KH2PO4 vs. K2HPO4: Comprender as diferenzas clave nos tampóns de fosfato

Este artigo explica as diferenzas entre KH2PO4 (fosfato de dihidróxeno de potasio) e K2HPO4 (fosfato de hidróxeno Dipotassium), dous compoñentes comúns de solucións tampón de fosfato. Afundiremos nas súas propiedades químicas, como funcionan en buffers e como escoller a adecuada para as túas necesidades específicas. Se vostede é un investigador experimentado ou simplemente comezar no laboratorio, comprender estas distincións é vital para resultados experimentais precisos. Isto é un imprescindible Para calquera persoa que traballe con solucións búfer en bioloxía, química ou campos relacionados.

Que é un tampón de fosfato? Unha explicación

A tampón A solución é unha ferramenta crucial en moitos experimentos científicos. O seu principal traballo é resistir os cambios en Ph Cando pequenas cantidades de ácido ou base son engadido. Isto é importante porque moitas reaccións químicas, especialmente as de sistemas biolóxicos, son moi sensibles aos cambios de pH.

Tampóns de fosfato, en particular, son moi utilizados porque poden tampón en diversos valores de pH e son compatibles con moitos sistemas biolóxicos. Están feitos usando diferentes formas de fosfato, unha molécula que contén fósforo e osíxeno. Un típico tampón de fosfato poder conter unha mestura de KH2PO4 (fosfato de dihidróxeno de potasio) e K2HPO4 (Dipotassium Fosfato de hidróxeno). A relación específica destes dous compoñentes determina a final Ph do tampón.

Cal é a diferenza entre KH2PO4 e K2HPO4?

A clave diferenza entre KH2PO4 e K2HPO4 está no número de hidróxeno (H) átomos conter.

• KH2PO4 (Fosfato de dihidróxeno de potasio): este composto tamén se coñece como monobásico Fosfato de potasio. Ten dous hidróxeno átomos. Cando se disolve na auga, actúa como débil ácido, doar un protón (H+) ao solución.

• K2HPO4 (Fosfato de hidróxeno de Dipotassium): este composto tamén se coñece como dibásico Fosfato de potasio. Só ten un hidróxeno átomo. Cando se disolve na auga, actúa como unha base débil, aceptando un protón (H+) do solución.

Esta diferenza aparentemente pequena na estrutura química leva a diferenzas significativas no seu comportamento na solución. KH2PO4 contribúe ás propiedades ácidas do tampón, mentres K2HPO4 contribúe ao básico (ou alcalino) Propiedades.

Como funcionan KH2PO4 e K2HPO4 xuntos nunha solución tampón?

KH2PO4 e K2HPO4 traballar xuntos como un par de base ácido conxugado para crear un tampón de fosfato. A reacción de equilibrio pode representarse do seguinte xeito:

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

• KH2PO4 fornece o h2PO4- (fosfato de dihidróxeno) ións.
• K2HPO4 fornece o HPO42- (Fosfato de hidróxeno) ións.

Cando unha pequena cantidade de ácido (H+) é engadido ao tampón, os ións HPO42 reaccionan co ácido, cambiando o equilibrio á esquerda e minimizando o cambio Ph. Cando unha pequena cantidade de base (OH-) é engadido, os ións H2PO4 reaccionan coa base, cambiando o equilibrio á dereita e de novo minimizando o cambio Ph. Esta capacidade para resistir aos cambios de pH é o que fai un tampón Tan útil. A relación fará Engadir ao efecto.

Como preparar unha solución tampón de fosfato con KH2PO4 e K2HPO4?

