KH2PO4 vs. K2HPO4: Înțelegerea diferențelor cheie în tampoanele cu fosfați

Acest articol explică diferențele dintre KH2PO4 (potasiu dihidrogen fosfat) și K2HPO4 (fosfat de hidrogen dipotasiu), două componente comune ale soluțiilor tampon fosfat. Vom aprofunda proprietățile lor chimice, modul în care funcționează în tampoane și cum să alegeți cel potrivit pentru nevoile dvs. specifice. Indiferent dacă sunteți un cercetător experimentat sau pur și simplu începeți în laborator, înțelegerea acestor distincții este vitală pentru rezultatele experimentale precise. Acesta este un must-citit Pentru oricine lucrează cu soluții tampon în biologie, chimie sau domenii conexe.

Ce este un tampon fosfat? O explicație

A tampon Soluția este un instrument crucial în multe experimente științifice. Principala sa muncă este de a rezista schimbărilor în ph Când cantități mici de acid sau baza sunt adăugat. Acest lucru este important, deoarece multe reacții chimice, în special cele din sistemele biologice, sunt foarte sensibile la schimbările de pH.

Tampoane fosfat, în special, sunt utilizate pe scară largă pentru că pot tampon Peste o serie de valori ale pH -ului și sunt compatibile cu multe sisteme biologice. Se fac folosind diferite forme de fosfat, o moleculă care conține fosfor și oxigen. Un tipic tampon fosfat MAI conţine un amestec de KH2PO4 (fosfat de dihidrogen de potasiu) și K2HPO4 (Dipotasiu fosfat de hidrogen) Raportul specific dintre aceste două componente determină finalul ph din tampon.

Care este diferența dintre KH2PO4 și K2HPO4?

Cheia diferenţă între KH2PO4 şi K2HPO4 se află în numărul de hidrogen (H) atomi ei conţine.

• KH2PO4 (Fosfat de dihidrogen de potasiu): Acest compus este cunoscut și sub numele de monobasic Fosfat de potasiu. Are două hidrogen atomi. Când este dizolvat în apă, acționează ca un slab acid, donând un proton (h+) către soluţie.

• K2HPO4 (Fosfat de hidrogen dipotassium): Acest compus este cunoscut și sub numele de dibasic Fosfat de potasiu. Are doar unul hidrogen atom. Când este dizolvat în apă, acționează ca o bază slabă, acceptând un proton (h+) din soluţie.

Această diferență aparent mică în structura chimică duce la diferențe semnificative în comportamentul lor în soluție. KH2PO4 contribuie la proprietățile acide ale tampon, în timp ce K2HPO4 contribuie la elementul de bază (sau alcalin) proprietăți.

Cum funcționează KH2PO4 și K2HPO4 împreună într -o soluție tampon?

KH2PO4 şi K2HPO4 lucrați împreună ca o pereche conjugată acid-base pentru a crea un tampon fosfat. Reacția de echilibru poate fi reprezentată după cum urmează:

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

• KH2PO4 Oferă H2PO4- (Fosfat de dihidrogen) ioni.
• K2HPO4 Oferă HPO42- (fosfat de hidrogen) ioni.

Când o cantitate mică de acid (H+) este adăugat la tampon, ionii HPO42 reacționează cu acid, schimbând echilibrul spre stânga și minimizarea schimbării în ph. Când o cantitate mică de bază (oh-) este adăugat, ionii H2PO4 reacționează cu baza, schimbând echilibrul spre dreapta și minimizând din nou schimbarea în ph. Această abilitate de a rezista schimbărilor de pH este ceea ce face un tampon atât de util. Raportul va adăuga în acest sens.

Cum se pregătește o soluție tampon cu fosfat cu KH2PO4 și K2HPO4?

La pregăti a tampon fosfat Soluție, veți avea nevoie:

1. KH2PO4 (Fosfat de dihidrogen de potasiu)
2. K2HPO4 (Dipotasiu fosfat de hidrogen)
3. Apă distilată
4. Un contor de pH
5. Pahare și echipamente de agitare

Iată o procedură generală (consultați întotdeauna un specific protocol pentru dorit ph şi concentraţie):

1. Determinați pH -ul dorit și concentrarea tamponului dvs. De exemplu, s -ar putea să doriți un 0,1m tampon fosfat la pH 7,2.

