ขั้นตอนการเตรียมสารละลายบัฟเฟอร์ - METTLER TOLEDO

การจัดเตรียมบัฟเฟอร์ – โซลูชัน การคำนวณ และการแก้ปัญหาที่พบบ่อย

เหตุผลที่การชั่งน้ำหนักอย่างถูกต้องมีความสำคัญต่อสารละลายบัฟเฟอร์ที่มีคุณภาพ

สอบภามราคา
การจัดเตรียมบัฟเฟอร์ – โซลูชัน การคำนวณ และการแก้ปัญหาที่พบบ่อย

Buffer Preparation

Buffer Preparation


ข้ามไปที่หัวข้อใดหัวข้อหนึ่งต่อไปนี้เพื่อสำรวจและเรียนรู้เพิ่มเติม

  1. การจัดเตรียมสารละลายบัฟเฟอร์ทำอย่างไร? ขั้นตอนการทำงานตามปกติ
  2. วิธีดำเนินการกับสารละลายบัฟเฟอร์
    1. สารละลายบัฟเฟอร์ทำงานอย่างไร?
    2. ประเภทของสารละลายบัฟเฟอร์
    3. สิ่งที่ควรคำนึงถึงเมื่อจัดเตรียมสารละลายบัฟเฟอร์
    4. ประโยชน์ของยูนิเวอร์แซลบัฟเฟอร์
    5. เคล็ดลับเพิ่มเติมสำหรับการจัดเตรียมและการใช้บัฟเฟอร์
  3. ขอรับการสนับสนุนฟรีสำหรับกระบวนการจัดเตรียมบัฟเฟอร์ของคุณ
  4. ความท้าทายในการจัดเตรียมสารละลายบัฟเฟอร์
  5. โซลูชันที่ยอดเยี่ยมจาก METTLER TOLEDO เพื่อการจัดเตรียมบัฟเฟอร์ที่แสนสะดวกและแม่นยำ
  6. คู่มือการชั่งน้ำหนัก: ขั้นตอนการทำงานในการชั่งน้ำหนักที่มีประสิทธิภาพ
  7. การจัดเตรียมบัฟเฟอร์ – ขั้นตอนการทำงานที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นและการจัดการข้อมูลอย่างครอบคลุม
  8. วิธีรับประกันให้มีการสอบเทียบมิเตอร์วัดค่า pH อย่างถูกต้อง
  9. FAQ – คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับการจัดเตรียมสารละลายบัฟเฟอร์

การจัดเตรียมบัฟเฟอร์ - ขั้นตอนการทำงานในการกำหนดสูตร
  1. เลือกสูตรจากฐานข้อมูล
  2. คำนวณปริมาณสารประกอบในสูตรใหม่ตามปริมาณบัฟเฟอร์ที่ต้องการ
  3. ชั่งน้ำหนักสารประกอบลงในภาชนะ
  4. ละลายสารประกอบในตัวทำละลายที่เหมาะสม (โดยทั่วไปมักเป็นน้ำ)
  5. ตรวจสอบและปรับค่า pH โดยใช้มิเตอร์วัดค่า pH
  6. เติมสารละลายให้ถึงปริมาณที่ต้องการ
  7. ถ่ายลงในขวดเก็บและติดฉลาก
  8. บันทึกผลลัพธ์ที่ได้

สารละลายบัฟเฟอร์ทำงานอย่างไร?

บัฟเฟอร์เป็นระบบสารละลายในน้ำที่ต้านทานการเปลี่ยนแปลงค่า pH ของสารละลายทั้งหมดเมื่อความเป็นกรดหรือเบสเพิ่มขึ้นเล็กน้อย และเป็นสารละลายที่เกิดจากการผสมกรดอ่อนกับคู่เบส บัฟเฟอร์จะควบคุมค่า pH ของสารละลายให้คงที่ด้วยการดูดซับโปรตอนที่ปล่อยออกมาในระหว่างการเกิดปฏิกิริยา หรือควบคุมค่า pH ด้วยการปล่อยโปรตอนออกมาทดแทนส่วนที่ใช้ไปในปฏิกิริยา การค้นพบว่าสารละลายกรดหรือเบสอ่อนที่ผ่านการสะเทินแล้วบางส่วนนั้นสามารถยับยั้งการเปลี่ยนแปลงค่า pH ได้เมื่อความเป็นกรดหรือเบสในสารละลายเพิ่มขึ้นเล็กน้อย อันนำไปสู่แนวคิดเรื่อง “บัฟเฟอร์”
 

