différentes formes de phosphate, une molécule qui contient du phosphore et de l'oxygène. Un typique tampon de phosphate pourrait contenir un mélange de Kh2po4 (Potassium dihydrogène phosphate) et K2hpo4 (Dipotassium hydrogène phosphate). Le rapport spécifique de ces deux composants détermine la finale pH de la tampon.

Quelle est la différence entre KH2PO4 et K2HPO4?

La clé différence entre Kh2po4 et K2hpo4 réside dans le nombre de hydrogène H) atomes ils contenir.

• Kh2po4 (Potassium dihydrogène phosphate): Ce composé est également connu sous le nom de monobasique phosphate de potassium. Il en a deux hydrogène atomes. Lorsqu'il est dissous dans l'eau, il agit comme un faible acide, donnant un proton (h +) au solution.

• K2hpo4 (Dipotassium hydrogène phosphate): Ce composé est également connu sous le nom de dibasic phosphate de potassium. Il n'a qu'un seul hydrogène atome. Lorsqu'il est dissous dans l'eau, il agit comme une base faible, acceptant un proton (H +) du solution.

Cette différence apparemment petite dans la structure chimique entraîne des différences significatives dans leur comportement en solution. Kh2po4 contribue aux propriétés acides du tampon, alors que K2hpo4 contribue à la base (ou alcalin) propriétés.

Comment KH2PO4 et K2HPO4 fonctionnent-ils ensemble dans une solution tampon?

Kh2po4 et K2hpo4 Travaillez ensemble comme une paire acide-base conjuguée pour créer un tampon de phosphate. La réaction d'équilibre peut être représentée comme suit:

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

• Kh2po4 fournit le H2PO4- (dihydrogène phosphate) des ions.
• K2hpo4 fournit le HPO42- (hydrogène phosphate) des ions.

Quand une petite quantité de acide (H +) est ajouté au tampon, les ions hpo42- réagissent avec le acide, déplacer l'équilibre vers la gauche et minimiser le changement pH. Quand une petite quantité de base (oh-) est ajouté, les ions H2PO4 réagissent avec la base, déplaçant l'équilibre vers la droite et à nouveau en minimisant le changement pH. Cette capacité à résister aux changements de pH est ce qui fait un tampon Tellement utile. Le ratio sera ajouter à l'effet.

Comment préparer une solution tampon de phosphate avec KH2PO4 et K2HPO4?

À préparer a tampon de phosphate Solution, vous aurez besoin:

1. Kh2po4 (Potassium dihydrogène phosphate)
2. K2hpo4 (Dipotassium hydrogène phosphate)
3. Eau distillée
4. Un pH-mètre
5. Betters et équipement d'agitation

Voici une procédure générale (consultez toujours un spécifique protocole pour votre désir pH et concentration) :

1. Déterminez le pH souhaité et la concentration de votre tampon. Par exemple, vous voudrez peut-être un 0,1 m tampon de phosphate à pH 7,2.

2. Calculez la quantité de KH2PO4 et K2HPO4 nécessaire. Vous pouvez utiliser le Henderson-Hasselbalch équation ou en ligne tampon calculatrices pour déterminer le bon rapport des deux composants. L'équation de Henderson-Hasselbalch est:
   pH = pka + log ([hpo42 -] / [h2po4-])
   Où la PKA est une constante liée au phosphate ion (environ 7,2 pour la deuxième dissociation de la phosphorique acide).

3. Calculez les moles de KH2PO4 et K2HPO4 dans le tampon, puis ajouter le poids molaire respectif et cela vous dira combien de grammes solution.

4. Dissoudre les masses calculées de Kh2po4 et K2hpo4 dans un volume d'eau distillée légèrement inférieure à votre finale souhaitée volumes. Par exemple, si vous voulez 1 litre de tampon, commencez par environ 800 ml de l'eau.

5. Incorporer la solution jusqu'à ce que les sels soient complètement dissous.

6. Utilisez un pH-mètre pour mesurer le pH de la solution.

7. Si nécessaire, ajustez le pH en ajoutant de petites quantités d'une solution concentrée de KH2PO4 (pour abaisser le pH) ou K2HPO4 (pour augmenter le pH).

8. Une fois le pH souhaité atteint, ajoutez de l'eau distillée pour apporter la solution au volume final souhaité.

Quelle est la plage de pH d'un tampon phosphate?

Tampons de phosphate sont les plus efficaces dans le pH plage d'environ 6,0 à 8,0. C'est parce que la PKA du hydrogène phosphate/ dihydrogène phosphate L'équilibre est d'environ 7,2. Le capacité tampon est le plus élevé lorsque le pH est proche de la valeur PKA. Bien qu'il soit le plus efficace près de 7.2, il peut tampon à une gamme de valeurs, y compris le légèrement alcalin 7.4.

