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ソース: 博士マイケル ・ エヴァンスの研究所、ジョージア工科大学
化学システムの平衡定数Kは、製品のそれぞれの化学量論係数の指数で累乗それぞれ平衡反応物濃度を濃度の比率です。Kの測定には、化学平衡のシステムのためのこれらの濃度測定が含まれます。
光光度法による単一の着色されたコンポーネントを含む反応系を学ぶことができます。着色成分の濃度と吸光度の関係を測定、関心の反応系でその濃度を決定するために使用します。無色成分濃度は、バランスの取れた化学方程式と着色成分濃度の測定を使用して直接計算できます。
このビデオで Fe(SCN)2 +ビールの法の曲線は、経験的に決定、 Kの次の反応のための測定に適用。
反応の初期濃度の異なる 4 つの反応系が示すためにK初期濃度に関係なく一定に保持される調査します。
1. Fe(SCN)2 +ビールの法の曲線を決定します。
2. 鉄 (III) チオシアン酸系のKを測定
| 管番号 | ボリューム 10–4 M Fe (3)3 (mL) x 1.0 |
ボリューム 0.50 M KSCN (mL) |
ボリューム 0.10 M HNO3 (mL) |
| 1 | 1.0 | 5.0 | 4.0 |
| 2 | 2.0 | 5.0 | 3.0 |
| 3 | 3.0 | 5.0 | 2.0 |
| 4 | 4.0 | 5.0 | 1.0 |
| 5 | 5.0 | 5.0 | 0.0 |
表 2。Fe (3)3KSCN、HNO のボリュームを適切な管 2-5 に配置する3ソリューション。
| 管番号 | ボリューム 0.0025 M Fe (3)3 (mL) |
ボリューム 0.0025 M KSCN (mL) |
ボリューム 0.10 M HNO3 (mL) |
| 6 | 1.0 | 1.0 | 5.0 |
| 7 | 1.0 | 2.0 | 4.0 |
| 8 | 2.0 | 2.0 | 3.0 |
| 9 | 2.0 | 3.0 | 2.0 |
表 3。0.0025 M Fe (3)3、0.0025 M KSCN 0.10 M HNO3ソリューションの適切なボリューム。
化学反応の平衡定数を決定することができます製品を提供それが形成する程度に関する重要な情報時間をかけて。
すべての化学反応の平衡定数、K は、反応の進行が停止すると製品や反応物質の濃度比を反映しているに関連付けられます。K を測定するには、これらの濃度を決定する必要があります。
反応には、単一の着色成分が含まれている場合、は、その濃度を検知する光との相互作用を測定できます。未塗装の成分濃度は、バランスの取れた化学方程式を使用して直接計算できます。このビデオは、鉄の thiocyanante 反応の平衡定数を経験的判断に分光光度計の使用を説明します。
ほとんどの化学反応は、前方および逆方向に進みます。反応が進むにつれて前方および逆の反応が同じ速度で発生するポイントに達する。これは、化学平衡と呼ばれます。この定常状態で反応物濃度を彼らの化学量論係数の電源に発生した各製品濃度の比が平衡定数、k. に対応します。計る K 興味のシステムのための係数は、知られているべきであると直接または間接的に、濃度を決定する必要があります。ビール-ランベルトの法則によると色種の濃度はその吸光度に比例して光の特定波長を吸収するエネルギーの量であります。これは数学的に表現することができます、場所Aは吸光度、イプシロンは特定の化合物であるモルの減衰係数、 lは、サンプルを介してパスの長さ、 c濃度。検量線を作成するには、濃度既知の複数のソリューションをテストし、結果の吸光度値をプロットします。この検量線で未知濃度の溶液を学ぶことができます。吸光測定、色種の濃度を決定するために使用されます。その後、残りの反応と製品の濃度を計算できます。次の手順は、鉄 3、鉄チオシアン酸の複合を形成するチオシアン酸との反応を検討します。
濃度が決定されると、値 K は初期変更平衡や氷と計算することができますテーブルの結果で更に説明されます。
今がわかる、吸光光度法は、平衡定数を決定する使用ことができます、どのように手順を開始する準備が整いました。
サンプルを測定する前に検量線を生成する必要があります。
0 を開始するには、吸光度を表すない空白として水を蒸留紫外可視分光光度計を使用しています。分光光度計のキュベット挿入しているとき、透明な側面を光が通過するように、それは指向は、液レベルはビームのパス上を確認します。
製品のさまざまな濃度をもたらすテキスト プロトコルで示すように、各反応溶液の指定されたボリュームを含む 5 試験管を準備します。手袋をはめた指で、各管をカバーし、ミックスに軽く振る。10 分、パスツール ピペット、キュベットにソリューション 1 の少量を転送するし、分光光度計の使用の残りの部分にチューブを許可します。スペクトルを取得し、λmax し、その吸光度を記録します。ソリューション 2-5 の実行ごとに新しいキュヴェットを使用してこの手順を繰り返します。