A Prepárate a tampón de fosfato Solución, necesitarás:

1. KH2PO4 (Fosfato de dihidróxeno de potasio)
2. K2HPO4 (Dipotassium Fosfato de hidróxeno)
3. Auga destilada
4. Un contador de pH
5. Vasos e equipos de axitación

Aquí tes un procedemento xeral (consulte sempre un específico Protocolo polo seu desexado Ph e concentración):

1. Determinar o pH desexado e a concentración do seu búfer. Por exemplo, pode querer un 0,1m tampón de fosfato a pH 7,2.

2. Calcula a cantidade de KH2PO4 e K2HPO4 necesarias. Podes usar o henderson-hasselbalch ecuación ou en liña tampón calculadoras para determinar o correcto relación dos dous compoñentes. A ecuación de Henderson-Hasselbalch é:
   pH = PKA + log ([HPO42-]/[H2PO4-]))
   Onde PKA é unha constante relacionada co fosfato ión (aproximadamente 7,2 para a segunda disociación da fosfórica ácido).

3. Calcula as moles de KH2PO4 e K2HPO4 no tampón, logo Engadir o respectivo peso molar e iso dirá cantos gramos para engadir ao solución.

4. Disolver as masas calculadas de KH2PO4 e K2HPO4 Nun volume de auga destilada que é lixeiramente inferior á final desexada volume. Por exemplo, se queres 1 litro de tampón, comeza con preto de 800 ml de auga.

5. Incorporar a solución ata que as sales se disolvan completamente.

6. Use un contador de pH para medir o pH da solución.

7. Se é necesario, axuste o pH engadindo pequenas cantidades dunha solución concentrada de KH2PO4 (para baixar o pH) ou K2HPO4 (para aumentar o pH).

8. Unha vez alcanzado o pH desexado, engade auga destilada para levar a solución ao volume final desexado.

Cal é o rango de pH dun tampón de fosfato?

Tampóns de fosfato son máis eficaces no Ph rango de aproximadamente 6,0 a 8,0. Isto débese a que o pka do Fosfato de hidróxeno/Dihidróxeno fosfato O equilibrio está ao redor de 7,2. O Capacidade de tampón é o máis alto cando o Ph está preto do valor PKA. Aínda que é máis eficaz preto de 7,2 pode tampón a varios valores, incluído o lixeiramente alcalino 7.4.

Non obstante, é importante ter en conta que o efectivo tampón O rango pódese estender lixeiramente en función da tolerancia aceptable para Ph Cambio nunha aplicación particular. A. tampón de fosfato aínda pode proporcionar algúns buffering capacidade fóra deste rango, pero será menos eficaz para resistir Ph cambios. O tampón de fosfato O rango é ideal para moitas aplicacións biolóxicas.

Como escollo entre KH2PO4 e K2HPO4 para o meu experimento?

A elección entre usar KH2PO4 ou K2HPO4 só, ou en combinación, depende completamente do desexado Ph do teu solución.

• Se necesitas un ácido solución, usarías principalmente KH2PO4.
• Se necesitas un básico ou alcalino solución, usarías principalmente K2HPO4.
• Se necesitas un neutro ou case neutral Ph, terás que usar un Mestura de ambos KH2PO4 e K2HPO4 Para crear un tampón. O exacto relación dos dous dependerá do específico Ph estás intentando conseguir.

É raro usar só un destes compostos nun ambiente de investigación. Na maioría das veces, pretende crear un tampón Solución para estabilizar o Ph dunha reacción ou solución.

¿Podo usar ácido fosfórico (H3PO4) para facer un tampón de fosfato?

Si, podes usar Ácido fosfórico (H3PO4) a Prepárate a tampón de fosfato. Con todo, Ácido fosfórico é un triprótico ácido, é dicir, ten tres átomos de hidróxeno ionizables. Isto leva a tres pasos de disociación diferentes, cada un co seu propio valor PKA:

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

Para facer un tampón usando H3PO4, normalmente farías Engadir unha base forte, como Koh (hidróxido de potasio) ou sodio hidróxido (NaOH), para neutralizar parcialmente o ácido e crea o desexado relación de fosfato especie. Por exemplo, para crear un tampón ao redor Ph 7, faríao Engadir Base suficiente para alcanzar o segundo paso de disociación, creando unha mestura de H2PO4- e HPO42-. O tampón Zona para Ácido fosfórico esténdese a varias gamas.

