V kemiji a blažilnikrešitev služi za vzdrževanje stabilnega pH, ko v raztopino vnesemo majhno količino kisline ali baze. Raztopina fosfatnega pufra je še posebej uporabna za biološke aplikacije, ki so še posebej občutljive na spremembe pH, saj je možno pripraviti raztopino blizu katerega koli od treh pH vrednosti.
Tri vrednosti pKa za fosforno kislino (od CRC Priročnik za kemijo in fiziko) so 2,16, 7,21 in 12,32. Mononatrijev fosfat in njegova konjugirana baza, dinatrijev fosfat, se običajno uporabljata za ustvarjanje puferjev pH vrednosti okoli 7, za biološke aplikacije, kot je prikazano tukaj.
- Opomba: Ne pozabite, da pKa ni enostavno izmeriti na točno določeno vrednost. V literaturi so lahko na voljo nekoliko drugačne vrednosti iz različnih virov.
Izdelava tega medpomnilnika je nekoliko bolj zapletena kot izdelava TAE in TBE odbojnikov, vendar postopek ni težaven in naj traja le približno 10 minut.
Materiali
Za izdelavo fosfatnega pufra boste potrebovali naslednje materiale:
- Mononatrijev fosfat
- Dinatrijev fosfat.
- Fosforjeva kislina ali natrijev hidroksid (NaOH)
- pH meter in sonda
- Volumetrična bučka
- Diplomirani valji
- Čaše
- Premešajte palice
- Mešanje kuhalne plošče
Korak 1. Odločite se za lastnosti vmesnika
Pred izdelavo pufra morate najprej vedeti, kakšno molarnost želite, kakšen volumen narediti in kakšen je želeni pH. Večina pufrov najbolje deluje pri koncentracijah med 0,1 M in 10 M. PH mora biti znotraj 1 pH enote kisline / konjugata pKa. Zaradi preprostosti ta izračun vzorca ustvari 1 liter pufra.
2. korak Določite razmerje med kislino in bazo
Z enačbo Henderson-Hasselbalch (HH) (spodaj) določite, kakšno razmerje med kislino in bazo je potrebno, da naredimo pufer z želenim pH. Uporabite vrednost pKa, ki je najbližja želenemu pH; razmerje se nanaša na par konjugata kislinsko-bazičnega, ki ustreza temu pKa.
HH enačba: pH = pKa + log ([baza] / [kislina])
Za pufer s pH 6,9 je [baza] / [kislina] = 0,4898
Nadomestna za [kislina] in raztopina za [osnovno]
Zaželena molarnost pufra je vsota [Acid] + [Base].
Za 1M pufer je [baza] + [kislina] = 1 in [Osnova] = 1 - [kislina]
Če to postavite v enačbo razmerja, v koraku 2 dobite:
[Kislina] = 0,6712 molov / L
Rešite za [kislino]
Z enačbo: [Baza] = 1 - [kislina] lahko izračunate, da:
[Osnova] = 0,3288 molov / L
3. korak Zmešamo kislino in konjugati baze
Ko ste uporabili Henderson-Hasselbalch enačbo za izračun razmerja med kislino in bazo, ki je potrebna za vaš pufer, pripravite nekaj manj kot 1 liter raztopine z uporabo ustreznih količin mononatrijevega fosfata in dinatrijevega fosfata.
4. korak Preverite pH
S pomočjo sonde pH potrdite, da je dosežen pravi pH za pufer. Po potrebi rahlo prilagodite s fosforno kislino ali natrijevim hidroksidom (NaOH).
5. korak Popravite glasnost
Ko je dosežen želen pH, se prostornina pufra na 1 liter. Nato razredčite pufer po želji. Ta isti pufer lahko razredčimo, da nastanejo pufri 0,5 M, 0,1 M, 0,05 M ali karkoli vmes.
Tu sta dva primera, kako lahko izračunamo fosfatni pufer, kot ga je opisal Clive Dennison, oddelek za biokemijo Univerze v Natalu v Južni Afriki.
Primer št. 1
Zahteva za 0,1 M Na-fosfatni pufer, pH 7,6.
V enačbi Henderson-Hasselbalch je pH = pKa + log ([sol] / [kislina]), sol Na2HPO4 in kislina NaHzPO4. Pufer je najučinkovitejši pri svojem pKa, kjer je [sol] = [kislina]. Iz enačbe je razvidno, da če bo [sol]> [kislina] pH večji od pKa, in če [sol]
NaH2PO4 + NaOH - + Na2HPO4 + H20.
Ko titriramo raztopino na pravilen pH, jo lahko razredčimo (vsaj preko majhnega) razpon, tako da je odstopanje od idealnega vedenja majhno) do glasnosti, ki bo dala želeno molarnost. HH enačba navaja, da pH razmerje med soljo in kislino in ne absolutno koncentracijo določa pH. Upoštevajte, da:
- V tej reakciji je edini stranski proizvod voda.
- Molarnost pufra je določena z maso kisline, NaH2PO4, ki se odtehta, in končnim volumnom, v katerega se sestavi raztopina. (V tem primeru bi bilo potrebno 15,60 g dihidrata na liter končne raztopine.)
- Koncentracija NaOH ne skrbi, zato je mogoče uporabiti poljubno poljubno koncentracijo. Seveda mora biti dovolj koncentriran, da lahko doseže potrebno spremembo pH razpoložljive prostornine.
- Reakcija pomeni, da sta potrebna samo preprost izračun molarnosti in enotno tehtanje: samo eno rešitev je treba nadgraditi in ves odtehtani material se uporabi v medpomnilniku - torej ni odpadki.
Upoštevajte, da na začetku ni pravilno tehtati "soli" (Na2HPO4), saj to daje neželen stranski proizvod. Če se pripravi raztopina soli, bo njen pH nad pKa in za znižanje pH bo potrebno titriranje s kislino. Če uporabimo HC1, bo reakcija:
Na2HPO4 + HC1 - + NaH2PO4 + NaC1,
da dobimo NaCl nedoločene koncentracije, ki je v puferju ne želimo. Včasih - na primer pri ionskem izmenjevanju gradientov s ionsko jakostjo - je potreben gradient, na primer, [NaC1], nameščen na puferju. Nato sta za dve komori generatorja gradientov potrebna dva pufra: začetni pufer (to je ravnotežni blažilnik, brez dodanega NaC1 ali z začetna koncentracija NaC1) in zaključni pufer, ki je enak začetnemu puferju, vendar poleg tega vsebuje končno koncentracijo NaC1. Pri sestavljanju zaključnega pufra je treba upoštevati učinke skupnih ionov (zaradi natrijevega iona).
Primer, kot je zapisano v reviji Biochemical Education16(4), 1988.
Primer št. 2
Zahteva je za zaključni pufer z ionsko jakostjo, 0,1 M Na-fosfatni pufer, pH 7,6, ki vsebuje 1,0 M NaCl.
V tem primeru se NaC1 stehta in sestavi skupaj z NaHEPO4; pri titraciji se upoštevajo skupni ionski učinki, zato se izognemo kompleksnim izračunom. Za 1 liter pufra se raztopi NaH2PO4.2H20 (15,60 g) in NaCl (58,44 g) v približno 950 ml destilirane H20, titriramo na pH 7,6 s precej koncentrirano raztopino NaOH (vendar s poljubno koncentracijo) in do 1 liter.
Primer, kot je zapisano v reviji Biochemical Education16(4), 1988.