KH2PO4 so với K2HPO4: Hiểu được sự khác biệt chính trong bộ đệm phốt phát

Bài viết này giải thích sự khác biệt giữa KH2PO4 (kali dihydrogen phosphate) và K2HPO4 (dipotassium hydro phosphate), hai thành phần phổ biến của dung dịch đệm phosphate. Chúng tôi sẽ đi sâu vào các thuộc tính hóa học của chúng, cách chúng hoạt động trong bộ đệm và cách chọn đúng cho nhu cầu cụ thể của bạn. Cho dù bạn là một nhà nghiên cứu dày dạn hoặc chỉ bắt đầu trong phòng thí nghiệm, hiểu được sự khác biệt này là rất quan trọng cho kết quả thử nghiệm chính xác. Đây là một phải đọc Đối với bất kỳ ai làm việc với các giải pháp đệm trong sinh học, hóa học hoặc các lĩnh vực liên quan.

Một bộ đệm phốt phát là gì? Một lời giải thích

A bộ đệm Giải pháp là một công cụ quan trọng trong nhiều thí nghiệm khoa học. Công việc chính của nó là chống lại những thay đổi trong PH Khi một lượng nhỏ axit hoặc cơ sở là Đã thêm. Điều này rất quan trọng vì nhiều phản ứng hóa học, đặc biệt là những phản ứng trong hệ thống sinh học, rất nhạy cảm với những thay đổi pH.

Bộ đệm phốt phát, cụ thể, được sử dụng rộng rãi vì chúng có thể bộ đệm Trong một loạt các giá trị pH và tương thích với nhiều hệ thống sinh học. Chúng được tạo ra bằng các hình thức khác nhau của phốt phát, một phân tử chứa phốt pho và oxy. Khác biệt Buffer phosphate có thể bao gồm Một hỗn hợp của KH2PO4 (kali dihydrogen phosphate) và K2HPO4 (Dipotassi Hydrogen phosphate). Tỷ lệ cụ thể của hai thành phần này xác định lần cuối cùng PH của bộ đệm.

Điều gì khác biệt giữa Kh2PO4 và K2HPO4?

Chìa khóa sự khác biệt giữa KH2PO4 Và K2HPO4 nằm trong số lượng của hydro (H) các nguyên tử chúng bao gồm.

• KH2PO4 (Kali Dihydrogen Phosphate): Hợp chất này còn được gọi là Monobasic Kali phosphate. Nó có hai hydro nguyên tử. Khi hòa tan trong nước, nó hoạt động như một yếu axit, tặng một proton (h+) cho giải pháp.

• K2HPO4 . Kali phosphate. Nó chỉ có một hydro nguyên tử. Khi hòa tan trong nước, nó hoạt động như một cơ sở yếu, chấp nhận một proton (H+) từ giải pháp.

Sự khác biệt dường như nhỏ trong cấu trúc hóa học này dẫn đến sự khác biệt đáng kể trong hành vi của họ trong giải pháp. KH2PO4 đóng góp vào các tính chất axit của bộ đệm, trong khi K2HPO4 đóng góp cho cơ bản (hoặc kiềm) của cải.

Làm thế nào để Kh2PO4 và K2HPO4 hoạt động cùng nhau trong một giải pháp đệm?

KH2PO4 Và K2HPO4 làm việc cùng nhau như một cặp axit-baz hợp liên hợp để tạo ra một Buffer phosphate. Phản ứng cân bằng có thể được biểu diễn như sau:

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

• KH2PO4 cung cấp H2PO4- (Dihydrogen phosphate) ion.
• K2HPO4 cung cấp HPO42- (Hydrogen phosphate) ion.

Khi một lượng nhỏ axit (H+) là Đã thêm đến bộ đệm, các ion HPO42- phản ứng với axit, chuyển trạng thái cân bằng sang bên trái và giảm thiểu sự thay đổi trong PH. Khi một lượng nhỏ cơ sở (OH-) là Đã thêm, các ion H2PO4- phản ứng với cơ sở, dịch chuyển trạng thái cân bằng sang phải và một lần nữa PH. Khả năng chống lại sự thay đổi pH này là điều tạo nên một bộ đệm rất hữu ích. Tỷ lệ sẽ thêm vào đến hiệu ứng.

