Técnicas Generales de Laboratorio: Preparación de Disoluciones PDF

3. Realización de disoluciones y diluciones 3. Realización de disoluciones y diluciones 3.1. Introducción 3. La elaboración de disoluciones en el laboratorio es una de las tareas más comunes que se realizan. Las disoluciones más comunes son las disoluciones acuosas y los tipos que...

3. Realización de disoluciones y diluciones 3. Realización de disoluciones y diluciones 3.1. Introducción 3. La elaboración de disoluciones en el laboratorio es una de las tareas más comunes que se realizan. Las disoluciones más comunes son las disoluciones acuosas y los tipos que con más frecuencia se preparan son las disoluciones de sólidos en líquidos y las de líquidos en otros sólidos. Para la preparación de disoluciones necesitamos: Balanza de precisión: nos permite medir la masa. Pipeta y/o matraz aforado: nos permiten medir volúmenes de líqui- dos con exactitud. 35 Técnicas generales de laboratorio Una característica muy importante en las disoluciones es el pH. En el laboratorio clínico son muy frecuentes las disoluciones tampón, en ellas el pH tiene que estar dentro de unos límites. Medidas de la masa con 3.2. balanzas de precisión En la práctica masa y peso “significan lo mismo”. Aunque teóricamente la masa es una propiedad de la materia que no varía y el peso si varía dependiendo de la fuerza de la gravedad que actúe sobre la masa. Por ejemplo: Un objeto tiene la misma masa aquí en la Tierra que en la Luna, pero su peso es distinto en un lugar y en otro debido a la fuerza de la gravedad. P= Peso M= Masa g= fuerza de la gravedad P= M x g En el SI (Sistema Internacional) la unidad de medida de la masa es el Kilogramo (Kg). Pero en el laboratorio se suele trabajar con masas más pequeñas, por lo que se toma como referencia el gramo (g). BALANZAS Balanza: instrumento que mide la masa de un cuerpo o una sustancia lo que nos permite saber su peso. En el laboratorio se utiliza la balanza para: Pesar sólidos. 36  3. Realización de disoluciones y diluciones Preparar mezclas. Determinar densidades y pesos específicos. Realizar actividades de control de calidad (calibrar pipetas). Tipos de balanzas: Mecánicas: con uno o dos platillos. Electrónicas: con uno o dos platillos. Son las más utilizadas con un platillo. – Ultramicroanalíticas: 0,1ug. – Microanalíticas: 1 ug. – Semimicroanalíticas: 0,01 mg. – Balanzas analíticas: 0,1 mg. – Balanzas de precisión: > 1mg. 37 Técnicas generales de laboratorio Utilización de las balanzas: Para utilizar las balanzas analíticas y de precisión, ambas de máxima precisión, se deben seguir una serie de normas para su correcto funcio- namiento y mantenimiento. Ubicación de la balanza: debe situarse en una superficie lisa, sin vibraciones, donde no haya corrientes de aire y alejadas de radia- ciones electromagnéticas, todo ello garantizará la exactitud de la pesada. La temperatura y la humedad deben ser constantes sino afectarían a la pesada. La balanza se debe limpiar antes y después de cada uso. El plato debe estar bien limpio. Comprobar la nivelación de la balanza. Al encenderla esperar un poco para que se calibre bien. Comprobar que el recipiente de pesada está limpio y seco. No tocar en una balanza analítica directamente al colocar o retirar la muestra del platillo. Comprobar que la pantalla de la balanza indica cero al encenderla si no, proceder a tarar la balanza. Calibrar a menudo la balanza. Las analíticas tienen patrones inter- nos que permiten su calibración automática. No mover la balanza de sitio. A continuación, para pesar una sustancia en una balanza de precisión debemos: Comprobar que la balanza está nivelada y encender el equipo. Colocar un recipiente de pesada en el centro del platillo, lo más común es el uso de un vidrio de reloj. Elegir un tamaño y volumen adecuado de recipiente en función de la sustancia que se vaya a pesar. 