Cependant, il est important de noter que l'efficacité tampon La plage peut être légèrement étendue en fonction de la tolérance acceptable pour pH changement dans une application particulière. UN tampon de phosphate pourrait encore fournir un peu tampon capacité en dehors de cette plage, mais elle sera moins efficace pour résister pH changements. Le tampon de phosphate La gamme est idéale pour de nombreuses applications biologiques.

Comment choisir entre KH2PO4 et K2HPO4 pour mon expérience?

Le choix entre l'utilisation Kh2po4 ou K2hpo4 seul, ou en combinaison, dépend entièrement de la pH de votre solution.

• Si vous avez besoin d'un acide solution, vous utiliseriez principalement Kh2po4.
• Si vous avez besoin d'un base ou alcalin solution, vous utiliseriez principalement K2hpo4.
• Si vous avez besoin d'un neutre ou presque neutre pH, vous devrez utiliser un mélanger des deux Kh2po4 et K2hpo4 Pour créer un tampon. Exactement rapport des deux dépendra de la spécifique pH Vous essayez de réaliser.

Il est rare d'utiliser un seul de ces composés dans un contexte de recherche. Le plus souvent, vous visez à créer un tampon solution pour stabiliser le pH d'une réaction ou solution.

Puis-je utiliser de l'acide phosphorique (H3PO4) pour faire un tampon phosphate?

Oui, vous pouvez utiliser acide phosphorique (H3PO4) à préparer a tampon de phosphate. Cependant, acide phosphorique est un triprotique acide, ce qui signifie qu'il a trois atomes d'hydrogène ionisables. Cela conduit à trois étapes de dissociation différentes, chacune avec sa propre valeur PKA:

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

Pour faire un tampon en utilisant H3PO4, vous le feriez généralement ajouter une base forte, comme Koh (hydroxyde de potassium) ou sodium hydroxyde (NaOH), pour neutraliser partiellement le acide et créer le souhaité rapport de phosphate espèces. Par exemple, pour créer un tampon autour pH 7, tu le ferais ajouter suffisamment de base pour atteindre la deuxième étape de dissociation, créant un mélange de H2PO4 et HPO42-. Le tampon faire une zone acide phosphorique s'étend à plusieurs gammes.

En utilisant H3PO4 peut être plus complexe que d'utiliser Kh2po4 et K2hpo4 directement, comme vous devez contrôler soigneusement la quantité de base ajouté pour atteindre le souhaité pH. Cependant, cela peut être une approche utile si vous n'avez que acide phosphorique disponible, ou souhaite créer un solution avec plus haut force ionique.

Pourquoi KH2PO4 est l'acide et K2HPO4 est basique?

L'acidité de Kh2po4 et la basicité de K2hpo4 se rapportent directement à leurs structures chimiques et à la façon dont ils interagissent avec l'eau.

• KH2PO4 (phosphate de dihydrogène de potassium):: Quand Kh2po4 se dissout dans l'eau, il se dissocie en ions K + et en ions H2PO4. Le dihydrogène phosphate ion (H2PO4-) peut agir comme un faible acide, donnant un proton (H +) à l'eau:
  H2PO4- + H2O ⇌ HPO42- + H3O +
  La formation de H3O + (ions hydronium) augmente le acide concentration dans le solution, le faisant acide.

• K2HPO4 (phosphate d'hydrogène dipotassium):: Quand K2hpo4 se dissout dans l'eau, il se dissocie en ions 2k + et en ions HPO42. Le ion hydrogène phosphate (HPO42-) peut agir comme une base faible, acceptant un proton (H +) de l'eau:
  HPO42- + H2O ⇌ H2PO4- + OH-
  La formation d'Oh- (ions hydroxyde) augmente la base concentration dans le solution, ce qui le rend basique ou alcalin.

Comment ajuster le pH d'un tampon de phosphate?

Ajustement du pH d'un tampon de phosphate est un commun techniques dans le laboratoire. Voici comment le faire:

1. Mesurez le pH initial: Utilisez un pH-mètre calibré pour mesurer avec précision pH de votre tampon solution.
2. Décider de la direction du réglage: Déterminer si vous devez augmenter ou diminuer pH.
3. Ajouter la solution appropriée:
   • Pour abaisser le pH (rendre plus acide): Lentement ajouter un diluant solution de Kh2po4 ou un diluant solution d'un fort acide comme HCL (chlorhydrique acide), tout en surveillant en continu le pH avec le pH-mètre.
   • Pour élever le pH (le rendre plus basique / alcalin): Lentement ajouter un diluant solution de K2hpo4 ou un diluant solution d'une base forte comme Koh (hydroxyde de potassium) ou NaOH (sodium hydroxyde), tout en surveillant en continu le pH avec le pH-mètre.
4. Mélanger soigneusement: Assurer le solution est bien mélangé après chaque ajout.
5. Arrêtez-vous lorsque le pH souhaité est atteint: Continuez à ajouter le réglage solution par petits incréments jusqu'à ce que le pH-mètre lit le souhaité pH valeur. Faites attention à ne pas dépasser.

