KH2PO4 vs. K2HPO4: Memahami perbedaan utama dalam buffer fosfat

Artikel ini menjelaskan perbedaan antara KH2PO4 (kalium dihidrogen fosfat) dan K2HPO4 (dipotassium hidrogen fosfat), dua komponen umum larutan buffer fosfat. Kami akan mempelajari sifat kimianya, bagaimana mereka berfungsi dalam buffer, dan bagaimana memilih yang tepat untuk kebutuhan spesifik Anda. Apakah Anda seorang peneliti berpengalaman atau hanya memulai di laboratorium, memahami perbedaan -perbedaan ini sangat penting untuk hasil eksperimen yang akurat. Ini adalah harus dibaca Bagi siapa pun yang bekerja dengan solusi buffer dalam bidang biologi, kimia, atau bidang terkait.

Apa itu buffer fosfat? Penjelasan

A penyangga Solusi adalah alat penting dalam banyak percobaan ilmiah. Tugas utamanya adalah menolak perubahan ph Saat sejumlah kecil asam atau basis adalah ditambahkan. Ini penting karena banyak reaksi kimia, terutama yang ada dalam sistem biologis, sangat sensitif terhadap perubahan pH.

Buffer fosfat, khususnya, banyak digunakan karena mereka bisa penyangga Lebih dari kisaran nilai pH dan kompatibel dengan banyak sistem biologis. Mereka dibuat menggunakan berbagai bentuk fosfat, molekul yang mengandung fosfor dan oksigen. Tipikal buffer fosfat mungkin berisi campuran KH2PO4 (Kalium dihidrogen fosfat) dan K2hpo4 (Dipotassium Hidrogen fosfat). Rasio spesifik dari kedua komponen ini menentukan final ph dari penyangga.

Apa perbedaan antara KH2PO4 dan K2HPO4?

Kuncinya perbedaan di antara KH2PO4 Dan K2hpo4 terletak pada jumlah hidrogen (H) atom mereka berisi.

• KH2PO4 (Kalium dihidrogen fosfat): Senyawa ini juga dikenal sebagai monobasic Kalium fosfat. Itu memiliki dua hidrogen atom. Saat dibubarkan dalam air, ia bertindak sebagai yang lemah asam, menyumbangkan proton (h+) ke larutan.

• K2hpo4 (Dipotassium hidrogen fosfat): Senyawa ini juga dikenal sebagai dibasic Kalium fosfat. Itu hanya memiliki satu hidrogen atom. Saat dibubarkan dalam air, ia bertindak sebagai basis yang lemah, menerima proton (H+) dari larutan.

Perbedaan yang tampaknya kecil dalam struktur kimia ini menyebabkan perbedaan yang signifikan dalam perilaku mereka dalam larutan. KH2PO4 berkontribusi pada sifat asam dari penyangga, ketika K2hpo4 berkontribusi pada dasar (atau alkali) properti.

Bagaimana Kh2Po4 dan K2HPO4 bekerja bersama dalam solusi buffer?

KH2PO4 Dan K2hpo4 bekerja bersama sebagai pasangan asam-basa konjugat untuk membuat a buffer fosfat. Reaksi keseimbangan dapat direpresentasikan sebagai berikut:

H2po4- (aq) + h2o (l) ⇌ hpo42- (aq) + h3o + (aq)

• KH2PO4 menyediakan h2po4- (Dihydrogen fosfat) ion.
• K2hpo4 menyediakan hpo42- (Hidrogen fosfat) ion.

Saat sejumlah kecil asam (H+) adalah ditambahkan ke penyangga, ion HPO42 bereaksi dengan asam, menggeser keseimbangan ke kiri dan meminimalkan perubahan ph. Saat sejumlah kecil pangkalan (oh-) ditambahkan, ion H2PO4 bereaksi dengan basis, menggeser keseimbangan ke kanan dan lagi meminimalkan perubahan ph. Kemampuan untuk menahan perubahan pH inilah yang membuat a penyangga sangat berguna. Rasio akan menambahkan efeknya.

Bagaimana cara menyiapkan larutan buffer fosfat dengan KH2PO4 dan K2HPO4?

Ke mempersiapkan a buffer fosfat Solusi, Anda akan membutuhkan:

1. KH2PO4 (Kalium dihidrogen fosfat)
2. K2hpo4 (Dipotassium Hidrogen fosfat)
3. Air suling
4. Meter pH
5. Gelas gelas dan mengaduk peralatan

Inilah prosedur umum (selalu berkonsultasi dengan spesifik protokol atas yang Anda inginkan ph Dan konsentrasi):

1. Tentukan pH yang diinginkan dan konsentrasi buffer Anda. Misalnya, Anda mungkin menginginkan 0,1m buffer fosfat pada pH 7.2.