38  3. Realización de disoluciones y diluciones Poner la balanza a cero y tarar en caso necesario. Añadir con una cucharilla la cantidad de sustancia necesaria. Apagar la balanza y limpiar el platillo con un pincel. Medidas de volumen con 3.3. material volumétrico El volumen de la muestra es igual al espacio que esta ocupa. La uni- dad de volumen en el SI es el metro cúbico (m3). Como pasa con el Kilogramo, en los laboratorios se utilizan medidas de volumen menores como el decímetro cúbico, centímetro cúbico y milímetro cúbico. En el laboratorio se mide el volumen tanto de líquidos como de gases. Tipo de material volumétrico: El volumen se mide con materiales volumétricos. Material clásico: suelen ser recipientes de plástico o de vidrio. Estos recipientes suelen traer una medida de volumen y según el tipo de recipiente la medida será más o menos exacta. Por ejemplo, un vaso de precipitado tiene una graduación poco precisa, sin em- bargo, una bureta tiene una graduación mucho más exacta. Para realizar una medición precisa de volumen se utilizan: matra- ces aforados, pipetas volumétricas y buretas. El resto de material se utiliza para medir sustancia con menos exactitud, incluso sim- plemente como recipiente para contener una sustancia. Material automatizado: – Dispensadores: capaces de proporcionar repetidamente un volu- men de líquido previamente seleccionado. Tienen un adaptador que les permiten adaptarse a las botellas de reactivos. Los más usados son de 1-1,5 ml. Modo de uso: subir el émbolo hasta el tope y bajar el émbolo para verter el líquido. Menor precisión que 39 Técnicas generales de laboratorio las pipetas y se usan normalmente para añadir reactivos a los lotes de muestras. Ventajas: rápida dispensación, baja probabili- dad de contaminar los reactivos que se pipetean repetidamente y evitar que el operario se exponga de manera directa a sustan- cias nocivas. – Pipetas automáticas (o de pistón): se ejerce fuerza sobre el émbolo con el dedo pulgar y esto fuerza la salida del volumen contenido en la pipeta. f Pipetas de volumen fijo. f Pipetas de volumen variable: las más usadas ya que permiten ajustar el volumen que se va a dispensar. El mecanismo por el cual funcionan las pipetas es mediante despla- zamiento por aire o desplazamiento positivo. Las primeras tienen menor riesgo de contaminación aun usándolas de manera conti- nua, sin embargo, no son tan precisas como las de desplazamiento positivo. Todas las pipetas automáticas se utilizan con puntas desechables y estériles y estas contienen un filtro que disminuye la contaminación tanto de la pipeta como de la muestra. Se utiliza un código de colores para elegir la punta correcta para la pipeta correcta. Con esto se asegura el ajuste correcto de la punta a la pipeta. 40  3. Realización de disoluciones y diluciones Antes de usar una pipeta automática se debe comprobar que está ca- librada y que su rango de volumen es adecuado para el trabajo que se vaya a utilizar. La posición de la pipeta debe ser vertical, el émbolo tiene 3 posiciones. 1. Para aspirar el líquido presionamos el émbolo hasta el primer tope y lo soltamos. 2. Para verter el líquido presionamos el émbolo hasta el tercer y último tope y así se asegura que no quede ningún resto dentro de la punta de pipeta. Desde un punto de vista operacional la clasificación puede hacerse de esta manera: Material para contener líquidos: se usa para pesar, calentar, pre- parar disoluciones o contener líquidos. Solo deben utilizarse para obtener una medida aproximada. – Vasos de precipitado: recipientes cilíndricos con boca ancha. Capacidad: 50, 100, 250, 500 ml y 1,2 l. – Matraces Erlenmeyer: recipientes cónicos de boca más estre- cha que los anteriores lo que evita que los líquidos se evaporen con facilidad. Los volúmenes más utilizados son los mismos que los de los vasos de precipitado. 41 Técnicas generales de laboratorio Material para medir y transferir sustancias: son precisos y están calibrados por el fabricante. – Probetas: cilíndricas. Aunque son precisas no lo son tanto como los tres siguientes. Se usan para medir volúmenes mayores de 15 ml. Las de vidrio ofrecen medidas más fiables que las de plástico. – Matraces aforados: redondeados con la boca alargada y muy estrecha, proporcionan una medida de gran exactitud. Se utilizan mucho para elaborar disoluciones, contienen una línea de aforo que es en la que nos fijamos para enrasar, es decir, se forma una curva cóncava, que cuando enrasamos coincide con la línea de aforo y es ahí donde el líquido produce un menisco. – Buretas: tubos de vidrio graduados que contienen una llave gi- ratoria que permite dispensar un volumen exacto de líquido. Se puede trabajar con una precisión de 0,1 ml ya que presenta va- rias divisiones de escala. El líquido en la bureta se introduce por la parte superior y se debe comprobar que no haya burbujas de aire que puedan interferir en la medición. – Pipetas: para medir volúmenes de menos de 25 ml con exacti- tud. Las más comunes son las graduadas y las volumétricas y para su uso se requiere un sistema de aspiración manual o automático. f Pipetas graduadas: son más comunes en los laboratorios clínicos porque son estériles y desechables. Volúmenes más comunes: 1, 5, 10 y 15 ml. 42  3. Realización de disoluciones y diluciones f Pipetas volumétricas o aforadas: permiten transferir un líqui- do único indicado por la línea de aforo. Se utilizan cuando se requiere una gran exactitud y precisión. f Pipetas de doble envase: el volumen que contiene se en- cuentra entre dos líneas de aforo. 