מדריך להכנת חיץ פוספט פשוט

בכימיה, א חיץפיתרון משמש לשמירה על pH יציב כאשר מוחדרים כמות קטנה של חומצה או בסיס לתמיסה. תמיסת חיץ פוספט מועילה במיוחד ליישומים ביולוגיים, הרגישים במיוחד לשינויי pH שכן ניתן להכין תמיסה בסמוך לכל אחת משלוש רמות pH.

שלושת ערכי ה- pKa עבור חומצה זרחתית (מה- מדריך CRC לכימיה ופיזיקה) הם 2.16, 7.21 ו- 12.32. מונוסודיום פוספט ובסיסו המצומד, נתרן פוספט, משמשים בדרך כלל ליצירת מאגרים בערכי pH בסביבות 7, ליישומים ביולוגיים, כפי שמוצג כאן.

• הערה: זכור כי pKa לא נמדד בקלות לערך מדויק. יתכן ויהיו ערכים שונים מעט בספרות ממקורות שונים.

הפיכת המאגר הזה היא קצת יותר מסובכת מאשר הכנת מאגרי TAE ו- TBE, אך התהליך אינו קשה וצריך לקחת בערך 10 דקות.

כדי ליצור את המאגר הפוספט שלך, תזדקק לחומרים הבאים:

• מונוסודיום פוספט
• נתרן פוספט.
• חומצה זרחתית או נתרן הידרוקסיד (NaOH)
• מד pH ובדיקה
• בקבוק נפח
• צילינדרים מדורגים
• כוסות
• סורגים סורגים
• מערבבים את הפלטה החמה

לפני הכנת חיץ, עליכם לדעת תחילה איזו מולולריות אתם רוצים שיהיה, איזה נפח להכין ומה רמת החומציות הרצויה. מרבית המאגרים עובדים הכי טוב בריכוזים שבין 0.1 מ 'ל 10 מ'. על ה- pH להיות בתוך יחידת pH של בסיס PKa חומצה / מצומדת. לשם הפשטות, חישוב מדגם זה יוצר 1 ליטר חיץ.

השתמש במשוואת הנדרסון-האסלבאלך (HH) (להלן) כדי לקבוע איזה יחס של חומצה לבסיס נדרש כדי ליצור חיץ של ה- pH הרצוי. השתמש בערך pKa הקרוב ביותר ל- pH הרצוי; היחס מתייחס לזוג מצומד חומצה-בסיס המתאים לאותה pKa.

משוואת HH: pH = pKa + יומן ([בסיס] / [חומצה])

למאגר של pH 6.9, [בסיס] / [חומצה] = 0.4898

תחליף ל [חומצה] ולפתור עבור [בסיס]

המולאריות הרצויה של המאגר היא סכום של [חומצה] + [בסיס].

עבור מאגר של 1 M, [Base] + [Acid] = 1 ו- [בסיס] = 1 - [חומצה]

על ידי החלפה זו למשוואת היחס, משלב 2, תקבל:

[חומצה] = 0.6712 ש"ח / ליטר

לפתור עבור [חומצה]

בעזרת המשוואה: [בסיס] = 1 - [חומצה], אתה יכול לחשב את זה:

[בסיס] = 0.3288 ש"ח / ליטר

אחרי שהשתמשת ב- הנדרסון-האסלבאלץ ' משוואה לחישוב יחס החומצה לבסיס הנדרש למאגר שלך, הכינו מעט פחות מ -1 ליטר תמיסה בעזרת הכמויות הנכונות של פוספט מונוסודיום ודיודיום פוספט.

השתמש בבדיקת pH כדי לאשר שה- pH הנכון למאגר מגיע. הסתגל מעט לפי הצורך, באמצעות חומצה זרחתית או נתרן הידרוקסיד (NaOH).

לאחר הגעת ה- pH הרצוי, הביאו את נפח החיץ לליטר. ואז מדללים את המאגר לפי הצורך. ניתן לדלל את אותו מאגר זה ליצירת מאגרים של 0.5 M, 0.1 M, 0.05 M, או כל דבר שביניהם.

