При исследовании лактатдегидрогеназы в полиакриламидном геле используют фосфатный буфер с рН 7,4. В каком соотношении нужно смешать растворы гидрофосфата натрия и дигидрофосфата калия с концентрацией по 0,1 моль/л каждый, чтобы получить такой буферный раствор? Ка=6,16·10-8

Для приготовления буферного раствора с заданным pH 7,4 из гидрофосфата натрия ($Na_2HPO_4$) и дигидрофосфата калия ($KH_2PO_4$), необходимо использовать Henderson-Hasselbalch уравнение для расчета соотношения концентраций компонентов буфера:

где:

• $\text{Base}$ — концентрация гидрофосфата натрия ($HPO_4^{2-}$);
• $\text{Acid}$ — концентрация дигидрофосфата калия ($H_2PO_4^-$);
• $\text{pKa} = -\log(K_a)$, где $K_a = 6,16 \cdot 10^{-8}$.

1. Расчет pKa:

   $$\text{pKa} = -\log(6,16 \cdot 10^{-8}) \approx 7,21.$$

2. Подстановка значений в уравнение:

   $$7,4 = 7,21 + \log\left(\frac{[\text{Base}]}{[\text{Acid}]}\right).$$

3. Решение для отношения $[\text{Base}]/[\text{Acid}]$:

   $$\log\left(\frac{[\text{Base}]}{[\text{Acid}]}\right) = 7,4 - 7,21 = 0,19.$$ $$\frac{[\text{Base}]}{[\text{Acid}]} = 10^{0,19} \approx 1,55.$$

   Это означает, что для достижения pH 7,4 соотношение концентраций гидрофосфата натрия ($HPO_4^{2-}$) к дигидрофосфату калия ($H_2PO_4^-$) должно быть примерно $1,55:1$.

4. Определение объемов: Пусть объем дигидрофосфата калия равен $V_1$, а объем гидрофосфата натрия — $V_2$. С учетом их равных концентраций (0,1 М), отношение объемов также будет равно отношению концентраций:

   $$\frac{V_2}{V_1} = 1,55 \implies V_2 = 1,55 \cdot V_1.$$

   Если общий объем раствора обозначить как $V_{\text{total}} = V_1 + V_2$, то:

   $$V_{\text{total}} = V_1 + 1,55 \cdot V_1 = 2,55 \cdot V_1 \implies V_1 = \frac{V_{\text{total}}}{2,55}, \quad V_2 = \frac{1,55 \cdot V_{\text{total}}}{2,55}.$$

5. Заключение: Чтобы приготовить буферный раствор с pH 7,4, необходимо смешать растворы гидрофосфата натрия ($Na_2HPO_4$) и дигидрофосфата калия ($KH_2PO_4$) в соотношении объемов $1 : 1,55$. Например, для 100 мл буфера нужно взять примерно 39,2 мл $KH_2PO_4$ и 60,8 мл $Na_2HPO_4$.