KH2PO4 vs. K2HPO4: Pochopenie kľúčových rozdielov vo fosfátových pufroch

Tento článok vysvetľuje rozdiely medzi KH2PO4 (dihydrogén fosforečnan draselný) a K2HPO4 (fosforečnan vodíka dipotalizmu), dve bežné zložky roztokov fosfátových pufrových roztokov. Ponoríme sa do ich chemických vlastností, ako fungujú v nárazníkoch a ako zvoliť ten správny pre vaše konkrétne potreby. Či už ste skúseným výskumným pracovníkom alebo ste len začali v laboratóriu, porozumenie týchto rozdielov je nevyhnutné pre presné experimentálne výsledky. Toto je a prečítať Pre každého, kto pracuje s tlmivými roztokmi v oblasti biológie, chémie alebo súvisiacich oblastí.

Čo je fosfátový pufor? Vysvetlenie

A nárazník Riešenie je kľúčovým nástrojom v mnohých vedeckých experimentoch. Jeho hlavnou úlohou je odolať zmenám v pH Keď malé množstvá kyslý alebo základňa pridaný. Je to dôležité, pretože mnoho chemických reakcií, najmä tie v biologických systémoch, je veľmi citlivé na zmeny pH.

Fosfátové pufrynajmä sa používajú všeobecne, pretože môžu nárazník V celom rozsahu hodnôt pH a sú kompatibilné s mnohými biologickými systémami. Vyrábajú sa pomocou rôznych foriem fosfát, molekula, ktorá obsahuje fosfor a kyslík. Typický fosfátový roztok bytosť obsahovať zmes KH2PO4 (fosfát draselný dihydrogén) a K2HPO4 (Diporanda fosfát vodíka). Špecifický pomer týchto dvoch zložiek určuje konečný pH z nárazník.

Aký je rozdiel medzi KH2PO4 a K2HPO4?

Kľúč rozdiel medzi KH2PO4 a K2HPO4 leží v počte vodík H) atómy oni obsahovať.

• KH2PO4 (Dihydrogén fosforečnan draselný): Táto zlúčenina je tiež známa ako monobázická fosfát draselného. Má dve vodík atómy. Keď je rozpustený vo vode, pôsobí ako slabý kyslý, darovanie protónu (h+) riešenie.

• K2HPO4 (Fosforečnan vodíka): Táto zlúčenina je tiež známa ako dibázická fosfát draselného. Má iba jeden vodík atóm. Keď je rozpustený vo vode, pôsobí ako slabá základňa a prijíma protón (h+) z riešenie.

Tento zdanlivo malý rozdiel v chemickej štruktúre vedie k významným rozdielom v ich správaní v roztoku. KH2PO4 prispieva k kyslým vlastnostiam nárazník, zatiaľ čo K2HPO4 prispieva k základným (alebo alkalický) Vlastnosti.

Ako spolupracujú KH2PO4 a K2HPO4 v roztoku vyrovnávacej pamäte?

KH2PO4 a K2HPO4 spolupracujte ako pár konjugovanej kyslej bázy na vytvorení a fosfátový roztok. Rovnovážna reakcia môže byť reprezentovaná takto:

H2PO4- (aq) + H2O (l) ⇌ hpo42- (aq) + h3o + (aq)

• KH2PO4 poskytuje H2PO4- (dihydrogén fosfát) ióny.
• K2HPO4 poskytuje HPO42- (fosfát vodíka) ióny.

Keď malé množstvo kyslý (H+) je pridaný do nárazník, HPO42- ióny reagujú s kyslý, posunie rovnováhy doľava a minimalizácia zmeny v pH. Keď je malé množstvo základne (OH-) pridaný, H2PO4-ióny reagujú so základňou, posunú rovnováhu doprava a opäť minimalizujú zmenu v pH. Táto schopnosť odolávať zmenám pH je to, čo robí a nárazník tak užitočné. Pomer bude pridať do následku.

Ako pripraviť roztok fosfátu pufra s KH2PO4 a K2HPO4?

Do pripraviť sa a fosfátový roztok Riešenie, budete potrebovať:

1. KH2PO4 (dihydrogén fosforečnan draselný)
2. K2HPO4 (Diporanda fosfát vodíka)
3. Destilovaná voda
4. PH
5. Kadičky a miešané vybavenie

Tu je všeobecný postup (vždy sa poraďte s konkrétnym protokol Pre vaše želané pH a koncentrácia):

1. Určite požadované pH a koncentráciu vášho tlmivého roztoku. Napríklad by ste mohli chcieť 0,1 m fosfátový roztok pri pH 7,2.

