(Zuletzt aktualisiert am: 10. September 2020)
. Phosphatpuffer ist ein wichtiges Puffersystem, das in biochemischen Labors verwendet wird. Phosphatpuffer ist für Experimente mit Proteinen und Enzymen unerlässlich. Er hält den pH-Wert der Lösung aufrecht und verhindert eine drastische Änderung des pH-Werts. Deshalb müssen wir mit der Herstellung des Phosphatpuffers vertraut sein und wissen, wie er funktioniert.
Berechnung des pKa von Phosphatpuffer
Da Phosphatpuffer aus zwei Komponenten besteht, nämlich Dihydrogenphosphat (H2PO4-) und Hydrogenphosphat (HPO4-2), gibt es eine Dissoziationskonstante, die wir als Säurekonstante von Phosphatpuffer bezeichnen. Die Phosphorsäure ist eine dreifache Protonensäure, daher gibt es drei Säurekonstanten für diese Säure. Für den pKa des Phosphatpuffers interessiert uns jedoch die Säurekonstante von Dihydrogenphosphat (H2PO4-). Die Säurekonstanten von Phosphorsäure sind: H3PO4 (), H2PO4- (
) und HPO4-2 (
)
Phosphatpuffer führt zur Ionisierung von H2PO4- zu HPO4-2 und umgekehrt. Daher werden wir die Säurekonstante K2 verwenden, um den pKa-Wert zu bestimmen. Da pK1 ein negativer Logarithmus der Säurekonstante ist, wird pKa log(K2) oder log(6,2*10-8) oder 7,21 sein. Um mehr über die Dissoziationskonstanten von schwachen Säuren und Basen zu erfahren, besuchen Sie bitte die Website Chemistry Libretexts.
Der pKa-Wert des Phosphatpuffers beträgt also 7,21. Damit können wir nun den Phosphatpuffer mit dem pH-Wert 7,21 ± 1 und einer bestimmten Ionenstärke herstellen. Die Kenntnis des pKa-Wertes eines Puffers ist bei der Herstellung einer Pufferlösung sehr wichtig.
Zubereitung des Phosphatpuffers
Mit Hilfe der Henderson-Hasselbalch-Gleichung kann man die erforderliche Konzentration der einzelnen Bestandteile des Phosphatpuffers mit dem gewünschten pH-Wert berechnen. Man muss nur den oben ermittelten pKa-Wert (7,21) und den gewünschten pH-Wert der Lösung (der 7,21 ± 1 betragen kann) einsetzen und schon kann man die Konzentration von H2PO4- und HPO4-2 bestimmen. Es ist einfach, die Konzentration der einzelnen Komponenten H2PO4- und HPO4-2 zu berechnen, indem man den mathematischen Ausdruck Henderson-Hasselbalch-Gleichung wie unten angegeben verwendet. Für Phosphatpuffer ist H2PO4- die Säure und HPO4-2. ist das Salz.
Mit der Henderson-Hasselbalch-Gleichung; können Sie die erforderlichen Bestandteile des Phosphatpuffers berechnen oder, wenn Sie wollen, auch einen Online-Phosphatpuffer-Rechner verwenden. Ich habe vor kurzem einen Online-Rechner nur für Sie entwickelt, so dass Sie die notwendigen Mengen der einzelnen Komponenten des Phosphatpuffers ohne Berechnungen leicht ermitteln können.