KH2PO4 va K2HPO4: Fosfat tamponlaridagi asosiy farqlarni tushunish

Ushbu maqola fosfat tampon eritmalarining ikkita umumiy komponenti bo'lgan KH2PO4 (kaliy dihidrogen fosfat) va K2HPO4 (dikaliy vodorod fosfat) o'rtasidagi farqlarni tushuntiradi. Biz ularning kimyoviy xossalarini, buferlarda qanday ishlashini va sizning maxsus ehtiyojlaringiz uchun to'g'risini qanday tanlashni ko'rib chiqamiz. Tajribali tadqiqotchi bo'lasizmi yoki laboratoriyada endigina ish boshlaysizmi, bu farqlarni tushunish aniq eksperimental natijalar uchun juda muhimdir. Bu a o'qish kerak biologiya, kimyo yoki tegishli sohalarda bufer eritmalari bilan ishlaydigan har bir kishi uchun.

Fosfat buferi nima? Tushuntirish

A bufer yechim ko'plab ilmiy tajribalarda hal qiluvchi vositadir. Uning asosiy vazifasi o'zgarishlarga qarshi turishdir pH oz miqdorda bo'lganda kislota yoki asosdir qo'shildi. Bu juda muhim, chunki ko'plab kimyoviy reaktsiyalar, ayniqsa biologik tizimlar, pH o'zgarishlariga juda sezgir.

Fosfat tamponlari, xususan, keng qo'llaniladi, chunki ular mumkin bufer pH qiymatlari oralig'ida va ko'plab biologik tizimlarga mos keladi. Ular turli xil shakllar yordamida amalga oshiriladi fosfat, fosfor va kislorodni o'z ichiga olgan molekula. Oddiy fosfat buferi mumkin o'z ichiga oladi aralashmasi KH2PO4 (kaliy dihidrogen fosfat) va K2HPO4 (dikaliy vodorod fosfat). Ushbu ikki komponentning o'ziga xos nisbati yakuniyni aniqlaydi pH ning bufer.

KH2PO4 va K2HPO4 o'rtasidagi farq nima?

Kalit farq orasida KH2PO4 va K2HPO4 sonida yotadi vodorod (H) atomlar ular o'z ichiga oladi.

• KH2PO4 (Kaliy dihidrogen fosfat): Bu birikma monobazik sifatida ham tanilgan kaliy fosfat. Uning ikkitasi bor vodorod atomlar. Suvda eriganida, u kuchsiz bo'lib ishlaydi kislotaga protonni (H+) hadya qilish yechim.

• K2HPO4 (Dikaliy vodorod fosfat): Bu birikma ikki asosli deb ham ataladi kaliy fosfat. Uning faqat bittasi bor vodorod atom. Suvda eriganida u zaif asos bo'lib, proton (H+) ni qabul qiladi yechim.

Kimyoviy tuzilishdagi bu kichik ko'rinadigan farq ularning eritmadagi xatti-harakatlarida sezilarli farqlarga olib keladi. KH2PO4 ning kislotali xususiyatlariga hissa qo'shadi bufer, esa K2HPO4 asosiy hissa qo'shadi (yoki ishqoriy) xususiyatlari.

KH2PO4 va K2HPO4 bufer eritmasida qanday ishlaydi?

KH2PO4 va K2HPO4 a hosil qilish uchun konjugat kislota-ishqor juftligi sifatida birgalikda ishlaydi fosfat buferi. Muvozanat reaktsiyasini quyidagicha ifodalash mumkin:

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

• KH2PO4 H2PO4- (dihidrogen fosfat) ionlari.
• K2HPO4 HPO42-ni ta'minlaydi (vodorod fosfat) ionlari.

Qachon oz miqdorda kislota (H+) hisoblanadi qo'shildi uchun bufer, HPO42- ionlari bilan reaksiyaga kirishadi kislota, muvozanatni chapga siljitish va o'zgarishlarni minimallashtirish pH. Kichik miqdordagi baza (OH-) bo'lganda qo'shildi, H2PO4- ionlari asos bilan reaksiyaga kirishib, muvozanatni o'ngga siljitadi va yana o'zgarishni minimallashtiradi. pH. Bu pH o'zgarishlariga qarshilik ko'rsatish qobiliyati ani qiladi bufer juda foydali. Nisbat bo'ladi qo'shish ta'siriga.