Làm thế nào để chuẩn bị dung dịch đệm phốt phát với KH2PO4 và K2HPO4?

ĐẾN chuẩn bị a Buffer phosphate Giải pháp, bạn sẽ cần:

1. KH2PO4 (Kali dihydrogen phosphate)
2. K2HPO4 (Dipotassi Hydrogen phosphate)
3. Nước cất
4. Một mét pH
5. Cốc và thiết bị khuấy

Ở đây, một thủ tục chung (luôn tham khảo ý kiến ​​cụ thể giao thức cho bạn mong muốn PH Và sự tập trung):

1. Xác định độ pH mong muốn và nồng độ của bộ đệm của bạn. Ví dụ: bạn có thể muốn có 0,1m Buffer phosphate ở pH 7,2.

2. Tính số lượng Kh2PO4 và K2HPO4 cần thiết. Bạn có thể sử dụng Henderson-Hasselbalch phương trình hoặc trực tuyến bộ đệm Máy tính để xác định đúng tỷ lệ của hai thành phần. Phương trình Henderson-Hasselbalch là:
   PH = PKA + log ([HPO42-]/[H2PO4-])
   Nơi PKA là một hằng số liên quan đến phốt phát ion (khoảng 7,2 cho sự phân ly thứ hai của photphoric axit).

3. Tính toán số mol của KH2PO4 và K2HPO4 trong bộ đệm, sau đó thêm vào Trọng lượng mol tương ứng và điều đó sẽ cho bạn biết thêm bao nhiêu gram giải pháp.

4. Hòa tan các khối được tính toán của KH2PO4 Và K2HPO4 trong một khối nước cất ít hơn một chút so với mong muốn cuối cùng của bạn âm lượng. Ví dụ, nếu bạn muốn 1 lít bộ đệm, bắt đầu với khoảng 800 ml nước.

5. Khuấy dung dịch cho đến khi muối được hòa tan hoàn toàn.

6. Sử dụng máy đo pH để đo độ pH của dung dịch.

7. Nếu cần thiết, điều chỉnh pH bằng cách thêm một lượng nhỏ dung dịch đậm đặc của KH2PO4 (để giảm pH) hoặc K2HPO4 (để tăng pH).

8. Sau khi đạt được độ pH mong muốn, thêm nước cất để mang lại dung dịch cho khối lượng mong muốn cuối cùng.

Phạm vi pH của dung dịch đệm phốt phát là gì?

Bộ đệm phốt phát hiệu quả nhất trong PH Phạm vi khoảng 6.0 đến 8,0. Điều này là do PKA của Hydrogen phosphate/Dihydrogen phốt phát Cân bằng khoảng 7,2. Các khả năng đệm cao nhất khi PH gần với giá trị PKA. Mặc dù nó có hiệu quả nhất gần 7.2, nó có thể bộ đệm ở một loạt các giá trị, bao gồm cả một chút kiềm 7.4.

Tuy nhiên, điều quan trọng cần lưu ý là hiệu quả bộ đệm Phạm vi có thể được mở rộng một chút tùy thuộc vào khả năng chịu đựng được PH thay đổi trong một ứng dụng cụ thể. MỘT Buffer phosphate vẫn có thể cung cấp một số bộ đệm năng lực bên ngoài phạm vi này, nhưng nó sẽ kém hiệu quả hơn trong việc chống lại PH thay đổi. Các Buffer phosphate Phạm vi là lý tưởng cho nhiều ứng dụng sinh học.

Làm cách nào để chọn giữa Kh2PO4 và K2HPO4 cho thí nghiệm của tôi?

Sự lựa chọn giữa việc sử dụng KH2PO4 hoặc K2HPO4 một mình, hoặc kết hợp, hoàn toàn phụ thuộc vào mong muốn PH của bạn giải pháp.

