KH2PO4 vs K2HPO4: Kuptimi i ndryshimeve kryesore në tamponët e fosfatit

Ky artikull shpjegon ndryshimet midis KH2PO4 (fosfat dihidrogjen i kaliumit) dhe K2HPO4 (fosfat hidrogjeni dipotassium), dy përbërës të zakonshëm të zgjidhjeve tampon fosfat. Ne do të shqyrtojmë në vetitë e tyre kimike, se si ato funksionojnë në tampon dhe si të zgjedhim atë të duhurin për nevojat tuaja specifike. Pavarësisht nëse jeni një studiues me përvojë ose thjesht filloni në laborator, të kuptuarit e këtyre dallimeve është thelbësore për rezultate të sakta eksperimentale. Kjo është një që duhet të lexohet Për këdo që punon me zgjidhje tampon në biologji, kimi ose fusha të lidhura.

Çfarë është një tampon fosfati? Një shpjegim

A tampon Zgjidhja është një mjet thelbësor në shumë eksperimente shkencore. Puna kryesore e saj është të rezistojë ndaj ndryshimeve në pH Kur sasi të vogla të acid ose baza janë i shtuar. Kjo është e rëndësishme sepse shumë reaksione kimike, veçanërisht ato në sistemet biologjike, janë shumë të ndjeshme ndaj ndryshimeve të pH.

Tampon fosfati, në veçanti, përdoren gjerësisht sepse munden tampon mbi një gamë të vlerave të pH dhe janë në përputhje me shumë sisteme biologjike. Ato janë bërë duke përdorur forma të ndryshme të fosfat, një molekulë që përmban fosfor dhe oksigjen. Një tipike tampon fosfati fuqi përmbaj një përzierje e Kh2po4 (fosfat dihidrogjen i kaliumit) dhe K2HPO4 (dikalium fosfat i hidrogjenit). Raporti specifik i këtyre dy përbërësve përcakton finalen pH nga tampon.

Cili është ndryshimi midis KH2PO4 dhe K2HPO4?

Çelësi dallim midis Kh2po4 dhe K2HPO4 shtrihet në numrin e hidrogjen (H) atomet ata përmbaj.

• Kh2po4 (Fosfat dihidrogjen i kaliumit): Kjo përbërje njihet edhe si monobazike fosfat kaliumi. Ka dy hidrogjen atomet. Kur shpërndahet në ujë, ajo vepron si e dobët acid, duke dhuruar një proton (h+) në zgjidhje.

• K2HPO4 (Fosfati i hidrogjenit dipotassium): Kjo përbërje njihet edhe si dibazike fosfat kaliumi. Ka vetëm një hidrogjen atom Kur shpërndahet në ujë, ajo vepron si një bazë e dobët, duke pranuar një proton (H+) nga zgjidhje.

Ky ndryshim në dukje i vogël në strukturën kimike çon në ndryshime të konsiderueshme në sjelljen e tyre në zgjidhje. Kh2po4 kontribuon në vetitë acidike të tampon, ndërsa K2HPO4 kontribuon në themelore (ose alkaline) vetitë.

Si funksionojnë së bashku KH2PO4 dhe K2HPO4 në një zgjidhje tampon?

Kh2po4 dhe K2HPO4 punojnë së bashku si një çift i konjuguar acid-bazë për të krijuar një tampon fosfati. Reagimi i ekuilibrit mund të përfaqësohet si më poshtë:

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

• Kh2po4 siguron H2PO4- (fosfat dihidrogjen) jonet.
• K2HPO4 siguron HPO42- (fosfat i hidrogjenit) jonet.

Kur një sasi e vogël e acid (H+) është i shtuar te tampon, jonet HPO42 reagojnë me acid, duke zhvendosur ekuilibrin në të majtë dhe duke minimizuar ndryshimin në pH. Kur është një sasi e vogël e bazës (OH-) i shtuar, jonet H2PO4 reagojnë me bazën, duke zhvendosur ekuilibrin në të djathtë dhe përsëri duke minimizuar ndryshimin në pH. Kjo aftësi për t'i rezistuar ndryshimeve të pH është ajo që e bën a tampon Kaq e dobishme. Raporti do shtoj në efekt.

Si të përgatisni një zgjidhje tampon fosfati me KH2PO4 dhe K2HPO4?

Nga përgatit a tampon fosfati zgjidhje, do t'ju duhet:

1. Kh2po4 (fosfat dihidrogjen i kaliumit)
2. K2HPO4 (dikalium fosfat i hidrogjenit)
3. Ujë i distiluar
4. Një njehsor pH
5. BEAKERS dhe pajisje nxitëse

Këtu është një procedurë e përgjithshme (gjithmonë këshillohuni me një specifik protokoll Për dëshirën tuaj pH dhe përqendrim)::

1. Përcaktoni pH -në e dëshiruar dhe përqendrimin e tamponit tuaj. Për shembull, ju mund të dëshironi një 0,1 milion tampon fosfati në pH 7.2.

