UT 4 El Agua Del Laboratorio PDF

UT 4: EL AGUA DEL LABORATORIO TÉCNICAS GENERALES DE LABORATORIO C.F.G.S. LABORATORIO CLÍNICO Y BIOMÉDICO TÉCNICAS GENERALES DE LABORATORIO C.F.G.S. LABORATORIO CLÍNICO Y BIOMÉDICO ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN ...............................................................................................

UT 4: EL AGUA DEL LABORATORIO TÉCNICAS GENERALES DE LABORATORIO C.F.G.S. LABORATORIO CLÍNICO Y BIOMÉDICO TÉCNICAS GENERALES DE LABORATORIO C.F.G.S. LABORATORIO CLÍNICO Y BIOMÉDICO ÍNDICE 1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................ 1 2. LAS PROPIEDADES DEL AGUA ................................................................................................ 2 3. LA CALIDAD DEL AGUA ........................................................................................................... 2 3.1. TIPOS DE AGUA SEGÚN EL GRADO DE PUREZA ............................................................. 2 3.2. TIPOS DE AGUA SEGÚN SU CALIDAD FISICOQUÍMICA................................................... 3 3.3. TIPOS DE AGUA SEGÚN SU CALIDAD MICROBIOLÓGICA .............................................. 4 4. MÉTODOS DE PURIFICACIÓN DE AGUA ................................................................................. 4 4.1. FILTRACIÓN ....................................................................................................................... 4 4.2. ÓSMOSIS INVERSA ............................................................................................................ 5 4.3. DESTILACIÓN ..................................................................................................................... 5 4.4. DESIONIZACIÓN O DISMINERALIZACIÓN ....................................................................... 5 4.5. EL AGUA ULTRAPURA ...................................................................................................... 6 Página 1 TÉCNICAS GENERALES DE LABORATORIO C.F.G.S. LABORATORIO CLÍNICO Y BIOMÉDICO 1. INTRODUCCIÓN El agua líquida es incolora, inodora e insípida. En su forma pura es uno de los disolventes más utilizados en un laboratorio. El problema de utilizar agua corriente es que contiene sales. Por ello el agua que se utiliza en el laboratorio debe de estar libre de todo contenido de impurezas, para evitar interacciones químicas en los resultados y el deterioro en los equipamientos y elinstrumental. El agua en el laboratorio se utiliza como:  Disolvente.  Elemento necesario en distintos procesos como por ejemplo en la limpieza y esterilización con autoclave. Los análisis de alta sensibilidad dependen en gran medida de la pureza del agua, especialmente cuando hay que calcular directamente concentraciones muy bajas de sustancias o cuando se dispone de pequeñas cantidades de muestras. 2. LAS PROPIEDADES DEL AGUA La molécula del agua (H2O) está formada por 2 átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. Si nos fijamos en una única molécula, se establecen dos enlaces químicos de tipo covalente entre los átomos de hidrógeno y el de oxígeno. Sin embargo, si nos fijamos en cómo interactúan muchas moléculas de agua juntas, encontramos otras fuerzas de unión más débiles entre ellas, los puentes de hidrógeno. Página 2 TÉCNICAS GENERALES DE LABORATORIO C.F.G.S. LABORATORIO CLÍNICO Y BIOMÉDICO Recordemos que el átomo de oxígeno es muy electronegativo con respecto a los dos átomos de hidrógeno y a pesar de que la molécula es neutra, es decir, no es un ión, esta característica hace que los electrones estén desplazados hacia el átomo de oxígeno, por tanto, existe una carga parcial negativa a su alrededor y carga parcial positiva alrededor de los átomos de hidrógeno, es decir, es una molécula polar (con dos polos, uno con carga + y otro con carga -). Debido a esta polaridad, entre las distintas moléculas de