Opas yksinkertaisen fosfaattipuskurin valmistamiseen

Kemiassa, a puskuriratkaisu Se ylläpitää vakaata pH: ta, kun pieni määrä happoa tai emästä lisätään liuokseen. Fosfaattipuskuriliuos on erityisen käyttökelpoinen biologisissa sovelluksissa, jotka ovat erityisen herkkiä pH: n muutoksille, koska on mahdollista valmistaa liuos lähellä mitä tahansa kolmesta pH-arvosta.

Kolme pKa - arvoa fosforihapolle (alkaen CRC: n kemian ja fysiikan käsikirja) ovat 2,16, 7,21 ja 12,32. Mononatriumfosfaattia ja sen konjugaattiemästä, dinatriumfosfaattia, käytetään yleensä puskurien tuottamiseksi, joiden pH-arvo on noin 7, biologisiin sovelluksiin, kuten tässä on esitetty.

• Huomautus: Muista, että pKa: ta ei mitata helposti tarkkaan arvoon. Kirjallisuudessa voi olla saatavana hiukan erilaisia ​​arvoja eri lähteistä.

Tämän puskurin valmistaminen on vähän monimutkaisempaa kuin TAE- ja TBE-puskurien tekeminen, mutta prosessi ei ole vaikea, ja sen pitäisi kestää vain noin 10 minuuttia.

Fosfaattipuskurin valmistamiseksi tarvitset seuraavia materiaaleja:

• Mononatriumfosfaatti
instagram viewer
• Dinatriumfosfaatti.
• Fosforihappo tai natriumhydroksidi (NaOH)
• pH-mittari ja anturi
• Mittapullo
• Valmistuneet sylinterit
• beakers
• Sekoita baareja
• Sekoitetaan keittolevy

Ennen puskurin valmistamista sinun tulisi ensin tietää, minkä molaarisuuden haluat sen olevan, minkä tilavuuden se tekee ja mikä on haluttu pH. Useimmat puskurit toimivat parhaiten pitoisuuksissa, jotka ovat välillä 0,1 M - 10 M. PH: n tulisi olla yhden pH-yksikön sisällä happoa / konjugaattia emäksestä pKa. Yksinkertaisuuden vuoksi tämä näytelaskelma luo 1 litran puskuria.

Käytä Henderson-Hasselbalch (HH) -yhtälöä (alla) määrittääksesi, mikä happo-emäs -suhde tarvitaan halutun pH-puskurin valmistamiseksi. Käytä pKa-arvoa, joka on lähinnä haluttua pH: ta; suhde viittaa happo-emäs-konjugaattipariin, joka vastaa kyseistä pKa: ta.

HH-yhtälö: pH = pKa + log ([emäs] / [happo])

Puskurille, jonka pH on 6,9, [emäs] / [happo] = 0,48898

Korvaa [happo] ja ratkaise [emäs]

Puskurin haluttu molaarisuus on [happo] + [emäs] summa.

1 M puskurille [emäs] + [happo] = 1 ja [Emäs] = 1 - [happo]

Korvaamalla tämä suhdeyhtälöön vaiheesta 2 saat:

[Happo] = 0,6712 moolia / l

Ratkaise [happo]

Käyttämällä yhtälöä: [emäs] = 1 - [happo], voit laskea, että:

[Emäs] = 0,3288 moolia / l

Kun olet käyttänyt Henderson-Hasselbalch yhtälö puskurillesi tarvittavan happo-emässuhteen laskemiseksi, valmista vajaat 1 litra liuosta käyttämällä oikeita määriä mononatriumfosfaattia ja dinatriumfosfaattia.

Käytä pH-koetinta varmistaaksesi, että puskurin oikea pH on saavutettu. Säädä hiukan tarpeen mukaan käyttämällä fosforihappoa tai natriumhydroksidia (NaOH).

Kun haluttu pH on saavutettu, lisää puskurin tilavuus litraan. Laimenna sitten puskuri halutulla tavalla. Sama puskuri voidaan laimentaa puskurien, joissa on 0,5 M, 0,1 M, 0,05 M, tai minkä tahansa niiden välillä.