2. Vypočítajte množstvo potrebných KH2PO4 a K2HPO4. Môžete použiť Henderson-hasselbalch rovnica alebo online nárazník kalkulačky na určenie správneho pomer z týchto dvoch komponentov. Henderson-Hasselbalchova rovnica je:
   ph = pKa + log ([hpo42-]/[h2po4-])
   Kde PKA je konštanta v súvislosti s fosfát ión (približne 7,2 pre druhú disociáciu fosforky kyslý).

3. Vypočítajte móly KH2PO4 a K2HPO4 v tlmivom roztoku, potom pridať príslušná molárna hmotnosť a to vám povie, koľko gramov sa pridá do Riešenie.

4. Rozpustiť vypočítané hmotnosti KH2PO4 a K2HPO4 v objeme destilovanej vody, ktorá je o niečo menšia, ako je vaše konečné požadované zväzok. Napríklad, ak chcete 1 liter nárazník, začnite asi 800 ml vody.

5. Roztok premiešajte, kým sa soli úplne nerozpustia.

6. Na meranie pH roztoku použite pH meter.

7. Ak je to potrebné, upravte pH pridaním malých množstiev koncentrovaného roztoku buď KH2PO4 (na zníženie pH) alebo K2HPO4 (na zvýšenie pH).

8. Po dosiahnutí požadovaného pH pridajte destilovanú vodu, aby sa roztok dostal do konečného požadovaného objemu.

Aký je rozsah pH fosfátového pufra?

Fosfátové pufry sú najúčinnejšie v pH Rozsah približne 6,0 až 8,0. Je to preto, že PKA fosfát vodíkadihydrogén fosfát Rovnováha je okolo 7,2. Ten vyrovnávacia kapacita je najvyšší, keď pH je blízko hodnoty PKA. Aj keď je to najúčinnejšie blízko 7.2, môže nárazník v rozsahu hodnôt, vrátane mierne alkalický 7.4.

Je však dôležité poznamenať, že efektívne nárazník rozsah sa môže mierne predĺžiť v závislosti od prijateľnej tolerancie pre pH Zmena v konkrétnej aplikácii. A fosfátový roztok Niektoré by stále mohli poskytnúť vyrovnávanie kapacita mimo tohto rozsahu, ale bude menej účinná pri odolávaní pH zmeny. Ten fosfátový roztok Rozsah je ideálny pre mnoho biologických aplikácií.

Ako si môžem vybrať medzi KH2PO4 a K2HPO4 pre môj experiment?

Výber medzi používaním KH2PO4 alebo K2HPO4 Samotný alebo v kombinácii závisí výlučne od požadovaných pH tvoj riešenie.

• Ak potrebujete kyslú riešenie, použili by ste predovšetkým KH2PO4.
• Ak potrebujete základný resp alkalický riešenie, použili by ste predovšetkým K2HPO4.
• Ak potrebujete neutrálny alebo takmer neutrálny pH, budete musieť použiť a miešanie obidve KH2PO4 a K2HPO4 Vytvorenie a nárazník. Presný pomer z nich bude závisieť od konkrétneho pH Snažíte sa dosiahnuť.

Je zriedkavé používať iba jednu z týchto zlúčenín vo výskumnom prostredí. Najčastejšie sa snažíte vytvoriť a nárazník roztok na stabilizáciu pH reakcie alebo riešenie.

Môžem použiť kyselinu fosforečnej (H3PO4) na vytvorenie fosfátového pufra?

Áno, môžete použiť kyselina fosforečnica (H3PO4) pripraviť sa a fosfátový roztok. Však kyselina fosforečnica je triprotický kyslý, čo znamená, že má tri ionizovateľné atómy vodíka. To vedie k trom rôznym krokom disociácie, z ktorých každý má vlastnú hodnotu PKA:

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

Urobiť a nárazník využívanie H3PO4, zvyčajne by si pridať silná základňa ako Koh (hydroxid draselný) alebo sodík hydroxid (NaOH), na čiastočne neutralizáciu kyslý a vytvorte požadované pomer z fosfát druh. Napríklad vytvoriť a nárazník okolo pH 7, mali by ste pridať Dostatok základne na dosiahnutie druhého kroku disociácie, čím sa vytvorí zmes H2PO4- a HPO42-. Ten nárazník zóna pre kyselina fosforečnica Rozširuje sa do viacerých rozsahov.

