KH2PO4 vs. K2HPO4: Zrozumienie kluczowych różnic w buforach fosforanowych

W tym artykule wyjaśniono różnice między KH2PO4 (fosforan dihydrogenowy potasu) i K2HPO4 (fosforan wodoru dipotasów), dwoma typowymi składnikami roztworów buforu fosforanowego. Zagłębimy się w ich właściwości chemiczne, jak funkcjonują one w buforach i jak wybrać odpowiedni dla swoich konkretnych potrzeb. Niezależnie od tego, czy jesteś doświadczonym badaczem, czy po prostu zaczynasz w laboratorium, zrozumienie tych rozróżnień jest niezbędne dla dokładnych wyników eksperymentalnych. To jest MUSIK Dla każdego, kto pracuje z rozwiązaniami Buffer w dziedzinie biologii, chemii lub powiązanych pola.

Co to jest bufor fosforanowy? Wyjaśnienie

A bufor Rozwiązanie jest kluczowym narzędziem w wielu eksperymentach naukowych. Jego głównym zadaniem jest oparcie zmian w Ph Kiedy małe ilości kwas lub podstawa są w dodatku. Jest to ważne, ponieważ wiele reakcji chemicznych, zwłaszcza tych w układach biologicznych, jest bardzo wrażliwych na zmiany pH.

Bufory fosforanowew szczególności są szeroko stosowane, ponieważ mogą bufor w zakresie wartości pH i są kompatybilne z wieloma systemami biologicznymi. Są wykonane przy użyciu różnych form fosforan, cząsteczka zawierająca fosfor i tlen. Typowy Bufor fosforanowy móc zawierać mieszanka KH2PO4 (fosforan dihydrogenowy potasu) i K2HPO4 (Dipotas Fosforan wodoru). Specyficzny stosunek tych dwóch komponentów określa ostateczne Ph z bufor.

Jaka jest różnica między KH2PO4 i K2HPO4?

Klucz różnica między KH2PO4 I K2HPO4 leży w liczbie wodór (H) Atomy one zawierać.

• KH2PO4 (Fosforan dihydrogenowy potasu): Ten związek jest również znany jako monobazowy Fosforan potasu. Ma dwa wodór atomy. Po rozpuszczeniu w wodzie działa jak słaby kwas, przekazując proton (H+) na rzecz rozwiązanie.

• K2HPO4 (Fosforan wodoru dipotasów): związek ten jest również znany jako dibasic Fosforan potasu. Ma tylko jeden wodór atom. Po rozpuszczeniu w wodzie działa jako słaba baza, akceptując proton (H+) z rozwiązanie.

Ta pozornie niewielka różnica w strukturze chemicznej prowadzi do znacznych różnic w ich zachowaniu w roztworze. KH2PO4 przyczynia się do kwaśnych właściwości bufor, chwila K2HPO4 przyczynia się do podstawowego (lub alkaliczny) Właściwości.

Jak KH2PO4 i K2HPO4 współpracują w roztworze buforowym?

KH2PO4 I K2HPO4 Pracuj razem jako koniugatowa para kwasowo-zasadowa, aby utworzyć Bufor fosforanowy. Reakcję równowagi można przedstawić w następujący sposób:

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

• KH2PO4 zapewnia H2PO4- (Fosforan dihydrogenowy) Jony.
• K2HPO4 zapewnia HPO42- (Fosforan wodoru) Jony.

Kiedy niewielka ilość kwas (H+) jest w dodatku do bufor, jony HPO42- reagują z kwas, przesuwanie równowagi w lewo i minimalizowanie zmiany w Ph. Kiedy jest niewielka ilość bazy (oh-) w dodatku, jony H2PO4 reagują z podstawą, zmieniając równowagę w prawo i ponownie minimalizując zmianę w Ph. Ta zdolność do przeciwstawienia się zmian pH jest tym, co czyni bufor tak przydatne. Stosunek będzie dodać do efektu.

Jak przygotować roztwór buforu fosforanowego z KH2PO4 i K2HPO4?

Do przygotowywać a Bufor fosforanowy Rozwiązanie, będziesz potrzebować:

1. KH2PO4 (Fosforan dihydrogenowy potasu)
2. K2HPO4 (Dipotas Fosforan wodoru)
3. Woda destylowana
4. Miernik pH
5. Zlewki i wyposażenie mieszające

Oto ogólna procedura (zawsze konsultuj się z konkretnymi protokół dla twojego pożądanego Ph I stężenie):

1. Określ pożądane pH i stężenie bufora. Na przykład możesz chcieć 0,1m Bufor fosforanowy przy pH 7,2.

2. Oblicz ilość potrzebnego Kh2PO4 i K2HPO4. Możesz użyć Henderson-Hasselbalch równanie lub online bufor kalkulatory do ustalenia poprawnego stosunek dwóch komponentów. Równanie Henderson-Hasselbalch to:
   ph = pka + log ([hpo42-]/[h2PO4-])
   Gdzie PKA jest stałym związanym z fosforan jon (około 7,2 dla drugiej dysocjacji fosforowej kwas).