คู่เบส (เกลือของกรดอ่อน) คือกรดที่สูญเสียโปรตอนไป
HA  ↔  H+ + A-
กรด  ↔  โปรตอน + คู่เบส
 

คู่กรด (เกลือของเบสอ่อน) คือเบสที่ได้รับโปรตอนมา
A + H+  ↔  H+A
เบส + โปรตอน  ↔  คู่กรด
 

โดยจะเกิดสมดุลระหว่างรูปแบบที่แตกตัวกับรูปแบบที่ไม่แตกตัวขึ้น
ตัวอย่างเช่น กรดแอซีติกอ่อนที่แตกตัวบางส่วนในน้ำจะปล่อยแอซีเตตไอออน ดังนี้
CH3COOH  ↔  H+ + CH3COO-
สมดุลภายในสารละลายจะประกอบด้วยกรดแอซีติกที่ยังไม่ได้แตกตัว ไฮโดรเจนไอออน และไอออนที่แตกตัวออกมา
 

นอกจากนี้ โซเดียมแอซีเตตยังแตกตัวในน้ำด้วยเพื่อสร้างแอซีเตตไอออนไม่ต่างกัน ดังนี้
CH3COONa  ↔  Na+ + CH3COO-
สมดุลภายในสารละลายจะประกอบด้วยโซเดียมแอซีเตตที่ยังไม่ได้แตกตัวและไอออนของโซเดียมและแอซีเตต
 

ด้วยเหตุนี้ สารละลายในน้ำที่เป็นสารผสมระหว่างกรดแอซีติกกับโซเดียมแอซีเตตจึงสามารถดูดซับไอออน H+ ได้ด้วยการเติมกรดที่ได้จากการรวมตัวของไฮโดรเจนไอออนกับเบสแอซีเตตเพื่อสร้างเป็นกรดแอซีติก ยิ่งไปกว่านั้น เมื่อมีไอออน OH- เกิดขึ้นในสารละลายจากการเติมอัลคาไล ไอออนนี้จะรวมตัวกับโมเลกุลกรด (H+) และกลายเป็นน้ำ เมื่อระบบพยายามกลับสู่สมดุลเช่นนี้ สารละลายจะต้านทานการเปลี่ยนแปลงค่า pH สารละลายบัฟเฟอร์มีการทำงานดังนี้
 

จะเกิดอะไรขึ้นหลังจากเติมกรดลงในบัฟเฟอร์?

เมื่อเติมกรดแก่ (H+ มากขึ้น) ลงในสมดุลของสารผสมระหว่างกรดอ่อนกับคู่เบส สมดุลจะเอียงไปทางด้านซ้ายตามหลักของเลชาเตอลิเย (Le Chatelier’s Principle)
 

จะเกิดอะไรขึ้นหลังจากเติมเบสลงในบัฟเฟอร์?

ในลักษณะเดียวกันนั้น เมื่อเติมเบสแก่ลงไปในสารผสม ความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนจะลดลงต่ำกว่าที่คาดไว้สำหรับปริมาณเบสที่เติมลงไป ที่เป็นเช่นนี้เนื่องจากปฏิกิริยาจะย้ายไปทางด้านขวาของสมการเพื่อชดเชย H+ ที่สูญเสียไปในปฏิกิริยาด้วยเบส