3.4. Disoluciones Una disolución es una mezcla homogénea de dos sustancias o más. Cualquier disolución está formada por un soluto (parte dispersa) y un disolverte o solvente (parte dispersante). Las disoluciones más frecuen- tes son las binarias (un soluto y un disolvente). El soluto es el que da el nombre a la disolución y a su naturaleza que se debe al color, olor, sabor y conductividad eléctrica de la disolución. El disolvente es la parte de la disolución donde se disuelve el soluto, suele encontrarse en mayor cantidad que el soluto y determina el aspecto físico de la disolución. Concentración: es la cantidad de soluto que tiene una disolución. La concentración determina las propiedades físicas de la disolución. La concentración puede expresarse en: molaridad, porcentaje (peso/volu- men, peso/peso, volumen/volumen), densidad. Solubilidad: expresa la cantidad de gramos de soluto disueltos por cada 100gr de disolvente a una temperatura determinada. Solubilidad= masa de soluto (g) / masa de disolvente (g) X 100 43 Técnicas generales de laboratorio Una sustancia es insoluble cuando su solubilidad es menor a 0,1 mg de soluto por cada 100 gr de disolvente. Factores que afectan a la solubilidad: Naturaleza del soluto y del disolvente: para que dos sustancias se disuelvan deben tener la misma naturaleza molecular. Existen dos tipos de disolventes: – Polares: agua, alcohol, amoniaco. Constituyen disoluciones acuosas. Se utilizan para disolver sustancias polares. Una sustancia polar es una molécula que, sin estar compuestas de iones, presentan exceso de carga positiva en uno de los lados y de carga negativa en otro. El agua y los alcoholes de bajo peso molecular pertenecen a este tipo de disolventes. – Apolares: son sustancias químicas capaces de disolver sustan- cias no hidrosolubles. Por sus propiedades disolventes tienen múltiples aplicaciones en varias tecnologías industriales y en la- boratorios de investigación. Algunos disolventes de este tipo son: éter dietílico, cloroformo, benceno, tolueno, cetonas, ciclohexano o tetracloruro de carbono. Los disolventes fluorados son más apolares que los disolventes orgánicos convencionales. Temperatura: a más temperatura mejor solubilización. Presión: solo afecta en la solubilidad de gases. Tipos de disoluciones y criterios de clasificación: En función del estado físico: líquidas, sólidas y gaseosas. Según la proporción de soluto que contienen respecto a disolvente: diluidas, concentradas y saturadas. En función de las propiedades electroquímicas: electrolíticas y no electrolíticas. 44  3. Realización de disoluciones y diluciones Preparación de disoluciones: Es muy importante saber que técnica se va a utilizar y realizar los cálcu- los correctamente. Las más comunes en un laboratorio clínico son las de sólido en líquido y las de líquido en líquido. Para los cálculos previos se necesita saber la masa molecular, densidad y pureza que vienen en las etiquetas de los productos. Disolución sólida en líquido: – Conocer la solubilidad del compuesto (soluto) en el disolvente que se elige. – Si es necesario calentar para facilitar la disolución. – Calcular cantidad de soluto. Para ello utilizamos la fórmula de la molaridad. M= n/V (l) n= nº de moles de soluto n= gramos de soluto/Mm Mm= masa molecular del soluto Disolución de líquido en líquido: – Medir el líquido que se va a disolver y enrasar con el disolvente en un matraz aforado. – Si se mezcla: ácido + base, el ácido se pone sobre la base. Por ejemplo, para hacer una disolución de ácido sulfúrico y agua, pri- mero se vierte el agua en el recipiente y encima se añade poco a poco el ácido sulfúrico, nunca, al contrario. 