Artikel ini menerangkan perbezaan antara KH2PO4 (kalium dihydrogen fosfat) dan K2HPO4 (Dipotassium hidrogen fosfat), dua komponen umum penyelesaian penampan fosfat. Kami akan menyelidiki sifat kimia mereka, bagaimana ia berfungsi dalam penampan, dan bagaimana memilih yang sesuai untuk keperluan khusus anda. Sama ada anda seorang penyelidik yang berpengalaman atau baru bermula di makmal, memahami perbezaan ini adalah penting untuk hasil eksperimen yang tepat. Ini adalah mesti dibaca Bagi sesiapa yang bekerja dengan penyelesaian penampan dalam bidang biologi, kimia, atau bidang yang berkaitan.
Apakah penampan fosfat? Penjelasan
A penampan Penyelesaian adalah alat penting dalam banyak eksperimen saintifik. Tugas utamanya adalah untuk menentang perubahan dalam Ph Apabila jumlah kecil asid atau asas adalah ditambah. Ini penting kerana banyak tindak balas kimia, terutama yang dalam sistem biologi, sangat sensitif terhadap perubahan pH.
Buffer fosfat, khususnya, digunakan secara meluas kerana mereka boleh penampan Lebih dari pelbagai nilai pH dan serasi dengan banyak sistem biologi. Mereka dibuat menggunakan pelbagai bentuk fosfat, molekul yang mengandungi fosforus dan oksigen. Biasa Penampan fosfat mungkin mengandungi campuran KH2PO4 (kalium dihydrogen fosfat) dan K2HPO4 (Dipotassium Hidrogen fosfat). Nisbah spesifik kedua -dua komponen ini menentukan final Ph daripada penampan.
Apakah perbezaan antara KH2PO4 dan K2HPO4?
Kunci perbezaan antara KH2PO4 dan K2HPO4 terletak pada bilangan Hidrogen (H) atom mereka mengandungi.
- KH2PO4 (Kalium dihydrogen fosfat): Kompaun ini juga dikenali sebagai monobasic Potassium fosfat. Ia mempunyai dua Hidrogen atom. Apabila dibubarkan di dalam air, ia bertindak sebagai lemah asid, menderma proton (H+) ke penyelesaian.
- K2HPO4 (Dipotassium Hydrogen Phosphate): Kompaun ini juga dikenali sebagai Dibasic Potassium fosfat. Ia hanya mempunyai satu Hidrogen atom. Apabila dibubarkan di dalam air, ia bertindak sebagai asas yang lemah, menerima proton (h+) dari penyelesaian.
Perbezaan kecil dalam struktur kimia ini membawa kepada perbezaan yang signifikan dalam tingkah laku mereka dalam penyelesaian. KH2PO4 menyumbang kepada sifat berasid penampan, sementara K2HPO4 menyumbang kepada asas (atau alkali) sifat.
Bagaimanakah KH2PO4 dan K2HPO4 berfungsi bersama dalam penyelesaian penampan?
KH2PO4 dan K2HPO4 bekerjasama sebagai pasangan asid conjugate untuk membuat a Penampan fosfat. Reaksi keseimbangan boleh diwakili seperti berikut:
H2PO4- (aq) + H2O (L) ⇌ HPO42- (aq) + H3O + (aq)
- KH2PO4 Menyediakan H2PO4- (Dihydrogen fosfat) ion.
- K2HPO4 Menyediakan HPO42- (Hidrogen fosfat) ion.
Apabila sedikit asid (H+) adalah ditambah ke penampan, HPO42-ion bertindak balas dengan asid, mengalihkan keseimbangan ke kiri dan meminimumkan perubahan dalam Ph. Apabila sedikit asas (oh-) ditambah, H2PO4-ion bertindak balas dengan asas, mengalihkan keseimbangan ke kanan dan sekali lagi meminimumkan perubahan dalam Ph. Keupayaan untuk menentang perubahan pH adalah apa yang menjadikan penampan sangat berguna. Nisbah akan tambah Kesannya.
Bagaimana untuk menyediakan penyelesaian penampan fosfat dengan KH2PO4 dan K2HPO4?
Ke Sediakan a Penampan fosfat penyelesaian, anda perlukan:
- KH2PO4 (Potassium dihydrogen fosfat)
- K2HPO4 (Dipotassium Hidrogen fosfat)
- Air suling
- Meter pH
- Baker dan peralatan kacau
Inilah prosedur umum (selalu berunding dengan yang khusus Protokol untuk yang anda inginkan Ph dan Konsentrasi):
-
Tentukan pH yang dikehendaki dan kepekatan penampan anda. Contohnya, anda mungkin mahukan 0.1m Penampan fosfat pada pH 7.2.
