KH2PO4 לעומת K2HPO4: הבנת ההבדלים העיקריים במאגר פוספט

מאמר זה מסביר את ההבדלים בין KH2PO4 (אשלגן דיהידרוגן פוספט) ו- K2HPO4 (Dipotassium Mydarogen Phosphate), שני רכיבים נפוצים של תמיסות חיץ פוספט. אנו נתעמק בתכונות הכימיות שלהם, כיצד הם מתפקדים במאגר וכיצד לבחור את הנכון לצרכים הספציפיים שלך. בין אם אתה חוקר מנוסה או סתם מתחיל במעבדה, הבנת ההבחנות הללו חיונית לתוצאות ניסיוניות מדויקות. זה א חובה לקרוא לכל מי שעובד עם פתרונות חיץ בביולוגיה, כימיה או שדות קשורים.

מהו חיץ פוספט? הסבר

A בַּלָם הפיתרון הוא כלי מכריע בניסויים מדעיים רבים. התפקיד העיקרי שלה הוא להתנגד לשינויים ב ph כאשר כמויות קטנות של חוּמצָה או בסיס הם נוסףו זה חשוב מכיוון שתגובות כימיות רבות, במיוחד אלה במערכות ביולוגיות, רגישות מאוד לשינויי pH.

מאגרי פוספט, בפרט, נמצאים בשימוש נרחב מכיוון שהם יכולים בַּלָם על פני מגוון של ערכי pH והם תואמים למערכות ביולוגיות רבות. הם מיוצרים באמצעות צורות שונות של פוֹספָט, מולקולה המכילה זרחן וחמצן. טיפוסי חיץ פוספט יָכוֹל לְהַכִיל תערובת של KH2PO4 (אשלגן דיהידרוגן פוספט) ו K2HPO4 (Dipotassium פוספט מימן). היחס הספציפי של שני רכיבים אלה קובע את הסופי ph של בַּלָם.

מה ההבדל בין KH2PO4 ל- K2HPO4?

המפתח הֶבדֵל בֵּין KH2PO4 וכן K2HPO4 טמון במספר מֵימָן (ח) אטומים לְהַכִיל.

• KH2PO4 (אשלגן דיהידרוגן פוספט): תרכובת זו ידועה גם בשם מונובסית אשלגן פוספטו יש לו שניים מֵימָן אטומים. כאשר הוא מומס במים, זה פועל כחולש חוּמצָה, תרומת פרוטון (H+) ל פִּתָרוֹן.

• K2HPO4 (Dipotassium מימן פוספט): תרכובת זו ידועה גם בשם דיבאסיקה אשלגן פוספטו יש לו רק אחד מֵימָן אָטוֹם. כאשר הוא מומס במים, זה משמש כבסיס חלש, מקבל פרוטון (H+) מה- פִּתָרוֹן.

ההבדל לכאורה קטן זה במבנה הכימי מוביל להבדלים משמעותיים בהתנהגותם בתמיסה. KH2PO4 תורם לתכונות החומציות של בַּלָם, בזמן K2HPO4 תורם לבסיסי (או בְּסִיסִי) מאפיינים.

איך KH2PO4 ו- K2HPO4 עובדים יחד בתמיסת חיץ?

KH2PO4 וכן K2HPO4 לעבוד יחד כזוג בסיס חומצה מצומד ליצירת א חיץ פוספטו ניתן לייצג את תגובת שיווי המשקל כדלקמן:

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

• KH2PO4 מספק את H2PO4- (פוספט דיהידרוגן) יונים.
• K2HPO4 מספק את HPO42- (פוספט מימן) יונים.

