Vodič za izradu jednostavnog fosfatnog pufera

U kemiji, a puferriješenje služi za održavanje stabilnog pH kada se u otopinu unese mala količina kiseline ili baze. Otopina fosfatnog pufera posebno je korisna za biološku primjenu, koja je posebno osjetljiva na promjene pH jer je moguće pripremiti otopinu blizu bilo koje od tri razine pH.

Tri vrijednosti pKa za fosfornu kiselinu (od CRC Priručnik za kemiju i fiziku) su 2,16, 7,21 i 12,32. Mononatrijev fosfat i njegova konjugirana baza, dinatrijev fosfat, obično se koriste za stvaranje pufera pH vrijednosti oko 7, za biološku primjenu, kao što je ovdje prikazano.

• Bilješka: Zapamtite da se pKa nije lako mjeriti s točnom vrijednošću. Nešto različite vrijednosti mogu biti dostupne u literaturi iz različitih izvora.

Izrada ovog međuspremnika je malo složenija od izrade TAE i TBE međuspremnika, ali postupak nije težak i trebao bi trajati samo oko 10 minuta.

Za izradu fosfatnog pufera trebat će vam sljedeći materijali:

• Mononatrijev fosfat
• Natrijev fosfat.
• Fosforna kiselina ili natrijev hidroksid (NaOH)
instagram viewer
• pH merač i sonda
• Volumetrijska tikvica
• Diplomirani cilindri
• čaše
• Promiješajte šipke
• Miješanje ploče za kuhanje

Prije nego što napravite pufer, prvo trebate znati koji molaritet želite da bude, koliki volumen i koji je željeni pH. Većina pufera najbolje djeluje u koncentracijama između 0,1 M i 10 M. PH bi trebao biti unutar 1 pH jedinice kiseline / konjugata baze pKa. Radi jednostavnosti, ovaj izračun uzorka stvara 1 litru međuspremnika.

Pomoću Henderson-Hasselbalch (HH) jednadžbe (dolje) odredite koji je omjer kiseline u bazi potreban za stvaranje pufera željenog pH. Koristite pKa vrijednost najbližu željenom pH; omjer se odnosi na par konjugata kiselina-baza koji odgovara tom pKa.

HH jednadžba: pH = pKa + log ([baza] / [kiselina])

Za pufer pH 6,9, [baza] / [kiselina] = 0,4898

Zamjena za [kiselinu] i rješenje za [baza]

Željena molarnost pufera je zbroj [kiselina] + [baza].

Za 1M pufer, [baza] + [kiselina] = 1 i [Baza] = 1 - [kiselina]

Zamijenivši to u jednadžbi omjera, iz koraka 2, dobivate:

[Kiselina] = 0,6712 mola / L

Riješite se za [kiselinu]

Pomoću jednadžbe: [Baza] = 1 - [kiselina], možete izračunati da:

[Baza] = 0,3288 mola / L

Nakon što ste koristili Henderson-Hasselbalch jednadžbi za izračunavanje omjera kiseline i baze potrebnog za vaš pufer, pripremite nešto manje od 1 litre otopine koristeći točne količine mononatrijevog fosfata i dinatrijevog fosfata.

Koristite pH sondu za potvrdu da je postignut pravilan pH za pufer. Po potrebi se malo prilagodite upotrebom fosforne kiseline ili natrijevog hidroksida (NaOH).

Nakon postizanja željenog pH, donesite volumen pufera na 1 litru. Zatim razrijedite pufer po želji. Isti taj pufer može se razrijediti da stvori pufere od 0,5 M, 0,1 M, 0,05 M, ili bilo što između.

Evo dva primjera kako se može izračunati fosfatni pufer, kako je to opisao Clive Dennison, Odjel za biokemiju na Sveučilištu Natal u Južnoj Africi.

Uvjet je za 0,1 M Na-fosfatni pufer, pH 7,6.

U jednadžbi Henderson-Hasselbalch, pH = pKa + log ([sol] / [kiselina]), sol je Na2HPO4, a kiselina je NaHzPO4. Pufer je najučinkovitiji u svom pKa, što je točka u kojoj je [sol] = [kiselina]. Iz jednadžbe je jasno da ako je [sol]> [kiselina] pH će biti veći od pKa, a ako je [sol]

NaH2PO4 + NaOH - + Na2HPO4 + H20.

Nakon što se otopina titrira na točan pH, može se razrijediti (barem preko malog raspon, tako da je odstupanje od idealnog ponašanja malo) do volumena koji će dati željeno molaritet. HH jednadžba kaže da odnos soli u kiselini, a ne njihove apsolutne koncentracije, određuje pH. Imajte na umu da:

• U ovoj reakciji jedini je nusproizvod voda.
• Molarnost pufera određuje se mase kiseline, NaH2PO4, koja se izvaga, i konačnim volumenom u koji je otopina sastavljena. (Za ovaj primjer treba biti 15,60 g dihidrata po litri konačne otopine.)
• Koncentracija NaOH ne brine, pa se može koristiti bilo koja proizvoljna koncentracija. Treba, naravno, biti koncentrirana dovoljno da se postigne potrebna promjena pH vrijednosti u raspoloživom volumenu.
• Reakcija podrazumijeva da je potreban samo jednostavan izračun molarnosti i jedno vaganje: samo jedan treba pripremiti rješenje, a sav izvagnuti materijal koristi se u međuspremniku - to jest, nema otpad.

Imajte na umu da nije ispravno vagati "sol" (Na2HPO4) u prvom stupnju, jer to daje neželjeni nusproizvod. Ako se dobije otopina soli, njezin pH će biti iznad pKa, a trebat će joj titracija kiselinom da snizi pH. Ako se koristi HCl, reakcija će biti:

Na2HPO4 + HC1 - + NaH2PO4 + NaCl,

dajući NaCl, neodređene koncentracije, koja se ne želi u puferu. Ponekad se, na primjer, pri eluciji gradijenta ionske snage izmjene iona, mijenja gradijent, recimo, [NaCl], naslonjen na pufer. Zatim su potrebna dva pufera za dvije komore gradijenta gradijenta: početni međuspremnik (tj. Ravnotežni tampon, bez dodanog NaCl, ili s početna koncentracija NaCl) i završni pufer, koji je isti kao početni pufer, ali koji dodatno sadrži završnu koncentraciju NaCl. U izradi završnog pufera moraju se uzeti u obzir učinci zajedničkog iona (zbog iona natrija).

Primjer naveden u časopisu Biochemical Education16(4), 1988.

Uvjet je za završni pufer s gradijentom ionske jakosti, 0,1 M Na-fosfatni pufer, pH 7,6, koji sadrži 1,0 M NaCl.

U ovom se slučaju NaCl izvaga i sastavi zajedno s NaHEPO4; efekti uobičajenih iona uzimaju se u obzir pri titraciji i tako se izbjegavaju složeni proračuni. Za 1 litru pufera NaH2PO4.2H20 (15,60 g) i NaCl (58,44 g) se otopi u oko 950 ml destilirane H20, titrira se do pH 7,6 s prilično koncentriranom otopinom NaOH (ali proizvoljne koncentracije) i do 1 litra.

Primjer naveden u časopisu Biochemical Education16(4), 1988.