2. Calculați cantitatea de KH2PO4 și K2HPO4 necesară. Puteți utiliza Henderson-Hasselbalch ecuaţie sau online tampon Calculatoare pentru a determina corect raport Dintre cele două componente. Ecuația Henderson-Hasselbalch este:
   pH = pKA + log ([HPO42-]/[H2PO4-])
   Unde PKA este o constantă legată de fosfat ion (aproximativ 7,2 pentru a doua disociere a fosforului acid)

3. Calculați alunițele de kH2PO4 și K2HPO4 în tampon, apoi adăuga greutatea molară respectivă și asta vă va spune câte grame să adăugați la soluţie.

4. Dizolva masele calculate de KH2PO4 şi K2HPO4 Într -un volum de apă distilată care este puțin mai mică decât cea dorită finală volum. De exemplu, dacă doriți 1 litru de tampon, începe cu aproximativ 800 ML de apă.

5. Amestecați soluția până când sărurile sunt dizolvate complet.

6. Utilizați un contor de pH pentru a măsura pH -ul soluției.

7. Dacă este necesar, ajustați pH -ul adăugând cantități mici dintr -o soluție concentrată de KH2PO4 (pentru a scădea pH -ul) sau K2HPO4 (pentru a crește pH -ul).

8. Odată ce pH -ul dorit este atins, adăugați apă distilată pentru a aduce soluția la volumul dorit final.

Care este gama de pH a unui tampon fosfat?

Tampoane fosfat sunt cele mai eficiente în ph interval de aproximativ 6,0 până la 8,0. Acest lucru se datorează faptului că pka a fosfat de hidrogen/dihidrogen fosfat Echilibrul este în jur de 7,2. Capacitate de tamponare este cel mai mare când ph este aproape de valoarea PKA. Deși este cel mai eficient aproape de 7.2, poate tampon la o serie de valori, inclusiv ușor alcalin 7.4.

Cu toate acestea, este important să rețineți că eficient tampon intervalul poate fi ușor extins în funcție de toleranța acceptabilă pentru ph modificarea unei anumite aplicații. O tampon fosfat ar putea încă să ofere unele tamponare capacitatea în afara acestui interval, dar va fi mai puțin eficientă la rezistență ph modificări. tampon fosfat Gama este ideală pentru multe aplicații biologice.

Cum aleg între KH2PO4 și K2HPO4 pentru experimentul meu?

Alegerea dintre utilizarea KH2PO4 sau K2HPO4 singur, sau în combinație, depinde în totalitate de cele dorite ph din tine soluţie.

• Dacă ai nevoie de un acid soluţie, ai folosi în primul rând KH2PO4.
• Dacă aveți nevoie de un de bază sau alcalin soluţie, ai folosi în primul rând K2HPO4.
• Dacă aveți nevoie de un neutru sau aproape neutru ph, va trebui să utilizați un amesteca a ambelor KH2PO4 şi K2HPO4 Pentru a crea a tampon. Exact raport dintre cei doi vor depinde de specific ph Încercați să obțineți.

Este rar să folosești doar unul dintre acești compuși într -un cadru de cercetare. Cel mai adesea, urmărești să creezi un tampon soluție pentru a stabiliza ph a unei reacții sau soluţie.

Pot folosi acid fosforic (H3PO4) pentru a face un tampon fosfat?

Da, puteți folosi acid fosforic (H3PO4) să pregăti a tampon fosfat. Cu toate acestea, acid fosforic este un triprotic acid, ceea ce înseamnă că are trei atomi de hidrogen ionizabili. Acest lucru duce la trei etape de disociere diferite, fiecare cu propria valoare PKA:

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

A face un tampon folosind H3PO4, de obicei ai fi adăuga o bază puternică, ca Koh (hidroxid de potasiu) sau sodiu hidroxid (NaOH), pentru a neutraliza parțial acid și creați dorința dorită raport de fosfat specii. De exemplu, pentru a crea un tampon în jurul ph 7, ai face adăuga Suficientă bază pentru a ajunge la a doua etapă de disociere, creând un amestec de H2PO4- și HPO42-. tampon zonă pentru acid fosforic se extinde la mai multe intervale.