2. Hitung jumlah KH2PO4 dan K2HPO4 yang dibutuhkan. Anda dapat menggunakan Henderson-Hasselbalch persamaan atau online penyangga kalkulator untuk menentukan yang benar perbandingan dari dua komponen. Persamaan Henderson-Hasselbalch adalah:
   pH = pKa + log ([hpo42-]/[h2po4-])
   Di mana pKa adalah konstan yang terkait dengan fosfat ion (sekitar 7,2 untuk disosiasi kedua fosfat asam).

3. Hitung mol KH2PO4 dan K2HPO4 dalam buffer, lalu menambahkan berat molar masing -masing dan itu akan memberi tahu Anda berapa banyak gram untuk ditambahkan ke larutan.

4. Larut massa yang dihitung KH2PO4 Dan K2hpo4 dalam volume air suling yang sedikit kurang dari yang Anda inginkan akhir volume. Misalnya, jika Anda ingin 1 liter penyangga, mulailah dengan sekitar 800 ml air.

5. Aduk larutan sampai garam benar -benar larut.

6. Gunakan pH meter untuk mengukur pH larutan.

7. Jika perlu, sesuaikan pH dengan menambahkan sejumlah kecil larutan terkonsentrasi dari KH2PO4 (untuk menurunkan pH) atau K2HPO4 (untuk menaikkan pH).

8. Setelah pH yang diinginkan tercapai, tambahkan air suling untuk membawa solusi ke volume akhir yang diinginkan.

Berapa kisaran pH buffer fosfat?

Buffer fosfat paling efektif di ph Kisaran sekitar 6,0 hingga 8,0. Ini karena pKa dari Hidrogen fosfat/dihidrogen fosfat Keseimbangan sekitar 7,2. Itu kapasitas buffering tertinggi saat ph dekat dengan nilai PKA. Meskipun paling efektif di dekat 7.2 itu bisa penyangga pada kisaran nilai, termasuk sedikit alkali 7.4.

Namun, penting untuk dicatat bahwa yang efektif penyangga Rentang dapat sedikit diperluas tergantung pada toleransi yang dapat diterima ph perubahan dalam aplikasi tertentu. A buffer fosfat mungkin masih memberikan beberapa buffering kapasitas di luar kisaran ini, tetapi akan kurang efektif untuk menolak ph perubahan. Itu buffer fosfat Rentang sangat ideal untuk banyak aplikasi biologis.

Bagaimana cara saya memilih antara Kh2PO4 dan K2HPO4 untuk percobaan saya?

Pilihan antara menggunakan KH2PO4 atau K2hpo4 sendirian, atau dalam kombinasi, sepenuhnya tergantung pada yang diinginkan ph dari Anda larutan.

• Jika Anda membutuhkan asam larutan, Anda akan menggunakan terutama KH2PO4.
• Jika Anda membutuhkan dasar atau alkali larutan, Anda akan menggunakan terutama K2hpo4.
• Jika Anda membutuhkan netral atau hampir netral ph, Anda perlu menggunakan mencampur keduanya KH2PO4 Dan K2hpo4 untuk membuat a penyangga. Tepatnya perbandingan dari keduanya akan tergantung pada spesifik ph Anda mencoba mencapainya.

Jarang menggunakan hanya satu dari senyawa ini dalam pengaturan penelitian. Paling sering, Anda bertujuan untuk membuat a penyangga solusi untuk menstabilkan ph reaksi atau larutan.

Dapatkah saya menggunakan asam fosfat (H3PO4) untuk membuat buffer fosfat?

Ya, Anda bisa menggunakan Asam fosfat (H3po4) ke mempersiapkan a buffer fosfat. Namun, Asam fosfat adalah triprotik asam, artinya ia memiliki tiga atom hidrogen terionisasi. Ini mengarah ke tiga langkah disosiasi yang berbeda, masing -masing dengan nilai PKA sendiri:

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

Untuk membuat penyangga menggunakan H3po4, Anda biasanya menambahkan Basis yang kuat, seperti Koh (Kalium hidroksida) atau natrium hidroksida (NaOH), untuk menetralkan sebagian asam dan buat yang diinginkan perbandingan dari fosfat jenis. Misalnya, untuk membuat a penyangga sekitar ph 7, Anda akan melakukannya menambahkan Basis yang cukup untuk mencapai langkah disosiasi kedua, menciptakan campuran H2PO4- dan HPO42-. Itu penyangga zona untuk Asam fosfat meluas ke beberapa rentang.

