KH2PO4 vs. K2HPO4: A foszfátpufferek legfontosabb különbségeinek megértése

Ez a cikk magyarázza a KH2PO4 (kálium -dihidrogén -foszfát) és a K2HPO4 (Dipotassium hidrogén -foszfát), a foszfát -puffer oldatok két általános alkotóeleme közötti különbségeket. Bemerülünk a kémiai tulajdonságukba, hogyan működnek a pufferekben, és hogyan választhatjuk meg a megfelelőt az Ön egyedi igényeihez. Függetlenül attól, hogy tapasztalt kutató vagy csak a laboratóriumban kezdődik, ezeknek a megkülönböztetéseknek a megértése elengedhetetlen a pontos kísérleti eredményekhez. Ez a kötelező olvasás Bárki számára, aki puffermegoldásokkal dolgozik a biológia, a kémia vagy a kapcsolódó mezők területén.

Mi a foszfátpuffer? Magyarázat

A puffer A megoldás számos tudományos kísérletben kritikus eszköz. Fő feladata az, hogy ellenálljon a változásoknak pH Amikor kis mennyiségű sav vagy az alapok hozzáadott- Ez azért fontos, mert sok kémiai reakció, különösen a biológiai rendszerekben, nagyon érzékeny a pH -változásokra.

Foszfátpufferekkülönösképpen széles körben használják, mert tudják puffer A pH -értékek tartományán keresztül, és kompatibilisek sok biológiai rendszerrel. Különböző formáik felhasználásával készülnek foszfát, egy molekula, amely foszfort és oxigént tartalmaz. Egy tipikus foszfátpuffer hatalom tartalmaz keveréke KH2PO4 (kálium -dihidrogén -foszfát) és K2HPO4 (Dipotassium hidrogén -foszfát). E két elem specifikus aránya határozza meg a végleges pH a puffer.

Mi a különbség a KH2PO4 és a K2HPO4 között?

Kulccsal különbség között KH2PO4 és K2HPO4 a számban fekszik hidrogén (H) atomok tartalmaz.

• KH2PO4 (Kálium -dihidrogén -foszfát): Ezt a vegyületet monobázikusnak is nevezik kálium -foszfát- Kettő van hidrogén atomok. Ha vízben oldják, gyengenek viselkedik sav, proton (h+) adományozása a megoldás.

• K2HPO4 (Dipotassium hidrogén -foszfát): Ezt a vegyületet DiBasic néven is ismerték kálium -foszfát- Csak egy van hidrogén atom. Ha vízben oldódik, gyenge bázisként működik, és elfogadja a protont (H+) a megoldás.

Ez a látszólag kis kémiai struktúra -különbség szignifikáns különbségeket eredményez az oldat viselkedésében. KH2PO4 hozzájárul a puffer, miközben K2HPO4 hozzájárul az alaphoz (vagy lúgos) tulajdonságok.

Hogyan működnek együtt a KH2PO4 és a K2HPO4 pufferoldatban?

KH2PO4 és K2HPO4 Dolgozzon együtt konjugált sav-bázis párként a létrehozáshoz a foszfátpuffer- Az egyensúlyi reakció a következőképpen ábrázolható:

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

• KH2PO4 biztosítja a H2PO4- (dihidrogén -foszfát) ionok.
• K2HPO4 biztosítja a HPO42- (hidrogén -foszfát) ionok.

Amikor egy kis mennyiség sav (H+) az hozzáadott a puffer, a hpo42-ionok reagálnak a sav, az egyensúly balra történő áthelyezése és a változás minimalizálása pH- Amikor egy kis mennyiségű alap (OH-) hozzáadott, a H2PO4-ionok reagálnak az alapgal, és az egyensúlyt jobbra és újra elmozdítják a változást pH- Ez a pH -változások ellenállási képessége az, ami a puffer Olyan hasznos. Az arány akarat hozzáad a következménye.

Hogyan lehet elkészíteni egy foszfátpuffer -oldatot KH2PO4 és K2HPO4 -rel?

-Hoz készít a foszfátpuffer Megoldás, szükséged lesz:

1. KH2PO4 (kálium -dihidrogén -foszfát)
2. K2HPO4 (Dipotassium hidrogén -foszfát)
3. Desztillált víz
4. Egy pH -mérő
5. Főzőpoharak és keverőberendezések

Itt van egy általános eljárás (mindig konzultáljon egy konkrét jegyzőkönyv A kívántért pH és koncentráció)::

1. Határozza meg a puffer kívánt pH -ját és koncentrációját. Például érdemes lehet egy 0,1 mét foszfátpuffer pH 7,2 -nél.

