KH2PO4対K2HPO4：リン酸緩衝液の重要な違いを理解する

この記事では、リン酸緩衝液溶液の2つの一般的な成分であるKh2PO4（ジヒドロゲンリン酸カリウム）とK2HPO4（リン酸ジポタスシウム）の違いについて説明します。化学的特性、バッファーでどのように機能するか、特定のニーズに合った適切なものを選択する方法を掘り下げます。あなたがベテランの研究者であろうと、ラボで始まったばかりであるかどうかにかかわらず、これらの区別を理解することは、正確な実験結果に不可欠です。これはです 必見 生物学、化学、または関連分野のバッファーソリューションを使用している人のため。

リン酸緩衝液とは何ですか？説明

A バッファ ソリューションは、多くの科学的実験における重要なツールです。その主な仕事は、変化に抵抗することです ph 少量の場合 酸 またはベースです 追加した。これは重要です。これは、多くの化学反応、特に生物学的系の反応がpHの変化に非常に敏感であるためです。

リン酸緩衝液、特に、できるので広く使用されています バッファ さまざまなpH値を超えており、多くの生物学的システムと互換性があります。それらは異なる形式を使用して作られています リン酸塩、リンと酸素を含む分子。典型的な リン酸緩衝液 かもしれない 含む の混合 KH2PO4 （リン酸カリウム）および K2HPO4 （ジポタスシウム リン酸水素）。これら2つのコンポーネントの特定の比率が最終を決定します ph の バッファ.

KH2PO4とK2HPO4の違いは何ですか？

キー 違い 間 KH2PO4 そして K2HPO4 の数にあります 水素 （h）原子 含む.

• KH2PO4 （リン酸カリウム）：この化合物は単菌としても知られています リン酸カリウム。 2つあります 水素 原子。水に溶けると、それは弱いものとして機能します 酸、プロトン（H+）をに寄付します 解決.

• K2HPO4 （リン酸ジポタスシウム水素）：この化合物はジバシックとしても知られています リン酸カリウム。 1つしかありません 水素 原子。水に溶解すると、それは弱い塩基として機能し、からプロトン（H+）を受け入れます 解決.

化学構造のこの一見小さな違いは、溶液中の挙動の有意な違いにつながります。 KH2PO4 の酸性特性に貢献します バッファ、 その間 K2HPO4 基本に貢献します（または アルカリ）プロパティ。

KH2PO4とK2HPO4はバッファーソリューションでどのように連携しますか？

KH2PO4 そして K2HPO4 共役酸塩基ペアとして協力して リン酸緩衝液。平衡反応は次のように表現できます。

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

• KH2PO4 H2PO4-を提供します（ジドロゲンリン酸）イオン。
• K2HPO4 HPO42-を提供します（リン酸水素）イオン。

少量の場合 酸 （H+）はです 追加した に バッファ、HPO42-イオンはと反応します 酸、平衡を左にシフトし、の変化を最小限に抑える ph。少量のベース（OH-）の場合 追加した、H2PO4-イオンは塩基と反応し、平衡を右にシフトし、再び変化を最小限に抑えます ph。 pHの変化に抵抗するこの能力は、 バッファ とても便利です。比率はそうなります 追加 効果。

KH2PO4およびK2HPO4を使用してリン酸緩衝液溶液を調製する方法は？

に 準備する a リン酸緩衝液 解決策、必要です：

1. KH2PO4 (ジドロゲンリン酸カリウム)
2. K2HPO4 （ジポタスシウム リン酸水素)
3. 蒸留水
4. pHメーター
5. ビーカーと攪拌装置

一般的な手順は次のとおりです（常に特定のものを参照してください プロトコル あなたの希望のために ph そして 集中）：

1. 目的のpHとバッファーの濃度を決定します。 たとえば、0.1mが必要になる場合があります リン酸緩衝液 pH 7.2で。

2. 必要なKH2PO4とK2HPO4の量を計算します。 Henderson-Hasselbalchを使用できます 方程式 またはオンライン バッファ 正しいものを決定する計算機 比率 2つのコンポーネントの。 Henderson-Hasselbalchの方程式は次のとおりです。
   ph = pka + log（[hpo42-]/[h2po4-]）
   ここで、PKAはに関連する定数です リン酸塩 イオン（リンの2回目の解離では約7.2 酸）。

3. バッファーでKH2PO4とK2HPO4のモルを計算し、次に計算します。 追加 それぞれのモル重量とそれは、 解決。

4. 解決します の計算された質量 KH2PO4 そして K2HPO4 最終的な希望よりわずかに少ない蒸留水で 音量。たとえば、1リットルの場合 バッファ、約800から始めます ミリリットル 水の。

5. 塩が完全に溶解するまで溶液をかき混ぜます。

6. pHメーターを使用して、溶液のpHを測定します。

7. 必要に応じて、KH2PO4（pHを下げる）またはK2HPO4（pHを上げる）のいずれかの濃縮溶液を少量追加してpHを調整します。

8. 目的のpHに到達したら、蒸留水を追加して、最終的な希望のボリュームに溶液をもたらします。

リン酸緩衝液のpH範囲はどのくらいですか？

リン酸緩衝液 で最も効果的です ph 約6.0〜8.0の範囲。これは、のPKAのためです リン酸水素/ジヒドロゲン リン酸塩 平衡は約7.2です。 バッファリング容量 時が最も高い ph PKA値に近いです。 7.2近くで最も効果的ですが、できることです バッファ わずかなものを含むさまざまな値で アルカリ 7.4.