Buffer Preparation Formula

ประเภทของสารละลายบัฟเฟอร์

เราเรียกสารละลายบัฟเฟอร์ที่ประกอบด้วยกรดอ่อนและคู่เบสว่า บัฟเฟอร์กรด และมีค่า pH < 7 บัฟเฟอร์ที่ทำจากกรดแอซีติก (กรดอ่อน) และโซเดียมแอซีเตต (คู่เบส) เป็นบัฟเฟอร์กรดที่มีค่า pH ประมาณ 4.75
ส่วนสารละลายบัฟเฟอร์ที่ประกอบด้วยเบสอ่อนและคู่กรด เราเรียกว่า บัฟเฟอร์อัลคาไลน์ และมีค่า pH > 7 ตัวอย่างบัฟเฟอร์อัลคาไลน์ ได้แก่ สารละลายในน้ำที่ได้จากสารผสมระหว่างแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ (เบสอ่อน) กับแอมโมเนียมคลอไรด์ (คู่กรด) ซึ่งมีค่า pH เท่ากับ 9.25
 

สิ่งที่ควรคำนึงถึงเมื่อจัดเตรียมสารละลายบัฟเฟอร์

สารละลายบัฟเฟอร์ทำงานได้ดีที่สุดเมื่อค่า pH ของสารละลายใกล้เคียงกับค่า pH ของระบบหรือสารละลายที่ทำการวิเคราะห์ ในการศึกษาเอนไซม์ในร่างกายมนุษย์ ระบบของสารละลายจะต้องมีค่า pH ตรงกับช่วงค่า pH ของเลือด คือ 7.35 ถึง 7.45 ไม่เช่นนั้นเอนไซม์จะทำงานผิดปกติ หากระบบบัฟเฟอร์มีค่า pH ไม่ตรงกับช่วงที่ต้องการ จะส่งผลเสียต่อการวิเคราะห์
 

ด้วยเหตุนี้ เราจึงจำเป็นต้องจัดเตรียมสารละลายบัฟเฟอร์ที่มีค่า pH จำเพาะได้โดยใช้วิธีการต่างๆ ดังนี้

  • การปรับค่า pH
    ขั้นแรก เราจะละลายผลึกกรดหรือเบสในน้ำที่มีปริมาณประมาณ 60-70% ของปริมาณสุดท้ายที่ต้องการของสารละลายบัฟเฟอร์ จากนั้นจึงทดสอบและปรับค่า pH หากใช้ผลึกกรด ให้ปรับค่า pH โดยใช้เบสที่ไม่ก่อให้เกิดไอออนซึ่งจะรบกวนระบบที่วิเคราะห์อยู่ หากใช้ผลึกเบส ให้ปรับค่า pH โดยใช้กรดที่เหมาะสม เมื่อสารละลายมีค่า pH ตามต้องการแล้ว ให้เติมน้ำลงในสารละลายบัฟเฟอร์เพื่อให้ได้ปริมาณที่ต้องการ

  • การผสมสารละลายกรดและเบส
    ในวิธีนี้ ให้ผสมสารละลายกรดและเบสด้วยสารละลายของเกลือที่เกี่ยวข้อง ความเข้มข้นของสารละลายตั้งต้นต้องเท่ากับความเข้มข้นของสารละลายบัฟเฟอร์ที่ต้องการ สารละลายดังกล่าวสามารถนำไปผสมในสัดส่วนต่างๆ เพื่อให้ได้ค่า pH ที่แตกต่างกันไปในสารละลายสุดท้าย ในอีกวิธีหนึ่ง เราสามารถตรวจวัดค่า pH ได้ขณะเติมสารละลายตัวหนึ่งลงในสารละลายอีกตัวหนึ่งได้

  • การใช้สมการเฮนเดอร์สัน-ฮัสเซิลบาค (Henderson-Hasselbach Equation)
    เราสามารถใช้สมการเฮนเดอร์สัน-ฮัสเซิลบาคได้ในการประมาณค่า pH ของสารละลายบัฟเฟอร์โดยใช้ค่าคงที่การแตกตัว (pKa) เมื่อกรดอ่อน (HA) อยู่ในสารละลายและแตกตัวเป็นไฮโดรเจนไอออน (H+) และคู่เบส (A-) อยู่ในภาวะสมดุล ค่าคงที่การแตกตัวจะวัดจากความแรงของกรดที่จุดสมดุลนี้ สมการเฮนเดอร์สัน-ฮัสเซิลบาคมีดังนี้ 
  • Buffer Preparation - second formula

    โดยที่ pKa คือค่าคงที่การแตกตัวของกรดอ่อน
    [A-] คือความเข้มข้นของคู่เบสที่จุดสมดุล
    [HA] คือความเข้มข้นของกรดที่จุดสมดุล