כאשר כמות קטנה של חוּמצָה (H+) IS נוסף אל בַּלָם, יוני HPO42 מגיבים עם חוּמצָההעברת שיווי המשקל שמאלה ומזערת את השינוי ב phו כאשר כמות קטנה של בסיס (OH-) היא נוסף, יוני H2PO4- מגיבים עם הבסיס, מעבירים את שיווי המשקל ימינה ושוב ממזער את השינוי ב phו היכולת הזו להתנגד לשינויי pH היא זו שהופכת בַּלָם כל כך שימושי. היחס יהיה לְהוֹסִיף לאפקט.

כיצד להכין תמיסת חיץ פוספט עם KH2PO4 ו- K2HPO4?

אֶל לְהַכִין a חיץ פוספט פתרון, תצטרך:

1. KH2PO4 (אשלגן דיהידרוגן פוספט)
2. K2HPO4 (Dipotassium פוספט מימן)
3. מים מזוקקים
4. מד pH
5. כוסות וציוד לערבב

הנה נוהל כללי (תמיד התייעץ עם ספציפי פּרוֹטוֹקוֹל עבור הרצוי שלך ph וכן ריכוז):

1. קבע את ה- pH והריכוז הרצוי של המאגר שלך. לדוגמה, ייתכן שתרצה 0.1 מ ' חיץ פוספט ב- pH 7.2.

2. חשב את כמות KH2PO4 ו- K2HPO4 הדרושה. אתה יכול להשתמש בהנדרסון-האסלבלץ ' משוואה או ברשת בַּלָם מחשבונים לקביעת הנכון יַחַס מבין שני הרכיבים. משוואת הנדרסון-האסלבאלץ 'היא:
   ph = pka + log ([hpo42-]/[h2po4-])
   כאשר PKA הוא קבוע הקשור ל פוֹספָט יון (בערך 7.2 לניתוק השני של הזרחן חוּמצָה).

3. חשב את השומות של KH2PO4 ו- K2HPO4 במאגר, ואז לְהוֹסִיף המשקל הטוחני בהתאמה וזה יגיד לך כמה גרם להוסיף ל פִּתָרוֹן.

4. לְהִתְמוֹסֵס ההמונים המחושבים של KH2PO4 וכן K2HPO4 בנפח של מים מזוקקים שהם מעט פחות מהסופי הרצוי שלך כֶּרֶךו לדוגמה, אם אתה רוצה 1 ליטר של בַּלָםהתחל עם בערך 800 מ"ל מים.

5. מערבבים את התמיסה עד שהמלחים מומסים לחלוטין.

6. השתמש במד pH כדי למדוד את ה- pH של הפתרון.

7. במידת הצורך, התאם את ה- pH על ידי הוספת כמויות קטנות של תמיסה מרוכזת של KH2PO4 (כדי להוריד את ה- pH) או K2HPO4 (כדי להעלות את ה- pH).

8. לאחר להגיע לחומציות הרצויות, הוסף מים מזוקקים כדי להביא את הפיתרון לנפח הסופי הרצוי.

מהו טווח החומציות של חיץ פוספט?

מאגרי פוספט הם היעילים ביותר ב ph טווח של 6.0 עד 8.0. הסיבה לכך היא שהפקה של פוספט מימן/דיהידרוגן פוֹספָט שיווי המשקל הוא בסביבות 7.2. THE יכולת חיץ הוא הגבוה ביותר כאשר ph קרוב לערך ה- PKA. למרות שהוא היעיל ביותר קרוב ל 7.2 זה יכול בַּלָם במגוון ערכים, כולל מעט בְּסִיסִי 7.4.

עם זאת, חשוב לציין כי האפקטיבי בַּלָם ניתן להרחיב מעט את הטווח בהתאם לסובלנות המקובלת עבור ph שינוי ביישום מסוים. א חיץ פוספט יכול עדיין לספק כמה חוצץ קיבולת מחוץ לטווח זה, אך היא תהיה פחות יעילה להתנגדות ph שינויים. THE חיץ פוספט הטווח אידיאלי ליישומים ביולוגיים רבים.

כיצד אוכל לבחור בין KH2PO4 ו- K2HPO4 לניסוי שלי?

