КХ2ПО4 наспрам К2ХПО4: Разумевање кључних разлика у фосфатним пуферима

Овај чланак објашњава разлике између КХ2ПО4 (калијум дихидроген фосфат) и К2ХПО4 (дикалијум хидроген фосфат), две уобичајене компоненте раствора фосфатног пуфера. Удубићемо се у њихова хемијска својства, како функционишу у пуферима и како да изаберете прави за ваше специфичне потребе. Без обзира да ли сте искусан истраживач или тек почињете да радите у лабораторији, разумевање ових разлика је од виталног значаја за тачне експерименталне резултате. Ово је а обавезно прочитати за свакога ко ради са пуфер растворима у биологији, хемији или сродним областима.

Шта је фосфатни пуфер? Објашњење

A тампон решење је кључно средство у многим научним експериментима. Његов главни задатак је да се одупре променама у пХ када мале количине киселина или база су додао је. Ово је важно јер су многе хемијске реакције, посебно оне у биолошким системима, веома осетљиве на промене пХ.

Фосфатни пуфери, посебно се широко користе јер могу тампон преко низа пХ вредности и компатибилни су са многим биолошким системима. Израђују се помоћу различитих облика фосфат, молекул који садржи фосфор и кисеоник. Типично фосфатни пуфер моћ садрже мешавина од КХ2ПО4 (калијум дихидроген фосфат) и К2ХПО4 (дикалијум водоник фосфат). Специфичан однос ове две компоненте одређује коначну пХ оф тхе тампон.

Која је разлика између КХ2ПО4 и К2ХПО4?

Кључ разлика између КХ2ПО4 и К2ХПО4 лежи у броју водоник (Х) атоми они садрже.

• КХ2ПО4 (Калијум дихидроген фосфат): Ово једињење је такође познато као једнобазно калијум фосфат. Има два водоник атоми. Када се раствори у води, делује слабо киселина, донирајући протон (Х+) у решење.

• К2ХПО4 (Дикалијум водоник фосфат): Ово једињење је такође познато као двобазно калијум фосфат. Има само једну водоник атом. Када је растворен у води, делује као слаба база, прихватајући протон (Х+) из решење.

Ова наизглед мала разлика у хемијској структури доводи до значајних разлика у њиховом понашању у раствору. КХ2ПО4 доприноси киселим својствима тампон, док К2ХПО4 доприноси основном (или алкалне) својства.

Како КХ2ПО4 и К2ХПО4 раде заједно у пуферском раствору?

КХ2ПО4 и К2ХПО4 раде заједно као коњуговани киселинско-базни пар да би створили а фосфатни пуфер. Реакција равнотеже може се представити на следећи начин:

Х2ПО4- (водени) + Х2О (л) ⇌ ХПО42- (водени) + Х3О+ (водени)

• КХ2ПО4 обезбеђује Х2ПО4- (дихидроген фосфат) јони.
• К2ХПО4 обезбеђује ХПО42- (водоник фосфат) јони.

Када мала количина од киселина (Х+) је додао је то тхе тампон, јони ХПО42- реагују са киселина, померајући равнотежу улево и минимизирајући промену у пХ. Када је мала количина базе (ОХ-). додао је, јони Х2ПО4- реагују са базом, померајући равнотежу удесно и поново минимизирајући промену у пХ. Ова способност да се одупре пХ променама је оно што чини а тампон тако корисно. Однос ће додати до ефекта.

Како припремити раствор фосфатног пуфера са КХ2ПО4 и К2ХПО4?

То припремити a фосфатни пуфер решење, биће вам потребно:

1. КХ2ПО4 (калијум дихидроген фосфат)
2. К2ХПО4 (дикалијум водоник фосфат)
3. Дестилована вода
4. пХ метар
5. Чаше и опрема за мешање

Ево опште процедуре (увек консултујте одређену протокола за ваше жеље пХ и концентрација):

1. Одредите жељени пХ и концентрацију вашег пуфера. На пример, можда желите 0,1М фосфатни пуфер на пХ 7,2.