agua se forman una uniones mediante puentes dehidrógeno. Estas uniones son débiles y se rompen. Se vuelven a formar fácilmente en el agua líquida. Por estas características, el agua es un excelente disolvente, se dice que es el disolvente universal ya que puede disolver sustancias polares o con carga iónica (alcoholes, aminoácidos, proteínas, sustancias salinas, etc.) 3. LA CALIDAD DEL AGUA Existen distintos niveles de calidad del agua según parámetros fisicoquímicos y microbiológicos. La calidad del agua es un parámetro establecido para cada técnica analítica y procedimiento que se realice en el laboratorio. Página 3 TÉCNICAS GENERALES DE LABORATORIO C.F.G.S. LABORATORIO CLÍNICO Y BIOMÉDICO 3.1. TIPOS DE AGUA SEGÚN EL GRADO DE PUREZA La pureza está relacionada con la dureza del agua que se expresa como cantidad equivalente de carbonato de calcio (aunque esta sal propiamente no se encuentre en el agua). Tipos de agua Agua blanda Agua levemente dura Agua moderadamente dura Agua dura o calcárea Agua muy dura mg CaCO3 / l agua ≤17 ≤60 ≤120 ≤180 >180 3.2. TIPOS DE AGUA SEGÚN SU CALIDAD FISICOQUÍMICA TIPO I: Agua ultrapura: Mantiene el pH=7 (neutro). Se utiliza para ensayos cuantitativos (cuando se quiere saber la cantidad del compuesto). Es especial para experimentos que requieren un mínimo de interferencias y para aplicaciones muy sensibles a las posibles contaminaciones. Ejmp: técnicas de secuenciación de ADN, PCR, preparación de soluciones para cultivoscelulares, cromatografía líquida de alta resolución, etc. TIPO II: Agua analítica: Mantiene el pH=7 (neutro). Se utiliza para ensayos cuantitativos. Está libre de impurezas orgánicas. Es el agua que más se consume para la mayor parte de experimentos analíticos dentro del laboratorio. TIPO III: Agua general: Mantiene el pH=7 (neutro). Se utiliza para ensayos cualitativos (cuando se quiere saber las cualidades del compuesto). Agua adecuada para ensayos generales y para la limpieza del material del laboratorio. TIPO IV: Agua de máquinas de lavado (lavavajillas) o para el autoclave. El pH está entre 5-8. Es el agua menos pura. La calidad del agua que se usa en el laboratorio y en las aplicaciones que requieren agua con un contenido mínimo de impurezas puede determinarse según diferentes criterios, que dependen de la institución o el organismo que fija las normas estándar. La institución más conocida es la American Society forTesting and Materials (ASTM), también la normativa ISO 3696 para aplicaciones de laboratorios y el seguimiento de las guías Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI) para laboratorios clínicos. Los estándares establecidos determinan la calidad del agua por su conductividad que se expresa en microsiemens por centímetro (µS/cm) y es una medida indirecta del contrenido de sales disueltas en el agua. La resistividad que es la magnitud inversa. Página 4 TÉCNICAS GENERALES DE LABORATORIO C.F.G.S. LABORATORIO CLÍNICO Y BIOMÉDICO El conductímetro es el instrumento que mide y controla estos parámetros. El agua químicamente pura tiene una conductividad de 0,056 µS/cm o 18 MΩ.cm 3.3. TIPOS DE AGUA SEGÚN SU CALIDAD MICROBIOLÓGICA El agua se clasifica según la cantidad de microorganismos presentes en tipo A, B y C. Parámetro microbiológico Mesofílicos aerobios cuenta máxima Endotoxinas, UE/ml 4. Tipo A Tipo B Tipo c 1/100 mL 10/100mL 1000/100mL 0,03 0,25 No es aplicable MÉTODOS DE PURIFICACIÓN DE AGUA Según la pureza deseada se realizan uno o varios métodos de purificación. 