2. Llogaritni sasinë e KH2PO4 dhe K2HPO4 të nevojshme. Ju mund të përdorni Henderson-Hasselbalch ekuacion ose në internet tampon kalkulatorët për të përcaktuar të saktë raport Nga dy përbërësit. Ekuacioni Henderson-Hasselbalch është:
   pH = pKa + log ([HPO42-]/[H2PO4-])
   Ku PKA është një konstante e lidhur me fosfat joni (afërsisht 7.2 për shkëputjen e dytë të fosforikës acid).

3. Llogaritni molet e KH2PO4 dhe K2HPO4 në tampon, atëherë shtoj pesha molare përkatëse dhe kjo do t'ju tregojë sa gram për të shtuar në zgjidhje.

4. Zgjidh masat e llogaritura të Kh2po4 dhe K2HPO4 Në një vëllim të ujit të distiluar që është pak më pak se sa i dëshiruar juaj përfundimtar vëllim. Për shembull, nëse doni 1 litër tampon, filloni me rreth 800 ml e ujit.

5. Llokoçis zgjidhjen derisa kripërat të treten plotësisht.

6. Përdorni një njehsor pH për të matur pH të zgjidhjes.

7. Nëse është e nevojshme, rregulloni pH duke shtuar sasi të vogla të një solucioni të përqendruar të KH2PO4 (për të ulur pH) ose K2HPO4 (për të ngritur pH).

8. Pasi të arrihet pH i dëshiruar, shtoni ujë të distiluar për të sjellë zgjidhjen në vëllimin e dëshiruar përfundimtar.

Cila është diapazoni i pH i një tamponi fosfati?

Tampon fosfati janë më efektive në pH varg prej afro 6.0 deri 8.0. Kjo për shkak se PKA e fosfat i hidrogjenit/dihidrogjen fosfat Ekuilibri është rreth 7.2. kapacitet buffering është më e larta kur pH është afër vlerës së pKa. Edhe pse është më efektive afër 7.2 mundet tampon në një sërë vlerash, përfshirë pak alkaline 7.4.

Sidoqoftë, është e rëndësishme të theksohet se efektive tampon diapazoni mund të zgjatet pak në varësi të tolerancës së pranueshme për pH ndryshimi në një aplikim të veçantë. Një tampon fosfati mund të sigurojë akoma disa buffering Kapaciteti jashtë këtij diapazoni, por do të jetë më pak efektiv në rezistencën ndaj pH ndryshimet. tampon fosfati Gama është ideale për shumë aplikime biologjike.

Si mund të zgjedh midis KH2PO4 dhe K2HPO4 për eksperimentin tim?

Zgjedhja midis përdorimit Kh2po4 ose K2HPO4 vetëm, ose në kombinim, varet plotësisht nga dëshira pH e tua zgjidhje.

• Nëse keni nevojë për një acid zgjidhje, ju do të përdorni kryesisht Kh2po4.
• Nëse keni nevojë për një bazë ose alkaline zgjidhje, ju do të përdorni kryesisht K2HPO4.
• Nëse keni nevojë për një neutral ose gati-neutral pH, do të duhet të përdorni një përziej të dy Kh2po4 dhe K2HPO4 për të krijuar një tampon. E saktë raport nga të dy do të varet nga specifika pH Ju po përpiqeni të arrini.

Shtë e rrallë të përdoret vetëm një nga këto komponime në një mjedis hulumtimi. Më shpesh, ju po synoni të krijoni një tampon zgjidhje për të stabilizuar pH të një reagimi ose zgjidhje.

A mund të përdor acid fosforik (H3PO4) për të bërë një tampon fosfati?

Po, ju mund të përdorni acid fosforik (H3PO4)) në përgatit a tampon fosfati. Megjithatë, acid fosforik është një triprotike acid, që do të thotë se ka tre atome të hidrogjenit jonizues. Kjo çon në tre hapa të ndryshëm disociimi, secila me vlerën e vet PKA:

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

Për të bërë një tampon përdorim H3PO4, ti në mënyrë tipike shtoj një bazë e fortë, si Koh nga (hidroksid kaliumi) ose natrium hidroksid (NaOH), për të neutralizuar pjesërisht acid dhe krijoni të dëshiruarit raport nga fosfat specie Për shembull, për të krijuar një tampon përreth pH 7, ju do shtoj Baza e mjaftueshme për të arritur në hapin e dytë të disociimit, duke krijuar një përzierje të H2PO4- dhe HPO42-. tampon zonë për acid fosforik shtrihet në varg të shumta.

