KH2PO4 წინააღმდეგ K2HPO4: ფოსფატის ბუფერების ძირითადი განსხვავებების გაგება

ეს სტატია განმარტავს განსხვავებებს KH2PO4 (კალიუმის დიჰიდროგენის ფოსფატს) და K2HPO4 (დიპოტასიუმის წყალბადის ფოსფატი) შორის, ფოსფატის ბუფერული ხსნარის ორი საერთო კომპონენტი. ჩვენ განვიხილავთ მათ ქიმიურ თვისებებს, როგორ ფუნქციონირებენ ისინი ბუფერებში და როგორ ავირჩიოთ სწორი თქვენი კონკრეტული საჭიროებისთვის. ხართ თუ არა სეზონური მკვლევარი, ან უბრალოდ ლაბორატორიაში დაიწყოთ, ამ განსხვავებების გაგება სასიცოცხლო მნიშვნელობისაა ზუსტი ექსპერიმენტული შედეგებისთვის. ეს არის ა უნდა წაკითხული ყველასთვის, ვინც მუშაობს ბუფერული გადაწყვეტილებებით ბიოლოგიაში, ქიმიაში ან მათთან დაკავშირებულ სფეროებში.

რა არის ფოსფატის ბუფერი? ახსნა

A ბუფერი გამოსავალი გადამწყვეტი ინსტრუმენტია მრავალ სამეცნიერო ექსპერიმენტში. მისი მთავარი საქმეა წინააღმდეგობა გაუწიოს ცვლილებებს PH როდესაც მცირე რაოდენობით მჟავა ან ბაზა არის დაემატა. ეს მნიშვნელოვანია, რადგან მრავალი ქიმიური რეაქცია, განსაკუთრებით ბიოლოგიურ სისტემებში, ძალიან მგრძნობიარეა pH– ის ცვლილებების მიმართ.

ფოსფატის ბუფერებიკერძოდ, ფართოდ გამოიყენება, რადგან მათ შეუძლიათ ბუფერი PH- ის მნიშვნელობათა სპექტრზე და შეესაბამება ბევრ ბიოლოგიურ სისტემას. ისინი მზადდება სხვადასხვა ფორმის გამოყენებით ფოსფატი, მოლეკულა, რომელიც შეიცავს ფოსფორს და ჟანგბადს. ტიპიური ფოსფატის ბუფერი შეიძლება დატევა ნარევი KH2PO4 (კალიუმის დიჰიდროგენის ფოსფატი) და K2HPO4 (დიპოტასიუმი წყალბადის ფოსფატი). ამ ორი კომპონენტის სპეციფიკური თანაფარდობა განსაზღვრავს ფინალს PH of ბუფერი.

რა განსხვავებაა KH2PO4 და K2HPO4 შორის?

გასაღები განსხვავება შორის KH2PO4 და K2HPO4 ტყუილია წყალბადი (თ) ატომები დატევა.

• KH2PO4 (კალიუმის დიჰიდროგენის ფოსფატი): ეს ნაერთი ასევე ცნობილია როგორც მონობაზული კალიუმის ფოსფატი. მას აქვს ორი წყალბადი ატომები. როდესაც წყალში იხსნება, ის მოქმედებს როგორც სუსტი მჟავა, პროტონის (H+) შემოწირულობა გადაწყვეტილება.

• K2HPO4 (დიპოტასიუმის წყალბადის ფოსფატი): ეს ნაერთი ასევე ცნობილია როგორც დიბასური კალიუმის ფოსფატი. მას მხოლოდ ერთი აქვს წყალბადი ატომ. როდესაც წყალში იხსნება, ის მოქმედებს როგორც სუსტი ბაზა, იღებს პროტონს (H+) გადაწყვეტილება.

ეს ერთი შეხედვით მცირე განსხვავება ქიმიურ სტრუქტურაში იწვევს ხსნარში მათი ქცევის მნიშვნელოვან განსხვავებებს. KH2PO4 ხელს უწყობს მჟავე თვისებებს ბუფერი, ხოლო K2HPO4 ხელს უწყობს ძირითადი (ან ტუტე) თვისებები.