    ในกรณีที่ความเข้มข้นของคู่เบสและกรดมีค่าเท่ากันที่จุดสมดุล ค่า pH จะเท่ากับค่าคงที่การแตกตัว ณ จุดนี้ สารละลายบัฟเฟอร์จะให้ประสิทธิภาพในการเป็นบัฟเฟอร์สูงสุด
    สมการเฮนเดอร์สัน-ฮัสเซิลบาคยังใช้ในการหาค่าคงที่การแตกตัวของกรดอ่อนผ่านการตรวจวัดค่า pH โดยตรงอีกด้วย
     

ประโยชน์ของยูนิเวอร์แซลบัฟเฟอร์
สารละลายยูนิเวอร์แซลบัฟเฟอร์ประกอบด้วยคู่กรด-เบสหลายคู่รวมตัวกัน ซึ่งคุณสมบัตินี้ทำให้สารละลายยูนิเวอร์แซลบัฟเฟอร์ควบคุมค่า pH ของสารละลายได้ในช่วงกว้างกว่า ทำให้สามารถนำมาใช้งานได้หลากหลายกว่าบัฟเฟอร์ทั่วไป

เคล็ดลับเพิ่มเติมสำหรับการจัดเตรียมและการใช้บัฟเฟอร์
 

  • สร้าง SOP ในการจัดเตรียมบัฟเฟอร์
    ทางที่ดีคุณควรจัดทำเอกสารสำหรับกระบวนการจัดเตรียมบัฟเฟอร์และคอยดูแลให้ทุกคนปฏิบัติตามขั้นตอนให้เหมือนกันเพื่อให้เกิดความสอดคล้องและความสามารถในการทำซ้ำ SOP ควรมีรายละเอียดของวัสดุที่ใช้และขั้นตอนโดยละเอียดที่บอกเวลาและวิธีการเติมสารประกอบและวัดค่า pH ไว้อย่างแน่นอน นอกจากนี้ SOP ยังควรมีข้อมูลในหลายด้านดังที่ระบุไว้ด้านล่างด้วยเช่นกัน
     
  • สวมชุดป้องกัน
    ต้องสวมใส่อุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคล (PPE) เช่น แว่นตาและชุดป้องกัน โดยเฉพาะเมื่อทำงานกับกรดหรือเบสแก่
     
  • ตรวจสอบว่ามีจุลินทรีย์ปนเปื้อนหรือไม่ (โดยเฉพาะในการใช้งานทางชีววิทยา)
    ก่อนที่จะใช้บัฟเฟอร์ใดๆ ให้ตรวจสอบภาชนะว่ามีจุลินทรีย์ปนเปื้อนอยู่หรือไม่ สารละลายบัฟเฟอร์ที่มีค่า pH ใกล้เคียงกับภาวะความเป็นกลางมักไวต่อการปนเปื้อน คุณอาจสังเกตดูว่าสารละลายมีความขุ่นหรือสิ่งปลอมปนตกตะกอนอยู่หรือไม่
     
  • ใช้มิเตอร์วัดค่า pH อย่างถูกต้อง
    มิเตอร์วัดค่า pH ควรได้รับการสอบเทียบและบำรุงรักษาเป็นประจำเพื่อให้ตรวจวัดค่า pH ได้อย่างถูกต้อง คุณควรเตรียมอิเล็กโทรดอย่างเหมาะสมก่อนที่จะใช้และใช้สารละลายบัฟเฟอร์ในปริมาณที่พอเหมาะเพื่อแช่รอยต่ออิเล็กโทรดอย่างถูกต้อง รอให้ค่า pH คงที่ก่อนที่จะอ่านค่าและล้างอิเล็กโทรดด้วยน้ำกลั่นหลังใช้งาน ใช้มิเตอร์วัดค่า pH ที่อุณหภูมิแวดล้อมหรือใช้อิเล็กโทรดที่มีหัววัดอุณหภูมิในตัว
     
