Juhend lihtsa fosfaatpuhvri valmistamiseks

Keemias, a puhverlahendus See hoiab püsivat pH-d, kui lahusesse lisatakse väike kogus hapet või alust. Fosfaatpuhverlahus on eriti kasulik bioloogilistes rakendustes, mis on eriti tundlikud pH muutuste suhtes, kuna lahust on võimalik valmistada ükskõik millise kolme pH taseme lähedal.

Fosforhappe kolm pKa väärtust (alates CRC keemia ja füüsika käsiraamat) on 2,16, 7,21 ja 12,32. Naatriumfosfaati ja selle konjugeeritud alust, dinaatriumfosfaati kasutatakse tavaliselt puhvrite tekitamiseks, mille pH väärtus on umbes 7, bioloogiliseks kasutamiseks, nagu siin näidatud.

• Märge: Pidage meeles, et pKa-d ei ole lihtne täpse väärtuseni mõõta. Kirjandusest võib erinevatest allikatest saada pisut erinev väärtus.

Selle puhvri valmistamine on natuke keerulisem kui TAE ja TBE puhvrite tegemine, kuid protsess pole keeruline ja see peaks võtma ainult umbes 10 minutit.

Fosfaatpuhvri valmistamiseks vajate järgmisi materjale:

• Mononaatriumfosfaat
• Dinaatriumfosfaat.
• Fosforhape või naatriumhüdroksiid (NaOH)
• pH-meeter ja sond
• Mõõtekolb
• Lõppsilindrid
• Keeduklaasid
• Segage baare
• Keeduplaadi segamine

Enne puhvri valmistamist peaksite kõigepealt teadma, millise molaarsusega soovite seda saada, millist mahtu valmistada ja milline on soovitud pH. Enamik puhvreid töötab kõige paremini kontsentratsioonide vahemikus 0,1 M kuni 10 M. PH väärtus peaks jääma happe / konjugeeritud aluse pKa 1 pH ühiku piiresse. Lihtsuse huvides loob see proovi arvutus 1 liitri puhverlahuse.

Kasutage Hendersoni-Hasselbalchi (HH) võrrandit (allpool), et teha kindlaks, milline happe ja aluse suhe on vajalik pH puhverlahuse saamiseks. Kasutage soovitud pH-le lähimat pKa-väärtust; suhe viitab happe-aluse konjugaadipaarile, mis vastab sellele pKa-le.

HH võrrand: pH = pKa + log ([alus] / [hape])

Puhvri pH 6,9 korral [alus] / [hape] = 0,4889

[Happe] asendaja ja Lahustage [Aluse] jaoks

Puhvri soovitud molaarsus on [Acid] + [Base] summa.

1 M puhvri korral on [alus] + [hape] = 1 ja [Alus] = 1 - [hape]

Asendades selle suhte võrrandisse alates 2. sammust, saate:

[Hape] = 0,6712 mooli / l

Lahenda [happe] jaoks

Kasutades võrrandit: [alus] = 1 - [hape], saate arvutada, et:

[Alus] = 0,3288 mooli / l

Pärast seda, kui olete kasutanud Henderson-Hasselbalch Kui soovite arvutada puhvri jaoks vajaliku happe ja aluse suhte, siis valmistage veidi alla 1 liiter lahust, kasutades õigetes kogustes mononaatriumfosfaati ja dinaatriumfosfaati.

Kasutage pH-sondi, et kinnitada puhvri õige pH saavutamine. Reguleerige vajadusel pisut, kasutades fosforhapet või naatriumhüdroksiidi (NaOH).

Kui soovitud pH on saavutatud, viige puhvri maht 1 liitrini. Seejärel lahjendage puhver vastavalt soovile. Sama puhvrit saab lahjendada, moodustades puhvreid 0,5 M, 0,1 M, 0,05 M või ükskõik mida nende vahel.

