KH2PO4 pret K2HPO4: izpratne par galvenajām fosfātu buferu atšķirībām

Šajā rakstā ir izskaidrotas atšķirības starp KH2PO4 (kālija dihidrogēna fosfātu) un K2HPO4 (dipotija ūdeņraža fosfāts), diviem parastiem fosfātu buferšķīdumu komponentiem. Mēs iedziļināsimies viņu ķīmiskajās īpašībās, kā tie darbojas buferos un kā izvēlēties pareizo jūsu īpašajām vajadzībām. Neatkarīgi no tā, vai esat pieredzējis pētnieks vai vienkārši sākat darbu laboratorijā, precīziem eksperimentāliem rezultātiem ir svarīgi izprast šo atšķirību. Tas ir a obligāti jāizlasa Ikvienam, kas strādā ar bufera risinājumiem bioloģijā, ķīmijā vai saistītās jomās.

Kas ir fosfāta buferis? Paskaidrojums

A buferis Risinājums ir būtisks līdzeklis daudzos zinātniskos eksperimentos. Tās galvenais darbs ir pretoties izmaiņām ph Kad neliels daudzums skābi vai bāze ir pievienotsApvidū Tas ir svarīgi, jo daudzas ķīmiskas reakcijas, it īpaši bioloģiskās sistēmās, ir ļoti jutīgas pret pH izmaiņām.

Fosfāta buferi, jo īpaši, tiek plaši izmantoti, jo viņi var buferis PH vērtību diapazonā un ir savietojami ar daudzām bioloģiskām sistēmām. Tie tiek izgatavoti, izmantojot dažādas formas fosfāts, molekula, kas satur fosforu un skābekli. Tipisks fosfāta buferis izturēšanās ietvert maisījums Kh2po4 (kālija dihidrogēna fosfāts) un K2HPO4 (dipotijs ūdeņraža fosfāts). Šo divu komponentu īpašā attiecība nosaka finālu ph no buferis.

Kāda ir atšķirība starp KH2PO4 un K2HPO4?

Atslēga atšķirība starp Kh2po4 un K2HPO4 melo to skaitā ūdeņradis H) atomi viņi ietvert.

• Kh2po4 (Kālija dihidrogēna fosfāts): Šis savienojums ir pazīstams arī kā Monobasic kālija fosfātsApvidū Tam ir divi ūdeņradis atomi. Izšķīdinot ūdenī, tas darbojas kā vājš skābi, ziedojot protonu (h+) šķīdums.

• K2HPO4 (Dipotija ūdeņraža fosfāts): Šis savienojums ir pazīstams arī kā dibāzs kālija fosfātsApvidū Tam ir tikai viens ūdeņradis Atoms. Kad tas izšķīdina ūdenī, tā darbojas kā vāja bāze, pieņemot protonu (H+) no šķīdums.

Šīs šķietami nelielās ķīmiskās struktūras atšķirības rada būtiskas atšķirības to uzvedībā šķīdumā. Kh2po4 veicina skābās īpašības buferis, kamēr K2HPO4 veicina pamata (vai sārmains) īpašības.

Kā KH2PO4 un K2HPO4 darbojas kopā buferšķīdumā?

Kh2po4 un K2HPO4 Strādājiet kopā kā konjugēta skābes bāzes pāris, lai izveidotu a fosfāta buferisApvidū Līdzsvara reakciju var attēlot šādi:

H2PO4- (aq) + h2o (l) ⇌ hpo42- (aq) + h3o + (aq)

• Kh2po4 Nodrošina H2PO4- (dihidrogēna fosfāts) joni.
• K2HPO4 Nodrošina HPO42- (ūdeņraža fosfāts) joni.