45 Técnicas generales de laboratorio 3.5. Diluciones Consisten en añadir menos soluto y más disolvente a la disolución y así disminuir la concentración de esta. A partir de una disolución más concentrada, llamada disolución madre o stock se obtienen diluciones menos concentradas. ¿Por qué son útiles las diluciones? Las diluciones más concentradas se conservan mejor. Cuando se va a pesar o medir una cantidad pequeña de soluto, es necesario partir de una disolución más concentrada. Factor de dilución: número total de volúmenes al que se lleva el volu- men inicial de una disolución madre o stock para preparar una dilución. Fd= Vf (dilución)/Vi(disolución) Clasificación de diluciones en función del factor de dilución: Seriadas: se hacen sucesivas diluciones disminuyendo progresiva- mente y regularmente la concentración de soluto en la disolución. No seriadas: se hacen sucesivas diluciones disminuyendo progre- sivamente pero no regularmente la concentración de soluto en la disolución. Proporción de la dilución no conocida. Independientes: soluciones que no tienen ningún patrón en cuanto al Fd. Para su cálculo se utiliza la siguiente fórmula: VINICIAL x CINICIAL= VFINAL x CFINAL 46  3. Realización de disoluciones y diluciones Preparación de diluciones: Diluciones seriadas: Partir de la disolución madre (muestra de agua) tomando un volumen determinado y llegar a un volumen final establecido (último frasco). Ejemplo: partimos de la disolución madre que en este caso es el frasco con el tapón verde. Cogemos 1 ml de la disolución madre y lo añadi- mos al primer frasco. Agitamos el primer frasco para mezclar. Del primer frasco traspasamos otro mililitro al segundo frasco y así suce- sivamente. Con esto se consiguen diluciones cada vez más diluidas, es decir, con menos cantidad de soluto. La primera dilución, 0,1 es lo mismo que dilución 1/10. La segunda dilución, 0,01 es lo mismo que dilución 1/100. La tercera dilución, 0,001 es lo mismo que dilución 1/1000. La cuarta dilución, 0,0001 es lo mismo que dilución 1/10000. El Fd es el mismo en cada paso de dilución. 47  3. Realización de disoluciones y diluciones Autoevaluación 1. ¿Qué es una dilución seriada? a. Cuando se realizan sucesivas diluciones disminu- yendo progresiva y regularmente la concentración de soluto en la disolución. b. Soluciones que no tienen ningún patrón en cuanto al factor de dilución. c. Se hacen sucesivas diluciones disminuyendo progresivamente pero no regularmente la concen- tración de soluto en la disolución. Proporción de la dilución no conocida. 2. ¿Para que se utiliza una pipeta aforada? a. Permiten transferir un líquido único indicado por la línea de aforo. Se utilizan cuando se requiere poca exactitud y precisión. b. Permiten transferir un líquido único indicado por la línea de aforo. Se utilizan cuando se requiere una gran exactitud y precisión. 3. ¿Qué 2 grupos de balanzas existen? a. Analítica y electrónica. b. Mecánica y analítica. c. Electrónica y mecánica. 4. ¿Para qué se utiliza la balanza en el laboratorio? a. Pesar sólidos y para preparar mezclas. b. Determinar densidades y pesos específicos. c. Realizar actividades de control de calidad (calibrar pipetas). d. Todas son correctas. 49 Técnicas generales de laboratorio 5. ¿Por qué son útiles las diluciones? a. Las diluciones más concentradas se conservan mejor. b. Cuando se va a pesar o medir una cantidad pequeña de soluto, es necesario partir de una disolución más concentrada. c. Ambas son correctas. 6. ¿Qué es una dilución? a. Consiste en aumentar la cantidad de soluto por uni- dad de volumen de disolución. b. Consiste en rebajar la cantidad de soluto por unidad de volumen de disolución. c. Consiste en rebajar la cantidad de soluto. 7. ¿Cómo clasificarías la balanza analítica? a. Dentro de las mecánicas. b. Dentro de las electrónicas. c. Dentro de las Semimicroanalíticas. 8. ¿Qué es una dilución no seriada? a. Cuando se hacen diluciones disminuyendo la con- centración de soluto en la disolución. Proporción de la dilución no conocida. b. Cuando se hacen sucesivas diluciones disminu- yendo progresivamente pero no regularmente la concentración de soluto en la disolución. Propor- ción de la dilución no conocida. 50  3. Realización de disoluciones y diluciones 9. ¿Es el agua un disolvente polar? a. Sí. b. No. c. Depende de su uso. 10. ¿Es lo mismo pipeta volumétrica que pipeta aforada? a. Sí b. No. 51  3. Realización de disoluciones y diluciones Soluciones 1. a 2. b 3. c 4. d 5. c 6. b 7. b 8. b 9. a 10. a 53