Usando H3PO4 pode ser máis complexo que usar KH2PO4 e K2HPO4 directamente, como necesitas controlar coidadosamente a cantidade de base engadido Para alcanzar o desexado Ph. Non obstante, pode ser un enfoque útil se só o tes Ácido fosfórico dispoñible ou quere crear un solución con maior Forza iónica.

Por que KH2PO4 é ácido e K2HPO4 é básico?

A acidez de KH2PO4 e a básica de K2HPO4 Relacionarse directamente coas súas estruturas químicas e como interactúan coa auga.

• KH2PO4 (fosfato de dihidróxeno de potasio): Cando KH2PO4 disólvese na auga, disociase en ións K+ e ións H2PO4. O fosfato de dihidróxeno ión (H2PO4-) pode actuar como débil ácido, doar un protón (H+) á auga:
  H2PO4- + H2O ⇌ HPO42- + H3O +
  A formación de H3O+ (ións de hidronio) aumenta o ácido concentración no solución, facéndoo ácido.

• K2HPO4 (fosfato de hidróxeno Dipotassium): Cando K2HPO4 disólvese na auga, disociase en ións 2K+ e ións HPO42. O ión fosfato de hidróxeno (HPO42-) pode actuar como unha base débil, aceptando un protón (H+) da auga:
  HPO42- + H2O ⇌ H2PO4- + OH-
  A formación de OH- (iones de hidróxido) aumenta a base concentración no solución, facéndoo básico ou alcalino.

Como axustar o pH dun tampón de fosfato?

Axustando o Ph de a tampón de fosfato é común técnica no laboratorio. Aquí tes como facelo:

1. Mide o pH inicial: Use un contador de pH calibrado para medir con precisión o Ph do teu tampón solución.
2. Decide a dirección do axuste: Determinar se precisa aumentar ou diminuír o Ph.
3. Engade a solución adecuada:
   • Para baixar o pH (faino máis ácido): Lentamente Engadir un diluído solución de KH2PO4 ou un diluído solución dun forte ácido como HCl (clorhídrico ácido), mentres controlas continuamente o Ph co contador de pH.
   • Para aumentar o pH (faino máis básico/alcalino): Lentamente Engadir un diluído solución de K2HPO4 ou un diluído solución dunha base forte como Koh (hidróxido de potasio) ou NaOH (sodio hidróxido), ao tempo que se monitoriza continuamente o Ph co contador de pH.
4. Mestura ben: Asegúrese de solución está ben mesturado despois de cada adición.
5. Parar cando se alcance o pH desexado: Continúa engadindo o axuste solución en pequenos incrementos ata que o contador de pH le o desexado Ph valor. Teña coidado de non superar.

Nota importante: Sempre Engadir o axuste solución lentamente e en pequenas cantidades, mentres axitando continuamente e controlando o Ph. Isto impide drástico Ph cambia e asegura o tampón mantén o seu Capacidade de tampón. Podes facer referencia Acetato de sodio químico de Kand Documentación para mesturar as mellores prácticas con produtos químicos similares.

Cales son algunhas aplicacións comúns de tampóns de fosfato?

Tampóns de fosfato son incriblemente versátiles e úsanse nunha ampla gama de aplicacións, incluíndo:

• Investigación biolóxica: Mantendo o Ph de cultivos celulares, proteína Solucións e reaccións enzimáticas. Solución PBS, por exemplo, é fosfato Salina tamponada.
• Bioloxía molecular: ADN e ARN extracción, electroforese e outros molecular Bioloxía técnicas.
• Bioquímica: Estudando a cinética de enzimas, proteína Purificación e outros procesos bioquímicos.
• Química: Como a tampón en reaccións químicas e titulacións.
• Industria farmacéutica: Formular drogas e medicamentos.
• Industria alimentaria: Control Ph no procesamento e conservación de alimentos.
• Tratamentos de auga industrial: Kand's Chemicals ofrece unha variedade de fosfatos que adoitan usarse no tratamento da auga.