KH2PO4 va K2HPO4 bilan fosfat tampon eritmasini qanday tayyorlash mumkin?

Kimga tayyorlamoq a fosfat buferi yechim uchun sizga kerak bo'ladi:

1. KH2PO4 (kaliy dihidrogen fosfat)
2. K2HPO4 (dikaliy vodorod fosfat)
3. Distillangan suv
4. PH o'lchagich
5. Stakanlar va aralashtirish uskunalari

Mana umumiy tartib (har doim ma'lum biriga murojaat qiling protokol hohlaganingiz uchun pH va konsentratsiya):

1. Buferingizning kerakli pH va konsentratsiyasini aniqlang. Misol uchun, siz 0,1Mni xohlashingiz mumkin fosfat buferi pH 7,2 da.

2. Kerakli KH2PO4 va K2HPO4 miqdorini hisoblang. Siz Henderson-Hasselbalchdan foydalanishingiz mumkin tenglama yoki onlayn bufer to'g'ri aniqlash uchun kalkulyatorlar nisbat ikki komponentdan. Henderson-Hasselbalx tenglamasi:
   pH = pKa + log ([HPO42-]/[H2PO4-])
   Bu erda pKa - bilan bog'liq doimiy fosfat ion (fosforning ikkinchi dissotsiatsiyasi uchun taxminan 7,2 kislota).

3. Keyin buferdagi KH2PO4 va K2HPO4 mollarini hisoblang qo'shish tegishli molyar og'irlik va bu sizga qancha gramm qo'shish kerakligini aytadi yechim.

4. Eritmoq ning hisoblangan massalari KH2PO4 va K2HPO4 oxirgi xohlaganingizdan bir oz kamroq bo'lgan distillangan suv hajmida hajmi. Misol uchun, agar siz 1 litrni xohlasangiz bufer, taxminan 800 dan boshlang ml suvdan.

5. Tuzlar to'liq eriguncha eritmani aralashtiring.

6. Eritmaning pH qiymatini o'lchash uchun pH metrdan foydalaning.

7. Agar kerak bo'lsa, oz miqdorda KH2PO4 (pH darajasini pasaytirish uchun) yoki K2HPO4 (pH darajasini oshirish uchun) konsentrlangan eritmasini qo'shish orqali pHni sozlang.

8. Istalgan pH ga erishilgandan so'ng, eritmani kerakli hajmga etkazish uchun distillangan suv qo'shing.

Fosfat tamponining pH diapazoni qanday?

Fosfat tamponlari ichida eng samarali hisoblanadi pH diapazoni taxminan 6,0 dan 8,0 gacha. Buning sababi pKa ning vodorod fosfat/dihidrogen fosfat muvozanat 7,2 atrofida. The buferlash qobiliyati qachon eng yuqori bo'ladi pH pKa qiymatiga yaqin. Garchi u 7.2 ga yaqin eng samarali bo'lsa ham bufer bir qator qiymatlarda, shu jumladan biroz ishqoriy 7.4.

Biroq, samarali ekanligini ta'kidlash muhimdir bufer uchun qabul qilinadigan tolerantlikka qarab diapazon biroz kengaytirilishi mumkin pH ma'lum bir ilovadagi o'zgarishlar. A fosfat buferi hali ham ba'zilarini berishi mumkin buferlash imkoniyatlar bu diapazondan tashqarida, lekin u qarshilik ko'rsatishda unchalik samarali bo'lmaydi pH o'zgarishlar. The fosfat buferi diapazon ko'plab biologik ilovalar uchun idealdir.

Tajribam uchun KH2PO4 va K2HPO4 o'rtasida qanday tanlash mumkin?

Foydalanish o'rtasidagi tanlov KH2PO4 yoki K2HPO4 yolg'iz yoki kombinatsiyalangan holda, butunlay istalgan narsaga bog'liq pH sizning yechim.