  • ระวังอุณหภูมิ
    ปริมาณการแตกตัวอาจแตกต่างกันไปตามอุณหภูมิ ดังนั้น คุณจึงควรจัดเตรียมสารละลายบัฟเฟอร์ที่อุณหภูมิเดียวกันกับอุณหภูมิที่แวดล้อมที่คุณจะทำการวิเคราะห์ และควรตรวจสอบว่าอุณหภูมิที่คุณปรับเทียบอิเล็กโทรดนั้นตรงกับอุณหภูมิที่คุณตรวจวัด
     
  • ระวังความเข้มข้น
    โดยหลักปฏิบัติทั่วไป เราต้องเจือจางสารละลายบัฟเฟอร์เข้มข้นให้มีความเข้มข้นตามที่ต้องการใช้ในการวิเคราะห์ แต่การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นก็มีผลกับปริมาณการแตกตัว เนื่องจาก pH คือค่าที่แสดงถึงความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออน (H+) ซึ่งหากการแตกตัวเปลี่ยนไป ค่า pH ก็จะเปลี่ยนไปด้วย หลังเจือจางแล้ว คุณควรตรวจสอบค่า pH อีกครั้งก่อนที่จะใช้บัฟเฟอร์

ผู้เชี่ยวชาญด้านการจัดเตรียมบัฟเฟอร์

ความท้าทายในการจัดเตรียมสารละลายบัฟเฟอร์

การจัดเตรียมบัฟเฟอร์ที่ถูกต้อง
Guide: Biological Buffer Preparation

การจัดเตรียมบัฟเฟอร์ – ขั้นตอนการทำงานที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นและการจัดการข้อมูลอย่างครอบคลุม

การจัดเตรียมบัฟเฟอร์ – การสอบเทียบมิเตอร์วัดค่า pH

เอกสารประกอบ

เอกสารประกอบ

ผลิตภัณฑ์ที่เกี่ยวข้อง

คำถามที่พบบ่อย - การจัดเตรียมสารละลายบัฟเฟอร์


 

1. ฉันจะเพิ่มประสิทธิภาพของการชั่งน้ำหนักสำหรับการจัดเตรียมบัฟเฟอร์ได้อย่างไร?

 

คุณสามารถบันทึกวิธีการชั่งน้ำหนักโดยเฉพาะของคุณเองได้บนเครื่องชั่ง XPR/XSR ของ METTLER TOLEDO ซึ่งสำหรับการจัดเตรียมบัฟเฟอร์นั้น คุณสามารถทำได้โดยใช้วิธี “กำหนดสูตรง่ายๆ พร้อมแม่แบบ” บนเครื่องชั่งเพื่อจัดเก็บสารประกอบบัฟเฟอร์แต่ละอย่าง โดยที่มีน้ำหนักเป้าหมายและช่วงระดับความผิดพลาดที่ยอมรับได้แสดงเป็นสูตรอยู่บนเครื่องชั่ง เมื่อเริ่มใช้วิธีนี้ ระบบจะแนะนำคุณไปตามขั้นตอนต่างๆ ของกระบวนการทั้งหมด คุณไม่ต้องเสียเวลาอ่านตารางสูตรและไม่ต้องสงสัยว่าตัวเองอยู่ขั้นตอนใดของกระบวนการแล้ว ผลลัพธ์จากการชั่งน้ำหนักจะได้รับการบันทึกโดยอัตโนมัติและสามารถพิมพ์ออกมาได้เมื่อเสร็จสิ้นการชั่ง ให้คุณประหยัดเวลาที่ไม่จำเป็นต้องบันทึกผลการชั่งน้ำหนักทั้งหมดด้วยมือ


 

2. เครื่องชั่งใดเหมาะที่สุดสำหรับการจัดเตรียมสารละลายบัฟเฟอร์?