3. Oblicz mole KH2PO4 i K2HPO4 w buforze, a następnie dodać odpowiednia masa trzonowa, która powie ci, ile gramów dodać do rozwiązanie.

4. Rozwiązać obliczone masy KH2PO4 I K2HPO4 w objętości wody destylowanej, która jest nieco mniejsza niż ostateczna pożądana tom. Na przykład, jeśli chcesz 1 litr bufor, Zacznij od około 800 Ml wody.

5. Mieszaj roztwór, aż sole zostaną całkowicie rozpuszczone.

6. Użyj miernika pH do pomiaru pH roztworu.

7. W razie potrzeby dostosuj pH, dodając niewielkie ilości skoncentrowanego roztworu KH2PO4 (w celu obniżenia pH) lub K2HPO4 (w celu podniesienia pH).

8. Po osiągnięciu pożądanego pH dodaj wodę destylowaną, aby doprowadzić roztwór do ostatecznej pożądanej objętości.

Jaki jest zakres pH buforu fosforanowego?

Bufory fosforanowe są najbardziej skuteczne w Ph Zakres od około 6,0 do 8,0. To dlatego, że PKA Fosforan wodoru/diwodór fosforan Równowaga wynosi około 7,2. . Pojemność buforowania jest najwyższy, gdy Ph jest blisko wartości PKA. Chociaż jest najbardziej skuteczny w pobliżu 7.2, może bufor w zakresie wartości, w tym nieznacznie alkaliczny 7.4.

Należy jednak zauważyć, że skuteczne bufor Zakres może być nieznacznie rozszerzony w zależności od akceptowalnej tolerancji Ph Zmień w określonej aplikacji. A Bufor fosforanowy nadal może zapewnić trochę buforowanie pojemność poza tym zakresem, ale będzie mniej skuteczny w opieraniu się Ph zmiany. . Bufor fosforanowy Zakres jest idealny do wielu zastosowań biologicznych.

Jak wybrać między KH2PO4 i K2HPO4 do mojego eksperymentu?

Wybór między użyciem KH2PO4 Lub K2HPO4 sam lub w połączeniu, zależy całkowicie od pożądanych Ph twojego rozwiązanie.

• Jeśli potrzebujesz kwaśnego rozwiązanie, użyłbyś przede wszystkim KH2PO4.
• Jeśli potrzebujesz podstawowego lub alkaliczny rozwiązanie, użyłbyś przede wszystkim K2HPO4.
• Jeśli potrzebujesz neutralnego lub prawie neutralnego Ph, będziesz musiał użyć mieszać obu KH2PO4 I K2HPO4 Aby utworzyć bufor. Dokładne stosunek tych dwóch będzie zależeć od konkretnych Ph Próbujesz osiągnąć.

Rzadko zdarza się używać tylko jednego z tych związków w warunkach badawczych. Najczęściej starasz się stworzyć bufor Rozwiązanie ustabilizujące Ph reakcji lub rozwiązanie.

Czy mogę użyć kwasu fosforowego (H3PO4) do wykonania buforu fosforanowego?

Tak, możesz użyć kwas fosforowy (H3PO4) Do przygotowywać a Bufor fosforanowy. Jednakże, kwas fosforowy jest triprotyczny kwas, co oznacza, że ​​ma trzy jonizowalne atomy wodoru. Prowadzi to do trzech różnych etapów dysocjacji, każdy z własną wartością PKA:

1. H3PO4 ⇌ H + + H2PO4- (PKA1 ≈ 2,15)
2. H2PO4- ⇌ H + + HPO42- (PKA2 ≈ 7.20)
3. HPO42- ⇌ H + + PO43- (PKA3 ≈ 12,35)

Zrobić bufor używając H3PO4, zwykle byś dodać silna baza, jak Koh (wodorotlenek potasu) lub sód wodorotlenek (NaOH), aby częściowo zneutralizować kwas i stwórz pożądane stosunek z fosforan gatunek. Na przykład, aby utworzyć bufor wokół Ph 7, zrobiłbyś dodać wystarczająca podstawa, aby osiągnąć drugi etap dysocjacji, tworząc mieszaninę H2PO4- i HPO42-. . bufor strefa dla kwas fosforowy rozciąga się na wiele zakresów.