Siin on kaks näidet fosfaatpuhvri arvutamise kohta, nagu on kirjeldanud Clive Dennison, Lõuna-Aafrika Natali ülikooli biokeemia osakond.

Nõue on 0,1 M Na-fosfaatpuhvri kohta, pH 7,6.

Hendersoni-Hasselbalchi võrrandis, pH = pKa + log ([sool] / [hape]), on sool Na2HPO4 ja hape NaHzPO4. Puhver on kõige tõhusam selle pKa juures, mis on punkt, kus [sool] = [hape]. Võrrandist on selge, et kui [sool]> [hape], on pH suurem kui pKa ja kui [sool]

NaH2PO4 + NaOH - + Na2HPO4 + H20.

Kui lahus on tiitritud õige pH-ni, võib seda lahjendada (vähemalt üle väikese) (nii et kõrvalekalle ideaalsest käitumisest on väike) soovitud mahu saavutamiseni molaarsus. HH võrrand väidab, et pH määrab soola ja happe suhe, mitte nende absoluutne kontsentratsioon. Pange tähele, et:

• Selles reaktsioonis on ainus kõrvalsaadus vesi.
• Puhvri molaarsus määratakse kaalutud happe NaH2PO4 massi ja lahuse lõppmahu järgi. (Selle näite korral oleks lõpplahuse liitri kohta vaja 15,60 g dihüdraati.)
• NaOH kontsentratsioon ei valmista muret, seetõttu võib kasutada suvalist kontsentratsiooni. Loomulikult peaks see olema piisavalt kontsentreeritud, et saadaolevas ruumalas nõutavat pH-taset muuta.
• Reaktsioon tähendab, et vajalik on ainult lihtne molaarsuse arvutamine ja ühekordne kaalumine: ainult üks lahendus tuleb välja töötada ja kogu kaalutud materjal kasutatakse puhvris - see tähendab, et raiskama.

Pange tähele, et esiteks ei ole korrektne "soola" (Na2HPO4) välja kaaluda, kuna see annab soovimatu kõrvalsaaduse. Kui soola lahus valmistatakse, on selle pH kõrgem pKa-st ja pH alandamiseks tuleb seda tiitrida happega. Kui kasutatakse HC1, on reaktsioon järgmine:

Na2HPO4 + HC1 - + NaH2PO4 + NaC1,

saades määramatu kontsentratsiooniga NaC1, mida puhvris ei taheta. Mõnikord - näiteks ioonvahetuse ioontugevuse gradiendiga elueerimise korral - peab puhvri peal olema gradient, näiteks [NaC1]. Seejärel on gradiendigeneraatori kahe kambri jaoks vaja kahte puhvrit: stardipuhvrit (see tähendab tasakaalupuhvrit, millele pole lisatud NaC1 või koos NaCl lähtekontsentratsioon) ja lõpppuhver, mis on sama mis lähtepuhver, kuid mis lisaks sisaldab NaC1 lõppkontsentratsiooni. Viimistluspuhvri valmistamisel tuleb arvestada tavaliste iooniefektidega (tänu naatriumioonile).

Näide, nagu on märgitud ajakirjas Biochemical Education16(4), 1988.

Nõue on ioontugevusega gradiendiga viimistluspuhver, 0,1 M Na-fosfaatpuhver, pH 7,6, mis sisaldab 1,0 M NaCl.

Sellisel juhul kaalutakse NaC1 välja ja valmistatakse koos NaHEPO4-ga; Tiitrimisel võetakse arvesse tavalisi iooniefekte ja seega välditakse keerulisi arvutusi. 1 liitri puhvri jaoks lahustatakse NaH2PO4.2H20 (15,60 g) ja NaC1 (58,44 g) umbes 950 ml destilleeritud H20-s, tiitriti üsna kontsentreeritud (kuid suvalise kontsentratsiooniga) NaOH lahusega (pH 7,6) ja lahjendati 1-ni liiter.

Näide, nagu on märgitud ajakirjas Biochemical Education16(4), 1988.