Paprasto fosfato buferio pagaminimo vadovas

Chemijoje, a buferissprendimas tarnauja palaikant stabilų pH, kai į tirpalą įpilamas nedidelis kiekis rūgšties arba bazės. Fosfato buferinis tirpalas yra ypač naudingas biologiniams tikslams, kurie yra ypač jautrūs pH pokyčiams, nes galima paruošti tirpalą esant bet kuriam iš trijų pH lygių.

Trys fosforo rūgšties pKa vertės (iš CRC chemijos ir fizikos vadovas) yra 2,16, 7,21 ir 12,32. Natrio fosfatas ir jo konjuguota bazė, dinatrio fosfatas, paprastai naudojami kuriant buferius, kurių pH vertė yra maždaug 7, biologiniam naudojimui, kaip parodyta čia.

• Pastaba: Atminkite, kad pKa nėra tiksliai išmatuojamas iki tikslios vertės. Iš įvairių šaltinių literatūroje gali būti šiek tiek skirtingų vertybių.

Padaryti šį buferį yra šiek tiek sudėtingiau nei padaryti TAE ir TBE buferius, tačiau procesas nėra sunkus ir turėtų užtrukti tik apie 10 minučių.

Norėdami pagaminti savo fosfato buferį, jums reikės šių medžiagų:

• Mononatrio fosfatas
• Dinatrio fosfatas.
• Fosforo rūgštis arba natrio hidroksidas (NaOH)
instagram viewer
• pH matuoklis ir zondas
• Matavimo kolba
• Baigti balionai
• Plakikliai
• Maišykite batonėlius
• Maišant kaitvietę

Prieš darydami buferį, pirmiausia turėtumėte žinoti, kokio moliškumo norite, kokio tūrio jį gaminti ir koks yra norimas pH. Dauguma buferių geriausiai veikia esant 0,1–10 M koncentracijai. PH turėtų būti per 1 rūgšties / konjuguotos bazės pKa pH vienetą. Paprastumo dėka šis mėginio apskaičiavimas sukuria 1 litrą buferio.

Norėdami nustatyti, koks rūgšties ir bazės santykis yra reikalingas norimo pH buferiui, naudokite Hendersono-Haselbalcho (HH) lygtį (žemiau). Naudokite pKa reikšmę, artimiausią norimam pH; santykis reiškia rūgšties ir šarmo konjugato porą, kuri atitinka tą pKa.

HH lygtis: pH = pKa + log ([bazė] / [rūgštis])

Buferiui, kurio pH 6,9, [bazė] / [rūgštis] = 0,48898

Pakaitalas [Acid] ir Solve for [Base]

Norimas buferio moliškumas yra [Rūgštis] + [Bazė] suma.

Jei naudojamas 1 M buferis, [bazė] + [rūgštis] = 1 ir [Bazė] = 1 - [rūgštis]

Pakeisdami tai į santykio lygtį, nuo 2 veiksmo gausite:

[Rūgštis] = 0,6712 mol / l

Sprendimas dėl [rūgšties]

Naudodami lygtį: [bazė] = 1 - [rūgštis], galite apskaičiuoti, kad:

[Bazė] = 0,3288 mol / l

Panaudoję Hendersonas-Haselbalchas Jei norite apskaičiuoti jūsų buferiui reikalingą rūgšties ir bazės santykį, paruoškite šiek tiek mažiau nei 1 litrą tirpalo, naudodami reikiamą kiekį mononatrio fosfato ir dinatrio fosfato.

Naudokite pH zondą, kad patikrintumėte, ar pasiektas teisingas buferio pH. Jei reikia, šiek tiek pakoreguokite, naudodami fosforo rūgštį arba natrio hidroksidą (NaOH).

Kai bus pasiektas norimas pH, buferio tūris padidinamas iki 1 litro. Tada praskieskite buferį, kaip norite. Tas pats buferis gali būti praskiedžiamas, kad būtų galima sukurti 0,5 M, 0,1 M, 0,05 M arba bet kokius buferius.