Tässä on kaksi esimerkkiä siitä, kuinka fosfaattipuskuri voidaan laskea, kuten on kuvannut Clive Dennison, Biokemian laitos Natalin yliopistossa, Etelä-Afrikka.

Vaatimus on 0,1 M Na-fosfaattipuskurille, pH 7,6.

Henderson-Hasselbalch-yhtälössä, pH = pKa + log ([suola] / [happo]), suola on Na2HPO4 ja happo on NaHzPO4. Puskuri on tehokkain pKa: n kohdalla, missä kohta [suola] = [happo]. Yhtälöstä on selvää, että jos [suola]> [happo], pH on suurempi kuin pKa, ja jos [suola]

NaH2PO4 + NaOH - + Na2HPO4 + H20.

Kun liuos on titrattu oikeaan pH: hon, se voidaan laimentaa (ainakin yli pieni) (siten, että poikkeama ihanteellisesta käyttäytymisestä on pieni) tilavuuteen, joka antaa halutun molaarisuus. HH-yhtälössä todetaan, että pH määrittää suolan ja hapon suhteen eikä niiden absoluuttisina pitoisuuksina. Ota huomioon, että:

• Tässä reaktiossa ainoa sivutuote on vesi.
• Puskurin molaarisuus määritetään punnitun hapon NaH2PO4 massalla ja lopullisella tilavuudella, johon liuos valmistetaan. (Tässä esimerkissä tarvittaisiin 15,60 g dihydraattia litraa kohti lopullista liuosta.)
• NaOH: n pitoisuudella ei ole merkitystä, joten mitä tahansa mielivaltaista pitoisuutta voidaan käyttää. Sen tulisi tietysti olla väkevöity riittävän pH: n muutoksen aikaansaamiseksi käytettävissä olevassa tilavuudessa.
• Reaktio tarkoittaa, että tarvitaan vain yksinkertainen molaarisuuden laskeminen ja yksi punnitus: vain yksi ratkaisu on valmistettava, ja kaikki punnittu materiaali käytetään puskuriin - ts. jätettä.

Huomaa, että "suolan" (Na2HPO4) punnitseminen ei ole ensin oikein, koska tästä muodostuu ei-toivottu sivutuote. Jos tehdään suolaliuos, sen pH on pKa: n yläpuolella, ja se vaatii titrauksen hapolla pH: n alentamiseksi. Jos käytetään HC1, reaktio on:

Na2HPO4 + HC1 - + NaH2PO4 + NaC1,

jolloin saadaan NaCl, määrittelemätöntä konsentraatiota, jota ei haluta puskuriin. Joskus - esimerkiksi ioninvaihto ionivahvuusgradienttieluutiossa - vaaditaan, että puskurin päälle on asetettu esimerkiksi [NaC1] -gradientti. Sitten tarvitaan kaksi puskuria gradienttigeneraattorin kahdelle kammiolle: lähtöpuskuri (eli tasapainotuspuskuri, ilman lisättyä NaC1: tä, tai NaC1: n lähtökonsentraatio) ja viimeistelypuskurin, joka on sama kuin lähtöpuskurin, mutta joka lisäksi sisältää NaC1: n viimeistelykonsentraation. Viimeistelypuskurin valmistuksessa on otettava huomioon yleiset ionivaikutukset (johtuen natriumionista).

Esimerkki, kuten lehdessä Biochemical Education mainitaan16(4), 1988.

Vaatimus on ionivahvuuksisella gradientin viimeistelypuskurilla, 0,1 M Na-fosfaattipuskurilla, pH 7,6, joka sisältää 1,0 M NaCl.

Tässä tapauksessa NaC1 punnitaan ja tehdään yhdessä NaHEP04: n kanssa; tavalliset ionivaikutukset otetaan huomioon titrauksessa, ja näin vältetään monimutkaiset laskelmat. 1 litralla puskuria NaH2PO4.2H20 (15,60 g) ja NaC1 (58,44 g) liuotetaan noin 950 ml: aan tislattua H20: ta, titrattiin pH-arvoon 7,6 melko väkevällä NaOH-liuoksella (mutta mielivaltaisella konsentraatiolla) ja täytettiin 1: een litra.

Esimerkki, kuten lehdessä Biochemical Education mainitaan16(4), 1988.