Menggunakan H3po4 bisa lebih kompleks daripada menggunakan KH2PO4 Dan K2hpo4 secara langsung, karena Anda perlu mengontrol jumlah basis dengan cermat ditambahkan Untuk mencapai yang diinginkan ph. Namun, ini bisa menjadi pendekatan yang berguna jika Anda hanya memilikinya Asam fosfat tersedia, atau ingin membuat a larutan dengan lebih tinggi kekuatan ionik.

Mengapa Kh2po4 adalah asam dan K2HPO4 adalah dasar?

Keasaman KH2PO4 dan kebencian K2hpo4 berhubungan langsung dengan struktur kimianya dan bagaimana mereka berinteraksi dengan air.

• KH2PO4 (kalium dihydrogen phosphate): Kapan KH2PO4 larut dalam air, disosialisasi menjadi ion K+ dan ion H2PO4. Itu Dihydrogen fosfat ion (H2po4-) dapat bertindak sebagai yang lemah asam, menyumbangkan proton (H+) ke air:
  H2PO4- + H2O ⇌ HPO42- + H3O +
  Pembentukan H3O+ (ion hidronium) meningkatkan asam konsentrasi di larutan, membuatnya asam.

• K2HPO4 (Dipotasium Hidrogen Fosfat): Kapan K2hpo4 larut dalam air, disosialisasi menjadi ion 2k+ dan ion HPO42. Itu ion hidrogen fosfat (HPO42-) dapat bertindak sebagai basis yang lemah, menerima proton (H+) dari air:
  HPO42- + H2O ⇌ H2PO4- + OH-
  Pembentukan oh- (ion hidroksida) meningkatkan basis konsentrasi di larutan, menjadikannya dasar atau alkali.

Bagaimana cara menyesuaikan pH buffer fosfat?

Menyesuaikan ph dari a buffer fosfat adalah hal yang umum teknik di laboratorium. Inilah cara melakukannya:

1. Ukur pH awal: Gunakan meter pH yang dikalibrasi untuk mengukur secara akurat ph dari Anda penyangga larutan.
2. Tentukan arah penyesuaian: Menentukan apakah Anda perlu menambah atau mengurangi ph.
3. Tambahkan solusi yang sesuai:
   • Untuk menurunkan pH (membuatnya lebih asam): Perlahan-lahan menambahkan encer larutan dari KH2PO4 atau encer larutan yang kuat asam menyukai Hcl (Hidroklorik asam), saat terus memantau ph dengan pH meter.
   • Untuk menaikkan pH (membuatnya lebih mendasar/alkali): Perlahan-lahan menambahkan encer larutan dari K2hpo4 atau encer larutan dari basis yang kuat seperti Koh (kalium hidroksida) atau NaOH (natrium hidroksida), sambil terus memantau ph dengan pH meter.
4. Campur dengan seksama: Pastikan larutan dicampur dengan baik setelah setiap penambahan.
5. Berhenti saat pH yang diinginkan tercapai: Lanjutkan menambahkan penyesuaian larutan dalam peningkatan kecil sampai pH meter membaca yang diinginkan ph nilai. Berhati -hatilah untuk tidak melampaui.

Catatan penting: Selalu menambahkan penyesuaian larutan perlahan dan dalam jumlah kecil, sambil terus mengaduk dan memantau ph. Ini mencegah drastis ph mengubah dan memastikan penyangga mempertahankannya kapasitas buffering. Anda dapat referensi Kimia Sodium Asetat Kand Dokumentasi untuk mencampur praktik terbaik dengan bahan kimia serupa.

Apa saja aplikasi umum buffer fosfat?

Buffer fosfat sangat fleksibel dan digunakan dalam berbagai aplikasi, termasuk:

• Penelitian Biologis: Mempertahankan ph kultur sel, protein solusi, dan reaksi enzim. Solusi PBS, misalnya, adalah fosfat Saline buffered.
• Biologi Molekuler: DNA dan RNA ekstraksi, elektroforesis, dan lainnya molekuler biologi teknik.
• Biokimia: Mempelajari kinetika enzim, protein pemurnian, dan proses biokimia lainnya.
• Kimia: Sebagai a penyangga dalam reaksi dan titrasi kimia.
• Industri farmasi: Merumuskan obat dan obat -obatan.
• Industri Makanan: Mengendalikan ph dalam pengolahan dan pelestarian makanan.
• Perawatan Air Industri: Kimia Kand menawarkan berbagai fosfat yang sering digunakan dalam pengolahan air.