Využívanie H3PO4 môže byť zložitejší ako použitie KH2PO4 a K2HPO4 Priamo, ako potrebujete starostlivo kontrolovať množstvo základne pridaný dosiahnuť požadovaný pH. Môže to však byť užitočný prístup, ak máte iba kyselina fosforečnica k dispozícii, alebo chcete vytvoriť a riešenie s vyšším iónová sila.

Prečo je KH2PO4 kyselina a K2HPO4 je základný?

Kyslosť KH2PO4 a základnosť K2HPO4 Vzťahujú sa priamo na ich chemické štruktúry a to, ako interagujú s vodou.

• KH2PO4 (fosfát draselný dihydrogén): Kedy KH2PO4 Rozpúšťa sa vo vode, disociuje sa do K+ iónov a H2PO4-iónov. Ten dihydrogén fosfát ión (H2PO4-) môže pôsobiť ako slabý kyslý, Darovanie protónu (H+) na vodu:
  H2PO4- + H2O ⇌ HPO42- + H3O +
  Tvorba H3O+ (ióny hydrónia) zvyšuje kyslý koncentrácia v riešenie, robí to kyslý.

• K2HPO4 (fosforečnan vodíka dipotalizmu): Kedy K2HPO4 Rozpúšťa sa vo vode, disociuje sa na 2K+ ióny a HPO42- ióny. Ten ión fosforečnanu (HPO42-) môže pôsobiť ako slabá základňa, akceptuje protón (H+) z vody:
  HPO42- + H2O ⇌ H2PO4- + OH-
  Tvorba OH- (hydroxidových iónov) zvyšuje základňu koncentrácia v riešenie, čo je základné alebo alkalický.

Ako upraviť pH fosfátového pufra?

Nastavenie pH a fosfátový roztok je bežné technika v laboratórium. Tu je návod, ako to urobiť:

1. Zmerajte počiatočné pH: Na presnú meranie kalibrovaného merača pH použite pH tvoj nárazník Riešenie.
2. Rozhodnite sa o smerovaní úpravy: Zistite, či potrebujete zvýšiť alebo znížiť pH.
3. Pridajte príslušné riešenie:
   • Zníženie pH (urobte ho kyslejšie): Pomaly pridať zriedenie riešenie z KH2PO4 alebo zriedka riešenie silný kyslý ako Hcl (hydrochlorický kyslý), zatiaľ čo nepretržite monitoruje pH s pH meter.
   • Ak chcete zvýšiť pH (urobte z neho základné/alkalické): Pomaly pridať zriedenie riešenie z K2HPO4 alebo zriedka riešenie silnej základne ako Koh (hydroxid draselný) alebo NaOH (sodík hydroxid), zatiaľ čo nepretržite monitoruje pH s pH meter.
4. Dôkladne premiešajte: Zabezpečiť riešenie je dobre zmiešaný po každom pridaní.
5. Zastavte sa, keď sa dosiahne požadované pH: Pokračujte v pridávaní nastavenia riešenie v malých prírastkoch, až kým merač pH nečíta požadovaný pH hodnota. Dávajte pozor, aby ste neprekročili.

Dôležitá poznámka: Vždy pridať nastavenie riešenie pomaly a v malých množstvách, zatiaľ čo nepretržite mieša a monitoruje pH. To bráni drastickému pH zmeny a zaisťuje nárazník udržiava svoje vyrovnávacia kapacita. Môžete odkazovať Kandov chemický oct sodný Dokumentácia na miešanie osvedčených postupov s podobnými chemikáliami.

Aké sú bežné aplikácie fosfátových pufrov?

Fosfátové pufry sú neuveriteľne univerzálne a používajú sa v širokej škále aplikácií vrátane:

• Biologický výskum: Udržiavanie pH z bunkových kultúr, bielkovina Roztoky a enzýmové reakcie. Roztok PBSNapríklad je fosfát tlmený soľný roztok.
• Molekulárna biológia: DNA a RNA extrakcia, elektroforéza a ďalšie molekulárny biológia techniky.
• Biochémia: Štúdium kinetiky enzýmov, bielkovina Čistenie a ďalšie biochemické procesy.
• Chémia: Ako a nárazník V chemických reakciách a titráciách.
• Farmaceutický priemysel: Formulovanie liekov a liekov.
• Potravinársky priemysel: Ovládací pH pri spracovaní a uchovávaní potravín.
• Ošetrenie priemyselnej vody: Kand's Chemicals ponúka rôzne fosfáty ktoré sa často používajú pri úrade vody.