4.1. FILTRACIÓN Es el paso previo antes de aplicar cualquier otro método de purificación. El procedimiento más común es usar filtro de partículas que impide el paso de sólidos y a continuación filtros de carbón activado que adsorben gran parte de las sustancias orgánicas disueltas en el agua. El carbón activado está tratado para incrementar su capacidad de adsorber, lo cual se consigue haciéndolo más poroso. En este proceso solo se eliminan partículas, principalmente impurezas orgánicas. La adsorción la sustancia adsorbida es atraída y retenida en la superficie de la que la adsorbe, pero no penetra en ella, en cambio en la absorción la sustancia absorbida penetra en la sustancia que lo absorbe. Página 5 TÉCNICAS GENERALES DE LABORATORIO C.F.G.S. LABORATORIO CLÍNICO Y BIOMÉDICO 4.2. ÓSMOSIS INVERSA Consiste en aplicar presión sobre una disolución concentrada separada mediante una membrana semipermeable de otra solución menos concentrada. Al aplicar la presión se consigue que pase agua pura y se separe del agua con mayor concentración de sustancias. Ocurre lo contrario que la ósmosis (el equilibrio se consigue con el paso de agua desde la disolución diluida a la concentrada). Las membranas tienen un tamaño de poro muy pequeño y evita el paso de sales, materias inorgánicas, sustancias orgánicas, virus y bacterias. Es un procedimiento relativamente barato y es eficaz para muchos laboratorios,por lo que es de los más utilizados. 4.3. DESTILACIÓN Permite separar sustancias en función de sus puntos de ebullición. El proceso básico consiste en calentar el agua de origen; una vez se alcanza el punto de ebullición del agua, esta comienza a evaporarse y sus vapores se recogen y se enfrían para que vuelvan al estado líquido. El producto resultante es agua destilada y en el recipiente de origen quedarán impurezas. A veces, se aplica una segunda destilación al agua destilada, en este caso se obtiene agua bidestilada. Esta técnica es muy cara porque necesita mucha energía, sobre todo si es para grandes volúmenes de agua. 4.4. DESIONIZACIÓN O DISMINERALIZACIÓN Se pasa agua a través de unas resinas de intercambio iónico, que emiten iones al agua y atraen a determinadas moléculas presentes en ella. El producto que se obtiene es agua desionizada. Los equipos de intercambio iónico tienen 2 tipos de resinas: Página 6 TÉCNICAS GENERALES DE LABORATORIO   C.F.G.S. LABORATORIO CLÍNICO Y BIOMÉDICO Resinas de intercambio de cationes: Retiran iones + del agua (Na+,Ca2+, etc.) y le aportan protones (H+). Resinas de intercambio de aniones: Retiran iones – del agua (Cl-,HCO3-, CO32-) y aportan grupos hidroxilos (OH-). Los iones liberados por las resinas (H+ y OH-) se combinan entre sí y forman agua. Es un método de fácil instalación y proporciona un mayor volumen de agua pura que la destilación, las resinas se deben sustituir periódicamente paraque funcionen correctamente. Es un procedimiento también caro. El inconveniente es que este método no elimina la materia orgánica por sí solo. 4.5. EL AGUA ULTRAPURA El agua ultrapura no se puede obtener a partir de un solo proceso, se requiere la combinación de más de uno para lograr la calidad deseada tanto en las características fisicoquímicas como en lo microbiológico. Una forma de obtener el agua ultrapura es filtrando el agua de la red de suministro con filtros de sedimentos y de carbón activado, para eliminar las partículas de mayor tamaño y el cloro residual. El agua resultante pasa a una unidad de ósmosis inversa, donde se eliminan las sales disueltas con una eficacia entre el 95-98%. Finalmente se pasa por un equipo de intercambio iónico. El agua que se obtiene no necesariamente cumple con los estándares de calidad y hay que hacerle varios pasos a través de las resinas. Cuando el agua tratada circula, se intercala una lámpara UV para su desinfección y una segunda lámpara UV para efectuar la destrucción de la materia orgánica al nivel de trazas, que siempre se genera cuando elagua está en contacto con la resina mixta y demás componentes del equipo. Es muy importante que el sistema de producción de agua ultrapura disponga de un depósito de almacenamiento de agua, ya que así se podrá mantener su calidad de forma constante, para ello, se hace recircular el agua de forma periódica. Página 7