Folosind H3PO4 poate fi mai complex decât utilizarea KH2PO4 şi K2HPO4 direct, după cum trebuie să controlați cu atenție cantitatea de bază adăugat pentru a ajunge la dorința dorită ph. Cu toate acestea, poate fi o abordare utilă dacă aveți doar acid fosforic disponibil sau doriți să creați un soluţie cu mai mare Puterea ionică.

De ce kh2po4 este acidul și k2hpo4 este de bază?

Aciditatea KH2PO4 și bazicitatea K2HPO4 se raportează direct la structurile lor chimice și la modul în care interacționează cu apa.

• KH2PO4 (fosfat de dihidrogen de potasiu): Când KH2PO4 Se dizolvă în apă, se disociază în ioni K+ și ioni H2PO4. Fosfat de dihidrogen ion (H2PO4-) poate acționa ca un slab acid, donând un proton (h+) la apă:
  H2PO4- + H2O ⇌ HPO42- + H3O +
  Formarea H3O+ (ioni de hidroniu) crește acid concentrare în soluţie, făcându -l acid.

• K2HPO4 (fosfat de hidrogen dipotasiu): Când K2HPO4 Se dizolvă în apă, se disociază în ioni 2K+ și ioni HPO42. ion fosfat de hidrogen (HPO42-) poate acționa ca o bază slabă, acceptând un proton (H+) din apă:
  HPO42- + H2O ⇌ H2PO4- + OH-
  Formarea OH- (ioni de hidroxid) crește baza concentraţie în soluţie, făcându -l de bază sau alcalin.

Cum se reglează pH -ul unui tampon fosfat?

Reglarea ph din a tampon fosfat este o comună tehnică în laborator. Iată cum se face:

1. Măsurați pH -ul inițial: Utilizați un contor de pH calibrat pentru a măsura cu exactitate ph din tine tampon soluţie.
2. Decideți direcția de reglare: Stabiliți dacă trebuie să creșteți sau să reduceți ph.
3. Adăugați soluția corespunzătoare:
   • Pentru a scădea pH -ul (faceți -l mai acid): Încet adăuga un diluat soluţie de KH2PO4 sau un diluat soluţie a unui puternic acid ca Hcl (clorhidrat acid), în timp ce monitorizează continuu ph cu contorul de pH.
   • Pentru a crește pH -ul (faceți -l mai de bază/alcalin): Încet adăuga un diluat soluţie de K2HPO4 sau un diluat soluţie de o bază puternică ca Koh (hidroxid de potasiu) sau NaOH (sodiu hidroxid), în timp ce monitorizează continuu ph cu contorul de pH.
4. Se amestecă bine: Asigurați -vă soluţie este bine amestecat după fiecare adăugare.
5. Opriți -vă când se ajunge la pH -ul dorit: Continuați să adăugați reglarea soluţie în pași mici până când contorul de ph citește doamna dorită ph valoare. Aveți grijă să nu depășiți.

Notă importantă: Întotdeauna adăuga reglarea soluţie încet și în cantități mici, în timp ce se agită și monitorizează continuu ph. Acest lucru previne drastic ph se schimbă și asigură tampon își menține Capacitate de tamponare. Puteți face referire Acetatul chimic de sodiu al lui Kand Documentație pentru amestecarea celor mai bune practici cu substanțe chimice similare.

Care sunt unele aplicații comune ale tampoanelor fosfat?

Tampoane fosfat sunt incredibil de versatile și sunt utilizate într -o gamă largă de aplicații, inclusiv:

• Cercetări biologice: Menținerea ph a culturilor celulare, proteină soluții și reacții enzimatice. Soluție PBS, de exemplu, este fosfat Salină tamponată.
• Biologie moleculară: ADN și ARN extracție, electroforeză și altele moleculară biologie tehnici.
• Biochimie: Studierea cineticii enzimelor, proteină Purificarea și alte procese biochimice.
• Chimie: Ca a tampon în reacții chimice și titrări.
• Industria farmaceutică: Formularea medicamentelor și a medicamentelor.
• Industria alimentară: Control ph în procesarea și conservarea alimentelor.
• Tratamente industriale cu apă: Kand’s Chemicals oferă o varietate de fosfați care sunt adesea utilizate în tratarea apei.

