主题:【转帖】缓冲液的配制!

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缓冲液是一种能在加入少量酸或碱时抵抗pH改变的溶液。PH缓冲系统对维持生物的正常pH值,正常生理环境起重要作用。多数细胞仅能在很窄的pH范围内进行活动,而且需要有缓冲体系来抵抗在代谢过程中出现的pH变化。在生物体中有三种主要的pH缓冲体系,它们时蛋白质、重碳酸盐缓冲体系。每种缓冲体系所占的分量在各类细胞和器官中是不同的。
在生化研究工作中,常常要用到缓冲溶液来维持实验体系的酸碱度。研究工作的溶液体系pH值的变化往往直接影响到我们工作的成效。如果提取酶实验体系的pH值变化或变化过大,会使酶活性下降甚至完全失活。所以我们要学会配制缓冲溶液。
由弱酸及其盐组合一起使具有缓冲作用。生化实验室常常用的缓冲系主要有磷酸、柠檬酸、碳酸、醋酸、巴比妥酸、Tiris(三羟甲基氨基甲烷)等系统,在生化实验或研究工作中要慎重地选择缓冲体系,因为有时影响实验结果的因素并不是缓冲液的pH值,而是缓冲液中的某种离子。如硼酸盐、柠檬酸盐、磷酸盐和三羟甲基甲烷等缓冲剂都可能产生不需要的反应。
硼酸盐:硼酸盐与许多化合物形成复盐、如蔗糖。
柠檬酸盐:柠檬酸盐离子容易与钙结合,所以存在有钙离子的情况下不能使用。
磷酸盐:在有些实验,它是酶的抑止剂或甚至是一个代谢物,重金属易以磷酸盐的形式从溶液中沉淀出来。而且它在pH7.5以上时缓冲能力很小。
三羟甲基氨基甲烷:它可以和重金属一起作用,但在有些系统中也起抑止的作用。其主要缺点时温度效应。这点往往被忽视,在室温pH是7.8的Tris一缓冲液,在4℃时是8.4,在37℃时是7.4,因此,4℃配制的缓冲液拿到37℃测量时,其氢离子浓度就增加了10倍。而且它在pH7.5以下,缓冲能力很差。
缓冲液的pH值由哪些因素决定?
设缓冲系统的弱酸的电离常数为K(平衡常数),平衡时弱酸的浓度为[酸],弱酸盐的浓度为[盐],则由弱酸的电离平衡式可得下式:
根据此式可得出下列几点结论:
(1)缓冲液的pH值与该酸的电离平衡常数K及盐和酸的浓度有关。弱酸一定,但酸和盐的比例不同时,可以得到不同的pH值。当酸和盐浓度相等时,溶液的pH值与PK值相同。
(2)酸和盐浓度等比例也增减时,溶液的pH值不便。
(3)酸和盐浓度相等时,缓冲液的缓冲效率为最高,比例相差越大,缓冲效率越低,一般地说缓冲液有效缓冲范围为PK±1pH。
从上述可知,只要知道缓冲对的PK值,和要配制的缓冲液的pH值(及要求的缓冲液总浓度)时,可按公式计算出[盐]和[酸]的量。这样算涉及到对数的换算,较麻烦,前人为减少后人的计算麻烦,经计算已为我们总结出pH值与缓冲液对离子用量的关系列出了表格。讲义附录部分节录有磷酸缓冲液的配制表。只要我们知道要配制的缓冲液的pH,经查表便可计算处所用缓冲剂的比例和用量。例如配制500nmpH5.8浓度为0.1M磷酸缓冲液。
经查表知pH5.8浓度为0.2MNa2HPO48.0毫升,而0.2MNa2HPO492.0毫升。依此可推论出配制100ml0.1M的磷酸缓冲液需要0.1MNa2HPO48.0毫升,而0.1MNa2HPO4需要92.0毫升。
所以500ml0.1M磷酸缓冲液需要Na2HPO4量为:
需Na2HPO4量为 :
计算好后,按计算结果称好药品,放于烧杯中,加少量蒸馏水溶解,转移入50ml容量瓶,加蒸馏水至刻度,摇匀,便得所需的缓冲液。
各种缓冲溶液的配制,均按下表按比例混合,某些试剂,必须标定配成准确的浓度才能进行,如醋酸、NaOH等。
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(五)药品规格及其应用范围
根据药品纯度不同一般可分为下列几类:
(1)保证试剂 (G、R)用在科学研究及微量分析方面
(2)分析试剂 (A、R)定量分析时标定溶液用
(3)化学纯试剂(C、P)定性试验时用
(4)实验试剂 (L、R)用于和实验结果关系不大的场合
(5)工业品 用于大型或工业生产上
在实验中用的最多的是C、P一类,A、R使用较少,G、R非有特殊需要时,一般尽量用A、R来代替,因为纯度高,价格很贵。
除上述几种规格外尚有几种不以纯度分类的规格:
(1)生物试剂 (B、R)生物体中提炼出来,成分含量相差较大,如培养微生物时用牛肉膏,酵母膏等药品即属此类。
(2)指示剂(Ind)配制指示剂用
(3)层析纯,色层分析时采用
(4)生物染色剂BS如甲基兰
(6)常用标准溶液的配制与标定
(1)0.1mol/LNaOH溶液
1、配制方法:
1)氢氧化钠中含有碳酸钠,所以不能直接配成纯溶液,因碳酸钠几乎不溶于饱和的氢氧化钠溶液中,故可以先配成饱和的氢氧化钠溶液(约19mol/L)而将沉淀弃去。
另一个方法可加氯化钡110克溶于100ml水中配成饱和溶液,入瓶内密闭瓶塞,放置1-2天,使碳酸钠沉淀,取上层清夜6.3ml加入刚煮沸过冷却的蒸馏水750ml,可得浓度约为0.1N氢氧化钠溶液。
2)称氢氧化钠结晶5克(或干燥棒状,或小片状得氢氧化钠5克)置于4000ml烧杯中,加水300ml,使之溶解,加热并缓缓加入1mol/L氯化钡溶液200ml。将碳酸钡沉淀后,将上层溶液倾入1000ml量筒中,加入刚煮沸冷却的蒸馏水,稀释至1000ml刻度处,放置使沉淀下沉,取其上清液。
NaCO3+BaCl2→BaCO3+2NaCl
2、标定
取分析纯的苯二酸氢钾(KHC8H4O4)置于称量瓶中,于烘箱内105-110℃下加热2小时,取出后放入干燥器内半小时,用倾出法在天平上称出约0.45克,称准至小数点第四位,共称两份,分别放入150ml三角瓶中,各加入25ml溶解后再加入1%酚酞指示剂3-4滴,然后配制好的氢氧化钠溶液装入滴管中,滴定上述两种样品,其误差不得超过0.3%,否则重行标定,氢氧化钠浓度计算如下