2. Számítsa ki a szükséges KH2PO4 és K2HPO4 mennyiségét. Használhatja a Henderson-Hasselbalch-ot egyenlet vagy online puffer számológépek a helyes meghatározáshoz hányados a két összetevő közül. A Henderson-Hasselbalch egyenlet:
   ph = PKA + log ([HPO42-]/[H2PO4-])
   Ahol a PKA állandóan kapcsolódik a foszfát ion (körülbelül 7,2 a foszfor második disszociációjára sav).

3. Számítsa ki a KH2PO4 és K2HPO4 móljait a pufferben, majd hozzáad a megfelelő moláris súly, és ez megmondja, hogy hány grammot kell hozzáadni a megoldás.

4. Feloldódik a kiszámított tömegek KH2PO4 és K2HPO4 egy desztillált vízmennyiségben, amely valamivel kevesebb, mint a kívánt végső kötet- Például, ha 1 liter literre vágyik puffer, kezdje kb. 800 -val ml víz.

5. Keverje meg az oldatot, amíg a sók teljesen fel nem oldódnak.

6. Használjon pH -mérőt az oldat pH -jának méréséhez.

7. Szükség esetén állítsa be a pH -t úgy, hogy kis mennyiségű KH2PO4 koncentrált oldatot ad hozzá (a pH leengedése érdekében) vagy a K2HPO4 (a pH emelése érdekében).

8. Miután elérte a kívánt pH -t, adjon hozzá desztillált vizet, hogy az oldatot a végső kívánt térfogathoz hozza.

Mekkora a foszfátpuffer pH -tartománya?

Foszfátpufferek a leghatékonyabbak a pH Körülbelül 6,0–8,0 tartomány. Ennek oka az, hogy a hidrogén -foszfát/dihidrogén foszfát Az egyensúly 7,2 körül van. A pufferolási képesség a legmagasabb, ha a pH közel van a PKA értékhez. Bár a leghatékonyabb a 7.2 közelében. puffer Értéktartományban, beleértve a kissé lúgos 7.4.

Fontos azonban megjegyezni, hogy a hatékony puffer A tartomány kissé meghosszabbítható, az elfogadható toleranciától függően pH változás egy adott alkalmazásban. A foszfátpuffer Lehet, hogy még mindig nyújt néhányat pufferolás a kapacitás ezen a tartományon kívül, de kevésbé lesz hatékony az ellenállásban pH változások. A foszfátpuffer A tartomány sok biológiai alkalmazáshoz ideális.

Hogyan választhatok a KH2PO4 és a K2HPO4 között a kísérlethez?

A választás a használat között KH2PO4 vagy K2HPO4 önmagában, vagy kombinációban teljesen függ a kívánt pH a te megoldás.

• Ha savasra van szüksége megoldás, elsősorban használni fogja KH2PO4.
• Ha szüksége van egy alap vagy lúgos megoldás, elsősorban használni fogja K2HPO4.
• Ha semleges vagy közel semlegesre van szüksége pH, a keverék mindkettőből KH2PO4 és K2HPO4 létrehozni a puffer- A pontos hányados A kettő közül a konkréttól függ pH Megpróbálsz elérni.

Ritka, hogy csak egy ilyen vegyületet használunk kutatási környezetben. Leggyakrabban arra töreksz, hogy létrehozzák a puffer megoldás a stabilizáláshoz pH egy reakció vagy megoldás.

Használhatok foszforsavat (H3PO4) foszfátpuffer előállításához?

Igen, használhatja foszforsav (H3PO4) készít a foszfátpuffer- Viszont, foszforsav egy triprotikus sav, ami azt jelenti, hogy három ionizálható hidrogénatommal rendelkezik. Ez három különböző disszociációs lépést eredményez, mindegyik saját PKA értékkel:

1. H3PO4 ⇌ H + + H2PO4- (PKA1 ≈ 2,15)
2. H2PO4- ⇌ H + + HPO42- (PKA2 ≈ 7.20)
3. HPO42- ⇌ H + + PO43- (PKA3 ≈ 12.35)

Hogy elkészítse a puffer felhasználás H3PO4, általában tennéd hozzáad egy erős bázis, mint például Kohás (kálium -hidroxid) vagy nátrium hidroxid (NaOH), hogy részben semlegesítse a sav és hozza létre a kívánt hányados -y -az foszfát faj. Például a létrehozáshoz a puffer körül pH 7, tennéd hozzáad Elegendő alap a második disszociációs lépés eléréséhez, így a H2PO4- és HPO42- keveréket hozva létre. A puffer zóna foszforsav Több tartományra terjed ki.