• Agar sizga kislota kerak bo'lsa yechim, siz birinchi navbatda foydalanasiz KH2PO4.
• Agar sizga asosiy yoki kerak bo'lsa ishqoriy yechim, siz birinchi navbatda foydalanasiz K2HPO4.
• Agar sizga neytral yoki yaqin neytral kerak bo'lsa pH, a dan foydalanishingiz kerak bo'ladi aralashtirmoq ikkalasidan ham KH2PO4 va K2HPO4 yaratish a bufer. Aniq nisbat ikkalasining o'ziga xos xususiyatiga bog'liq bo'ladi pH erishishga harakat qilyapsiz.

Tadqiqot sharoitida ushbu birikmalardan faqat bittasini ishlatish kamdan-kam uchraydi. Ko'pincha siz yaratishni maqsad qilgansiz bufer barqarorlashtirish uchun yechim pH reaktsiya yoki yechim.

Fosfat tamponini yaratish uchun fosfor kislotasidan (H3PO4) foydalanishim mumkinmi?

Ha, foydalanishingiz mumkin fosfor kislotasi (H3PO4) gacha tayyorlamoq a fosfat buferi. Biroq, fosfor kislotasi triprotik hisoblanadi kislota, ya'ni u uchta ionlashtiriladigan vodorod atomiga ega. Bu uch xil dissotsiatsiya bosqichiga olib keladi, ularning har biri o'z pKa qiymatiga ega:

1. H3PO4 ⇌ H+ + H2PO4- (pKa1 ≈ 2,15)
2. H2PO4- ⇌ H+ + HPO42- (pKa2 ≈ 7,20)
3. HPO42- ⇌ H+ + PO43- (pKa3 ≈ 12,35)

qilish uchun bufer foydalanish H3PO4, siz odatda qo'shish kabi kuchli tayanch KOH (kaliy gidroksid) yoki natriy gidroksid (NaOH), qisman neytrallash uchun kislota va kerakli narsani yarating nisbat ning fosfat turlari. Masalan, yaratish uchun bufer atrofida pH 7, siz bo'lardingiz qo'shish H2PO4- va HPO42- aralashmasini yaratib, ikkinchi dissotsiatsiya bosqichiga erishish uchun etarli asos. The bufer uchun zona fosfor kislotasi bir nechta diapazonlarga tarqaladi.

Foydalanish H3PO4 foydalanishdan ko'ra murakkabroq bo'lishi mumkin KH2PO4 va K2HPO4 to'g'ridan-to'g'ri, chunki siz tayanch miqdorini diqqat bilan nazorat qilishingiz kerak qo'shildi xohlagan narsaga erishish uchun pH. Biroq, agar sizda mavjud bo'lsa, bu foydali yondashuv bo'lishi mumkin fosfor kislotasi mavjud yoki yaratmoqchi yechim yuqori bilan ion kuchi.

Nima uchun KH2PO4 kislota va K2HPO4 asosli?

ning kislotaligi KH2PO4 va asosiyligi K2HPO4 Ularning kimyoviy tuzilmalari va suv bilan o'zaro ta'siri bevosita bog'liq.

• KH2PO4 (kaliy dihidrogen fosfat): Qachon KH2PO4 suvda eriydi, K+ ionlari va H2PO4- ionlariga ajraladi. The dihidrogen fosfat ion (H2PO4-) kuchsiz sifatida harakat qilishi mumkin kislota, protonni (H+) suvga berish:
  H2PO4- + H2O ⇌ HPO42- + H3O+
  H3O+ (gidroniy ionlari) hosil bo'lishi ni oshiradi kislota dagi konsentratsiya yechim, uni kislotali qiladi.

• K2HPO4 (dikaliy vodorod fosfat): Qachon K2HPO4 suvda eriydi, 2K+ ionlariga va HPO42- ionlariga ajraladi. The vodorod fosfat ioni (HPO42-) suvdan protonni (H+) qabul qilib, kuchsiz asos sifatida harakat qilishi mumkin:
  HPO42- + H2O ⇌ H2PO4- + OH-
  OH- (gidroksid ionlari) hosil bo'lishi asosni oshiradi konsentratsiya ichida yechim, uni asosiy qilish yoki ishqoriy.