• Nếu bạn cần một axit giải pháp, bạn sẽ sử dụng chủ yếu KH2PO4.
• Nếu bạn cần một cơ bản hoặc kiềm giải pháp, bạn sẽ sử dụng chủ yếu K2HPO4.
• Nếu bạn cần một trung tính hoặc gần trung tính PH, bạn sẽ cần phải sử dụng một Trộn của cả hai KH2PO4 Và K2HPO4 để tạo a bộ đệm. Chính xác tỷ lệ trong hai người sẽ phụ thuộc vào cụ thể PH Bạn đang cố gắng để đạt được.

Rất hiếm khi chỉ sử dụng một trong những hợp chất này trong môi trường nghiên cứu. Thông thường nhất, bạn đang nhắm đến việc tạo ra một bộ đệm giải pháp để ổn định PH phản ứng hoặc giải pháp.

Tôi có thể sử dụng axit photphoric (H3PO4) để tạo ra dung dịch đệm phốt phát không?

Có, bạn có thể sử dụng axit photphoric (H3PO4) ĐẾN chuẩn bị a Buffer phosphate. Tuy nhiên, axit photphoric là một ba lần axit, có nghĩa là nó có ba nguyên tử hydro có thể ion hóa. Điều này dẫn đến ba bước phân ly khác nhau, mỗi bước có giá trị PKA riêng:

1. H3PO4 H + + H2PO4- (PKA1 ≈ 2.15)
2. H2PO4- H + + HPO42- (PKA2 ≈ 7.20)
3. HPO42- H + + PO43- (PKA3 12,35)

Để làm a bộ đệm sử dụng H3PO4, bạn thường sẽ thêm vào một cơ sở mạnh mẽ, giống như Koh (kali hydroxit) hoặc natri hydroxit (NaOH), để vô hiệu hóa một phần axit và tạo ra mong muốn tỷ lệ của phốt phát giống loài. Ví dụ, để tạo một bộ đệm xung quanh PH 7, bạn sẽ thêm vào Đủ cơ sở để đạt đến bước phân ly thứ hai, tạo ra một hỗn hợp H2PO4- và HPO42-. Các bộ đệm Vùng cho axit photphoric Mở rộng đến nhiều phạm vi.

Sử dụng H3PO4 có thể phức tạp hơn so với sử dụng KH2PO4 Và K2HPO4 trực tiếp, vì bạn cần kiểm soát cẩn thận số lượng cơ sở Đã thêm để đạt được mong muốn PH. Tuy nhiên, nó có thể là một cách tiếp cận hữu ích nếu bạn chỉ có axit photphoric có sẵn, hoặc muốn tạo một giải pháp với cao hơn sức mạnh ion.

Tại sao KH2PO4 là axit và K2HPO4 là cơ bản?

Độ axit của KH2PO4 và tính cơ bản của K2HPO4 Liên quan trực tiếp đến các cấu trúc hóa học của chúng và cách chúng tương tác với nước.

• KH2PO4 (Kali dihydrogen phosphate): Khi KH2PO4 hòa tan trong nước, nó phân tách thành các ion K+ và các ion H2PO4-. Các Dihydrogen phosphate ion (H2PO4-) có thể hoạt động như một yếu axit, quyên góp một proton (H+) cho nước:
  H2PO4- + H2O HPO42- + H3O +
  Sự hình thành của H3O+ (các ion hydronium) làm tăng axit Nồng độ trong giải pháp, làm cho nó axit.

• K2HPO4 (Dipotassium hydro phosphate): Khi K2HPO4 hòa tan trong nước, nó phân tách thành các ion 2K+ và các ion HPO42-. Các Ion hydro phosphate (HPO42-) có thể hoạt động như một cơ sở yếu, chấp nhận một proton (H+) từ nước:
  HPO42- + H2O H2PO4- + OH-
  Sự hình thành OH- (ion hydroxit) làm tăng cơ sở sự tập trung trong giải pháp, làm cho nó cơ bản hoặc kiềm.