Remarque importante: Toujours ajouter le réglage solution lentement et en petites quantités, tout en remuant et en surveillant en continu le pH. Cela empêche drastique pH change et assure le tampon maintient son capacité tampon. Vous pouvez référencer Acétate de sodium chimique de Kand Documentation pour mélanger les meilleures pratiques avec des produits chimiques similaires.

Quelles sont les applications courantes des tampons de phosphate?

Tampons de phosphate sont incroyablement polyvalents et sont utilisés dans un large éventail d'applications, notamment:

• Recherche biologique: Maintenir le pH des cultures cellulaires, protéine solutions et réactions enzymatiques. Solution PBS, par exemple, est phosphate solution saline tamponnée.
• Biologie moléculaire: ADN et ARN extraction, électrophorèse et autres moléculaire biologie techniques.
• Biochimie: Étudier la cinétique enzymatique, protéine purification et autres processus biochimiques.
• Chimie: En tant que tampon dans les réactions chimiques et les titrages.
• Industrie pharmaceutique: Formuler des médicaments et des médicaments.
• Industrie alimentaire: Contrôle pH dans la transformation des aliments et la préservation.
• Traitements de l'eau industrielle: Kand’s Chemicals propose une variété de phosphates qui sont souvent utilisés dans le traitement de l'eau.

La biocompatibilité et accordable pH gamme de tampons de phosphate Faites-en un outil précieux dans de nombreux domaines différents. Le spécifique concentration et pH de la tampon sera choisi en fonction des exigences de l'application particulière.

Dépannage de la préparation du tampon phosphate

Voici quelques problèmes courants rencontrés lors de la préparation tampons de phosphate Et comment les résoudre:

• Le pH n'est pas stable:

  • Assurez-vous que votre pH-mètre est correctement calibré. Utiliser un étalonnage frais tampons Et suivez les instructions du fabricant.
  • Assurez-vous que les sels sont complètement dissous. Remuer solution à fond jusqu'à ce qu'il ne reste plus de particules solides.
  • Utilisez des produits chimiques purs de haute qualité. Les impuretés peuvent affecter le pH et capacité tampon. Le produit chimique de Kand est fier de la pureté.
  • Vérifiez la contamination. Assurez-vous que votre verrerie et votre eau sont propres et exemptes de contaminants.
  • Avez-vous ajouté tous les composants? Vérifiez pour voir que le bon masse pour tous les composants.

• Le pH est trop élevé ou trop bas:

  • Vérifiez vos calculs. Assurez-vous que vous utilisez les quantités correctes de Kh2po4 et K2hpo4.
  • Ajustez soigneusement le pH en utilisant des solutions diluées de Kh2po4 (Pour baisser pH) ou K2hpo4 (pour élever pH), ou diluer HCL ou Koh comme décrit ci-dessus.

• Précipiter les formes dans le tampon:

  • Cela peut se produire si la concentration du tampon est trop élevée. Essayez de diluer le tampon.
  • Certains sels de phosphate ont une solubilité limitée. Assurez-vous que vous ne dépassez pas la limite de solubilité du sels vous utilisez.
  • La température peut affecter la solubilité. Quelques phosphate Les sels sont moins solubles à des températures plus basses.
  • Contamination. Assurez-vous que votre chimique Les réactifs sont exempts de contamination et que vous travaillez dans des conditions stériles, exemptes de contaminants extérieurs.

• Je ne peux pas obtenir le pH souhaité

  • Si vous avez suivi un protocole Et vous n'atteignez pas le pH déclaré, essayez de regarder sur le Internet. Researchgate a une communauté robuste de scientifiques qui partagent leurs expériences, et vous pouvez trouver un explication. Si la question de votre tampon de phosphate spécifique n'a pas été demandé, vous pouvez se rapporter votre question à une similaire.

Principaux à retenir

• Kh2po4 (potassium dihydrogène phosphate) et K2hpo4 (Dipotassium hydrogène phosphate) sont des composants clés de tampons de phosphate.
• Kh2po4 est acide, tandis que K2hpo4 est basique.
• Le rapport de Kh2po4 et K2hpo4 détermine le pH de la tampon solution.
• Tampons de phosphate sont efficaces dans le pH Plage de 6,0 à 8,0.
• Tu peux Préparer les tampons de phosphate en utilisant Kh2po4 et K2hpo4, ou en titrant acide phosphorique (H3PO4) avec une base forte.
• Prudent pH Le réglage et le dépannage sont essentiels pour réussir tampon préparation.
• Si vous préparez le tampon de H3PO4 titrer avec Koh jusqu'à ce que solution atteint le pH souhaité.
• Aller de Kh2po4 à K2hpo4 Vous aurez besoin de Ajouter Koh.
• Pour l'inverse, utilisez HCL.

Ce guide complet fournit une base solide pour comprendre et utiliser tampons de phosphate dans votre travail. N'oubliez pas de toujours consulter des protocoles spécifiques et des directives de sécurité pour vos expériences. Bonne chance.