ただし、効果的であることに注意することが重要です バッファ 許容可能な耐性に応じて、範囲をわずかに拡張できます ph 特定のアプリケーションの変更。 a リン酸緩衝液 まだいくつかを提供するかもしれません バッファリング この範囲以外の容量ですが、抵抗するのにあまり効果的ではありません ph 変更。 リン酸緩衝液 範囲は多くの生物学的応用に最適です。

実験のためにKH2PO4とK2HPO4を選択​​するにはどうすればよいですか？

使用の選択 KH2PO4 または K2HPO4 単独で、または組み合わせて、完全に目的に依存します ph あなたの 解決.

• 酸性が必要な場合 解決、主に使用します KH2PO4.
• 基本が必要な場合または アルカリ 解決、主に使用します K2HPO4.
• ニュートラルまたはほぼ中立が必要な場合 ph、aを使用する必要があります ミックス 両方の KH2PO4 そして K2HPO4 aを作成します バッファ。正確 比率 2つのうち、特定に依存します ph あなたは達成しようとしています。

研究環境でこれらの化合物の1つだけを使用することはまれです。ほとんどの場合、あなたはaを作成することを目指しています バッファ 安定化するためのソリューション ph 反応のまたは 解決.

リン酸（H3PO4）を使用してリン酸緩衝液を作ることはできますか？

はい、使用できます リン酸 (H3PO4） に 準備する a リン酸緩衝液。しかし、 リン酸 トリプリックです 酸、つまり、3つのイオン化可能な水素原子があります。これにより、3つの異なる解離ステップが発生し、それぞれが独自のPKA値を備えています。

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

を作る バッファ 使用 H3PO4、通常はそうです 追加 のような強いベース コー （水酸化カリウム）または ナトリウム 水酸化物（NaOH）、部分的に中和する 酸 目的を作成します 比率 の リン酸塩 種。たとえば、aを作成するには バッファ その周り ph 7、あなたはそうするでしょう 追加 2番目の解離ステップに到達するのに十分なベースで、H2PO4-とHPO42-の混合物を作成します。 バッファ のゾーン リン酸 複数の範囲に拡張されます。

使用 H3PO4 使用するよりも複雑になる可能性があります KH2PO4 そして K2HPO4 直接、ベースの量を慎重に制御する必要があるため 追加した 目的に到達するため ph。ただし、あなたが持っているだけなら、それは有用なアプローチになる可能性があります リン酸 利用可能、または作成したい 解決 高い イオン強度.

なぜKH2PO4が酸であり、K2HPO4が塩基性であるのですか？

の酸性度 KH2PO4 との根性 K2HPO4 化学構造と水との相互作用に直接関係してください。

• KH2PO4（リン酸二水素カリウム）： いつ KH2PO4 水に溶け、K+イオンとH2PO4-イオンに分離します。 ジドロゲンリン酸 イオン （H2PO4-）は弱いものとして機能します 酸、プロトン（H+）を水に寄付する：
  H2PO4- +H2O⇌HPO42- + H3O +
  H3O+（ハイドロニウムイオン）の形成が増加します 酸 の濃度 解決、酸性にします。

• K2HPO4（リン酸ジポタスシウム水素）： いつ K2HPO4 水に溶け、2K+イオンとHPO42イオンに分離します。 水素リン酸イオン （HPO42-）は、水からプロトン（H+）を受け入れ、弱い塩基として機能することができます。
  HPO42- + H2O
  OH-（水酸化物イオン）の形成により、塩基が増加します 集中 で 解決、それを基本的にするか アルカリ.

リン酸緩衝液のpHを調整する方法は？

調整 ph の リン酸緩衝液 一般的です 技術 で ラボ。これが方法です：

1. 初期pHを測定します： キャリブレーションされたpHメーターを使用して、を正確に測定します ph あなたの バッファ 解決。
2. 調整の方向を決定します： 増加するか減少する必要があるかを判断します ph.
3. 適切なソリューションを追加します。
   • pHを下げる（より酸性にする）： ゆっくり 追加 希釈 解決 の KH2PO4 または希釈 解決 強い 酸 のように 塩酸 （塩酸 酸）、継続的に監視しながら ph pHメーターで。
   • pHを上げるには（より塩基性/アルカリ性にします）： ゆっくり 追加 希釈 解決 の K2HPO4 または希釈 解決 のような強いベースの コー （水酸化カリウム）またはNaOH（ナトリウム 水酸化物）、継続的に監視しながら ph pHメーターで。
4. 徹底的に混ぜる： を確保します 解決 追加するたびによく混合されます。
5. 目的のpHに到達したら停止します。 調整の追加を続けます 解決 phメーターが希望するものを読むまで少しずつ ph 価値。オーバーシュートしないように注意してください。