各ソリューションの鉄チオシアン酸の濃度と測定した吸光度をプロットします。データに最適のラインを決定します。この直線の傾きは、大臼歯の減衰係数です。
今では標準的なソリューションのデータを取得すると、テキスト プロトコルのようにソリューションの指定されたボリュームを含む 4 つの中試験管を準備します。
指でチューブをカバーし、ミックスに軽く振る。少なくとも 10 分のために立つことを許可します。この休息期間により、化学平衡に到達するソリューションです。
パスツール ピペットを使用してソリューション 6 の少量をキュベットに転送し、分光光度計。スペクトルを取得し、λmax の値と、λmax で測定した吸光度を記録します。7-9 のソリューションには、このプロセスを繰り返します。
すべてのサンプルが測定されている、一度ソリューション 1-5 モル濃度と吸光度のデータを分析できます。大過剰のチオシアン酸鉄のすべての反応、分析を簡素化することを確認する使用されました。
検量線を作成するデータがプロットされます。光のパスの長さ l、1 cm は、通常、計算からは除外することができます。7600 に計算された直線の傾きは、したがって減衰係数です。テスト ソリューション 6-9、この値と吸光度は平衡で鉄チオシアン酸イ オン濃度を計算する使用します。このデータと氷表を利用する可能性がありますし。
初期の反応物濃度は、鉄とチオシアン酸のソリューション、および反応の総ボリュームに追加の既知のモルに基づいています。製品は、鉄とチオシアン酸の 1:1 の反応から形成されている、ので各製品の量減少の平衡濃度が形成されました。それぞれの種の平衡濃度は今知られています。これらの値は、各ソリューションのための平衡定数の計算に使用されます。値は、検討濃度の範囲でほぼ一定。
平衡定数の概念は、科学分野の広い範囲に重要です。平衡定数は、時間の経過とともに反応を形成する程度に関する有用な情報製品を提供するために使用できます。この例ではクリスタル バイオレットを含む 2 つの反応が認められました。
最初のソリューションは、クリスタル バイオレットと水酸化ナトリウムで構成だった。色は、紫色から無色に急速に変更する観察されました。この反応は、製品を時間をかけてほぼ完全に形成することを示す、非常に大規模な K 値を持ちます。
クリスタル バイオレット、酢酸ナトリウムと反応しました。このソリューションは、無期限に紫残った。この反応では、前方はかなりの程度まで続行されません。 低 K 値。
最後に、解離定数、平衡定数の特定の種類-タンパク質の挙動を記述するため使用することができます。この例ではマグネシウム反応バッファーに RNA の構造の変化を調べた。
浄化された RNA はソリューションにマグネシウム、既知濃度と混合され、平衡に到達する許可。その後、結果として得られる RNA の構造をプロットしました。
この場合、マグネシウムの高濃度は、半分の値だった Kd 生産より少なく保護される RNA の反応部位を発生します。
平衡定数の吸光光度定量のゼウスの概要を見てきただけ。今ビール ランベルトの法則、分光光度計を使用して吸光度から濃度を決定する方法、および平衡濃度を用いた平衡定数を計算する方法で定義されている関係を理解する必要があります。
見てくれてありがとう!
化学反応の平衡定数を決定することで、時間の経過とともに化学反応が生成物を形成する範囲に関する重要な情報を得ることができます。
すべての化学反応は、反応の進行が止まったときの生成物と反応物の濃度の比を反映する平衡定数Kに関連付けられています。Kを測定するには、これらの濃度を決定する必要があります。
反応に単一の色付き成分が含まれている場合、その光との相互作用を測定して、その濃度を識別できます。その後、無着色成分の濃度は、平衡化学式を使用して間接的に計算できます。このビデオでは、分光光度計を使用して鉄チオシアナンテ反応の平衡定数を経験的に決定する方法を示します。
ほとんどの化学反応は、順方向と逆方向の両方で進行します。反応が進行するにつれて、順方向反応と逆反応が同じ速度で発生するポイントに到達します。これは化学平衡として知られています。この定常状態では、生成物濃度と反応物濃度の比は、それぞれが化学量論的係数の累乗で上昇し、平衡定数Kに対応します。関心のあるシステムのKを測定するには、係数がわかっている必要があり、濃度を直接的または間接的に決定する必要があります。ランベルトベールの法則によれば、着色された種の濃度は、特定の波長の光で吸収するエネルギーの量である吸光度に比例します。これは数学的に表すことができ、ここで、Aは吸光度、イプシロンは分子減衰係数(化合物固有)、lはサンプルを通る光路長、cは濃度です。検量線は、既知の濃度の複数の溶液を試験し、結果として得られる吸光度値をプロットすることによって作成されます。この検量線により、濃度が不明な溶液を研究できます。吸光度測定は、着色された種の濃度を決定するために使用されます。次に、残りの反応物と生成物の濃度を計算できます。次の手順では、鉄3とチオシアン酸塩の反応を研究して、鉄チオシアン酸錯体を形成します。