როგორ მუშაობენ KH2PO4 და K2HPO4 ერთად ბუფერული ხსნარში?

KH2PO4 და K2HPO4 ერთად ვიმუშაოთ, როგორც კონიუგატის მჟავა-ბაზის წყვილი, რომ შექმნათ ფოსფატის ბუფერი. წონასწორობის რეაქცია შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შემდეგნაირად:

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

• KH2PO4 უზრუნველყოფს H2PO4- (დიჰიდროგენის ფოსფატი) იონები.
• K2HPO4 უზრუნველყოფს HPO42- (წყალბადის ფოსფატი) იონები.

როდესაც მცირე რაოდენობით მჟავა (თ+) არის დაემატა to ბუფერი, HPO42- იონები რეაგირებენ მჟავა, წონასწორობის მარცხნივ გადასვლა და ცვლილების მინიმუმამდე შემცირება PH. როდესაც მცირე რაოდენობით ბაზა (OH-) არის დაემატა, H2PO4- იონები რეაგირებენ ბაზასთან, წონასწორობა მარჯვნივ გადადიან და კვლავ ამცირებენ ცვლილებას PH. PH– ის ცვლილებების წინააღმდეგობის გაწევის ეს უნარი არის ის ბუფერი ძალიან სასარგებლო. თანაფარდობა იქნება დამატება ეფექტურად.

როგორ მოვამზადოთ ფოსფატის ბუფერული ხსნარი KH2PO4 და K2HPO4?

-მდე მომზადება a ფოსფატის ბუფერი გამოსავალი, დაგჭირდებათ:

1. KH2PO4 (კალიუმის დიჰიდროგენის ფოსფატი)
2. K2HPO4 (დიპოტასიუმი წყალბადის ფოსფატი)
3. გამოხდილი წყალი
4. PH მეტრი
5. გამტაცებლები და აურიეთ აღჭურვილობა

აქ არის ზოგადი პროცედურა (ყოველთვის გაიარეთ კონსულტაცია კონკრეტულად ოქმი თქვენი სასურველი PH და კონცენტრაცია):

1. განსაზღვრეთ თქვენი ბუფერის სასურველი pH და კონცენტრაცია. მაგალითად, შეიძლება დაგჭირდეთ 0,1 მ ფოსფატის ბუფერი pH 7.2 -ზე.

2. გამოთვალეთ KH2PO4 და K2HPO4- ის რაოდენობა. შეგიძლიათ გამოიყენოთ ჰენდერსონ-ჰასელბალჩი განტოლება ან ონლაინ რეჟიმში ბუფერი კალკულატორები სწორად დასადგენად პროპორცია ორი კომპონენტიდან. ჰენდერსონ-ჰასელბალჩის განტოლებაა:
   ph = pka + log ([hpo42-]/[h2po4-])
   სადაც PKA არის მუდმივი დაკავშირებული ფოსფატი იონი (დაახლოებით 7.2 ფოსფორის მეორე დისოციაციისთვის მჟავა).

3. გამოთვალეთ ბუფერში Kh2PO4 და K2HPO4- ის მოლები დამატება შესაბამისი მოლური წონა და ეს გეტყვით რამდენი გრამი დაამატეთ გამოსავალი.

4. გახსნა გამოთვლილი მასები KH2PO4 და K2HPO4 გამოხდილი წყლის მოცულობით, რომელიც ოდნავ ნაკლებია ვიდრე თქვენი საბოლოო სასურველი ტომი. მაგალითად, თუ გინდა 1 ლიტრი ბუფერი, დაიწყეთ დაახლოებით 800 მლ წყალი.

5. აურიეთ ხსნარი, სანამ მარილები მთლიანად არ დაიშლება.

6. გამოიყენეთ pH მრიცხველი ხსნარის pH- ის გასაზომად.

7. საჭიროების შემთხვევაში, შეცვალეთ pH, დაამატეთ მცირე რაოდენობით კონცენტრირებული ხსნარი ან KH2PO4 (pH- ის შესამცირებლად) ან K2HPO4 (pH- ის ასამაღლებლად).