2. Израчунајте потребну количину КХ2ПО4 и К2ХПО4. Можете користити Хендерсон-Хаселбалцх једначина или онлајн тампон калкулатори за утврђивање тачне однос од две компоненте. Хендерсон-Хаселбалхова једначина је:
   пХ = пКа + лог ([ХПО42-]/[Х2ПО4-])
   Где је пКа константа повезана са фосфат јон (приближно 7,2 за другу дисоцијацију фосфора киселина).

3. Затим израчунајте молове КХ2ПО4 и К2ХПО4 у пуферу додати одговарајућу моларну тежину и то ће вам рећи колико грама треба додати решење.

4. Растворити се израчунате масе КХ2ПО4 и К2ХПО4 у запремини дестиловане воде која је нешто мања од жељене обим. На пример, ако желите 1 литар тампон, почните са око 800 мл воде.

5. Мешајте раствор док се соли потпуно не растворе.

6. Користите пХ метар да измерите пХ раствора.

7. Ако је потребно, подесите пХ додавањем малих количина концентрованог раствора или КХ2ПО4 (да би се снизио пХ) или К2ХПО4 (за подизање пХ).

8. Када се постигне жељени пХ, додајте дестиловану воду да се раствор доведе до коначне жељене запремине.

Који је пХ опсег фосфатног пуфера?

Фосфатни пуфери су најефикаснији у пХ опсег од приближно 6,0 до 8,0. То је зато што је пКа водоник фосфат/дихироник фосфат равнотежа је око 7,2. Тхе капацитет пуфера је највећа када је пХ је близу вредности пКа. Иако је најефикаснији близу 7,2, може тампон у распону вредности, укључујући и незнатно алкалне 7.4.

Међутим, важно је напоменути да је ефикасан тампон опсег се може мало проширити у зависности од прихватљиве толеранције за пХ промена у одређеној апликацији. А фосфатни пуфер можда још увек дају неке пуферовање капацитет изван овог опсега, али ће бити мање ефикасан у отпору пХ промене. Тхе фосфатни пуфер опсег је идеалан за многе биолошке примене.

Како да изаберем између КХ2ПО4 и К2ХПО4 за свој експеримент?

Избор између коришћења КХ2ПО4 или К2ХПО4 самостално или у комбинацији, у потпуности зависи од жељеног пХ вашег решење.

• Ако вам треба киселина решење, користили бисте првенствено КХ2ПО4.
• Ако вам је потребан основни или алкалне решење, користили бисте првенствено К2ХПО4.
• Ако вам је потребна неутрална или скоро неутрална пХ, мораћете да користите а мешати од оба КХ2ПО4 и К2ХПО4 да створи а тампон. Тачно однос од два ће зависити од конкретног пХ покушавате да постигнете.

Ретко се користи само једно од ових једињења у истраживачком окружењу. Најчешће имате за циљ да креирате а тампон решење за стабилизацију пХ реакције или решење.

Могу ли да користим фосфорну киселину (Х3ПО4) да направим фосфатни пуфер?

Да, можете користити фосфорна киселина (Х3ПО4) то припремити a фосфатни пуфер. међутим, фосфорна киселина је трипротиц киселина, што значи да има три јонизујућа атома водоника. Ово доводи до три различита корака дисоцијације, од којих сваки има своју пКа вредност:

1. Х3ПО4 ⇌ Х+ + Х2ПО4- (пКа1 ≈ 2,15)
2. Х2ПО4- ⇌ Х+ + ХПО42- (пКа2 ≈ 7,20)
3. ХПО42- ⇌ Х+ + ПО43- (пКа3 ≈ 12,35)

Да би а тампон користећи Х3ПО4, обично бисте додати јака база, као КОХ (калијум хидроксид) или натријум хидроксида (НаОХ), да делимично неутралише киселина и створи жељено однос оф фосфат врсте. На пример, да бисте креирали а тампон около пХ 7, ти би додати довољно базе да дође до другог корака дисоцијације, стварајући мешавину Х2ПО4- и ХПО42-. Тхе тампон зона за фосфорна киселина протеже се на више опсега.