הבחירה בין שימוש KH2PO4 אוֹ K2HPO4 לבד, או בשילוב, תלוי לחלוטין ברצון ph שלך פִּתָרוֹן.

• אם אתה זקוק לחומצה פִּתָרוֹן, היית משתמש בעיקר KH2PO4.
• אם אתה זקוק לבסיסי או בְּסִיסִי פִּתָרוֹן, היית משתמש בעיקר K2HPO4.
• אם אתה זקוק לניטרלי או כמעט נייטרלי ph, תצטרך להשתמש ב לְעַרְבֵּב משניהם KH2PO4 וכן K2HPO4 ליצור א בַּלָםו המדויק יַחַס מבין השניים יהיה תלוי בספציפיות ph אתה מנסה להשיג.

נדיר להשתמש רק באחד מהתרכובות הללו במסגרת מחקר. לרוב, אתה שואף ליצור א בַּלָם פתרון לייצוב ה- ph של תגובה או פִּתָרוֹן.

האם אוכל להשתמש בחומצה זרחתית (H3PO4) כדי ליצור חיץ פוספט?

כן, אתה יכול להשתמש חומצה זרחנית (H3PO4) ל לְהַכִין a חיץ פוספטו אוּלָם, חומצה זרחנית הוא משולש חוּמצָהכלומר יש לו שלושה אטומי מימן הניתנים ליישוב. זה מוביל לשלושה שלבי ניתוק שונים, שלכל אחד מהם ערך PKA משלו:

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

להכין א בַּלָם באמצעות H3PO4בדרך כלל היית עושה לְהוֹסִיף בסיס חזק, כמו קו (אשלגן הידרוקסיד) או נַתרָן הידרוקסיד (NaOH), לנטרול חלקית של חוּמצָה וליצור את הרצוי יַחַס שֶׁל פוֹספָט מִין. לדוגמה, כדי ליצור א בַּלָם סְבִיב ph 7, היית עושה לְהוֹסִיף מספיק בסיס כדי להגיע לשלב הניתוק השני, ויוצר תערובת של H2PO4- ו- HPO42-. THE בַּלָם אזור ל חומצה זרחנית משתרע על טווחים מרובים.

באמצעות H3PO4 יכול להיות מורכב יותר מאשר להשתמש KH2PO4 וכן K2HPO4 ישירות, כפי שאתה צריך לשלוט בזהירות על כמות הבסיס נוסף להגיע לרצוי phו עם זאת, זו יכולה להיות גישה שימושית אם יש לך רק חומצה זרחנית זמין, או רוצה ליצור א פִּתָרוֹן עם גבוה יותר כוח יוני.

מדוע KH2PO4 הוא חומצה ו- K2HPO4 הוא בסיסי?

החומציות של KH2PO4 והבסיסיות של K2HPO4 מתייחס ישירות למבנים הכימיים שלהם וכיצד הם מתקשרים עם מים.

• KH2PO4 (אשלגן דיהידרוגן פוספט): כַּאֲשֵׁר KH2PO4 מתמוסס במים, זה מתנתק ליוני K+ ו- H2PO4- יוני. THE פוספט דיהידרוגן יוֹן (H2PO4-) יכול לפעול כחולש חוּמצָה, תרומת פרוטון (H+) למים:
  H2PO4- + H2O ⇌ HPO42- + H3O +
  היווצרות H3O+ (יוני הידרוניום) מגדילה את חוּמצָה ריכוז ב פִּתָרוֹן, מה שהופך אותו לחומצי.

• K2HPO4 (דיפוטסיום מימן פוספט): כַּאֲשֵׁר K2HPO4 מתמוסס במים, הוא מתנתק ליוני 2K+ ויוני HPO42. THE יון פוספט מימן (HPO42-) יכול לשמש כבסיס חלש, לקבל פרוטון (H+) מהמים:
  HPO42- + H2O ⇌ H2PO4- + OH-
  היווצרות OH- (יוני הידרוקסיד) מגדילה את הבסיס ריכוז ב פִּתָרוֹן, מה שהופך אותו לבסיסי או בְּסִיסִי.