8. სასურველი pH- ის მიღწევის შემდეგ, დაამატეთ გამოხდილი წყალი, რომ გამოსავალი საბოლოო სასურველ მოცულობამდე მიიტანოთ.

რა არის ფოსფატის ბუფერის pH დიაპაზონი?

ფოსფატის ბუფერები ყველაზე ეფექტურია PH დიაპაზონი დაახლოებით 6.0 -დან 8.0 -მდე. ეს იმიტომ ხდება, რომ PKA წყალბადის ფოსფატი/დიჰიდროგენი ფოსფატი წონასწორობა დაახლოებით 7.2. განსაზღვრული არ ბუფერული შესაძლებლობები ყველაზე მაღალია, როდესაც PH PKA მნიშვნელობასთან ახლოს არის. მიუხედავად იმისა, რომ ის ყველაზე ეფექტურია 7.2 -მდე, მას შეუძლია ბუფერი დიაპაზონის დიაპაზონში, მათ შორის ოდნავ ტუტე 7.4.

ამასთან, მნიშვნელოვანია აღინიშნოს, რომ ეფექტურია ბუფერი დიაპაზონი შეიძლება ოდნავ გახანგრძლივდეს მისაღები ტოლერანტობის მიხედვით PH კონკრეტული პროგრამის შეცვლა. განუსაზღვრელი არტიკლი ფოსფატის ბუფერი შეიძლება მაინც უზრუნველყოს ზოგი ბუფერული სიმძლავრე ამ დიაპაზონის გარეთ, მაგრამ ის ნაკლებად ეფექტური იქნება წინააღმდეგობის გაწევაში PH ცვლილებები. განსაზღვრული არ ფოსფატის ბუფერი დიაპაზონი იდეალურია მრავალი ბიოლოგიური პროგრამისთვის.

როგორ ავირჩიო KH2PO4 და K2HPO4 შორის ჩემი ექსპერიმენტისთვის?

არჩევანი გამოყენებას შორის KH2PO4 ან K2HPO4 მარტო, ან კომბინაციით, მთლიანად დამოკიდებულია სასურველზე PH შენი გადაწყვეტილება.

• თუ მჟავე გჭირდებათ გადაწყვეტილება, პირველ რიგში გამოიყენებდით KH2PO4.
• თუ გჭირდებათ ძირითადი ან ტუტე გადაწყვეტილება, პირველ რიგში გამოიყენებდით K2HPO4.
• თუ გჭირდებათ ნეიტრალური ან ახლო ნეიტრალური PH, თქვენ უნდა გამოიყენოთ ა არევა ორივე KH2PO4 და K2HPO4 შექმნას ა ბუფერი. ზუსტი პროპორცია ორივესგან იქნება დამოკიდებული სპეციფიკაზე PH თქვენ ცდილობთ მიაღწიოთ.

იშვიათია ამ ნაერთების მხოლოდ ერთი გამოყენება კვლევის გარემოში. ყველაზე ხშირად, თქვენ აპირებთ შექმნას ა ბუფერი გამოსავალი სტაბილიზაციისთვის PH რეაქციის ან გადაწყვეტილება.

შემიძლია გამოვიყენო ფოსფორის მჟავა (H3PO4) ფოსფატის ბუფერის გასაკეთებლად?

დიახ, შეგიძლიათ გამოიყენოთ ფოსფორის მჟავა (H3PO4) მომზადება a ფოსფატის ბუფერი. თუმცა, ფოსფორის მჟავა ტრიპროზია მჟავა, რაც მას აქვს სამი იონიზაციური წყალბადის ატომები. ეს იწვევს სამი განსხვავებული დისოციაციის ნაბიჯს, თითოეულს აქვს საკუთარი PKA ღირებულება:

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

გააკეთოს ა ბუფერი გამოყენება H3PO4, ჩვეულებრივ დამატება ძლიერი ბაზა, მოსწონს კო (კალიუმის ჰიდროქსიდი) ან ნატრიუმი ჰიდროქსიდი (NaOH), ნაწილობრივ განეიტრალება მჟავა და შექმენით სასურველი პროპორცია * ფოსფატი სახეობები. მაგალითად, შექმნათ ა ბუფერი ირგვლივ PH 7, შენ გინდა დამატება საკმარისი ბაზა, რომ მიაღწიოს მეორე დისოციაციის ნაბიჯს, შექმნას H2PO4- და HPO42- ნაზავი. განსაზღვრული არ ბუფერი ზონა ფოსფორის მჟავა ვრცელდება მრავალჯერადი დიაპაზონში.