重要な注意： いつも 追加 調整 解決 ゆっくりと少量で、継続的に攪拌して監視している間 ph。これにより、抜本的に防止されます ph 変更して保証します バッファ それを維持します バッファリング容量。参照できます カンドの化学ナトリウム酢酸ナトリウム ベストプラクティスを同様の化学物質と混合するためのドキュメント。

リン酸緩衝液の一般的な用途は何ですか？

リン酸緩衝液 信じられないほど用途が広く、以下を含む幅広いアプリケーションで使用されています。

• 生物学的研究： 維持 ph 細胞培養の、 タンパク質 溶液、および酵素反応。 PBSソリューション、たとえば、です リン酸塩 緩衝生理食塩水。
• 分子生物学： DNAと RNA 抽出、電気泳動、およびその他 分子 生物学 テクニック.
• 生化学： 酵素動態の研究、 タンパク質 精製、およびその他の生化学的プロセス。
• 化学： として バッファ 化学反応と滴定。
• 製薬業界： 薬物と薬の策定。
• 食品業界： コントロール ph 食品加工と保存において。
• 産業用水処理： Kand's Chemicalsはさまざまなリン酸塩を提供します 水処理でよく使用されます。

生体適合性と調整可能 ph の範囲 リン酸緩衝液 それらを多くの異なる分野で貴重なツールにします。特定 集中 そして ph の バッファ 特定のアプリケーションの要件に基づいて選択されます。

リン酸緩衝液の調製のトラブルシューティング

準備中に遭遇するいくつかの一般的な問題を次に示します リン酸緩衝液 そしてそれらを解決する方法：

• pHは安定していません：

  • PHメーターが適切に調整されていることを確認してください。 新鮮なキャリブレーションを使用します バッファー メーカーの指示に従ってください。
  • 塩が完全に溶解していることを確認してください。 かき混ぜます 解決 固体粒子が残るまで徹底的に。
  • 高品質の純粋な化学物質を使用してください。 不純物が影響を与える可能性があります ph そして バッファリング容量. カンドの化学物質は純粋さを誇りに思っています.
  • 汚染を確認してください。 ガラス製品と水が清潔で汚染物質がないことを確認してください。
  • すべてのコンポーネントを追加しましたか？ 正しいことを確認してください 質量 すべてのコンポーネント用。

• pHが高すぎるか低すぎる：

  • 計算を再確認します。 正しい量を使用していることを確認してください KH2PO4 そして K2HPO4.
  • pHを注意深く調整します の希釈溶液を使用します KH2PO4 （低くする ph） または K2HPO4 （上げるために ph）、または希釈 塩酸 または コー 上記のように。

• バッファ内の沈殿型：

  • これは、バッファーの濃度が高すぎる場合に発生する可能性があります。 希釈してみてください バッファ.
  • 一部のリン酸塩の溶解度は限られています。 溶解度の制限を超えていないことを確認してください 塩 あなたは使用しています。
  • 温度は溶解度に影響を与える可能性があります。 いくつかの リン酸塩 塩は低温では溶解性が低くなります。
  • 汚染。あなたのことを確認してください 化学薬品 試薬には汚染が含まれておらず、外部の汚染物質から解放されていない滅菌条件で作業していることがあります。

• 私の希望のpHを取得できません

  • あなたが従っている場合 プロトコル そして、あなたは記載されているpHを達成していません、見てみてください インターネット. リサーチゲート 彼らの経験を共有している科学者の堅牢なコミュニティがあり、あなたは 説明。あなたの特定のリン酸緩衝液に関する質問がされていない場合 尋ねた、 してもいいです 関係する 同様の質問へのあなたの質問。

キーテイクアウト

• KH2PO4 （カリウム ジドロゲンリン酸） そして K2HPO4 （ジポタスシウム リン酸水素）の重要なコンポーネントです リン酸緩衝液.
• KH2PO4 酸性ですが K2HPO4 基本です。
• の 比率 の KH2PO4 そして K2HPO4 を決定します ph の バッファ 解決。
• リン酸緩衝液 で効果的です ph 6.0〜8.0の範囲。
• あなたはできる リン酸緩衝液を準備します 使用 KH2PO4 そして K2HPO4、または滴定することによって リン酸 (H3PO4）強​​いベースで。
• 注意深い ph 成功するためには、調整とトラブルシューティングが不可欠です バッファ 準備。
• あなたがバッファーを準備している場合 H3PO4 で滴定します コー まで 解決 目的のpHに到達します。
• から行く KH2PO4 に K2HPO4 あなたがする必要があります KOHを追加します.
• 逆の場合は、使用します HCl.

この包括的なガイドは、理解と使用のための強固な基盤を提供します リン酸緩衝液 あなたの仕事で。実験については、常に特定のプロトコルと安全ガイドラインを参照してください。幸運を。