כיצד להתאים את ה- pH של חיץ פוספט?

התאמת ph של א חיץ פוספט הוא נפוץ טֶכנִיקָה ב מַעבָּדָהו כך איך לעשות את זה:

1. למדוד את ה- pH הראשוני: השתמש במד pH מכויל כדי למדוד במדויק את ph שלך בַּלָם פִּתָרוֹן.
2. החליטו על כיוון ההתאמה: לקבוע אם אתה צריך להגדיל או להקטין את ph.
3. הוסף את הפיתרון המתאים:
   • כדי להוריד את ה- pH (הפוך אותו לחומצי יותר): לְאַט לְהוֹסִיף מדולל פִּתָרוֹן שֶׁל KH2PO4 או מדולל פִּתָרוֹן של חזק חוּמצָה כְּמוֹ HCl (הידרוכלורי חוּמצָה), תוך כדי פיקוח ברציפות ph עם מד pH.
   • כדי להעלות את ה- pH (הפוך אותו לבסיסי יותר/אלקליין): לְאַט לְהוֹסִיף מדולל פִּתָרוֹן שֶׁל K2HPO4 או מדולל פִּתָרוֹן של בסיס חזק כמו קו (אשלגן הידרוקסיד) או NaOH (נַתרָן הידרוקסיד), תוך כדי פיקוח ברציפות אחר ph עם מד pH.
4. מערבבים היטב: להבטיח את פִּתָרוֹן מעורב היטב לאחר כל תוספת.
5. עצרו כשמגיעים לחומציות הרצויה: המשך להוסיף את ההסתגלות פִּתָרוֹן במרווחים קטנים עד שמד ה- pH קורא את הרצוי ph עֵרֶך. היזהר שלא להתגבר.

הערה חשובה: תָמִיד לְהוֹסִיף ההסתגלות פִּתָרוֹן לאט ובכמויות קטנות, תוך כדי ערבוב ומפקח על הרציפות phו זה מונע דרסטי ph משתנה ומבטיח את בַּלָם שומר על זה יכולת חיץו אתה יכול להתייחס נתרן כימי של קנד אצטט תיעוד לערבוב שיטות עבודה מומלצות עם כימיקלים דומים.

מהם כמה יישומים נפוצים של מאגרי פוספט?

מאגרי פוספט הם מגוונים להפליא ומשמשים במגוון רחב של יישומים, כולל:

• מחקר ביולוגי: שמירה על ph של תרבויות תאים, חֶלְבּוֹן פתרונות ותגובות אנזים. פתרון PBS, למשל, הוא פוֹספָט מלח חוצץ.
• ביולוגיה מולקולרית: DNA ו- RNA מיצוי, אלקטרופורזה ואחרים מולקולרי ביולוגיה טכניקות.
• בִּיוֹכִימִיָה: לומד קינטיקה של אנזים, חֶלְבּוֹן טיהור ותהליכים ביוכימיים אחרים.
• כִּימִיָה: בְּתוֹר בַּלָם בתגובות כימיות וטיטראציות.
• תעשיית התרופות: גיבוש תרופות ותרופות.
• תעשיית המזון: שליטה ph בעיבוד מזון ושימור.
• טיפולי מים תעשייתיים: הכימיקלים של קנד מציעים מגוון פוספטים המשמשים לעתים קרובות בטיפול במים.

התאימות הביולוגית וניתנת לכוונון ph טווח של מאגרי פוספט הפוך אותם לכלי חשוב בתחומים רבים ושונים. הספציפי ריכוז וכן ph של בַּלָם ייבחר על סמך הדרישות של היישום הספציפי.