გამოყენება H3PO4 შეიძლება იყოს უფრო რთული, ვიდრე გამოყენება KH2PO4 და K2HPO4 პირდაპირ, რადგან საჭიროა ფრთხილად გააკონტროლოთ ბაზის რაოდენობა დაემატა სასურველთან მისასვლელად PH. ამასთან, ეს შეიძლება იყოს სასარგებლო მიდგომა, თუ მხოლოდ გაქვთ ფოსფორის მჟავა ხელმისაწვდომია, ან გსურთ შექმნათ ა გადაწყვეტილება უფრო მაღალი იონური ძალა.

რატომ არის KH2PO4 მჟავა და K2HPO4 ძირითადი?

მჟავიანობა KH2PO4 და საფუძველი K2HPO4 უშუალოდ ეხება მათ ქიმიურ სტრუქტურებს და როგორ ურთიერთქმედებენ ისინი წყალთან.

• KH2PO4 (კალიუმის დიჰიდროგენის ფოსფატი): როდის KH2PO4 წყალში იხსნება, ის იშლება K+ იონებსა და H2PO4- იონებში. განსაზღვრული არ დიჰიდროგენის ფოსფატი იონი (H2PO4-) შეიძლება იმოქმედოს როგორც სუსტი მჟავა, პროტონის (H+) წყალში შესაწირავი:
  H2PO4- + H2O ⇌ HPO42- + H3O +
  H3O+ (ჰიდრონიუმის იონების) ფორმირება ზრდის მჟავა კონცენტრაცია გადაწყვეტილება, მჟავე.

• K2HPO4 (დიპოტასიუმის წყალბადის ფოსფატი): როდის K2HPO4 წყალში იხსნება, ის იშლება 2K+ იონებად და HPO42- იონებში. განსაზღვრული არ წყალბადის ფოსფატი იონი (HPO42-) შეუძლია იმოქმედოს როგორც სუსტი ბაზა, მიიღოს პროტონი (H+) წყლისგან:
  HPO42- + H2O ⇌ H2PO4- + OH-
  OH- (ჰიდროქსიდის იონების) ფორმირება ზრდის ბაზას კონცენტრაცია In გადაწყვეტილება, მისი ძირითადი ან ტუტე.

როგორ შეცვალოთ ფოსფატის ბუფერის pH?

რეგულირება PH a ფოსფატის ბუფერი საერთოა ტექნიკა In ლაბორატორია. აქ მოცემულია როგორ გავაკეთოთ ეს:

1. გაზომეთ საწყისი pH: გამოიყენეთ კალიბრირებული pH მრიცხველი, რომ ზუსტად გაზომოთ PH შენი ბუფერი გამოსავალი.
2. გადაწყვიტეთ კორექტირების მიმართულება: დაადგინეთ, გჭირდებათ თუ არა გაზრდა ან შემცირება PH.
3. დაამატეთ შესაბამისი გამოსავალი:
   • PH- ის შესამცირებლად (გახადეთ ეს უფრო მჟავე): ნელა დამატება განზავებული გადაწყვეტილება * KH2PO4 ან განზავებული გადაწყვეტილება ძლიერი მჟავა როგორც HCL (ჰიდროქლორიული მჟავა), მიუხედავად იმისა, რომ მუდმივად აკვირდება PH pH მრიცხველით.
   • PH- ის ასამაღლებლად (გახადეთ იგი უფრო ძირითადი/ტუტე): ნელა დამატება განზავებული გადაწყვეტილება * K2HPO4 ან განზავებული გადაწყვეტილება ძლიერი ბაზის მსგავსი კო (კალიუმის ჰიდროქსიდი) ან NaOH (ნატრიუმი ჰიდროქსიდი), ხოლო მუდმივად მონიტორინგს PH pH მრიცხველით.
4. საფუძვლიანად აურიეთ: უზრუნველყოს გადაწყვეტილება თითოეული დამატების შემდეგ კარგად არის შერეული.
5. შეაჩერე, როდესაც სასურველი pH- ს მიაღწევს: განაგრძეთ რეგულირების დამატება გადაწყვეტილება მცირე მონაკვეთებით, სანამ pH მრიცხველი არ წაიკითხავს სასურველს PH მნიშვნელობა. ფრთხილად იყავით, რომ არ გადაიტანოთ.

