A kémiában a ütközőmegoldás stabil pH-érték fenntartására szolgál, ha kis mennyiségű savat vagy bázist vezetünk az oldatba. A foszfát-puffer oldat különösen hasznos biológiai alkalmazásokban, amelyek különösen érzékenyek a pH-változásokra, mivel megoldást lehet készíteni a három pH-szint közelében.
A foszforsav három pKa - értéke (a CRC kémia és fizika kézikönyve) 2,16, 7,21 és 12,32. A nátrium-foszfátot és annak konjugált bázisát, a dinátrium-foszfátot általában biológiai alkalmazásokhoz pH 7-es puffer pufferek előállítására használják, amint az itt látható.
- Jegyzet: Ne feledje, hogy a pKa nem könnyen mérhető pontosan. Kissé különböző értékek érhetők el az irodalomban különböző forrásokból.
Ennek a puffernek a készítése egy kicsit bonyolultabb, mint a TAE és a TBE pufferek készítése, de a folyamat nem nehéz, és csak kb. 10 percig tarthat.
anyagok
A foszfátpuffer elkészítéséhez a következő anyagokra van szüksége:
- Mononátrium-foszfát
- Dinátrium-foszfát.
- Foszforsav vagy nátrium-hidroxid (NaOH)
- pH-mérő és szonda
- Méröhenger
- Fokozatú hengerek
- főzőpoharak
- Keverje hozzá a bárokat
- Keverő főzőlap
1. lépés. Döntsön a puffer tulajdonságairól
Egy puffer készítése előtt először tudnia kell, hogy milyen moláris tulajdonságú legyen, milyen mennyiségű készítsen, és mi a kívánt pH. A legtöbb puffer 0,1 M és 10 M közötti koncentrációban működik a legjobban. A pH-nak a pKa sav / konjugált bázis 1 pH egységén belül kell lennie. Az egyszerűség kedvéért ez a mintaszámítás 1 liter puffert hoz létre.
2. lépés. Határozza meg a sav és a bázis arányát
Használja a Henderson-Hasselbalch (HH) egyenletet (lent) annak meghatározására, hogy a sav és bázis aránya milyen mértékben szükséges a kívánt pH puffer készítéséhez. Használja a kívánt pH-értékhez legközelebbi pKa-értéket; ez az arány a sav-bázis konjugált párra vonatkozik, amely megfelel ennek a pKa-nak.
HH-egyenlet: pH = pKa + log ([bázis] / [sav])
PH = 6,9 puffer esetén [bázis] / [sav] = 0,48898
Helyettesíti a [Savat] és Oldja meg a [Bázist]
A puffer kívánt molaritása a [sav] + [bázis] összege.
1 M puffer esetén [bázis] + [sav] = 1 és [Bázis] = 1 - [sav]
Ezt helyettesítve az arány egyenlettel, a 2. lépéstől kezdve:
[Sav] = 0,6712 mol / L
Megoldás a [sav] számára
Az egyenlet felhasználásával: [Bázis] = 1 - [Sav] kiszámolhatja, hogy:
[Bázis] = 0,3288 mol / L
3. lépés Keverjük össze a sav és a konjugátum alapot
Miután használta a Henderson-Hasselbalch A pufferhez szükséges sav-bázis arány kiszámításához szükséges egyenletből készítsen kevesebb mint 1 liter oldatot a megfelelő mennyiségű nátrium-foszfát és dinátrium-foszfát felhasználásával.
4. lépés Ellenőrizze a pH-t
Használjon egy pH-próbát annak igazolására, hogy a puffer megfelelő pH-ját elérte. Szükség szerint állítson be kissé foszforsavval vagy nátrium-hidroxiddal (NaOH).
5. lépés Javítsa ki a hangerőt
A kívánt pH elérése után a puffer térfogatát 1 literre növeljük. Ezután hígítsa a puffert a kívánt módon. Ugyanezt a puffert hígíthatjuk úgy, hogy 0,5 M, 0,1 M, 0,05 M puffereket hozzunk létre, vagy bármi ilyesmi legyen a köztük.