Felhasználás H3PO4 bonyolultabb lehet, mint használni KH2PO4 és K2HPO4 közvetlenül, mivel gondosan ellenőriznie kell az alap mennyiségét hozzáadott hogy elérje a kívánt pH- Ez azonban hasznos megközelítés lehet, ha csak foszforsav elérhető, vagy szeretne létrehozni a megoldás magasabb ionerő.

Miért van a KH2PO4 savas és a K2HPO4 alap?

A savassága KH2PO4 és az alaposság K2HPO4 közvetlenül kapcsolódjanak a kémiai szerkezetükhöz és annak, hogy miként lépnek kapcsolatba a vízzel.

• KH2PO4 (kálium -dihidrogén -foszfát): Amikor KH2PO4 Feloldódik a vízben, disszociál K+ ionokba és H2PO4-ionokba. A dihidrogén -foszfát ion (H2PO4-) gyengekként működhet sav, proton (H+) adományozása a vízre:
  H2PO4- + H2O ⇌ HPO42- + H3O +
  A H3O+ (hidronium -ionok) képződése növeli a sav koncentráció a megoldás, savassá teszi.

• K2HPO4 (dipotassium -hidrogén -foszfát): Amikor K2HPO4 Feloldódik a vízben, 2K+ -ionokba és hpo42-ionokba disszociál. A hidrogén -foszfát -ion A (HPO42-) gyenge alapként működhet, elfogadva egy protont (H+) a vízből:
  HPO42- + H2O ⇌ H2PO4- + OH-
  Az OH- (hidroxid-ionok) képződése növeli az alapot koncentráció a megoldás, alapvetővé vagy lúgos.

Hogyan lehet beállítani a foszfátpuffer pH -ját?

Beállítva a pH a foszfátpuffer közös technika a labor- Így lehet csinálni:

1. Mérje meg a kezdeti pH -t: Használjon kalibrált pH -mérőt a pontos méréséhez pH a te puffer megoldás.
2. Döntse el a beállítás irányát: Határozza meg, hogy meg kell -e növelni vagy csökkentenie a pH.
3. Adja hozzá a megfelelő megoldást:
   • A pH csökkentése érdekében (savassá tegye): Lassan hozzáad hígított megoldás -y -az KH2PO4 vagy egy hígított megoldás egy erős sav mint HCl (sósav sav), miközben folyamatosan figyeli a pH a pH -mérővel.
   • A pH növelése (bázisosabb/lúgosabbá tegye): Lassan hozzáad hígított megoldás -y -az K2HPO4 vagy egy hígított megoldás egy erős bázishoz hasonló Kohás (kálium -hidroxid) vagy NaOH (nátrium hidroxid), miközben folyamatosan figyeli a pH a pH -mérővel.
4. Keverjen alaposan: Gondoskodjon a megoldás minden egyes kiegészítés után jól kevert.
5. Állítsa le a kívánt pH elérését: Folytassa a beállítás hozzáadását megoldás Kis lépésekben, amíg a pH -mérő nem olvassa a kívánt pH érték. Vigyázzon, ne lépjen túl.

Fontos megjegyzés: Mindig hozzáad a beállító megoldás lassan és kis mennyiségben, miközben folyamatosan keveri és figyeli a pH- Ez megakadályozza a drasztikus pH megváltoztatja és biztosítja a puffer fenntartja annak pufferolási képesség- Hivatkozhat Kand kémiai nátrium -acetátja Dokumentáció a bevált gyakorlatok hasonló vegyi anyagokkal történő keverésére.

Melyek a foszfátpufferek néhány általános alkalmazása?

Foszfátpufferek hihetetlenül sokoldalúak, és széles körben használják, beleértve:

• Biológiai kutatás: Fenntartva a pH sejttenyészetekből, fehérje oldatok és enzimreakciók. PBS -oldat, például az foszfát pufferolt sóoldat.
• Molekuláris biológia: DNS és RNS extrakció, elektroforézis és egyéb molekuláris biológia technikák.
• Biokémia: Enzim kinetika tanulmányozása, fehérje Tisztítás és egyéb biokémiai folyamatok.
• Kémia: Mint a puffer kémiai reakciókban és titrálásokban.
• Gyógyszeripar: Gyógyszerek és gyógyszerek megfogalmazása.
• Élelmiszeripar: Ellenőrző pH Az élelmiszer -feldolgozásban és a megőrzésben.
• Ipari vízkezelések: A Kand's Chemicals különféle foszfátokat kínál amelyeket gyakran használnak vízkezelésben.