მნიშვნელოვანი შენიშვნა: ყოველთვის დამატება რეგულირება გადაწყვეტილება ნელა და მცირე რაოდენობით, მიუხედავად იმისა, რომ მუდმივად აურიეთ და აკვირდება PH. ეს ხელს უშლის დრამატულს PH იცვლება და უზრუნველყოფს ბუფერი ინარჩუნებს მას ბუფერული შესაძლებლობები. შეგიძლიათ მითითება კანდის ქიმიური ნატრიუმის აცეტატი დოკუმენტაცია საუკეთესო ქიმიკატების საუკეთესო პრაქტიკის შერევის მიზნით.

რა არის ფოსფატის ბუფერების ზოგიერთი ჩვეულებრივი პროგრამა?

ფოსფატის ბუფერები წარმოუდგენლად მრავალფეროვანია და გამოიყენება ფართო სპექტრში, მათ შორის:

• ბიოლოგიური კვლევა: შენარჩუნება PH უჯრედების კულტურები, ცილა გადაწყვეტილებები და ფერმენტის რეაქციები. PBS გამოსავალი, მაგალითად, არის ფოსფატი ბუფერული მარილიანი.
• მოლეკულური ბიოლოგია: დნმ და რნია მოპოვება, ელექტროფორეზი და სხვა მოლეკულური ბიოლოგია ტექნიკა.
• ბიოქიმია: ფერმენტის კინეტიკის შესწავლა, ცილა გაწმენდა და სხვა ბიოქიმიური პროცესები.
• ქიმია: როგორც ა ბუფერი ქიმიურ რეაქციებსა და ტიტრებში.
• ფარმაცევტული ინდუსტრია: წამლებისა და მედიკამენტების ფორმულირება.
• კვების მრეწველობა: მაკონტროლებელი PH საკვების გადამუშავებაში და შენარჩუნებაში.
• სამრეწველო წყლის მკურნალობა: კანდის ქიმიკატები გთავაზობთ მრავალფეროვან ფოსფატს რომლებიც ხშირად გამოიყენება წყლის დამუშავების პროცესში.

ბიოშეღწევადობა და tunable PH დიაპაზონი ფოსფატის ბუფერები გახადეთ ისინი ღირებული ინსტრუმენტი მრავალ სხვადასხვა სფეროში. სპეციფიკური კონცენტრაცია და PH of ბუფერი შეირჩევა კონკრეტული განაცხადის მოთხოვნების საფუძველზე.

ფოსფატის ბუფერული მომზადების პრობლემების მოგვარება

აქ მოცემულია რამდენიმე საერთო პრობლემა ფოსფატის ბუფერები და როგორ გადავწყვიტოთ ისინი:

• pH არ არის სტაბილური:

  • დარწმუნდით, რომ თქვენი pH მრიცხველი სწორად არის დაკალიბრებული. გამოიყენეთ ახალი კალიბრაცია ბუფერები და მიჰყევით მწარმოებლის მითითებებს.
  • დარწმუნდით, რომ მარილები მთლიანად დაიშალა. აურიეთ გადაწყვეტილება საფუძვლიანად, სანამ მყარი ნაწილაკები არ დარჩება.
  • გამოიყენეთ მაღალი ხარისხის, სუფთა ქიმიკატები. მინარევებმა შეიძლება გავლენა მოახდინოს PH და ბუფერული შესაძლებლობები. კანდის ქიმიური ამაყობს სიწმინდით.
  • შეამოწმეთ დაბინძურება. დარწმუნდით, რომ თქვენი მინის ნაწარმი და წყალი სუფთაა და დამაბინძურებლებისგან.
  • დაამატეთ ყველა კომპონენტი? შეამოწმეთ რომ სწორია მასა ყველა კომპონენტისთვის.