Íme két példa arra, hogyan lehet kiszámítani a foszfát-puffert, ahogy azt Clive Dennison, a dél-afrikai Natali Egyetem Biokémiai Tanszékének ismerteti.
1. példa
A követelmény egy 0,1 M nátrium-foszfát puffer, pH 7,6.
A Henderson-Hasselbalch egyenletben, pH = pKa + log ([só] / [sav]), a só Na2HPO4 és a sav NaHzPO4. A puffer a leghatékonyabb a pKa-ján, ahol az a pont, ahol [só] = [sav]. Az egyenletből kitűnik, hogy ha a [só]> [sav] a pH nagyobb, mint a pKa, és ha a [só]
NaH2PO4 + NaOH - + Na2HPO4 + H20.
Miután az oldatot a megfelelő pH-ra titrálták, meg lehet hígítani (legalább egy kicsi felett) tartományban, így az ideális viselkedéstől való eltérés kicsi) a kívánt érték eléréséig molaritással. A HH-egyenlet szerint a pH-t a só és sav aránya, nem pedig abszolút koncentrációjuk határozza meg. Vegye figyelembe, hogy:
- Ebben a reakcióban az egyetlen melléktermék a víz.
- A puffer molaritását a kiürített sav NaH2PO4 tömege és az oldat végső térfogata határozza meg. (Ebben a példában 15,60 g dihidrát szükséges egy liter végoldathoz.)
- A NaOH koncentrációja nem számít, ezért bármilyen tetszőleges koncentráció használható. Természetesen elég nagy koncentrációban kell koncentrálódni ahhoz, hogy a rendelkezésre álló térfogatban meghaladja a szükséges pH-változást.
- A reakció azt jelenti, hogy csak a molaritás egyszerű kiszámítására és egyetlen mérésre van szükség: csak egy megoldást kell kidolgozni, és az összes lemért anyagot fel kell használni a pufferba - azaz nincs Pazarlás.
Vegye figyelembe, hogy elsősorban nem helyes a "sót" (Na2HPO4) lemérni, mivel ez nemkívánatos mellékterméket eredményez. Ha a só oldatát készítik, annak pH-ja meghaladja a pKa-t, és savval való titrálást kell végezni a pH csökkentése érdekében. Sósav használata esetén a reakció a következő:
Na2HPO4 + HC1 - + NaH2PO4 + NaC1,
meghatározatlan koncentrációjú NaC1-et eredményez, amelyet a pufferben nem kívánunk. Időnként - például egy ioncserélő ionerősség-gradiens elúciónál - szükséges, hogy a puffer fölött legyen, mondjuk, [NaC1] gradiens. Ezután két pufferre van szükség a gradiensgenerátor két kamrájához: a kiindulási pufferre (vagyis az egyensúlyi pufferre NaC1 hozzáadása nélkül vagy a NaC1 kiindulási koncentrációja) és a befejező puffer, amely megegyezik a kiindulási pufferrel, de ezenkívül tartalmazza a NaC1 befejező koncentrációját. A befejező puffer elkészítésekor a (a nátrium-ion miatt) általános ionhatásokat figyelembe kell venni.
Példa a Biochemical Education folyóiratban leírtak szerint16(4), 1988.
2. példa
Követelmény egy ionos erősségű gradiens befejező puffer, 0,1 M Na-foszfát puffer, pH 7,6, amely 1,0 M NaCl-t tartalmaz.
Ebben az esetben a NaC1-et lemérjük és készítjük a NaHEPO4-vel együtt; A titrálás során a közös ionhatásokat figyelembe veszik, és így elkerülhetők az összetett számítások. 1 liter puffer esetén 15,60 g NaH2PO4.2H20-ot és 58,44 g NaC1-et feloldunk kb. 950 ml desztillált H20-ban, meglehetősen tömény (de tetszőleges koncentrációjú) nátrium-hidroxid-oldattal 7,6 pH-ra titráljuk és 1-re töltsük fel liter.
Példa a Biochemical Education folyóiratban leírtak szerint16(4), 1988.