式中:
W邻苯二酸氢钠…………………称取邻苯二酸钾的重量(克)
VNaOH……………………………滴定用去氢氧化钠毫升数
0.20442……………………………邻苯二酸氢钾的毫克当量。
(2)0.1mol/L硫代硫酸钠溶液:
1、配制方法:
称取硫代硫酸钠(Na2S2O3•5H2O)12.5克无水碳酸钠0.2克溶于煮沸后冷却的水中稀释到1000毫升,其浓度约为0.1mol/L,放置3-4天后才能进行标定。
2、标定:
取分析纯的碘酸钾置称量瓶中于烘箱中加热105-110℃两小时,移入干燥器内冷却,称出两份样品重量为0.07-0.08克(标准至小数四位)于250ml三角瓶中,各溶于50ml水中,待完全溶解后,各加入30%碘化钾溶液10ml,12mol/L硫酸10ml,放置3分钟,稀释至150ml,用上述配制的硫代硫酸钠溶液滴定至草黄色,加入1%淀粉指示剂5ml继续滴定至兰色消失,记录硫代硫酸钠溶液的用量。
另取30%碘化钾溶液10ml,12mol/L硫酸10ml,加水至150ml加入淀粉指示剂5ml,用硫代硫酸钠滴定,作为空白试验:
硫代硫酸钠溶液计算如下:

WKIO3…………………称取碘酸钾的重量(克)
VNa2S2O3…………………滴定用去硫酸钠溶液的毫升数
VNa2S2O3…………………空白实验用去硫代硫酸钠溶液的毫升数。
214.2………………………KIO3的克分子量
6…………………………KIO3的当量
注:硫代硫酸钠溶液易被空气氧化,如溶液中有硫细菌时,也能使硫代硫酸钠分解,而光线使硫细菌生长,此外硫代硫酸钠亦能与CO2作用,所以此溶液在放置过程中浓度逐渐降低,所以此溶液应放置在棕色瓶中密闭瓶塞。所以每隔一定时间应重新标定一次。如发现溶液浑浊(析出硫磺)就不能再用。
(3)0.1mol/L高锰酸钾溶液
1、制备方法:
称取分析纯高锰酸钾3.2克入1000ml烧杯中,加400ml水加热溶解,然后稀释至一升,静置一周以上,用玻璃制成的虹吸管,吸取上层清液贮于棕色细口瓶中。
如为了缩短时间亦可用制备的溶液在接近沸腾温度下加热一小时,然后旋转过夜,次日用布氏漏斗或沙芯漏斗过滤。
2、标定:
称取分析纯草酸钠入称量瓶中,于烘箱中加热150℃1小时,然后正确称出0.25-0.30克两份于2个400ml烧杯中各加水100ml及12mol/LH2SO420ml,使之溶解,并加热至80℃,然后用高锰酸钾滴定,开始时滴定速度不宜过快,只能滴几滴,搅拌均匀待红色退去后,再以每分钟20-25滴速度进行滴定,直至溶液呈粉红色,数分钟不退为止,滴定后溶液温度不宜低于60℃。
(4)0.2mol/L碘液
1、制备方法:
碘在水中溶解度很小,不可能达到0.2mol/L,当溶液中有碘化钾存在时,碘和碘离子结合称为溶解度较大的才行。
称取碘6.5克于500ml烧杯中加入13克碘化钾及水15ml(水不可多加,否则碘不能溶解完全),不时搅拌待碘完全溶解后,加水稀释至500ml,移入棕色瓶中,密闭塞紧置于阴暗处3-4天后再行标定。
2、标定:
准确称出在105-110℃烘二小时的分析纯亚砷酸(AS2O2)0.200克(小心,有剧毒)两份于250ml三角瓶中,各加入6mol/L氢氧化钠5ml及水10ml,溶解后,再加6mol/L盐酸,用水稀释至总体积为100ml,再加入碳酸氢钠中和多余的酸,加1%淀粉指示剂5ml,然后用碘液滴定,其浓度计算如下:
WAS2O2…………………………称取亚砷酸的重量(克)
VI2…………………………………滴定用去碘液毫升数
0.04946…………………………亚砷酸的毫克当量
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