Kad neliels daudzums skābi (H+) ir pievienots uz buferis, HPO42 joni reaģē ar skābi, līdzsvara maiņu pa kreisi un samazinot izmaiņas phApvidū Kad ir neliels daudzums pamatnes (OH-) pievienots, h2po4 joni reaģē ar pamatni, mainot līdzsvaru pa labi un atkal samazinot izmaiņas phApvidū Šī spēja pretoties pH izmaiņām ir tā, kas padara a buferis tik noderīgs. Attiecība būs pievienot attiecībā uz efektu.

Kā sagatavot fosfāta buferšķīdumu ar KH2PO4 un K2HPO4?

Līdz sagatavot a fosfāta buferis Risinājums, jums būs nepieciešams:

1. Kh2po4 (kālija dihidrogēna fosfāts)
2. K2HPO4 (dipotijs ūdeņraža fosfāts)
3. Destilēts ūdens
4. PH mērītājs
5. Vārglāzes un maisīšanas aprīkojums

Šeit ir vispārīga procedūra (vienmēr konsultējieties ar konkrētu protokols Par jūsu vēlamo ph un koncentrācija):

1. Nosakiet vēlamo bufera pH un koncentrāciju. Piemēram, jūs varētu vēlēties 0,1 m fosfāta buferis pie pH 7,2.

2. Aprēķiniet nepieciešamo KH2PO4 un K2HPO4 daudzumu. Jūs varat izmantot Henderson-Hasselbalch vienādojums vai tiešsaistē buferis kalkulatori, lai noteiktu pareizo attiecība no diviem komponentiem. Hendersona-Haselbalčas vienādojums ir:
   pH = pKa + log ([hpo42-]/[h2po4-])
   Kur PKA ir nemainīga, kas saistīta ar fosfāts jons (aptuveni 7,2 fosforiskai disociācijai skābi).

3. Aprēķiniet KH2PO4 un K2HPO4 molus buferšķīdumā, pēc tam pievienot attiecīgais molārais svars, un tas jums pateiks, cik gramus pievienot šķīdums.

4. Izšķīdināt aprēķinātās masas Kh2po4 un K2HPO4 destilēta ūdens tilpumā, kas ir nedaudz mazāks par jūsu galīgo vēlamo tilpumsApvidū Piemēram, ja vēlaties 1 litru buferis, sāciet ar apmēram 800 ml ūdens.

5. Maisiet šķīdumu, līdz sāļi ir pilnībā izšķīduši.

6. Izmantojiet pH mērītāju, lai izmērītu šķīduma pH.

7. Ja nepieciešams, pielāgojiet pH, pievienojot nelielu daudzumu koncentrēta šķīduma vai nu KH2PO4 (lai pazeminātu pH), vai k2HPO4 (lai paaugstinātu pH).

8. Kad vēlamais pH ir sasniegts, pievienojiet destilētu ūdeni, lai šķīdumu iegūtu vēlamajam tilpumam.

Kāds ir fosfāta bufera pH diapazons?

Fosfāta buferi ir visefektīvākie ph diapazons no aptuveni 6,0 līdz 8,0. Tas ir tāpēc, ka PKA ūdeņraža fosfāts/dihidrogēns fosfāts Līdzsvars ir ap 7,2. Līdz buferizācijas spēja ir visaugstākais, ja ph ir tuvu PKA vērtībai. Lai gan tas ir visefektīvākais tuvu 7,2, tas var buferis vērtību diapazonā, ieskaitot nedaudz sārmains 7.4.

Tomēr ir svarīgi atzīmēt, ka efektīvs buferis Diapazons var būt nedaudz paplašināts atkarībā no pieņemamās tolerances pret ph izmaiņas noteiktā lietojumprogrammā. Izšķirt fosfāta buferis Varētu vēl dažus nodrošināt buferizēšana ietilpība ārpus šī diapazona, bet tā būs mazāk efektīva pretošanās ph izmaiņas. Līdz fosfāta buferis Diapazons ir ideāli piemērots daudziem bioloģiskiem pielietojumiem.

Kā es varu izvēlēties starp KH2PO4 un K2HPO4 savam eksperimentam?