Përdorim H3PO4 mund të jetë më komplekse sesa përdorimi Kh2po4 dhe K2HPO4 direkt, pasi duhet të kontrolloni me kujdes sasinë e bazës i shtuar Për të arritur të dëshiruarit pH. Sidoqoftë, mund të jetë një qasje e dobishme nëse keni vetëm acid fosforik në dispozicion, ose duan të krijojnë një zgjidhje me te larte forcë jonike.

Pse KH2PO4 është acidi dhe K2HPO4 është themelor?

Aciditeti i Kh2po4 dhe bazën e K2HPO4 lidhen drejtpërdrejt me strukturat e tyre kimike dhe se si bashkëveprojnë me ujin.

• KH2PO4 (fosfat dihidrogjen i kaliumit): Kur Kh2po4 shpërndahet në ujë, ai shkëputet në jonet K+ dhe jonet H2PO4. fosfat dihidrogjen jon (H2PO4-) mund të veprojë si i dobët acid, duke dhuruar një proton (h+) në ujë:
  H2PO4- + H2O ⇌ HPO42- + H3O +
  Formimi i H3O+ (jonet e hidroniumit) rrit acid përqendrimi në zgjidhje, duke e bërë atë acid.

• K2HPO4 (fosfati i hidrogjenit dipotassium): Kur K2HPO4 Shpërndahet në ujë, ai shkëputet në jone 2k+ dhe jone HPO42. jon fosfat i hidrogjenit (HPO42-) mund të veprojë si një bazë e dobët, duke pranuar një proton (H+) nga uji:
  HPO42- + H2O ⇌ H2PO4- + OH-
  Formimi i OH- (joneve hidroksid) rrit bazën përqendrim në zgjidhje, duke e bërë atë themelore ose alkaline.

Si të rregulloni pH e një tamponi fosfati?

Rregullimi i pH e një tampon fosfati është e zakonshme teknikë në laborator. Ja se si ta bëni:

1. Matni pH fillestar: Përdorni një matës të kalibruar të pH për të matur me saktësi pH e tua tampon zgjidhje.
2. Vendosni për drejtimin e rregullimit: Përcaktoni nëse keni nevojë për të rritur ose ulur pH.
3. Shtoni zgjidhjen e duhur:
   • Për të ulur pH (bëjeni më acid): Ngadalë shtoj Një holluar zgjidhje nga Kh2po4 ose një holluar zgjidhje një i fortë acid si Hcl (hidroklorik acid), ndërsa monitoron vazhdimisht pH me njehsorin e pH.
   • Për të ngritur pH (bëjeni atë më themelor/alkaline): Ngadalë shtoj Një holluar zgjidhje nga K2HPO4 ose një holluar zgjidhje të një baze të fortë si Koh nga (hidroksid kaliumi) ose NaOH (natrium hidroksid), ndërsa monitoron vazhdimisht pH me njehsorin e pH.
4. Përziejini plotësisht: Siguroj zgjidhje është e përzier mirë pas çdo shtese.
5. Ndaloni kur të arrihet pH i dëshiruar: Vazhdoni të shtoni rregullimin zgjidhje në ngritje të vogla derisa njehsori i pH të lexojë të dëshiruarit pH vlera Kini kujdes që të mos e mbingarkoni.

Shënim i rëndësishëm: Gjithmonë shtoj rregullimi zgjidhje ngadalë dhe në sasi të vogla, ndërsa vazhdimisht nxisni dhe monitoroni vazhdimisht pH. Kjo parandalon drastike pH ndryshon dhe siguron tampon mirëmban e saj kapacitet buffering. Ju mund të referoni Acetat kimike të natriumit të Kandit Dokumentacioni për përzierjen e praktikave më të mira me kimikate të ngjashme.

Cilat janë disa aplikime të zakonshme të tamponëve të fosfatit?

Tampon fosfati janë tepër të gjithanshëm dhe përdoren në një gamë të gjerë aplikimesh, duke përfshirë:

• Hulumtimi biologjik: Mbajtja e pH të kulturave qelizore, proteinë zgjidhje dhe reagime enzimë. Zgjidhje PBS, për shembull, është fosfat kripë e bufferuar.
• Biologjia molekulare: ADN dhe ARN nxjerrja, elektroforeza dhe tjetra molekular biologji teknika.
• Biokimi: Studimi i kinetikës së enzimës, proteinë pastrimi, dhe proceset e tjera biokimike.
• Kimi: Si një tampon Në reaksionet kimike dhe titrimet.
• Industria farmaceutike: Formulimi i ilaçeve dhe ilaçeve.
• Industria ushqimore: Kontrollues pH në përpunimin dhe ruajtjen e ushqimit.
• Trajtimet industriale të ujit: KAND’S KRIMIKA KANDS ofron një shumëllojshmëri të fosfateve që shpesh përdoren në trajtimin e ujit.