濃度が決定されたら、Kの値は、結果でさらに説明される初期変化平衡(ICE)テーブルを使用して計算できます。
分光光度法を使用して平衡定数を決定する方法を理解したので、手順を開始する準備が整いました。
サンプルを測定する前に、検量線を生成する必要があります。
まず、蒸留水をブランクとして使用して、吸光度がないことを示すためにUV-vis分光光度計をゼロにします。キュベットを分光光度計に挿入するときは、光が透明な面を通過するようにキュベットが向けられていること、および液面がビームの経路より上にあることを確認してください。
次に、テキストプロトコルに示されているように、各反応溶液の指示された容量を含む5つの試験管を準備します。これにより、製品のさまざまな濃度が得られます。手袋をはめた指で各チューブを覆い、軽く振って混ぜます。チューブを10分間休ませます。
パスツールピペットを使用して、少量の中濃度サンプルである溶液3をキュベットに移し、分光光度計に入れます。スペクトルを取得し、最大(最大波長)、最大ラムダ、およびその吸光度を記録します。次に、最も希薄な溶液から始めて、残りのすべての溶液の吸光度を最大(ラムダ最大)で測定します。すべての測定に同じキュベットを使用し、各サンプルの間に3回すすぐようにしてください。解決策2についてこのプロセスを繰り返しますか?5.
各溶液について、測定された吸光度とチオシアン酸鉄の濃度をプロットします。データに最適なラインを決定します。この線の傾きはモル減衰係数です。
標準溶液のデータが取得されたので、テキストプロトコルに示されているように、指示された量の溶液を含む4つの中型試験管を準備します。
各チューブを指で覆い、軽く振って混ぜます。少なくとも10分間立ったままにします。この休止期間により、溶液は化学平衡に達することができます。
パスツールピペットを使用して少量の溶液6をキュベットに移し、分光光度計に入れます。スペクトルを取得し、所定の最大で測定された吸光度を記録します。解決策 7 から 9 まで、このプロセスを繰り返します。
すべてのサンプルが測定されると、溶液1のモル濃度と吸光度のデータは?5を解析できます。すべての鉄が反応するように、過剰なチオシアン酸塩が使用され、分析が簡素化されました。
データをプロットして検量線を作成します。光の光路長 l は通常 1 cm で、計算から除外できます。したがって、7600 と計算されたラインの傾きは減衰係数です。テストソリューションの場合 6 ?図9に示すように、この値と吸光度は、平衡状態での鉄チオシアン酸濃度を計算するために使用されます。このデータを使用して、ICEテーブルを利用できます。
初期反応物濃度は、溶液に添加された鉄とチオシアン酸塩の既知のモル濃度、および反応の総量に基づいています。生成物は鉄とチオシアン酸塩の1:1反応から形成されるため、生成物の量によってそれぞれの平衡濃度は減少します。各種の平衡濃度が分かってきました。これらの値は、各解の平衡定数を計算するために使用されます。値は、調査した濃度の範囲でほぼ一定です。
平衡定数の概念は、幅広い科学分野にとって重要です。平衡定数は、時間の経過とともに反応が生成物を形成する程度に関する有用な情報を提供するために使用できます。この例では、クリスタルバイオレットを含む2つの反応が観察されました。
最初の溶液は、クリスタルバイオレットと水酸化ナトリウムで構成されていました。色は紫色から無色色に急速に変化することが観察されました。この反応のK値は非常に大きく、生成物が時間の経過とともにほぼ完全に形成されることを示しています。
次いで、クリスタルバイオレットを酢酸ナトリウムと反応させた。この溶液は無期限に紫色のままでした。この反応はK値が非常に低いため、大きく前進することはありません。
最後に、解離定数?特定のタイプの平衡定数?タンパク質の挙動を説明するために使用できます。この例では、マグネシウム反応バッファー中でRNAの構造変化をモニターしました。
精製されたRNAを既知の濃度のマグネシウムと溶液に混合し、平衡状態にしました。次に、得られたRNA構造をプロットしました。
この場合、マグネシウムの濃度が高いと、RNA上の反応性部位の保護が低下し、Kdが値の半分になりました。
JoVEの分光光度法による平衡定数の決定の紹介をご覧になりました。これで、ランベルトベールの法則によって定義される関係、分光光度計を使用して吸光度から濃度を決定する方法、および平衡濃度を使用して平衡定数を計算する方法を理解できるはずです。
ご覧いただきありがとうございます!
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