Biokompatibilitas dan penyesuaian ph jangkauan buffer fosfat Jadikan mereka alat yang berharga di berbagai bidang. Spesifik konsentrasi Dan ph dari penyangga akan dipilih berdasarkan persyaratan aplikasi tertentu.

Memecahkan masalah persiapan buffer fosfat

Berikut adalah beberapa masalah umum yang dihadapi saat mempersiapkan buffer fosfat dan cara menyelesaikannya:

• PH tidak stabil:

  • Pastikan meter pH Anda dikalibrasi dengan benar. Gunakan kalibrasi segar buffer dan ikuti instruksi pabrik.
  • Pastikan garam benar -benar larut. Aduk larutan sampai tidak ada partikel padat yang tersisa.
  • Gunakan bahan kimia murni berkualitas tinggi. Kotoran dapat mempengaruhi ph Dan kapasitas buffering. Kimia Kand membanggakan diri pada kemurnian.
  • Periksa kontaminasi. Pastikan gelas dan air Anda bersih dan bebas dari kontaminan.
  • Apakah Anda menambahkan semua komponen? Periksa untuk melihat yang benar massa untuk semua komponen.

• pH terlalu tinggi atau terlalu rendah:

  • Periksa kembali perhitungan Anda. Pastikan Anda menggunakan jumlah yang benar KH2PO4 Dan K2hpo4.
  • Sesuaikan ph dengan hati -hati menggunakan solusi encer KH2PO4 (untuk menurunkan ph) atau K2hpo4 (untuk menaikkan ph), atau encerkan Hcl atau Koh seperti dijelaskan di atas.

• Bentuk endapan dalam buffer:

  • Ini bisa terjadi jika konsentrasi buffer terlalu tinggi. Coba encerkan penyangga.
  • Beberapa garam fosfat memiliki kelarutan yang terbatas. Pastikan Anda tidak melebihi batas kelarutan dari garam Anda menggunakan.
  • Suhu dapat mempengaruhi kelarutan. Beberapa fosfat Garam kurang larut pada suhu yang lebih rendah.
  • Kontaminasi. Pastikan Anda kimia Reagen bebas dari kontaminasi, dan Anda bekerja dalam kondisi steril, bebas dari kontaminan luar.

• Tidak bisa mendapatkan pH yang saya inginkan

  • Jika Anda telah mengikuti a protokol Dan Anda tidak mencapai pH yang dinyatakan, cobalah melihat Internet. Gerbang Penelitian memiliki komunitas ilmuwan yang kuat yang berbagi pengalaman mereka, dan Anda mungkin menemukan penjelasan. Jika pertanyaan tentang buffer fosfat spesifik Anda belum pernah ada diminta, Anda mungkin mengaitkan Pertanyaan Anda untuk yang serupa.

Kunci takeaways

• KH2PO4 (kalium Dihydrogen fosfat) Dan K2hpo4 (Dipotassium Hidrogen fosfat) adalah komponen utama dari buffer fosfat.
• KH2PO4 bersifat asam K2hpo4 adalah dasar.
• Itu perbandingan dari KH2PO4 Dan K2hpo4 menentukan ph dari penyangga larutan.
• Buffer fosfat efektif di ph Kisaran 6.0 hingga 8.0.
• Anda bisa Siapkan buffer fosfat menggunakan KH2PO4 Dan K2hpo4, atau dengan titrasi Asam fosfat (H3po4) dengan dasar yang kuat.
• Hati-hati ph Penyesuaian dan pemecahan masalah sangat penting untuk sukses penyangga persiapan.
• Jika Anda sedang mempersiapkan buffer dari H3po4 titrasi dengan Koh sampai larutan mencapai pH yang diinginkan.
• Untuk pergi dari KH2PO4 ke K2hpo4 Anda perlu tambahkan koh.
• Untuk sebaliknya, gunakan Hcl.

Panduan komprehensif ini memberikan dasar yang kuat untuk memahami dan menggunakan buffer fosfat dalam pekerjaan Anda. Ingatlah untuk selalu berkonsultasi dengan protokol dan pedoman keselamatan tertentu untuk eksperimen Anda. Semoga beruntung.