Làm thế nào để điều chỉnh pH của dung dịch đệm phốt phát?

Điều chỉnh PH của a Buffer phosphate là một phổ biến kỹ thuật trong Phòng thí nghiệm. Đây là cách để làm điều đó:

1. Đo pH ban đầu: Sử dụng một mét pH được hiệu chỉnh để đo chính xác PH của bạn bộ đệm giải pháp.
2. Quyết định hướng điều chỉnh: Xác định xem bạn cần tăng hay giảm PH.
3. Thêm giải pháp thích hợp:
   • Để giảm pH (làm cho nó có tính axit hơn): Chậm thêm vào Một pha loãng giải pháp của KH2PO4 hoặc loãng giải pháp của một mạnh mẽ axit giống HCl (Hydrochloric axit), trong khi liên tục theo dõi PH với máy đo pH.
   • Để tăng pH (làm cho nó cơ bản/kiềm hơn): Chậm thêm vào Một pha loãng giải pháp của K2HPO4 hoặc loãng giải pháp của một cơ sở mạnh mẽ như Koh (kali hydroxit) hoặc NaOH (natri hydroxit), trong khi liên tục theo dõi PH với máy đo pH.
4. Trộn kỹ: Đảm bảo giải pháp được trộn đều sau mỗi lần bổ sung.
5. Dừng khi đạt được độ pH mong muốn: Tiếp tục thêm điều chỉnh giải pháp theo gia số nhỏ cho đến khi máy đo pH đọc mong muốn PH giá trị. Hãy cẩn thận để không vượt quá.

Lưu ý quan trọng: Luôn luôn thêm vào điều chỉnh giải pháp từ từ và với số lượng nhỏ, trong khi liên tục khuấy và theo dõi PH. Điều này ngăn chặn quyết liệt PH thay đổi và đảm bảo bộ đệm duy trì nó khả năng đệm. Bạn có thể tham khảo Kand từ hóa chất natri acetate Tài liệu để trộn các thực tiễn tốt nhất với các hóa chất tương tự.

Một số ứng dụng phổ biến của bộ đệm phốt phát là gì?

Bộ đệm phốt phát rất linh hoạt và được sử dụng trong một loạt các ứng dụng, bao gồm:

• Nghiên cứu sinh học: Duy trì PH nuôi cấy tế bào, chất đạm Giải pháp và phản ứng enzyme. Giải pháp PBS, ví dụ, là phốt phát Nước muối đệm.
• Sinh học phân tử: DNA và ARN Khai thác, điện di và khác phân tử sinh vật học kỹ thuật.
• Hóa sinh: Nghiên cứu động học enzyme, chất đạm Tinh chế, và các quá trình sinh hóa khác.
• Hoá học: Như một bộ đệm Trong phản ứng hóa học và chuẩn độ.
• Ngành công nghiệp dược phẩm: Xây dựng thuốc và thuốc.
• Ngành công nghiệp thực phẩm: Kiểm soát PH Trong chế biến và bảo quản thực phẩm.
• Phương pháp điều trị nước công nghiệp: Kand Hóa chất cung cấp nhiều loại phốt phát khác nhau thường được sử dụng trong xử lý nước.

Khả năng tương thích sinh học và có thể điều chỉnh PH phạm vi của Bộ đệm phốt phát Làm cho chúng một công cụ có giá trị trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Cụ thể sự tập trung Và PH của bộ đệm sẽ được chọn dựa trên các yêu cầu của ứng dụng cụ thể.