Biokompatibiliteti dhe i rregullueshëm pH një varg tampon fosfati Bëni atyre një mjet të vlefshëm në shumë fusha të ndryshme. Specifika përqendrim dhe pH nga tampon do të zgjidhet bazuar në kërkesat e aplikacionit të veçantë.

Zgjidhja e problemeve Përgatitja e tamponit të fosfatit

Këtu janë disa probleme të zakonshme që hasen gjatë përgatitjes tampon fosfati Dhe si t'i zgjidhim ato:

• pH nuk është i qëndrueshëm:

  • Sigurohuni që matësi juaj i pH të kalibrohet siç duhet. Përdorni kalibrimin e freskët buffer dhe ndiqni udhëzimet e prodhuesit.
  • Sigurohuni që kripërat të jenë tretur plotësisht. Llokoçis zgjidhje tërësisht derisa të mos mbetet grimca e ngurtë.
  • Përdorni kimikate të pastra me cilësi të lartë. Papastërtitë mund të ndikojnë në pH dhe kapacitet buffering. Kanda Kimike krenohet me pastërtinë.
  • Kontrolloni për ndotje. Sigurohuni që enë qelqi dhe uji juaj të jenë të pastra dhe pa ndotës.
  • A i keni shtuar të gjithë përbërësit? Kontrolloni për të parë se e sakta masë Për të gjithë përbërësit.

• pH është shumë i lartë ose shumë i ulët:

  • Kontrolloni dy herë llogaritjet tuaja. Sigurohuni që keni përdorur sasitë e sakta të Kh2po4 dhe K2HPO4.
  • Rregulloni pH me kujdes duke përdorur zgjidhje të holluara të Kh2po4 (për të ulur pH) ose K2HPO4 (për të ngritur pH), ose holluar Hcl ose Koh nga Siç përshkruhet më lart.

• Format e precipituara në tampon:

  • Kjo mund të ndodhë nëse përqendrimi i tamponit është shumë i lartë. Provoni të holloni tampon.
  • Disa kripëra fosfati kanë tretshmëri të kufizuar. Sigurohuni që nuk jeni duke e tejkaluar kufirin e tretshmërisë së kripëra Ju jeni duke përdorur.
  • Temperatura mund të ndikojë në tretshmëri. Disa fosfat Kripërat janë më pak të tretshëm në temperatura më të ulëta.
  • Ndotje. Sigurohuni që juaji kimikat Reagentët janë të lirë nga ndotja, dhe se ju jeni duke punuar në kushte sterile, pa ndotës të jashtëm.

• Nuk mund të marr pH tim të dëshiruar

  • Nëse keni ndjekur një protokoll dhe ju nuk jeni duke arritur pH të deklaruar, provoni të shikoni në internet. Gatuajnë ka një komunitet të fortë të shkencëtarëve që po ndajnë përvojat e tyre, dhe ju mund të gjeni një shpjegim. Nëse pyetja në lidhje me tamponin tuaj specifik të fosfatit nuk ka qenë i pyetur, ju mundeni lidhem Pyetja juaj me një të ngjashme.

Marrjet kryesore

• Kh2po4 (Kalium fosfat dihidrogjen) dhe K2HPO4 (dikalium fosfat i hidrogjenit) janë përbërësit kryesorë të tampon fosfati.
• Kh2po4 është acid, ndërsa K2HPO4 është themelore.
• Të raport nga Kh2po4 dhe K2HPO4 Përcakton pH nga tampon zgjidhje.
• Tampon fosfati janë efektive në pH Gama e 6.0 deri në 8.0.
• Ju mundeni Përgatitni tamponët e fosfatit përdorim Kh2po4 dhe K2HPO4, ose duke titruar acid fosforik (H3PO4) me një bazë të fortë.
• I kujdesshëm pH rregullimi dhe zgjidhja e problemeve janë thelbësore për të suksesshme tampon përgatitje.
• Nëse jeni duke përgatitur tampon nga H3PO4 titulloj Koh nga deri në zgjidhje arrin pH -in e dëshiruar.
• Për të shkuar nga Kh2po4 nga K2HPO4 Ju do të duhet të Shto KOH.
• Për të kundërtën, përdorni Hcl.

Ky udhëzues gjithëpërfshirës ofron një themel të fortë për të kuptuar dhe përdorur tampon fosfati Në punën tuaj. Mos harroni të konsultoheni gjithmonë me protokolle specifike dhe udhëzime të sigurisë për eksperimentet tuaja. Fat i mirë.