Izvēle starp lietošanu Kh2po4 vai K2HPO4 vienatnē vai kombinācijā ir pilnībā atkarīgs no vēlamā ph par jūsu šķīdums.

• Ja jums ir nepieciešams skābs šķīdums, jūs galvenokārt izmantotu Kh2po4.
• Ja jums ir nepieciešams pamats vai sārmains šķīdums, jūs galvenokārt izmantotu K2HPO4.
• Ja jums ir nepieciešams neitrāls vai gandrīz neitrāls ph, jums būs jāizmanto a sajaukt no abiem Kh2po4 un K2HPO4 Lai izveidotu a buferisApvidū Precīzs attiecība no abiem būs atkarīgs no konkrētā ph Jūs mēģināt sasniegt.

Reti ir izmantot tikai vienu no šiem savienojumiem pētniecības vidē. Visbiežāk jūsu mērķis ir izveidot a buferis risinājums, lai stabilizētu ph reakcijas vai šķīdums.

Vai es varu izmantot fosforskābi (H3PO4), lai izveidotu fosfāta buferšķīdumu?

Jā, jūs varat izmantot fosforskābe (H3PO4) uz sagatavot a fosfāta buferisApvidū Tomēr fosforskābe ir triprotisks skābi, tas nozīmē, ka tam ir trīs jonizējami ūdeņraža atomi. Tas noved pie trim dažādiem disociācijas posmiem, katrs ar savu PKA vērtību:

1. H3PO4 ⇌ H + + H2PO4- (PKA1 ≈ 2,15)
2. H2PO4- ⇌ H + + HPO42- (PKA2 ≈ 7,20)
3. HPO42- ⇌ H + + PO43- (PKA3 ≈ 12,35)

Lai izveidotu a buferis lietošana H3PO4, jūs parasti to darītu pievienot spēcīga bāze, piemēram Kohs (kālija hidroksīds) vai nātrijs hidroksīds (NaOH), lai daļēji neitralizētu skābi un izveidojiet vēlamo attiecība no fosfāts sugas. Piemēram, lai izveidotu a buferis apkārt ph 7, tu gribētu pievienot pietiekami daudz pamatnes, lai sasniegtu otro disociācijas soli, izveidojot H2PO4- un HPO42- maisījumu. Līdz buferis zona par fosforskābe paplašinās līdz vairākiem diapazoniem.

Lietošana H3PO4 var būt sarežģītāks nekā lietošana Kh2po4 un K2HPO4 tieši, jo jums rūpīgi jākontrolē bāzes daudzums pievienots Lai sasniegtu vēlamo phApvidū Tomēr tā var būt noderīga pieeja, ja jums ir tikai fosforskābe pieejams vai vēlaties izveidot a šķīdums ar augstāku jonu spēks.

Kāpēc KH2PO4 ir skābe un K2HPO4 ir pamata?

Skābums Kh2po4 un pamatotība K2HPO4 Saistieties tieši ar to ķīmiskajām struktūrām un to, kā tās mijiedarbojas ar ūdeni.

• KH2PO4 (kālija dihidrogēna fosfāts): Kad Kh2po4 Izšķīst ūdenī, tas sadalās K+ jonos un H2PO4 joslos. Līdz dihidrogēna fosfāts jons (H2po4-) var darboties kā vājš skābi, ziedojot protonu (h+) ūdenim:
  H2PO4- + H2O ⇌ HPO42- + H3O +
  H3O+ (hidronija jonu) veidošanās palielina skābi koncentrācija šķīdums, padarot to skābu.

• K2HPO4 (dipotija ūdeņraža fosfāts): Kad K2HPO4 Izšķīdina ūdenī, tas sadalās 2K+ jonos un HPO42 jonos. Līdz Ūdeņraža fosfāta jons (HPO42-) var darboties kā vāja bāze, pieņemot protonu (H+) no ūdens:
  HPO42- + H2O ⇌ H2PO4- + OH-
  OH- (hidroksīda jonu) veidošanās palielina pamatni koncentrācija par šķīdums, padarot to par pamata vai sārmains.