להלן שתי דוגמאות כיצד ניתן לחשב מאגר פוספטים, כמתואר על ידי קלייב דניסון, המחלקה לביוכימיה באוניברסיטת נטאל, דרום אפריקה.

הדרישה היא למאגר של 0.1 M Na-phosphate, pH 7.6.

במשוואת הנדרסון-האסלבלך, pH = pKa + log ([מלח] / [חומצה]), המלח הוא Na2HPO4 והחומצה היא NaHzPO4. מאגר הוא היעיל ביותר ב- pKa שלו, וזו הנקודה בה [מלח] = [חומצה]. מהמשוואה ברור שאם [המלח]> [חומצה], ה- pH יהיה גדול יותר מה- pKa, ואם [מלח]

NaH2PO4 + NaOH - + Na2HPO4 + H20.

לאחר שתיטור הפיתרון ל- pH הנכון הוא עשוי להיות מדולל (לפחות על מעט טווח, כך שהסטייה מהתנהגות אידיאלית היא קטנה) לנפח שייתן את הרצוי מולאריות. משוואת HH קובעת כי היחס בין המלח לחומצה, ולא הריכוזים המוחלטים שלהם, קובע את ה- pH. שים לב ש:

• בתגובה זו, תוצר הלוואי היחיד הוא מים.
• המולאריות של החיץ נקבעת על ידי מסת החומצה, NaH2PO4, הנשקללת, והנפח הסופי אליו מורכב הפיתרון. (לדוגמא זו נדרשת 15.60 גרם מההידראט לליטר תמיסה סופית.)
• ריכוז ה- NaOH אינו מדאיג, ולכן ניתן להשתמש בכל ריכוז שרירותי. כמובן שצריך להיות מרוכז מספיק כדי להשפיע על שינוי pH הנדרש בנפח הזמין.
• מהתגובה משתמע כי נדרשת רק חישוב פשוט של המולאריות ושקילה יחידה: רק אחת צריך להמציא פיתרון, וכל החומר המשוקלל משמש במאגר - כלומר אין בזבוז.

שים לב שלא נכון לשקול את "המלח" (Na2HPO4) מלכתחילה, מכיוון שזה נותן תוצר לוואי לא רצוי. אם מורכב תמיסה של המלח, ה- pH שלו יהיה מעל ה- pKa, והוא ידרוש טיטרציה עם חומצה כדי להוריד את ה- pH. אם משתמשים ב- HC1, התגובה תהיה:

Na2HPO4 + HC1 - + NaH2PO4 + NaC1,

מניב NaC1, בריכוז בלתי מוגדר, שאינו מבוקש במאגר. לפעמים - למשל, בחילוף שיפוע של חוזק יונים בין חילופי יונים - יש צורך בצירוף שיפוע של, נניח, [NaC1] על המאגר. לאחר מכן נדרשים שני מאגרים, לשני החדרים של גנרטור השיפוע: מאגר ההתחלה (כלומר, מאגר שיווי המשקל, ללא תוספת NaC1, או עם ריכוז התחלה של NaC1) וחיץ הגמר, זהה למאגר ההתחלה אך מכיל בנוסף את ריכוז הגימור של NaC1. בהרכבת המאגר הגמר, יש לקחת בחשבון השפעות יונים נפוצות (עקב יון הנתרן).

דוגמה כפי שצוין בכתב העת Biochemical Education16(4), 1988.

הדרישה היא לחיץ סיום שיפוע חוזק יוני, חיץ 0.1 מ"פ Na-phosphate, pH 7.6, המכיל 1.0 M NaCl.

במקרה זה, ה- NaC1 שוקל ומורכב יחד עם NaHEPO4; תופעות יון נפוצות מתייחסות לטיטרציה, ובכך נמנעות חישובים מורכבים. עבור ליטר 1 חיץ, NaH2PO4.2H20 (15.60 גרם) ו- NaC1 (58.44 גרם) מומסים בכ- 950 מ"ל H20 מזוקק, טייטר ל- pH 7.6 עם תמיסת NaOH מרוכזת למדי (אך עם ריכוז שרירותי) והפך ל -1 ליטר.

דוגמה כפי שצוין בכתב העת Biochemical Education16(4), 1988.