Khắc phục sự cố chuẩn bị bộ đệm phốt phát

Dưới đây là một số vấn đề phổ biến gặp phải khi chuẩn bị Bộ đệm phốt phát Và làm thế nào để giải quyết chúng:

• pH không ổn định:

  • Hãy chắc chắn rằng đồng hồ pH của bạn được hiệu chỉnh đúng. Sử dụng hiệu chuẩn mới bộ đệm và làm theo hướng dẫn của nhà sản xuất.
  • Đảm bảo các muối được hòa tan hoàn toàn. Khuấy giải pháp kỹ lưỡng cho đến khi không còn hạt rắn.
  • Sử dụng chất lượng cao, hóa chất tinh khiết. Tạp chất có thể ảnh hưởng đến PH Và khả năng đệm. Kand Hóa chất tự hào về sự tinh khiết.
  • Kiểm tra ô nhiễm. Hãy chắc chắn rằng đồ thủy tinh và nước của bạn sạch sẽ và không có chất gây ô nhiễm.
  • Bạn đã thêm tất cả các thành phần? Kiểm tra xem đúng điều đó khối cho tất cả các thành phần.

• pH quá cao hoặc quá thấp:

  • Kiểm tra kỹ tính toán của bạn. Đảm bảo rằng bạn đã sử dụng số lượng chính xác KH2PO4 Và K2HPO4.
  • Điều chỉnh pH một cách cẩn thận sử dụng các giải pháp loãng của KH2PO4 (để thấp hơn PH) hoặc K2HPO4 (để nâng cao PH), hoặc pha loãng HCl hoặc Koh như mô tả ở trên.

• Các hình thức kết tủa trong bộ đệm:

  • Điều này có thể xảy ra nếu nồng độ của bộ đệm quá cao. Hãy thử pha loãng bộ đệm.
  • Một số muối phốt phát có độ hòa tan hạn chế. Đảm bảo rằng bạn không vượt quá giới hạn độ hòa tan của muối Bạn đang sử dụng.
  • Nhiệt độ có thể ảnh hưởng đến độ hòa tan. Một số phốt phát Muối ít hòa tan hơn ở nhiệt độ thấp hơn.
  • Sự ô nhiễm. Đảm bảo của bạn hóa chất Thuốc thử không bị nhiễm bẩn, và bạn đang làm việc trong điều kiện vô trùng, không có chất gây ô nhiễm bên ngoài.

• Không thể có được độ pH mong muốn của tôi

  • Nếu bạn đã theo dõi một giao thức Và bạn không đạt được pH đã nêu, hãy thử xem xét mạng. Nghiên cứu có một cộng đồng các nhà khoa học mạnh mẽ đang chia sẻ kinh nghiệm của họ và bạn có thể tìm thấy một giải thích. Nếu câu hỏi về bộ đệm phốt phát cụ thể của bạn chưa được yêu cầu, bạn có thể liên quan Câu hỏi của bạn với một câu hỏi tương tự.

Quan trọng mang

• KH2PO4 (Kali Dihydrogen phosphate) Và K2HPO4 (Dipotassi Hydrogen phosphate) là các thành phần chính của Bộ đệm phốt phát.
• KH2PO4 là axit, trong khi K2HPO4 là cơ bản.
• Các tỷ lệ của KH2PO4 Và K2HPO4 xác định PH của bộ đệm giải pháp.
• Bộ đệm phốt phát có hiệu quả trong PH Phạm vi 6.0 đến 8,0.
• Bạn có thể Chuẩn bị bộ đệm phốt phát sử dụng KH2PO4 Và K2HPO4, hoặc bằng cách chuẩn độ axit photphoric (H3PO4) với một cơ sở mạnh mẽ.
• Cẩn thận PH Điều chỉnh và khắc phục sự cố là điều cần thiết để thành công bộ đệm sự chuẩn bị.
• Nếu bạn đang chuẩn bị bộ đệm từ H3PO4 Chuẩn độ với Koh cho đến khi giải pháp Đạt đến pH mong muốn.
• Đi từ KH2PO4 ĐẾN K2HPO4 Bạn sẽ cần phải Thêm Koh.
• Đối với điều ngược lại, sử dụng HCl.

Hướng dẫn toàn diện này cung cấp một nền tảng vững chắc để hiểu và sử dụng Bộ đệm phốt phát trong công việc của bạn. Hãy nhớ luôn tham khảo các giao thức cụ thể và hướng dẫn an toàn cho các thí nghiệm của bạn. Chúc may mắn.