-
Kirakan jumlah KH2PO4 dan K2HPO4 yang diperlukan. Anda boleh menggunakan Henderson-Hasselbalch persamaan atau dalam talian penampan kalkulator untuk menentukan yang betul nisbah daripada kedua -dua komponen ini. Persamaan Henderson-Hasselbalch adalah:
ph = pKa + log ([hpo42-]/[h2po4-])
Di mana PKA adalah tetap berkaitan dengan fosfat ion (kira -kira 7.2 untuk pemisahan kedua fosforik asid). -
Kirakan tahi lalat KH2PO4 dan K2HPO4 dalam penampan, maka tambah Berat molar masing -masing dan yang akan memberitahu anda berapa banyak gram untuk ditambahkan ke penyelesaian.
-
Larut massa yang dikira dari KH2PO4 dan K2HPO4 dalam jumlah air suling yang sedikit kurang daripada yang dikehendaki terakhir anda kelantangan. Contohnya, jika anda mahukan 1 liter penampan, mulakan dengan kira -kira 800 ml air.
-
Kacau larutan sehingga garam dibubarkan sepenuhnya.
-
Gunakan meter pH untuk mengukur pH penyelesaian.
-
Sekiranya perlu, laraskan pH dengan menambahkan sedikit penyelesaian pekat sama ada KH2PO4 (untuk menurunkan pH) atau K2HPO4 (untuk menaikkan pH).
-
Sebaik sahaja pH yang dikehendaki dicapai, tambahkan air suling untuk membawa penyelesaian kepada jumlah akhir yang dikehendaki.
Apakah julat pH penampan fosfat?
Buffer fosfat paling berkesan di Ph julat kira -kira 6.0 hingga 8.0. Ini kerana PKA dari Hidrogen fosfat/dihidrogen fosfat Keseimbangan adalah sekitar 7.2. The Kapasiti Buffering tertinggi ketika Ph adalah dekat dengan nilai PKA. Walaupun ia paling berkesan berhampiran 7.2 ia boleh penampan pada pelbagai nilai, termasuk sedikit alkali 7.4.
Walau bagaimanapun, penting untuk diperhatikan bahawa berkesan penampan julat boleh dilanjutkan sedikit bergantung kepada toleransi yang boleh diterima untuk Ph perubahan dalam aplikasi tertentu. A Penampan fosfat mungkin masih memberikan beberapa Buffering kapasiti di luar julat ini, tetapi ia akan kurang berkesan untuk menentang Ph perubahan. The Penampan fosfat Julat sangat sesuai untuk banyak aplikasi biologi.
Bagaimana saya memilih antara KH2PO4 dan K2HPO4 untuk percubaan saya?
Pilihan antara menggunakan KH2PO4 atau K2HPO4 bersendirian, atau dalam kombinasi, bergantung sepenuhnya pada yang dikehendaki Ph dari anda penyelesaian.
- Sekiranya anda memerlukan berasid penyelesaian, anda akan menggunakan terutamanya KH2PO4.
- Sekiranya anda memerlukan asas atau alkali penyelesaian, anda akan menggunakan terutamanya K2HPO4.
- Sekiranya anda memerlukan neutral atau hampir neutral Ph, anda perlu menggunakan a Campurkan kedua -duanya KH2PO4 dan K2HPO4 untuk membuat a penampan. Yang tepat nisbah dari kedua -duanya akan bergantung pada yang spesifik Ph Anda cuba mencapai.
Ia jarang menggunakan hanya satu daripada sebatian ini dalam suasana penyelidikan. Selalunya, anda berhasrat untuk membuat a penampan penyelesaian untuk menstabilkan Ph tindak balas atau penyelesaian.
Bolehkah saya menggunakan asid fosforik (H3PO4) untuk membuat penampan fosfat?
Ya, anda boleh menggunakan Asid fosforik (H3PO4) hingga Sediakan a Penampan fosfat. Walau bagaimanapun, Asid fosforik adalah triprotik asid, bermakna ia mempunyai tiga atom hidrogen yang boleh diubahsuai. Ini membawa kepada tiga langkah pemisahan yang berbeza, masing -masing dengan nilai PKA sendiri:
- H3PO4 ⇌ H + + H2PO4- (PKA1 ≈ 2.15)
- H2PO4- ⇌ H + + HPO42- (PKA2 ≈ 7.20)
- HPO42- ⇌ H + + PO43- (PKA3 ≈ 12.35)
Untuk membuat a penampan menggunakan H3PO4, anda biasanya tambah asas yang kuat, seperti Koh (kalium hidroksida) atau natrium hidroksida (NaOH), untuk meneutralkan sebahagiannya asid dan buat yang dikehendaki nisbah dari fosfat spesies. Contohnya, untuk membuat a penampan sekitar Ph 7, anda akan tambah Pangkalan yang cukup untuk mencapai langkah pemisahan kedua, mewujudkan campuran H2PO4- dan HPO42-. The penampan zon untuk Asid fosforik meluas ke pelbagai julat.