Biocompatibilitatea și reglabil ph gamă de tampoane fosfat Faceți -le un instrument valoros în multe domenii diferite. Specific concentraţie şi ph din tampon va fi ales pe baza cerințelor aplicației particulare.

Depanarea prepararii tamponului fosfat

Iată câteva probleme comune întâlnite la pregătirea tampoane fosfat și cum să le rezolvi:

• pH -ul nu este stabil:

  • Asigurați -vă că contorul de pH este calibrat corespunzător. Folosiți calibrare proaspătă tampoane și urmați instrucțiunile producătorului.
  • Asigurați -vă că sărurile sunt complet dizolvate. Amestecați soluţie În detaliu până nu vor rămâne particule solide.
  • Folosiți substanțe chimice de înaltă calitate, pure. Impuritățile pot afecta ph şi Capacitate de tamponare. Chimica lui Kand se mândrește cu puritatea.
  • Verificați contaminarea. Asigurați -vă că articolele de sticlă și apa dvs. sunt curate și fără contaminanți.
  • Ați adăugat toate componentele? Verificați pentru a vedea că este corect masa pentru toate componentele.

• pH -ul este prea mare sau prea mic:

  • Verificați dublu calculele. Asigurați -vă că ați folosit cantitățile corecte de KH2PO4 şi K2HPO4.
  • Reglați pH -ul cu atenție folosind soluții diluate de KH2PO4 (la inferior ph) sau K2HPO4 (a ridica ph), sau diluează Hcl sau Koh așa cum este descris mai sus.

• Formulare precipitate în tampon:

  • Acest lucru se poate întâmpla dacă concentrația tamponului este prea mare. Încercați să diluați tampon.
  • Unele săruri fosfat au o solubilitate limitată. Asigurați -vă că nu depășiți limita de solubilitate a Săruri folosiți.
  • Temperatura poate afecta solubilitatea. Unele fosfat Sărurile sunt mai puțin solubile la temperaturi mai scăzute.
  • Contaminare. Asigurați -vă că chimic Reactivii sunt lipsiți de contaminare și că lucrați în condiții sterile, fără contaminanți externi.

• Nu pot obține pH -ul meu dorit

  • Dacă ai urmat un protocol Și nu obțineți pH -ul declarat, încercați Internet. Researchgate are o comunitate robustă de oameni de știință care își împărtășesc experiențele și este posibil să găsiți un explicaţie. Dacă întrebarea despre tamponul dvs. fosfat specific nu a fost întrebat, poţi relaționați Întrebarea dvs. cu una similară.

Taxe cheie

• KH2PO4 (potasiu Fosfat de dihidrogen) și K2HPO4 (Dipotasiu fosfat de hidrogen) sunt componente cheie ale tampoane fosfat.
• KH2PO4 este acid, în timp ce K2HPO4 este de bază.
• The raport de KH2PO4 şi K2HPO4 determină ph din tampon soluţie.
• Tampoane fosfat sunt eficiente în ph interval de 6,0 până la 8,0.
• Puteți Pregătiți tampoane fosfat folosind KH2PO4 şi K2HPO4, sau prin titrare acid fosforic (H3PO4) cu o bază puternică.
• Atent ph Reglarea și depanarea sunt esențiale pentru succes tampon Pregătire.
• Dacă pregătiți tamponul din H3PO4 titrând cu Koh până la soluţie ajunge la pH -ul dorit.
• A pleca de la KH2PO4 la K2HPO4 Va trebui să Adăugați Koh.
• Pentru invers, utilizați Hcl.

Acest ghid cuprinzător oferă o bază solidă pentru înțelegere și utilizare tampoane fosfat în munca ta. Nu uitați să consultați întotdeauna protocoale și orientări de siguranță specifice pentru experimentele dvs. Noroc.