สรุปสาระสำคัญของการทดลอง

การทดลองที่ 1 บัฟเฟอร์

1. องค์ประกอบและการทำงานของบัฟเฟอร์

บัฟเฟอร์ที่ใช้ในทางชีวเคมี มักจะประกอบด้วยกรดอ่อนกับเกลือของกรดอ่อนผสมกัน บัฟเฟอร์ที่ใช้บ่อยเช่น acetate buffer, phosphate buffer เป็นต้น

ในปฏิกิริยาชีวเคมีที่ทำใน pH เป็นกลาง เช่น ศึกษาการทำงานของเอนไซม์บางชนิด นิยมใช้ phosphate buffer เนื่องจากค่า pKa ของกรดฟอสฟอริกในการแตกตัวครั้งที่ 2 มีค่าเป็น 6.8

บัฟเฟอร์ประกอบด้วยกรดอ่อนทำหน้าที่เป็น proton donor และเกลือของกรดอ่อนทำหน้าที่เป็น proton acceptor โดย กรดอ่อนทำหน้าที่ขจัดด่าง ส่วนเกลือของกรดอ่อน จะรวมตัวกับโปรตอนที่เกิดจากการเติมกรด

 

2. ในการทดลองครั้งนี้ นิสิตได้เตรียม phosphate buffer โดยการนำ Na2HPO4 ผสมกับ NaH2PO4

ดูได้ง่ายๆ ว่าตัวไหนทำหน้าที่เป็นกรดอ่อนหรือเกลือของกรดอ่อน

โดยดูว่าตัวไหนมี H ที่แตกตัวได้ มากกว่า ตัวนั้นเป็นกรด

อย่างกรณีนี้ NaH2PO4 มี H 2 ตัว จึงทำหน้าที่เป็นกรดอ่อน

 

3. เวลาเตรียมบัฟเฟอร์ โจทย์จะกำหนดมาให้ว่าจะต้องเตรียมบัฟเฟอร์อะไร  pH เท่าไหร่ ความเข้มข้นเท่าไหร่ ปริมาตรเท่าไหร่

นิสิตต้องทราบว่าการคำนวณเพื่อเตรียมบัฟเฟอร์ ต้องใช้สมการ Henderson-Hasselbalch คือ

pH = pKa + log ( [A-]/[HA] )

โจทย์กำหนดอะไรมาให้ เราก็เอาไปใส่ในค่านั้น

อย่างเช่นในการทดลองของนิสิต

โจทย์บอกว่าต้องการ pH 6.8 เราก็แทนค่าเข้าไป

ส่วนค่า pKa ต้องดูจากตาราง แต่นิสิตน่าจะจำค่า pKa2 ของกรดฟอสฟอริกได้นะ เท่ากับ 6.8

(บังเอิญเท่ากับ pH ที่ต้องการ เลยคำนวณง่าย)

 

และที่สำคัญ ต้องไม่ลืมว่า ความเข้มข้นของบัฟเฟอร์ เป็นผลรวมของความเข้มข้นของกรดอ่อนกับเกลือของกรดอ่อน เอามารวมกันเลย ไม่ใช่เอามาเฉลี่ยกัน

นิสิตเอา 0.1 M Na2HPO4 ผสมกับ 0.1 M NaH2PO4 ความเข้มข้นของบัฟเฟอร์ที่ได้ จะเป็น 0.2 M นะ

 

4. นิสิตควรทราบด้วยว่า อินดิเคเตอร์ต่างๆ มีการเปลี่ยนสีในช่วงใด ในการทดลองนี้ ที่เด่นๆ คือ bromthymol blue ซึ่งถ้าเป็นกรดจะออกสีเหลือง ถ้าเป็นเบสจะออกสีน้ำเงิน ดังนั้นถ้า pH เป็น 6.8-7 แล้ว สีจะเป็นสีเขียว

ส่วน phenolphthalein ปกติจะใสไม่มีสี จะเป็นสีชมพูบานเย็นก็ต่อเมื่อเป็นเบสมากๆ เท่านั้น

 

5. สรุปผลของการทดลองนี้ คือ บัฟเฟอร์ความเข้มข้นสูง จะต้านทานการเปลี่ยนแปลง pH ได้ดีกว่าบัฟเฟอร์ความเข้มข้นต่ำ และบัฟเฟอร์ที่ดี ต้องมีค่า pH เท่ากับ pKa ของกรดอ่อนที่ใช้เตรียม หรือต่างกันไม่เกิน 1

 

6. นิสิตต้องฝึกเขียนอธิบายแสดงวิธีในการคำนวณการเตรียมฟอสเฟตบัฟเฟอร์ ให้มีความเข้มข้น pH และปริมาตรตามที่กำหนด โดยกำหนดความเข้มข้นขององค์ประกอบทั้งสองที่อยู่ในขวด stock มาให้