Gabay sa Paggawa ng Simple Phosphate Buffer

Sa kimika, ang isang buffer solution ay nagsisilbi upang mapanatili ang isang matatag na pH kapag ang isang maliit na halaga ng acid o base ay ipinakilala sa isang solusyon. Ang pospeyt buffer solution ay lalong kapaki-pakinabang para sa mga biological application, na kung saan ay lalong sensitibo sa pagbabago ng PH dahil posible na maghanda ng isang solusyon na malapit sa alinman sa tatlong mga antas ng pH.

Ang tatlong halaga ng pKa para sa phosphoric acid (mula sa CRC Handbook of Chemistry and Physics) ay 2.16, 7.21, at 12.32. Ang Monosodium phosphate at ang kanyang conjugate base, disodium phosphate, ay kadalasang ginagamit upang makabuo ng mga buffer ng mga halaga ng pH sa paligid ng 7, para sa mga biological application, tulad ng ipinapakita dito.

• Tandaan: Tandaan na ang pKa ay hindi madaling sinusukat sa isang eksaktong halaga. Maaaring magamit ang iba't ibang mga halaga sa panitikan mula sa iba't ibang mga mapagkukunan.

Ang paggawa ng buffer na ito ay medyo mas kumplikado kaysa sa paggawa ng TAE at TBE buffer, ngunit ang proseso ay hindi mahirap at dapat tumagal lamang ng mga 10 minuto.

Materyales

Upang gawin ang iyong phosphate buffer, kakailanganin mo ang mga sumusunod na materyales:

• Monosodium phosphate
• Disodium pospeyt.
• Phosphoric acid o sodium hydroxide (NaOH)
• pH meter at probe
• Volumetric flask
• Mga nagtapos na silindro
• Beakers
• Gumalaw ang mga bar
• Kumain ng hotplate

Hakbang 1. Magpasya sa Buffer Properties

Bago gumawa ng isang buffer, dapat mong malaman muna kung ano ang molarity na gusto mo, kung anu-ano ang gagawin, at kung ano ang nais na pH. Karamihan sa mga buffers ay pinakamahusay na gumagana sa concentrations sa pagitan ng 0.1 M at 10 M. Ang pH ay dapat na sa loob ng 1 pH yunit ng acid / conjugate base pKa. Para sa pagiging simple, ang pagkalkula ng sample na ito ay lumilikha ng 1 litro ng buffer.

Hakbang 2. Tukuyin ang Ratio ng Acid sa Base

Gamitin ang equation ng Henderson-Hasselbalch (HH) (sa ibaba) upang matukoy kung anong ratio ng acid sa base ang kinakailangan upang makagawa ng isang buffer ng nais na pH. Gamitin ang halaga ng pKa pinakamalapit na iyong nais na pH; ang ratio ay tumutukoy sa pares ng acid-base conjugate na tumutugma sa pKa na iyon.

HH Equation: pH = pKa + log ([Base] / [Acid])

Para sa isang buffer ng pH 6.9, [Base] / [Acid] = 0.4898

Kapalit ng [Acid] at Solve para sa [Base]

Ang nais na molarity ng buffer ay ang kabuuan ng [Acid] + [Base].

Para sa 1 M buffer, [Base] + [Acid] = 1 at [Base] = 1 - [Acid]

Sa pamamagitan ng pagpapalit nito sa equation ratio, mula sa hakbang 2, makakakuha ka ng:

[Acid] = 0.6712 moles / L

Solve for [Acid]

Gamit ang equation: [Base] = 1 - [Acid], maaari mong kalkulahin na:

[Base] = 0.3288 moles / L

Hakbang 3. Paghaluin ang Acid and Conjugate Base

Pagkatapos mong magamit ang Henderson-Hasselbalch equation upang makalkula ang ratio ng acid sa base na kailangan para sa iyong buffer, maghanda lamang sa ilalim ng 1 litro ng solusyon gamit ang tamang halaga ng monosodium phosphate at disodium phosphate.

Hakbang 4. Suriin ang pH

Gumamit ng pH probe upang kumpirmahin na ang tamang pH para sa buffer ay naabot. Ayusin bahagyang kung kinakailangan, gamit ang phosphoric acid o sodium hydroxide (NaOH).

Hakbang 5. Iwasto ang Dami

Kapag ang nais na pH ay naabot, dalhin ang dami ng buffer sa 1 litro. Pagkatapos ay palabnawin ang buffer ayon sa ninanais. Ang parehong buffer na ito ay maaaring makalason upang lumikha ng mga buffer ng 0.5 M, 0.1 M, 0.05 M, o anumang bagay sa pagitan.

Narito ang dalawang halimbawa kung paano maaaring kalkulahin ang isang pospeyt buffer, tulad ng inilarawan ni Clive Dennison, Kagawaran ng Biokemika sa University of Natal, South Africa.

Halimbawa No. 1

Ang kinakailangan ay para sa isang 0.1 M Na-pospeyt buffer, pH 7.6.