เครื่องชั่งที่ดีที่สุดตามความต้องการเฉพาะของคุณ คุณจำเป็นต้องทราบน้ำหนักสูงสุดและต่ำสุดที่คุณต้องการชั่ง รวมถึงค่าต่างๆ ที่คุณต้องใช้ (กล่าวคือ ระดับความผิดพลาดที่ยอมรับได้) เพื่อวัดได้อย่างแม่นยำ METTLER TOLEDO พร้อมบริการช่วยคุณเลือกเครื่องชั่งที่เหมาะสมเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดในการใช้งานของคุณโดยไม่เสียค่าใช้จ่าย เพียงติดต่อตัวแทนในพื้นที่ของคุณเพื่อขอคำแนะนำเกี่ยวกับเครื่องชั่งได้ฟรี บริการนี้ยังช่วยคุณพิจารณาว่าเครื่องชั่งที่คุณมีอยู่นั้นตรงกับความต้องการของคุณหรือไม่ได้เช่นกัน


 

3. ในระหว่างการจัดเตรียมสารละลายบัฟเฟอร์นั้นมีข้อมูลมากมายที่ต้องบันทึก ฉันจะหลีกเลี่ยงการทำผิดพลาดได้อย่างไร? ฉันต้องการโซลูชันที่ปราศจากข้อผิดพลาด

ก่อนอื่น ให้เชื่อมต่อเครื่องอ่านบาร์โค้ดกับเครื่องชั่งของคุณ เครื่องอ่านบาร์โค้ดจะช่วยให้คุณสามารถบันทึก ID ตัวอย่าง หมายเลขล็อต หมายเลขคำสั่งซื้อ และอื่นๆ ลงในระบบอิเล็กทรอนิกส์ได้ จากนั้น ให้เชื่อมต่อเครื่องพิมพ์กับเครื่องชั่งของคุณ ข้อมูลเมตา รวมถึงวันที่และเวลาสามารถพิมพ์ออกมาโดยอัตโนมัติพร้อมกับผลลัพธ์เมื่อสิ้นสุดกระบวนการชั่งน้ำหนักได้ด้วยกลุ่มผลิตภัณฑ์เครื่องพิมพ์ P-5x จาก METTLER TOLEDO อีกทางเลือกหนึ่งคือการเชื่อมต่อเครื่องชั่งของคุณกับซอฟต์แวร์ห้องปฏิบัติการ LabX ซึ่งมีการจัดการข้อมูลอย่างครอบคลุม รวมถึงรายงานที่ปรับแต่งได้ซึ่งสามารถส่งตรงไปยัง LIMS หรือ ERP ของคุณ


 

4. ฉันจะมั่นใจได้อย่างไรว่าค่า pH ของสารละลายบัฟเฟอร์ของฉันนั้นถูกต้อง?

การสอบเทียบและการตรวจสอบมิเตอร์วัดค่า pH เป็นประจำเป็นสิ่งจำเป็นในการรักษาความแม่นยำของมิเตอร์ อ่านคู่มือและเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับโซลูชันของ METTER TOLEDO เพื่อความสะดวกในการสอบเทียบมิเตอร์วัดค่า pH และดูวิดีโอ: การสอบเทียบค่า pH - คู่มือที่เป็นประโยชน์


 

5. แล้วจะเกิดอะไรขึ้นหากฉันเพิ่มส่วนผสมหนึ่งเกินกว่าที่จำเป็น?

หากคุณเผลอชั่งน้ำหนักส่วนผสมที่มากเกินไป คุณสามารถเติมส่วนผสมอื่นๆ เพิ่มแทนที่จะทิ้งวัสดุต่างๆ ที่อุตส่าห์ชั่งน้ำหนักไปแล้วได้ หากคุณคำนวณปริมาณเอง การแก้ไขปัญหานี้อาจเป็นสิ่งที่ท้าทายและมีความเสี่ยงสูงที่จะเกิดข้อผิดพลาด คุณควรระมัดระวังด้วยว่าปริมาณส่วนผสมที่ต้องเติมอาจน้อยมากและเครื่องชั่งของคุณอาจไม่เหมาะสำหรับงานนี้ คุณจึงอาจต้องใช้เครื่องชั่งอีกเครื่องที่มีระดับของความเที่ยงตรงแม่นยำสูงกว่าและมีน้ำหนักขั้นต่ำที่ชั่งได้ต่ำกว่า หากเครื่องชั่งของคุณเชื่อมต่อกับ LabX แล้ว ซอฟต์แวร์ LabX นี้จะทำการคำนวณใหม่ที่จำเป็นสำหรับคุณและติดตามความคืบหน้าของคุณในกระบวนการทั้งหมด