• pH ძალიან მაღალია ან ძალიან დაბალია:

  • ორჯერ შეამოწმეთ თქვენი გამოთვლები. დარწმუნდით, რომ გამოიყენეთ სწორი რაოდენობით KH2PO4 და K2HPO4.
  • ფრთხილად შეცვალეთ pH განზავებული გადაწყვეტილებების გამოყენებით KH2PO4 (დაბლა PH) ან K2HPO4 (ასამაღლებლად PH), ან განზავებული HCL ან კო როგორც ზემოთ იყო აღწერილი.

• ნალექი ფორმები ბუფერში:

  • ეს შეიძლება მოხდეს იმ შემთხვევაში, თუ ბუფერის კონცენტრაცია ძალიან მაღალია. სცადეთ განზავება ბუფერი.
  • ფოსფატის ზოგიერთ მარილს აქვს შეზღუდული ხსნადობა. დარწმუნდით, რომ თქვენ არ აღემატება ხსნადობის ზღვარს მარილები თქვენ იყენებთ.
  • ტემპერატურამ შეიძლება გავლენა მოახდინოს ხსნადობაზე. რაღაც ფოსფატი მარილები ნაკლებად ხსნადია დაბალ ტემპერატურაზე.
  • დაბინძურება. დარწმუნდით თქვენი ქიმიკატი რეაგენტები თავისუფლდებიან დაბინძურებისგან, და რომ თქვენ მუშაობთ სტერილურ პირობებში, თავისუფალი გარედან დამაბინძურებლებისგან.

• არ შემიძლია ჩემი სასურველი pH

  • თუ თქვენ მიჰყევით ა ოქმი თქვენ ვერ მიაღწევთ მითითებულ pH- ს, შეეცადეთ ეძებოთ ინტერნეტი. კვლევითიGate ჰყავს მეცნიერთა ძლიერი საზოგადოება, რომლებიც იზიარებენ თავიანთ გამოცდილებას და შეგიძლიათ იპოვოთ ახსნა. თუ შეკითხვა თქვენს კონკრეტულ ფოსფატის ბუფერზე არ ყოფილა იკითხა, შენ შეიძლება მოყოლა თქვენი შეკითხვა ანალოგიურზე.

ძირითადი ნაბიჯები

• KH2PO4 (კალიუმი დიჰიდროგენის ფოსფატი) K2HPO4 (დიპოტასიუმი წყალბადის ფოსფატი) არის ძირითადი კომპონენტები ფოსფატის ბუფერები.
• KH2PO4 მჟავეა, ხოლო K2HPO4 არის ძირითადი.
• განსაზღვრული არ პროპორცია * KH2PO4 და K2HPO4 განსაზღვრავს PH of ბუფერი გამოსავალი.
• ფოსფატის ბუფერები ეფექტურია PH დიაპაზონი 6.0 -დან 8.0 -მდე.
• შეგიძლია მოამზადეთ ფოსფატის ბუფერები გამოყენება KH2PO4 და K2HPO4, ან ტიტრით ფოსფორის მჟავა (H3PO4) ძლიერი ბაზით.
• მზრუნველი PH რეგულირება და პრობლემების მოგვარება აუცილებელია წარმატებისთვის ბუფერი მომზადება.
• თუ თქვენ ამზადებთ ბუფერს H3PO4 ტიტრატი კო სანამ გადაწყვეტილება აღწევს სასურველ pH- ს.
• წასასვლელად KH2PO4 -მდე K2HPO4 თქვენ დაგჭირდებათ დაამატე კოჰ.
• საპირისპიროდ გამოიყენეთ HCL.

ეს ყოვლისმომცველი სახელმძღვანელო უზრუნველყოფს მყარ საფუძველს გაგებისა და გამოყენებისთვის ფოსფატის ბუფერები თქვენს საქმეში. დაიმახსოვრე, რომ ყოველთვის გაიარეთ კონსულტაცია კონკრეტულ ოქმებთან და უსაფრთხოების სახელმძღვანელო პრინციპების შესახებ. წარმატებებს გისურვებთ.