Štai du pavyzdžiai, kaip galima apskaičiuoti fosfato buferį, kaip aprašė Clive Dennison iš Natalio universiteto (Pietų Afrika) Biochemijos katedros.

Reikalaujamas 0,1 M Na-fosfato buferis, pH 7,6.

Hendersono-Haselbalcho lygtyje, pH = pKa + log ([druska] / [rūgštis]), druska yra Na2HPO4, o rūgštis - NaHzPO4. Buferis yra efektyviausias jo pKa, tai yra taške, kur [druska] = [rūgštis]. Iš lygties aišku, kad jei [druska]> [rūgštis], pH bus didesnis nei pKa, o jei [druska]

NaH2PO4 + NaOH - + Na2HPO4 + H20.

Kai tirpalas bus titruojamas iki tinkamo pH, jis gali būti praskiedžiamas (bent per mažą tirpalą) diapazoną, kad nukrypimas nuo idealaus elgesio būtų nedidelis) iki tūrio, kuris duos norimą molingumas. HH lygtis teigia, kad pH lemia druskos ir rūgšties santykis, o ne absoliučios jų koncentracijos. Prisimink tai:

• Šioje reakcijoje vienintelis šalutinis produktas yra vanduo.
• Buferio molingumas nustatomas pagal pasvertos rūgšties NaH2PO4 masę ir galutinį tirpalo tūrį. (Šiame pavyzdyje litrui galutinio tirpalo reikės 15,60 g dihidrato.)
• NaOH koncentracija nekelia rūpesčių, todėl gali būti naudojama bet kokia savavališka koncentracija. Be abejo, jis turėtų būti pakankamai koncentruotas, kad būtų galima pakeisti reikiamą turimo tūrio pH.
• Reakcija reiškia, kad reikalingas tik paprastas moliškumo apskaičiavimas ir vienas svėrimas: tik vienas tirpalas turi būti paruoštas, o visa pasverta medžiaga naudojama buferyje, tai yra, nėra atliekos.

Atminkite, kad pirmiausia nėra teisinga pasverti „druską“ (Na2HPO4), nes taip gaunamas nepageidaujamas šalutinis produktas. Jei druskos tirpalas paruošiamas, jo pH bus didesnis nei pKa, ir norint jį sumažinti, jį reikės titruoti rūgštimi. Jei naudojamas HC1, reakcija bus:

Na2HPO4 + HC1 - + NaH2PO4 + NaC1,

gaunant neapibrėžtą NaC1 koncentraciją, kurios nepageidaujama buferyje. Kartais, pavyzdžiui, atliekant jonų mainų jonų stiprio gradiento eliuaciją, ant buferio turi būti, tarkime, [NaC1] gradientas. Tada reikia dviejų buferių, skirtų dviem gradiento generatoriaus kameroms: pradinio buferio (tai yra, pusiausvyros buferio, be pridėto NaC1, arba su pradinė NaC1 koncentracija) ir baigiamasis buferis, kuris yra tas pats kaip pradinis buferis, bet kuriame taip pat yra galutinė NaC1 koncentracija. Sudarant apdailos buferį, reikia atsižvelgti į bendrą jonų poveikį (dėl natrio jonų).

Pavyzdys, pažymėtas žurnale Biocheminis švietimas16(4), 1988.

Reikalavimas yra jonų stiprumo gradiento apdailos buferis, 0,1 M Na-fosfato buferis, pH 7,6, kuriame yra 1,0 M NaCl.

Tokiu atveju NaC1 pasveriamas ir paruošiamas kartu su NaHEPO4; titruojant atsižvelgiama į įprastus jonų efektus, todėl išvengiama sudėtingų skaičiavimų. 1 litrui buferio NaH2PO4.2H20 (15,60 g) ir NaC1 (58,44 g) ištirpinama maždaug 950 ml distiliuoto H20, titruojamas gana koncentruotu (bet savavališkos koncentracijos) NaOH tirpalu iki pH 7,6 ir praskiedžiamas iki 1 litrų.

Pavyzdys, pažymėtas žurnale Biocheminis švietimas16(4), 1988.