Biokompatibilita a laditeľné pH rozsah fosfátové pufry Urobte z nich cenný nástroj v mnohých rôznych oblastiach. Konkrétny koncentrácia a pH z nárazník bude vybraný na základe požiadaviek konkrétnej aplikácie.

Riešenie problémov s prípravou fosfátového pufra

Tu je niekoľko bežných problémov, s ktorými sa vyskytujú pri príprave fosfátové pufry A ako ich vyriešiť:

• PH nie je stabilné:

  • Uistite sa, že je váš pH meter správne kalibrovaný. Používajte čerstvú kalibráciu nárazníky a postupujte podľa pokynov výrobcu.
  • Uistite sa, že soli sú úplne rozpustené. Miešať riešenie Dôkladne, kým nezostanú žiadne tuhé častice.
  • Používajte vysoko kvalitné čisté chemikálie. Nečistoty môžu ovplyvniť pH a vyrovnávacia kapacita. Kandova chemická látka sa pýši čistotou.
  • Skontrolujte kontamináciu. Uistite sa, že je vaše sklo a voda čisté a bez kontaminantov.
  • Pridali ste všetky komponenty? Skontrolujte, či je správne masa Pre všetky komponenty.

• PH je príliš vysoké alebo príliš nízke:

  • Dvojito skontrolujte svoje výpočty. Uistite sa, že ste použili správne sumy KH2PO4 a K2HPO4.
  • Opatrne upravte pH pomocou zriedených roztokov KH2PO4 (Na zníženie pH) alebo K2HPO4 (zvýšiť pH) alebo zriediť Hcl alebo Koh ako je opísané vyššie.

• Formuláre zrazeniny v vyrovnávacej pamäti:

  • Môže sa to stať, ak je koncentrácia pufra príliš vysoká. Skúste zriediť nárazník.
  • Niektoré fosfátové soli majú obmedzenú rozpustnosť. Uistite sa, že nepresahujete limit rozpustnosti soli používaš.
  • Teplota môže ovplyvniť rozpustnosť. Niečo fosfát Pri nižších teplotách sú soli menej rozpustné.
  • Kontaminácia. Uistite sa, že chemický Reagencie sú bez kontaminácie a že pracujete v sterilných podmienkach, bez vonkajších kontaminantov.

• Nemôžem získať moje požadované pH

  • Ak ste nasledovali a protokol A nedosahujete uvedené pH, skúste sa pozrieť na internet. Výskumy má robustnú komunitu vedcov, ktorí zdieľajú svoje skúsenosti, a môžete nájsť vysvetlenie. Ak otázka o vašom konkrétnom fosfátovom pufri nebola požiadaný, môžeš vzťahovať sa Vaša otázka na podobnú.

Kľúčové cesty

• KH2PO4 (Draslík dihydrogén fosfát) a K2HPO4 (Diporanda fosfát vodíka) sú kľúčové komponenty fosfátové pufry.
• KH2PO4 je kyslý, zatiaľ čo K2HPO4 je základný.
• Ten pomer z KH2PO4 a K2HPO4 určuje pH z nárazník Riešenie.
• Fosfátové pufry sú účinné v pH Rozsah 6,0 až 8,0.
• Môžeš Pripravte fosfátové pufry využívanie KH2PO4 a K2HPO4alebo titráciou kyselina fosforečnica (H3PO4) so silnou základňou.
• Opatrný pH Úprava a riešenie problémov sú nevyhnutné pre úspešné nárazník príprava.
• Ak pripravujete vyrovnávaciu pamäť z H3PO4 titrovať Koh do riešenie dosiahne požadované pH.
• Ísť z KH2PO4 do K2HPO4 Budete musieť pridať koh.
• Na zadnú časť použite Hcl.

Tento komplexný sprievodca poskytuje solídny základ pre porozumenie a použitie fosfátové pufry vo vašej práci. Nezabudnite vždy konzultovať konkrétne protokoly a bezpečnostné pokyny pre svoje experimenty. Veľa šťastia.