Fosfat tamponining pH qiymatini qanday sozlash mumkin?

ni sozlash pH ning a fosfat buferi umumiy hisoblanadi texnikasi ichida laboratoriya. Buni qanday qilish kerak:

1. Dastlabki pH ni o'lchang: To'g'ri o'lchash uchun kalibrlangan pH o'lchagichdan foydalaning pH sizning bufer yechim.
2. Sozlash yo'nalishini belgilang: Ko'paytirish yoki kamaytirish kerakligini aniqlang pH.
3. Tegishli yechimni qo'shing:
   • PH ni pasaytirish uchun (uni kislotaliroq qilish): Sekin-asta qo'shish suyultirilgan yechim ning KH2PO4 yoki suyultiruvchi yechim kuchlidan kislota kabi HCl (xlorid kislota), doimiy ravishda kuzatib borishda pH pH o'lchagich bilan.
   • PH ni oshirish uchun (uni asosiy/ishqoriy holga keltiring): Sekin-asta qo'shish suyultirilgan yechim ning K2HPO4 yoki suyultiruvchi yechim kabi kuchli asosga ega KOH (kaliy gidroksid) yoki NaOH (natriy gidroksidi), doimiy ravishda kuzatib boradi pH pH o'lchagich bilan.
4. Yaxshilab aralashtiring: ni ta'minlash yechim har bir qo'shilgandan keyin yaxshilab aralashtiriladi.
5. Istalgan pH darajasiga erishilganda to'xtating: Sozlamani qo'shishda davom eting yechim pH o'lchagich kerakli o'qiguncha kichik bosqichlarda pH qiymat. Haddan oshib ketmaslik uchun ehtiyot bo'ling.

Muhim eslatma: Har doim qo'shish sozlash yechim asta-sekin va oz miqdorda, doimo aralashtirib, kuzatib boring pH. Bu keskin oldini oladi pH o‘zgartiradi va ta’minlaydi bufer saqlaydi buferlash qobiliyati. Siz murojaat qilishingiz mumkin Kandning kimyoviy natriy asetati eng yaxshi amaliyotlarni shunga o'xshash kimyoviy moddalar bilan aralashtirish uchun hujjatlar.

Fosfat tamponlarining ba'zi umumiy ilovalari qanday?

Fosfat tamponlari juda ko'p qirrali va keng ko'lamli ilovalarda qo'llaniladi, jumladan:

• Biologik tadqiqotlar: ni saqlab qolish pH hujayra madaniyati, oqsil eritmalar va ferment reaktsiyalari. PBS yechimi, masalan, hisoblanadi fosfat tamponlangan sho'r suv.
• Molekulyar biologiya: DNK va RNK ekstraksiya, elektroforez va boshqalar molekulyar biologiya texnikalar.
• Biokimyo: Fermentlar kinetikasini o'rganish, oqsil tozalash va boshqa biokimyoviy jarayonlar.
• Kimyo: sifatida bufer kimyoviy reaksiyalarda va titrlashda.
• Farmatsevtika sanoati: Dori va dori vositalarini shakllantirish.
• Oziq-ovqat sanoati: Nazorat qilish pH oziq-ovqat mahsulotlarini qayta ishlash va saqlashda.
• Sanoat suvini tozalash usullari: Kand's Chemicals turli xil fosfatlarni taklif qiladi Ular ko'pincha suvni tozalashda qo'llaniladi.

Biologik moslik va sozlanishi pH oralig'i fosfat tamponlari ularni turli sohalarda qimmatli vositaga aylantiring. Maxsus konsentratsiya va pH ning bufer muayyan ilova talablari asosida tanlanadi.