Kā pielāgot fosfāta bufera pH?

Pielāgojot ph a fosfāta buferis ir izplatīts tehnika par laboratorijaApvidū Lūk, kā to izdarīt:

1. Izmērīt sākotnējo pH: Izmantojiet kalibrētu pH mērītāju, lai precīzi izmērītu ph par jūsu buferis šķīdums.
2. Izlemiet par pielāgošanas virzienu: Noteikt, vai jums ir jāpalielina vai jāsamazina ph.
3. Pievienojiet atbilstošo risinājumu:
   • Lai pazeminātu pH (padarīt to skābāku): Lēnām pievienot atšķaidīts šķīdums no Kh2po4 vai atšķaidīts šķīdums spēcīga skābi piemēram, Hcl (hidrohlorisks skābi), nepārtraukti uzraugot ph ar pH mērītāju.
   • Paaugstināt pH (padarīt to par pamata/sārmainu): Lēnām pievienot atšķaidīts šķīdums no K2HPO4 vai atšķaidīts šķīdums no spēcīgas bāzes, piemēram, Kohs (kālija hidroksīds) vai NaOH (nātrijs hidroksīds), nepārtraukti uzraugot ph ar pH mērītāju.
4. Rūpīgi samaisiet: Nodrošināt šķīdums pēc katra pievienošanas ir labi sajaukts.
5. Apstājieties, kad tiek sasniegts vēlamais pH: Turpiniet pievienot pielāgošanu šķīdums nelielos solos, līdz pH mērītājs nolasa vēlamo ph vērtība. Esiet piesardzīgs, lai nepārsniegtu.

Svarīga piezīme: Vienmēr pievienot Pielāgošana šķīdums lēnām un nelielos daudzumos, nepārtraukti maisot un uzraugot phApvidū Tas novērš krasi ph mainās un nodrošina buferis Uztur tā buferizācijas spējaApvidū Jūs varat atsaukties Kand ķīmiskais nātrija acetāts Dokumentācija labākās prakses sajaukšanai ar līdzīgām ķīmiskām vielām.

Kādi ir fosfātu buferu kopīgi pielietojumi?

Fosfāta buferi ir neticami daudzpusīgi un tiek izmantoti visdažādākajās lietojumprogrammās, ieskaitot:

• Bioloģiskais pētījums: Uzturot ph šūnu kultūru, proteīns risinājumi un fermentu reakcijas. PBS šķīdums, piemēram, ir fosfāts Buferizēts fizioloģiskais šķīdums.
• Molekulārā bioloģija: DNS un RNS ekstrakcija, elektroforēze un citi molekulārs bioloģija paņēmieni.
• Bioķīmija: Fermentu kinētikas studēšana, proteīns attīrīšana un citi bioķīmiskie procesi.
• Ķīmija: Kā buferis Ķīmiskās reakcijās un titrējumos.
• Farmācijas nozare: Narkotiku un medikamentu formulēšana.
• Pārtikas rūpniecība: Kontrolējošs ph Pārtikas pārstrādē un saglabāšanā.
• Rūpnieciskā ūdens procedūras: Kand's Chemicals piedāvā dažādus fosfātus kurus bieži izmanto ūdens apstrādē.

Bioloģiskā savietojamība un noskaņojama ph daudz fosfāta buferi Padariet tos par vērtīgu rīku daudzās dažādās jomās. Konkrētais koncentrācija un ph no buferis tiks izvēlēts, pamatojoties uz konkrētās lietojumprogrammas prasībām.