Sa Henderson-Hasselbalch equation, pH = pKa + log ([asin] / [acid]), ang asin ay Na2HPO4 at ang acid ay NaHzPO4. Ang isang buffer ay pinaka-epektibo sa pKa nito, na siyang punto kung saan ang [asin] = [acid]. Mula sa equation, malinaw na kung ang [asin]> [acid], ang PH ay mas malaki kaysa sa pKa, at kung ang [asin] <[acid], ang PH ay mas mababa kaysa sa pKa. Samakatuwid, kung gagawin natin ang isang solusyon ng acid NaH2PO4, ang pH nito ay mas mababa kaysa sa pKa, at samakatuwid ay mas mababa kaysa sa pH kung saan ang solusyon ay gagana bilang isang buffer.

Upang gumawa ng isang buffer mula sa solusyon na ito, kinakailangan upang ihulog ito sa isang base, sa isang pH na mas malapit sa pKa. Ang NaOH ay isang angkop na base dahil pinanatili nito ang sodium bilang kation:

NaH2PO4 + NaOH - + Na2HPO4 + H20.

Sa sandaling ang solusyon ay titrated sa tamang pH, maaaring ito ay diluted (hindi bababa sa higit sa isang maliit na hanay, upang ang paglihis mula sa perpektong pag-uugali ay maliit) sa dami na magbibigay sa nais na molarity. Ang equation ng HH ay nagsasaad na ang ratio ng asin sa asido, sa halip na ang kanilang mga absolute concentrations, ay tumutukoy sa PH. Tandaan na:

• Sa reaksyong ito ang tanging by-produkto ay tubig.
• Ang molarity ng buffer ay natutukoy sa pamamagitan ng masa ng acid, NaH2PO4, na tinimbang, at ang huling dami kung saan ang solusyon ay binubuo. (Para sa halimbawang ito 15.60 g ng dihydrate ay kinakailangan bawat litro ng pangwakas na solusyon.)
• Ang konsentrasyon ng NaOH ay walang pagmamalasakit, kaya maaaring gamitin ang anumang arbitrary na konsentrasyon. Siyempre, ito ay sapat na puro upang maapektuhan ang kinakailangang pagbabago ng pH sa magagamit na lakas ng tunog.
• Ang reaksyon ay nagpapahiwatig na ang isang simpleng pagkalkula ng molarity at isang solong pagtimbang ay kinakailangan: lamang ang isang solusyon ay kailangang gawin, at ang lahat ng materyal na tinimbang ay ginagamit sa buffer-samakatuwid, walang basura.

Tandaan na ito ay hindi tama upang timbangin ang "asin" (Na2HPO4) sa unang pagkakataon, dahil nagbibigay ito ng hindi kanais-nais na produkto.Kung ang isang solusyon ng asin ay binubuo, ang pH nito ay nasa itaas ng pKa at kakailanganin ito ng titration na may acid upang mabawasan ang pH. Kung ginamit ang HC1, ang reaksyon ay magiging:

Na2HPO4 + HC1 - + NaH2PO4 + NaC1,

nagbubunga ng NaC1, ng isang walang katiyakan na konsentrasyon, na kung saan ay hindi nais sa buffer. Kung minsan-halimbawa, sa isang Ion exchange ionic-lakas gradient elution-kinakailangang magkaroon ng isang gradient ng, sabihin, [NaC1] superimposed sa buffer. Ang dalawang buffers ay kinakailangan, para sa dalawang kamara ng gradient generator: ang panimulang buffer (samakatuwid nga, ang buffer equilibration, walang idinagdag na NaC1, o sa panimulang konsentrasyon ng NaC1) at ang pagtatapos buffer, na katulad ng simula buffer ngunit na naglalaman din ng pagtatapos ng konsentrasyon ng NaC1.

Sa paggawa ng pagtatapos ng buffer, karaniwang mga epekto ng ion (dahil sa sosa ion) ay dapat isaalang-alang.

Halimbawa tulad ng nabanggit sa journal Biochemical Education 16(4), 1988.

Halimbawa No. 2

Ang kinakailangan ay para sa isang buffer ng gradient pagtatapos ng ionic na lakas, 0.1 M Na-phosphate buffer, pH 7.6, na naglalaman ng 1.0 M NaCl .

Sa kasong ito, ang NaC1 ay tinimbang at binubuo kasama ng NaHEPO4; Ang mga karaniwang epekto sa ion ay ibinilang sa titration, at ang mga kumplikadong kalkulasyon ay maiiwasan. Para sa 1 litro ng buffer, NaH2PO4.2H20 (15.60 g) at NaC1 (58.44 g) ay dissolved sa tungkol sa 950 ml ng distilled H20, titrated sa pH 7.6 na may isang medyo puro NaOH solusyon (ngunit ng di-makatwirang konsentrasyon) at binubuo ng 1 litro.

Halimbawa tulad ng nabanggit sa journal Biochemical Education 16(4), 1988.