Fosfat tamponini tayyorlash bilan bog'liq muammolarni bartaraf etish

Bu erda tayyorgarlik paytida duch keladigan ba'zi umumiy muammolar mavjud fosfat tamponlari va ularni qanday hal qilish kerak:

• pH barqaror emas:

  • PH o'lchagichingiz to'g'ri sozlanganligiga ishonch hosil qiling. Yangi kalibrlashdan foydalaning buferlar va ishlab chiqaruvchining ko'rsatmalariga amal qiling.
  • Tuzlarning to'liq eriganligiga ishonch hosil qiling. Aralashtiring yechim hech qanday qattiq zarrachalar qolmaguncha yaxshilab o'rab oling.
  • Yuqori sifatli, toza kimyoviy moddalardan foydalaning. Nopokliklar ta'sir qilishi mumkin pH va buferlash qobiliyati. Kand kimyosi poklik bilan faxrlanadi.
  • Kontaminatsiyani tekshiring. Shisha idishlaringiz va suvingiz toza va ifloslantiruvchi moddalardan xoli ekanligiga ishonch hosil qiling.
  • Barcha komponentlarni qo'shdingizmi? To'g'ri ekanligini tekshiring massa barcha komponentlar uchun.

• pH juda yuqori yoki juda past:

  • Hisob-kitoblaringizni ikki marta tekshiring. To'g'ri miqdorda foydalanganingizga ishonch hosil qiling KH2PO4 va K2HPO4.
  • PH ni ehtiyotkorlik bilan sozlang ning suyultirilgan eritmalari yordamida KH2PO4 (pastga tushirish uchun pH) yoki K2HPO4 (ko'tarish pH) yoki suyultiriladi HCl yoki KOH yuqorida tavsiflanganidek.

• Buferdagi cho'kma shakllari:

  • Bu buferning kontsentratsiyasi juda yuqori bo'lsa sodir bo'lishi mumkin. Suyultirishga harakat qiling bufer.
  • Ba'zi fosfat tuzlari cheklangan eruvchanlikka ega. eruvchanlik chegarasidan oshmaganingizga ishonch hosil qiling tuzlar foydalanyapsiz.
  • Harorat eruvchanlikka ta'sir qilishi mumkin. Ba'zilar fosfat tuzlar past haroratlarda kam eriydi.
  • Kontaminatsiya. Ishonch hosil qiling kimyoviy reagentlar ifloslanishdan xoli va siz steril sharoitda ishlayotganingiz, tashqi ifloslantiruvchi moddalardan xoli ekanligingiz.

• Men xohlagan pH ni ololmadim

  • Agar siz a ergashgan bo'lsangiz protokol va siz belgilangan pH ga erishmayapsiz, uni ko'rib chiqing internet. ResearchGate o'z tajribalari bilan o'rtoqlashayotgan kuchli olimlar hamjamiyatiga ega va siz buni topishingiz mumkin tushuntirish. Agar sizning maxsus fosfat tamponingiz haqida savol berilmagan bo'lsa so'radi, sizga mumkin bog'lash Sizning savolingiz shunga o'xshash savolga.

Asosiy xulosalar

• KH2PO4 (kaliy dihidrogen fosfat) va K2HPO4 (dikaliy vodorod fosfat) ning asosiy komponentlari hisoblanadi fosfat tamponlari.
• KH2PO4 kislotali, holbuki K2HPO4 asosiy hisoblanadi.
• The nisbat ning KH2PO4 va K2HPO4 ni belgilaydi pH ning bufer yechim.
• Fosfat tamponlari da samarali hisoblanadi pH 6,0 dan 8,0 gacha.
• Siz .. qila olasiz; siz ... mumkin fosfat tamponlarini tayyorlang foydalanish KH2PO4 va K2HPO4, yoki titrlash orqali fosfor kislotasi (H3PO4) kuchli asosga ega.
• Ehtiyot bo'ling pH sozlash va muammolarni bartaraf etish muvaffaqiyatli bo'lishi uchun zarurdir bufer tayyorlash.
• Agar siz buferni tayyorlayotgan bo'lsangiz H3PO4 bilan titrlash KOH gacha yechim kerakli pH ga etadi.
• Ketish uchun KH2PO4 uchun K2HPO4 kerak bo'ladi KOH qo'shing.
• Buning aksi uchun foydalaning HCL.

Ushbu keng qamrovli qo'llanma tushunish va foydalanish uchun mustahkam asos bo'lib xizmat qiladi fosfat tamponlari sizning ishingizda. Tajribalaringiz uchun har doim maxsus protokollar va xavfsizlik ko'rsatmalariga murojaat qilishni unutmang. Omad tilaymiz.