Fosfāta bufera sagatavošanas problēmu novēršana

Šeit ir dažas izplatītas problēmas, kas rodas, gatavojoties fosfāta buferi un kā tos atrisināt:

• pH nav stabils:

  • Pārliecinieties, ka jūsu pH mērītājs ir pareizi kalibrēts. Izmantojiet svaigu kalibrēšanu buferi un ievērojiet ražotāja norādījumus.
  • Pārliecinieties, ka sāļi ir pilnībā izšķīduši. Maisa šķīdums rūpīgi, līdz nepaliek cietas daļiņas.
  • Izmantojiet augstas kvalitātes, tīras ķīmiskas vielas. Piemaisījumi var ietekmēt ph un buferizācijas spēja. Kand ķīmiskā viela lepojas ar tīrību.
  • Pārbaudiet, vai nav piesārņojuma. Pārliecinieties, ka stikla trauki un ūdens ir tīrs un bez piesārņotājiem.
  • Vai jūs pievienojāt visas sastāvdaļas? Pārbaudiet, lai redzētu, ka pareizais misija visām sastāvdaļām.

• pH ir pārāk augsts vai pārāk zems:

  • Veiciet vēlreiz pārbaudiet savus aprēķinus. Pārliecinieties, ka esat izmantojis pareizo daudzumu Kh2po4 un K2HPO4.
  • Rūpīgi pielāgojiet pH Izmantojot atšķaidītus šķīdumus Kh2po4 (lai nolaistu ph) vai K2HPO4 (pacelt ph) vai atšķaidiet Hcl vai Kohs kā aprakstīts iepriekš.

• Stiepšanas formas buferšķīdumā:

  • Tas var notikt, ja bufera koncentrācija ir pārāk augsta. Mēģiniet atšķaidīt buferis.
  • Dažiem fosfātu sāļiem ir ierobežota šķīdība. Pārliecinieties, ka jūs nepārsniedzat šķīdības robežu sāļi jūs izmantojat.
  • Temperatūra var ietekmēt šķīdību. Kaut kā fosfāts Sāļi ir mazāk šķīstoši zemākā temperatūrā.
  • PiesārņojumsApvidū Pārliecinieties savu ķīmisks Reaģentiem nav piesārņojuma un ka jūs strādājat sterilos apstākļos, bez ārējiem piesārņotājiem.

• Nevar iegūt manu vēlamo pH

  • Ja esat sekojis a protokols un jūs nesasniedzat norādīto pH, mēģiniet aplūkot internets. Pētnieciskais līdzeklis ir spēcīga zinātnieku kopiena, kas dalās pieredzē, un jūs varat atrast paskaidrojumsApvidū Ja jautājums par jūsu īpašo fosfātu buferi nav bijis jautāts, jūs varat saistīt Jūsu jautājums līdzīgam.

Galvenie paņēmieni

• Kh2po4 (Kālijs dihidrogēna fosfāts) un K2HPO4 (dipotijs ūdeņraža fosfāts) ir galvenās sastāvdaļas fosfāta buferi.
• Kh2po4 ir skābs, kamēr K2HPO4 ir pamata.
• Līdz attiecība no Kh2po4 un K2HPO4 nosaka ph no buferis šķīdums.
• Fosfāta buferi ir efektīvi ph diapazons no 6,0 līdz 8,0.
• Jūs varat Sagatavojiet fosfātu buferus lietošana Kh2po4 un K2HPO4, vai titrējot fosforskābe (H3PO4) ar spēcīgu bāzi.
• Uzmanīgs ph Pielāgošana un problēmu novēršana ir būtiska veiksmīgai buferis sagatavošana.
• Ja jūs gatavojat buferi no H3PO4 titrēt ar Kohs līdz šķīdums sasniedz vēlamo pH.
• Iet no Kh2po4 līdz K2HPO4 Jums vajadzēs Pievienot KOH.
• Pretējā gadījumā izmantojiet Hcl.

Šis visaptverošais ceļvedis nodrošina stabilu pamatu izpratnei un izmantošanai fosfāta buferi Jūsu darbā. Atcerieties vienmēr konsultēties ar specifiskiem protokoliem un drošības vadlīnijām jūsu eksperimentiem. Veiksmi.