Коришћење Х3ПО4 може бити сложеније од употребе КХ2ПО4 и К2ХПО4 директно, јер морате пажљиво контролисати количину базе додао је да дођу до жељеног пХ. Међутим, то може бити користан приступ само ако имате фосфорна киселина доступно, или желите да креирате а решење са вишим јонска снага.

Зашто је КХ2ПО4 киселина, а К2ХПО4 основни?

Киселост од КХ2ПО4 и основаност на К2ХПО4 директно се односе на њихове хемијске структуре и начин на који ступају у интеракцију са водом.

• КХ2ПО4 (калијум дихидроген фосфат): Када КХ2ПО4 раствара се у води, дисоцира на К+ јоне и Х2ПО4- јоне. Тхе дихидроген фосфат ион (Х2ПО4-) може деловати као слаб киселина, донирање протона (Х+) води:
  Х2ПО4- + Х2О ⇌ ХПО42- + Х3О+
  Формирање Х3О+ (хидронијум јона) повећава киселина концентрација у решење, чинећи га киселим.

• К2ХПО4 (дикалијум хидроген фосфат): Када К2ХПО4 раствара се у води, дисоцира на 2К+ јоне и ХПО42- јоне. Тхе хидроген фосфат јон (ХПО42-) може деловати као слаба база, прихватајући протон (Х+) из воде:
  ХПО42- + Х2О ⇌ Х2ПО4- + ОХ-
  Формирање ОХ- (хидроксидних јона) повећава базу концентрација у решење, чинећи га основним или алкалне.

Како подесити пХ фосфатног пуфера?

Подешавање пХ од а фосфатни пуфер је уобичајено техника у лаб. Ево како да то урадите:

1. Измерите почетни пХ: Користите калибрисани пХ метар за прецизно мерење пХ вашег тампон решење.
2. Одлучите о смеру подешавања: Одредите да ли треба да повећате или смањите пХ.
3. Додајте одговарајуће решење:
   • Да смањите пХ (учините га киселијим): Полако додати а разблажити решење оф КХ2ПО4 или разблажен решење од јаког киселина као ХЦл (хлороводонична киселина), уз континуирано праћење пХ са пХ метром.
   • Да подигнете пХ (учините га базичним/алкалнијим): Полако додати а разблажити решење оф К2ХПО4 или разблажен решење јаке основе као КОХ (калијум хидроксид) или НаОХ (натријум хидроксида), уз континуирано праћење пХ са пХ метром.
4. Темељно промешајте: Осигурајте решење се добро меша након сваког додавања.
5. Зауставите када се постигне жељени пХ: Наставите са додавањем подешавања решење у малим корацима док пХ метар не очита жељену вредност пХ вредност. Пазите да не пређете.

Важна напомена: Увек додати прилагођавање решење полако и у малим количинама, уз стално мешање и праћење пХ. Ово спречава драстичне пХ мења и обезбеђује тампон одржава своје капацитет пуфера. Можете референцирати Кандов хемијски натријум ацетат документацију за мешање најбољих пракси са сличним хемикалијама.

Које су неке уобичајене примене фосфатних пуфера?

Фосфатни пуфери су невероватно разноврсни и користе се у широком спектру апликација, укључујући:

• биолошка истраживања: Одржавање пХ ћелијских култура, протеина раствори и ензимске реакције. ПБС раствор, на пример, јесте фосфат пуферовани физиолошки раствор.
• Молекуларна биологија: ДНК и РНА екстракција, електрофореза и друго молекуларни биологија технике.
• биохемија: Проучавање кинетике ензима, протеина пречишћавање и други биохемијски процеси.
• хемија: Као а тампон у хемијским реакцијама и титрацијама.
• Фармацеутска индустрија: Формулисање лекова и лекова.
• Прехрамбена индустрија: Контролисање пХ у преради и конзервирању хране.
• Индустријски третмани воде: Канд'с Цхемицалс нуди разне фосфате који се често користе у третману воде.