Używając H3PO4 może być bardziej złożone niż używanie KH2PO4 I K2HPO4 bezpośrednio, ponieważ musisz dokładnie kontrolować ilość podstawy w dodatku Aby dotrzeć do pożądanego Ph. Może to jednak być przydatne podejście, jeśli masz tylko kwas fosforowy dostępne lub chcesz utworzyć rozwiązanie z wyższym Siła jonowa.

Dlaczego KH2PO4 to kwas, a K2HPO4 jest podstawowy?

Kwasowość KH2PO4 i podstawa K2HPO4 odnoszą się bezpośrednio do ich struktur chemicznych i sposobu, w jaki oddziałują z wodą.

• KH2PO4 (fosforan dihydrogenowy potasu): Gdy KH2PO4 Rozpuszcza się w wodzie, dysocjuje jony K+ i jony H2PO4. . Fosforan dihydrogenowy jon (H2PO4-) może działać jako słaby kwas, przekazanie protonu (H+) na wodę:
  H2PO4- + H2O ⇌ HPO42- + H3O +
  Tworzenie H3O+ (jony hydronowe) zwiększa kwas koncentracja w rozwiązanie, czyniąc go kwaśnym.

• K2HPO4 (fosforan wodoru dipotasów): Gdy K2HPO4 Rozpuszcza się w wodzie, dysocjuje na jony 2K+ i jony HPO42. . jon fosforanu wodoru (HPO42-) może działać jako słaba baza, akceptując proton (H+) z wody:
  HPO42- + H2O ⇌ H2PO4- + OH-
  Tworzenie OH- (jonów wodorotlenkowych) zwiększa podstawę stężenie w rozwiązanie, czyniąc go podstawowym lub alkaliczny.

Jak dostosować pH buforu fosforanowego?

Dostosowanie Ph a Bufor fosforanowy jest powszechnym technika w laboratorium. Oto jak to zrobić:

1. Zmierz początkowe pH: Użyj skalibrowanego miernika pH, aby dokładnie zmierzyć Ph twojego bufor rozwiązanie.
2. Zdecyduj o kierunku dostosowania: Ustalić, czy musisz zwiększyć, czy zmniejszyć Ph.
3. Dodaj odpowiednie rozwiązanie:
   • Obniżyć pH (uczyń go bardziej kwaśnym): Powoli dodać rozcieńczenie rozwiązanie z KH2PO4 lub rozcieńczenie rozwiązanie silnego kwas tak jak HCl (Hydrochloric kwas), jednocześnie ciągle monitorując Ph z licznikiem pH.
   • Podnieść pH (uczyń go bardziej podstawowym/alkalicznym): Powoli dodać rozcieńczenie rozwiązanie z K2HPO4 lub rozcieńczenie rozwiązanie silnej bazy jak Koh (wodorotlenek potasu) lub NaOH (sód wodorotlenek), jednocześnie ciągle monitorując Ph z licznikiem pH.
4. Dokładnie wymieszaj: Upewnij się rozwiązanie jest dobrze wymieszany po każdym dodaniu.
5. Zatrzymaj się po osiągnięciu pożądanego pH: Kontynuuj dodawanie regulacji rozwiązanie w małych przyrostach, aż licznik pH odczytuje pożądany Ph wartość. Uważaj, aby nie przekroczyć.

Ważna uwaga: Zawsze dodać Dostosowanie rozwiązanie powoli i w niewielkich ilościach, jednocześnie ciągle mieszając i monitorując Ph. Zapobiega to drastycznym Ph zmienia się i zapewnia bufor utrzymuje to Pojemność buforowania. Możesz odnieść się Chemiczny octan sodu Kanda Dokumentacja do mieszania najlepszych praktyk z podobnymi chemikaliami.

Jakie są wspólne zastosowania buforów fosforanowych?

Bufory fosforanowe są niezwykle wszechstronne i są używane w szerokiej gamie aplikacji, w tym:

• Badania biologiczne: Utrzymanie Ph kultur komórkowych, białko Rozwiązania i reakcje enzymatyczne. Rozwiązanie PBSNa przykład jest fosforan buforowana sól fizjologiczna.
• Biologia molekularna: DNA i RNA ekstrakcja, elektroforeza i inne molekularny biologia techniki.
• Biochemia: Studiowanie kinetyki enzymów, białko Oczyszczanie i inne procesy biochemiczne.
• Chemia: Jako bufor W reakcjach chemicznych i miareczkowania.
• Przemysł farmaceutyczny: Formułowanie leków i leków.
• Przemysł spożywczy: Kontrolowanie Ph w przetwarzaniu i zachowaniu żywności.
• Przemysłowe obróbki wody: Kand's Chemicals oferuje różnorodne fosforany które są często stosowane w uzdatnianiu wody.