A biocompatibilidade e axustable Ph rango de tampóns de fosfato convertelos nunha valiosa ferramenta en moitos campos diferentes. O específico concentración e Ph do tampón elixirase en función dos requisitos da aplicación particular.

Solución de problemas de preparación do buffer de fosfato

Aquí tes algúns problemas comúns atopados ao prepararse tampóns de fosfato e como resolvelos:

• O pH non é estable:

  • Asegúrese de que o seu contador de pH estea correctamente calibrado. Use calibración fresca buffers e siga as instrucións do fabricante.
  • Asegúrese de que as sales estean completamente disolvidas. Incorporar o solución completamente ata que non queden partículas sólidas.
  • Use produtos químicos puros de alta calidade. As impurezas poden afectar o Ph e Capacidade de tampón. O produto químico de Kand se enorgullece da pureza.
  • Comprobe a contaminación. Asegúrese de que a súa cristalería e a auga estean limpas e libres de contaminantes.
  • Engadiches todos os compoñentes? Comproba que o correcto Misa para todos os compoñentes.

• O pH é demasiado alto ou demasiado baixo:

  • Comprobe dobre os seus cálculos. Asegúrese de que empregou as cantidades correctas de KH2PO4 e K2HPO4.
  • Axuste o pH con coidado empregando solucións diluídas de KH2PO4 (baixar Ph) ou K2HPO4 (para levantar Ph), ou diluír HCl ou Koh Como se describiu anteriormente.

• Formas precipitadas no búfer:

  • Isto pode ocorrer se a concentración do tampón é demasiado alta. Tenta diluír o tampón.
  • Algunhas sales de fosfato teñen unha solubilidade limitada. Asegúrese de non superar o límite de solubilidade do sales estás usando.
  • A temperatura pode afectar a solubilidade. Algúns fosfato As sales son menos solubles a temperaturas máis baixas.
  • Contaminación. Asegúrese de que sexa o seu químico Os reactivos están libres de contaminación e que estás traballando en condicións estériles, libres de contaminantes exteriores.

• Non podo obter o meu pH desexado

  • Se seguiches a Protocolo e non estás a conseguir o pH indicado, tenta mirar o Internet. Researchgate ten unha robusta comunidade de científicos que comparten as súas experiencias e pode atopar un explicación. Se a pregunta sobre o seu búfer de fosfato específico non foi preguntou, pode relacionarse a túa pregunta a unha similar.

Takeaways clave

• KH2PO4 (potasio fosfato de dihidróxeno) e K2HPO4 (Dipotassium Fosfato de hidróxeno) son compoñentes clave de tampóns de fosfato.
• KH2PO4 é ácido, mentres K2HPO4 é básico.
• O relación de KH2PO4 e K2HPO4 determina o Ph do tampón solución.
• Tampóns de fosfato son eficaces no Ph rango de 6,0 a 8,0.
• Podes Prepare os tampóns de fosfato usando KH2PO4 e K2HPO4, ou titulando Ácido fosfórico (H3PO4) cunha base forte.
• Coidado Ph O axuste e a solución de problemas son esenciais para ter éxito tampón preparación.
• Se estás preparando o búfer H3PO4 Titrar con Koh Ata o solución alcanza o pH desexado.
• Para ir de KH2PO4 a K2HPO4 necesitarás Engade koh.
• Para o revés, use HCl.

Esta guía completa proporciona unha base sólida para comprender e usar tampóns de fosfato no teu traballo. Non te esquezas de consultar sempre protocolos específicos e directrices de seguridade para os teus experimentos. Moita sorte.