Menggunakan H3PO4 boleh menjadi lebih kompleks daripada menggunakan KH2PO4 dan K2HPO4 secara langsung, seperti yang anda perlukan untuk mengawal jumlah asas dengan teliti ditambah untuk mencapai yang dikehendaki Ph. Walau bagaimanapun, ia boleh menjadi pendekatan yang berguna jika anda hanya mempunyai Asid fosforik ada, atau mahu membuat a penyelesaian dengan lebih tinggi kekuatan ionik.
Mengapa KH2PO4 adalah Asid dan K2HPO4 adalah asas?
Keasidan KH2PO4 dan asasnya K2HPO4 Berkaitan terus dengan struktur kimia mereka dan bagaimana mereka berinteraksi dengan air.
-
KH2PO4 (kalium dihydrogen fosfat): Bila KH2PO4 larut dalam air, ia memisahkan ion K+ dan H2PO4. The Dihydrogen fosfat ion (H2PO4-) boleh bertindak sebagai lemah asid, menderma proton (H+) ke air:
H2PO4- + H2O ⇌ HPO42- + H3O +
Pembentukan H3O+ (ion hidronium) meningkatkan asid kepekatan dalam penyelesaian, menjadikannya berasid. -
K2HPO4 (Dipotassium hidrogen fosfat): Bila K2HPO4 larut dalam air, ia memisahkan ion 2k+ dan HPO42. The ion fosfat hidrogen (HPO42-) boleh bertindak sebagai asas yang lemah, menerima proton (H+) dari air:
HPO42- + H2O ⇌ H2PO4- + OH-
Pembentukan OH- (ion hidroksida) meningkatkan asas Konsentrasi dalam penyelesaian, menjadikannya asas atau alkali.
Bagaimana untuk menyesuaikan pH penampan fosfat?
Menyesuaikan Ph daripada a Penampan fosfat adalah perkara biasa teknik dalam makmal. Inilah caranya:
- Ukur pH awal: Gunakan meter pH yang dikalibrasi untuk mengukur dengan tepat Ph dari anda penampan penyelesaian.
- Tentukan arah pelarasan: Tentukan sama ada anda perlu meningkatkan atau mengurangkan Ph.
- Tambahkan penyelesaian yang sesuai:
- Untuk menurunkan pH (menjadikannya lebih berasid): Perlahan tambah cair penyelesaian dari KH2PO4 atau cair penyelesaian yang kuat asid Seperti HCl (Hydrochloric asid), sambil terus memantau Ph dengan meter pH.
- Untuk menaikkan pH (menjadikannya lebih asas/alkali): Perlahan tambah cair penyelesaian dari K2HPO4 atau cair penyelesaian asas yang kuat seperti Koh (kalium hidroksida) atau NaOH (natrium hidroksida), sambil terus memantau Ph dengan meter pH.
- Campurkan dengan teliti: Pastikan penyelesaian bercampur dengan baik selepas setiap penambahan.
- Berhenti apabila pH yang dikehendaki dicapai: Terus menambah penyesuaian penyelesaian dalam kenaikan kecil sehingga meter pH membaca yang dikehendaki Ph nilai. Berhati -hati untuk tidak melampaui batas.
Nota Penting: Selalu tambah penyesuaian penyelesaian perlahan dan dalam jumlah yang kecil, sambil terus mengaduk dan memantau Ph. Ini menghalang drastik Ph berubah dan memastikan penampan mengekalkannya Kapasiti Buffering. Anda boleh merujuk Natrium Asetat Kand Dokumentasi untuk mencampurkan amalan terbaik dengan bahan kimia yang sama.
Apakah beberapa aplikasi biasa penampan fosfat?
Buffer fosfat sangat serba boleh dan digunakan dalam pelbagai aplikasi, termasuk:
- Penyelidikan Biologi: Mengekalkan Ph budaya sel, protein penyelesaian, dan reaksi enzim. Penyelesaian PBS, sebagai contoh, adalah fosfat Buffered Saline.
- Biologi Molekul: DNA dan RNA pengekstrakan, elektroforesis, dan lain -lain molekul Biologi teknik.