A biokompatibilitást és a hangolhatóságot pH hatótávolság foszfátpufferek Tegye őket értékes eszközré sok különböző területen. A konkrét koncentráció és pH a puffer az adott alkalmazás követelményei alapján választják meg.

A foszfátpuffer előkészítésének hibaelhárítása

Íme néhány gyakori probléma az előkészítés során foszfátpufferek És hogyan lehet megoldani őket:

• A pH nem stabil:

  • Győződjön meg arról, hogy a pH -mérő megfelelően kalibrálódik -e. Használjon friss kalibrálást pufferek és kövesse a gyártó utasításait.
  • Győződjön meg arról, hogy a sók teljesen feloldódnak. Keverje meg a megoldás alaposan, amíg nem maradnak szilárd részecskék.
  • Használjon kiváló minőségű, tiszta vegyszereket. A szennyeződések befolyásolhatják a pH és pufferolási képesség. Kand kémiai büszke a tisztaságra.
  • Ellenőrizze a szennyeződést. Győződjön meg arról, hogy az üvegáruk és a víz tiszta és szennyező anyagoktól mentes.
  • Hozzáadta az összes alkatrészt? Ellenőrizze, hogy a helyes tömeg Minden alkatrészhez.

• A pH túl magas vagy túl alacsony:

  • Ellenőrizze duplán a számításokat. Ügyeljen arra, hogy a megfelelő mennyiségeket használta KH2PO4 és K2HPO4.
  • Gondosan állítsa be a pH -t híg oldatok felhasználásával KH2PO4 (leengedni pHvagy K2HPO4 ( pH), vagy hígít HCl vagy Kohás A fentiek szerint.

• Csapadék formák a pufferben:

  • Ez akkor fordulhat elő, ha a puffer koncentrációja túl magas. Próbálja meg hígítani a puffer.
  • Néhány foszfátsók korlátozott oldhatósággal rendelkeznek. Győződjön meg róla, hogy nem haladja meg a só használsz.
  • A hőmérséklet befolyásolhatja az oldhatóságot. Néhány foszfát A sók alacsonyabb hőmérsékleten kevésbé oldódnak.
  • Szennyeződés- Győződjön meg arról, hogy a kémiai A reagensek mentesek a szennyeződéstől, és steril körülmények között dolgoznak, külső szennyeződésektől mentesek.

• Nem szerezheti meg a kívánt pH -t

  • Ha követtél a jegyzőkönyv És nem érted el a megadott pH -t, próbáld meg nézni a Internet. Kutatás robusztus tudósok közössége van, akik megosztják tapasztalataikat, és találhat egy magyarázat- Ha a specifikus foszfátpufferével kapcsolatos kérdés nem volt megkérdezte, te is összekapcsol A kérdésed egy hasonlóhoz.

Kulcsfontosságú felvétel

• KH2PO4 (kálium dihidrogén -foszfát) és K2HPO4 (Dipotassium hidrogén -foszfát) a legfontosabb elemei foszfátpufferek.
• KH2PO4 savas, míg K2HPO4 alapvető.
• A hányados -y -az KH2PO4 és K2HPO4 meghatározza a pH a puffer megoldás.
• Foszfátpufferek hatékonyak a pH A tartomány 6,0 és 8.0 között van.
• Tudsz Készítsen elő foszfátpuffereket felhasználás KH2PO4 és K2HPO4, vagy titrálással foszforsav (H3PO4) erős bázissal.
• Óvatos pH A beállítás és a hibaelhárítás elengedhetetlen a sikerhez puffer készítmény.
• Ha a puffert készíti elő H3PO4 titrál Kohás amíg a megoldás eléri a kívánt pH -t.
• Elmenni KH2PO4 -hoz K2HPO4 Szüksége lesz Add Koh.
• A fordítotthoz használja HCl.

Ez az átfogó útmutató szilárd alapot nyújt a megértéshez és a felhasználáshoz foszfátpufferek a munkádban. Ne felejtse el, hogy mindig konzultáljon a kísérletek konkrét protokolljaival és biztonsági irányelveivel. Sok szerencsét.