Биокомпатибилност и могућност подешавања пХ распон од фосфатни пуфери чине их вредним оруђем у многим различитим областима. Специфично концентрација и пХ оф тхе тампон биће изабран на основу захтева одређене апликације.

Решавање проблема са припремом фосфатног пуфера

Ево неких уобичајених проблема са којима се сусрећете приликом припреме фосфатни пуфери и како их решити:

• пХ није стабилан:

  • Уверите се да је ваш пХ метар правилно калибрисан. Користите нову калибрацију тампонима и пратите упутства произвођача.
  • Уверите се да су соли потпуно растворене. Промешајте решење темељно све док не остану чврсте честице.
  • Користите висококвалитетне, чисте хемикалије. Нечистоће могу утицати на пХ и капацитет пуфера. Канд'с Цхемицал се поноси чистоћом.
  • Проверите контаминацију. Уверите се да су ваше стаклено посуђе и вода чисти и без загађивача.
  • Да ли сте додали све компоненте? Проверите да ли је исправно маса за све компоненте.

• пХ је превисок или пренизак:

  • Још једном проверите своје прорачуне. Уверите се да сте користили исправне количине КХ2ПО4 и К2ХПО4.
  • Пажљиво подесите пХ коришћењем разблажених раствора КХ2ПО4 (спустити пХ) или К2ХПО4 (подићи пХ), или разблажити ХЦл или КОХ као што је горе описано.

• У пуферу се формира преципитат:

  • Ово се може десити ако је концентрација пуфера превисока. Покушајте да разблажите тампон.
  • Неке фосфатне соли имају ограничену растворљивост. Уверите се да не прелазите границу растворљивости соли користите.
  • Температура може утицати на растворљивост. Неки фосфат соли су мање растворљиве на нижим температурама.
  • Контаминација. Уверите се да је ваш хемијски реагенси су без контаминације, и да радите у стерилним условима, без спољних загађивача.

• Не могу да добијем жељени пХ

  • Ако сте пратили а протокола а не постижете наведени пХ, покушајте да погледате интернет. РесеарцхГате има снажну заједницу научника који деле своја искуства, а можда ћете наћи и објашњење. Ако питање о вашем специфичном фосфатном пуферу није било упитао, можете односити се Ваше питање на слично.

Кеи Такеаваис

• КХ2ПО4 (калијум дихидроген фосфат) и К2ХПО4 (дикалијум водоник фосфат) су кључне компоненте фосфатни пуфери.
• КХ2ПО4 је кисело, док К2ХПО4 је основно.
• Тхе однос оф КХ2ПО4 и К2ХПО4 одређује пХ оф тхе тампон решење.
• Фосфатни пуфери су ефикасни у пХ опсег од 6,0 до 8,0.
• Можеш припремити фосфатне пуфере користећи КХ2ПО4 и К2ХПО4, или титрирањем фосфорна киселина (Х3ПО4) са јаком базом.
• Пажљиво пХ прилагођавање и решавање проблема су неопходни за успех тампон припрема.
• Ако припремате бафер од Х3ПО4 титрирати со КОХ до решење достиже жељени пХ.
• Да иде од КХ2ПО4 да К2ХПО4 мораћете додати КОХ.
• За обрнуто, користите ХЦЛ.

Овај свеобухватни водич пружа чврсту основу за разумевање и коришћење фосфатни пуфери у свом раду. Не заборавите да увек консултујете специфичне протоколе и безбедносне смернице за своје експерименте. Срећно.