פתרון בעיות הכנת חיץ פוספט

להלן כמה בעיות שכיחות שנתקלו בעת ההכנה מאגרי פוספט ואיך לפתור אותם:

• pH אינו יציב:

  • ודא שמד ה- pH שלך מכויל כראוי. השתמש בכיול טרי מאגרים ועקוב אחר הוראות היצרן.
  • ודא שהמלחים מומסים לחלוטין. מערבבים את פִּתָרוֹן ביסודיות עד שלא יישארו חלקיקים מוצקים.
  • השתמש בכימיקלים טהורים באיכות גבוהה. זיהומים יכולים להשפיע על ph וכן יכולת חיץ. הכימיקלים של קנד מתגאה בטוהר.
  • בדוק אם יש זיהום. וודא כי כלי הזכוכית והמים שלך נקיים ונקיים מזהמים.
  • הוספת את כל הרכיבים? בדוק את זה הנכון מִסָה לכל הרכיבים.

• pH גבוה מדי או נמוך מדי:

  • בדוק שוב את החישובים שלך. וודא שהשתמשת בכמויות הנכונות של KH2PO4 וכן K2HPO4.
  • התאם את ה- pH בזהירות באמצעות פתרונות מדוללים של KH2PO4 (להוריד ph) או K2HPO4 (להעלות ph), או לדלל HCl אוֹ קו כמתואר לעיל.

• משקעים צורות במאגר:

  • זה יכול לקרות אם ריכוז המאגר גבוה מדי. נסה לדלל את בַּלָם.
  • בחלק ממלחי הפוספט יש מסיסות מוגבלת. וודא שאתה לא חורג ממגבלת המסיסות של מלחים אתה משתמש.
  • הטמפרטורה יכולה להשפיע על המסיסות. כַּמָה פוֹספָט מלחים פחות מסיסים בטמפרטורות נמוכות יותר.
  • נְגִיעוּתו וודא שההם שלך כִּימִי ריאגנטים נקיים מזיהום, וכי אתה עובד בתנאים סטריליים, נטולי מזהמים חיצוניים.

• לא יכול להשיג את החומציות הרצויה שלי

  • אם עקבת אחר א פּרוֹטוֹקוֹל ואתה לא משיג את ה- pH המוצהר, נסה להסתכל על לַאִינטֶרנֶט. ResearchGate יש קהילה חזקה של מדענים שחולקים את חוויותיהם, ותוכלו למצוא הֶסבֵּרו אם השאלה לגבי חיץ הפוספטים הספציפי שלך לא הייתה נשאלאתה יכול לְסַפֵּר שאלתך לדומה.

טייקאות מפתח

• KH2PO4 (אֶשׁלָגָן פוספט דיהידרוגן) ו K2HPO4 (Dipotassium פוספט מימן) הם רכיבי מפתח של מאגרי פוספט.
• KH2PO4 הוא חומצי, בזמן K2HPO4 הוא בסיסי.
• THE יַחַס שֶׁל KH2PO4 וכן K2HPO4 קובע את ph של בַּלָם פִּתָרוֹן.
• מאגרי פוספט יעילים ב ph טווח של 6.0 עד 8.0.
• אתה יכול הכינו מאגרי פוספט באמצעות KH2PO4 וכן K2HPO4, או על ידי טיטרציה חומצה זרחנית (H3PO4) עם בסיס חזק.
• זָהִיר ph התאמה ופתרון בעיות חיוניות להצליח בַּלָם הֲכָנָה.
• אם אתה מכין את המאגר מ H3PO4 לטרט עם קו עד ה פִּתָרוֹן מגיע ל- pH הרצוי.
• לעבור מ KH2PO4 אֶל K2HPO4 תצטרך הוסף קו.
• לאחור, השתמש HCl.

מדריך מקיף זה מספק בסיס איתן להבנה ושימוש מאגרי פוספט בעבודתך. זכור להתייעץ תמיד עם פרוטוקולים ספציפיים והנחיות בטיחות לניסויים שלך. בהצלחה.