Biokompatybilność i dostrajanie Ph Zakres Bufory fosforanowe Uczyń ich cennym narzędziem w wielu różnych dziedzinach. Konkretne stężenie I Ph z bufor zostaną wybrane na podstawie wymagań konkretnej aplikacji.

Rozwiązywanie problemów z przygotowaniem buforu fosforanowego

Oto kilka typowych problemów napotkanych podczas przygotowywania Bufory fosforanowe i jak je rozwiązać:

• PH nie jest stabilne:

  • Upewnij się, że licznik pH jest odpowiednio skalibrowany. Użyj nowej kalibracji bufory i postępuj zgodnie z instrukcjami producenta.
  • Upewnij się, że sole zostaną całkowicie rozwiązane. Wymieszaj rozwiązanie Dokładnie, aż nie pozostanie żadne stałe cząsteczki.
  • Używaj wysokiej jakości, czyste chemikalia. Zanieczyszczenia mogą wpływać Ph I Pojemność buforowania. Chemikalia Kanda szczyci się czystością.
  • Sprawdź zanieczyszczenie. Upewnij się, że twoje szklane naczynia i woda są czyste i wolne od zanieczyszczeń.
  • Czy dodałeś wszystkie komponenty? Sprawdź, czy sprawdź, czy jest to poprawne masa dla wszystkich komponentów.

• PH jest zbyt wysokie lub zbyt niskie:

  • Dokładnie sprawdź swoje obliczenia. Upewnij się, że użyłeś odpowiednich ilości KH2PO4 I K2HPO4.
  • Ostrożnie dostosuj pH stosując rozcieńczone rozwiązania KH2PO4 (Niższe Ph) Lub K2HPO4 (Podnieść Ph) lub rozcieńczyć HCl Lub Koh jak opisano powyżej.

• Osad powstaje w buforze:

  • Może się to zdarzyć, jeśli stężenie bufora jest zbyt wysokie. Spróbuj rozcieńczyć bufor.
  • Niektóre sole fosforanowe mają ograniczoną rozpuszczalność. Upewnij się, że nie przekraczasz limitu rozpuszczalności sole używasz.
  • Temperatura może wpływać na rozpuszczalność. Niektóre fosforan Sole są mniej rozpuszczalne w niższych temperaturach.
  • Zanieczyszczenie. Upewnij się, że chemiczny Odczynniki są wolne od zanieczyszczenia i że pracujesz w sterylnych warunkach, wolnych od zewnętrznych zanieczyszczeń.

• Nie mogę uzyskać mojego pożądanego pH

  • Jeśli śledziłeś protokół i nie osiągasz określonego pH, spróbuj szukać Internet. Researchgate ma solidną społeczność naukowców, którzy dzielą się swoimi doświadczeniami, a możesz znaleźć wyjaśnienie. Jeśli pytanie dotyczące konkretnego buforu fosforanowego nie było zapytał, możesz odnieść się Twoje pytanie do podobnego.

Kluczowe wyniki

• KH2PO4 (potas Fosforan dihydrogenowy) I K2HPO4 (Dipotas Fosforan wodoru) są kluczowymi elementami Bufory fosforanowe.
• KH2PO4 jest kwaśny, podczas gdy K2HPO4 jest podstawowy.
• . stosunek z KH2PO4 I K2HPO4 określa Ph z bufor rozwiązanie.
• Bufory fosforanowe są skuteczne w Ph Zakres od 6,0 ​​do 8,0.
• Możesz Przygotuj bufory fosforanowe używając KH2PO4 I K2HPO4lub przez miareczkowanie kwas fosforowy (H3PO4) z silną bazą.
• Ostrożny Ph Dostosowanie i rozwiązywanie problemów są niezbędne do udanego bufor przygotowanie.
• Jeśli przygotowujesz bufor z H3PO4 miareczkowanie z Koh aż do rozwiązanie dociera do pożądanego pH.
• Odejść KH2PO4 Do K2HPO4 będziesz musiał Dodaj Koh.
• Do odwrotności użyj HCl.

Ten kompleksowy przewodnik stanowi solidne podstawy do zrozumienia i wykorzystywania Bufory fosforanowe w twojej pracy. Pamiętaj, aby zawsze zapoznać się z konkretnymi protokołami i wytycznymi dotyczącymi bezpieczeństwa w zakresie eksperymentów. Powodzenia.