- Biokimia: Belajar kinetik enzim, protein Pembersihan, dan proses biokimia yang lain.
- Kimia: Sebagai a penampan dalam tindak balas kimia dan titrasi.
- Industri Farmaseutikal: Merumuskan ubat dan ubat -ubatan.
- Industri Makanan: Mengawal Ph dalam pemprosesan makanan dan pemeliharaan.
- Rawatan Air Perindustrian: Bahan Kimia Kand menawarkan pelbagai fosfat yang sering digunakan dalam rawatan air.
Biokompatibiliti dan boleh ditukar Ph julat Buffer fosfat Jadikan mereka alat yang berharga dalam banyak bidang yang berbeza. Yang khusus Konsentrasi dan Ph daripada penampan akan dipilih berdasarkan keperluan aplikasi tertentu.
Penyelesaian Masalah Penyediaan Penampan Fosfat
Berikut adalah beberapa masalah biasa yang dihadapi semasa bersiap Buffer fosfat Dan bagaimana menyelesaikannya:
-
pH tidak stabil:
- Pastikan meter pH anda ditentukur dengan betul. Gunakan penentukuran segar penampan dan ikuti arahan pengeluar.
- Pastikan garam dibubarkan sepenuhnya. Kacau penyelesaian Benar sehingga tiada zarah pepejal kekal.
- Gunakan bahan kimia murni yang berkualiti tinggi. Kekotoran boleh menjejaskan Ph dan Kapasiti Buffering. Kimia Kand berbangga dengan kesucian.
- Periksa pencemaran. Pastikan kaca dan air anda bersih dan bebas daripada bahan cemar.
- Adakah anda menambah semua komponen? Periksa untuk melihat yang betul Massa untuk semua komponen.
-
pH terlalu tinggi atau terlalu rendah:
- Semak semula pengiraan anda. Pastikan anda menggunakan jumlah yang betul KH2PO4 dan K2HPO4.
- Laraskan pH dengan teliti Menggunakan penyelesaian cair KH2PO4 (Untuk lebih rendah Ph) atau K2HPO4 (untuk menaikkan Ph), atau cair HCl atau Koh seperti yang diterangkan di atas.
-
Bentuk mendakan dalam penampan:
- Ini boleh berlaku jika kepekatan penampan terlalu tinggi. Cuba cairkan penampan.
- Sesetengah garam fosfat mempunyai kelarutan terhad. Pastikan anda tidak melebihi had kelarutan garam anda menggunakan.
- Suhu boleh menjejaskan kelarutan. Beberapa fosfat Garam kurang larut pada suhu yang lebih rendah.
- Pencemaran. Pastikan anda kimia Reagen bebas daripada pencemaran, dan anda bekerja dalam keadaan steril, bebas dari bahan pencemar luar.
-
Tidak dapat memperoleh pH yang saya inginkan
- Sekiranya anda mengikuti a Protokol Dan anda tidak mencapai pH yang dinyatakan, cuba melihat Internet. Penyelidikan mempunyai komuniti saintis yang kuat yang berkongsi pengalaman mereka, dan anda mungkin menjumpai penjelasan. Sekiranya soalan mengenai penampan fosfat khusus anda belum Ditanya, Anda boleh berkaitan Soalan anda kepada yang serupa.
Takeaways utama
- KH2PO4 (kalium Dihydrogen fosfat) dan K2HPO4 (Dipotassium Hidrogen fosfat) adalah komponen utama dari Buffer fosfat.
- KH2PO4 adalah berasid, sementara K2HPO4 adalah asas.
- The nisbah dari KH2PO4 dan K2HPO4 menentukan Ph daripada penampan penyelesaian.
- Buffer fosfat berkesan dalam Ph Julat 6.0 hingga 8.0.
- Anda boleh Sediakan penampan fosfat menggunakan KH2PO4 dan K2HPO4, atau dengan titrating Asid fosforik (H3PO4) dengan asas yang kuat.
- Berhati -hati Ph pelarasan dan penyelesaian masalah adalah penting untuk berjaya penampan penyediaan.
- Sekiranya anda menyediakan penampan dari H3PO4 Titrate dengan Koh sehingga penyelesaian mencapai pH yang dikehendaki.
- Untuk pergi dari KH2PO4 ke K2HPO4 anda perlu tambah koh.
- Untuk sebaliknya, gunakan HCl.
Panduan komprehensif ini memberikan asas yang kukuh untuk memahami dan menggunakan Buffer fosfat dalam kerja anda. Ingatlah untuk sentiasa berunding dengan protokol khusus dan garis panduan keselamatan untuk eksperimen anda. Nasib baik.
Masa Post: Mar-08-2025
