Métodos Cuantitativos

Métodos Cuantitativos Soluciones y Disoluciones Parte I Universidad Rice Departamento de bioquímica y biología celular

Soluciones Peso/Peso (P/P) • La manera mas sencilla de describir una solución • Una solución 1% es 1g de soluto en 100g del peso final de la solución • Para crear: pesar soluto, pesar solvente y mezclar • 1ml. De agua pesa 1g, puede mezclar el peso del solvente con un volumen de agua • P/P es comúnmente usado en microbiología

Notas del narrador • Parte I de esta serie presenta los tipos de mezclas que pueden ser preparados y / o se encuentran en un laboratorio biológico, y hablaron de sus propiedades. Se examinaron las propiedades del agua, el más importante biológicos disolvente, y se describen las calidades de agua con respecto a la calidad. También introdujo el equipamiento básico para la solución de la toma de términos y conceptos relacionados con las fórmulas, y el concepto de la mole. La segunda parte se mostrará cómo preparar las soluciones de los tipos comunes de las fórmulas y le mostrará cómo realizar diluciones con confianza.

Referencias • Farone, M. B. & Farone, A. L. (1999). Dilution Solutions. Kendall-Hunt. [This work is a practical student guidebook and workbook that includes descriptions of types of formulas and how to conduct dilutions, problem sets, and chapters on working with cells, viruses, nucleic acids, and proteins]. • Gerstein, A. (Ed.). (2001). Molecular Biology Problem Solver. John Wiley & Sons, Inc. • Reed, R., Holmes, D., Weyers, J., & Jones, A. (2003). Practical Skills in Biomolecular Sciences (2nd ed.). Pearson/Prentice Hall. • Scopes, R. K. (1994). Protein Purification: Principles and Practice (3rd ed.). Springer-Verlag. • Seidman, L. A. & Moore, C. J. (2000). Basic Laboratory Methods for Biotechnology. Prentice-Hall. [This handbook thoroughly describes a broad range of laboratory methods and is written at a level suitable for students. It serves as a good general reference for laboratory techniques]

Soluciones Peso/Volumen (P/V) • Son referentes a una masa especifica en un volumen final • Una solución P/V significa 1g de soluto diluido en 100 ml. de solvente • 100%=100g/litro (g/l)= 1000g=1000ml.=1g/1ml. • 0.85% de NaCl puede ser 0.85g en 100 ml.

Cuando describimos una operación de concentración como un porcentaje sin especificar el tipo de fórmula, que implica que la solución es hacerse con el peso en volumen (w / v) el método. Al igual que con w / w, el peso en volumen es un tipo simple de la fórmula para describir la preparación de una solución de material sólido en un solvente líquido. Este método puede ser usado para describir cualquier solución, pero es comúnmente utilizado para las soluciones salinas simples y cuando el peso fórmula del soluto se desconoce, variable, o irrelevantes, que a menudo es el caso con tintes de complejos, enzimas y otras proteínas. Soluciones que requieren de materiales procedentes de fuentes naturales a menudo están dispuestos w / v, porque la fórmula molecular de la sustancia es desconocida y / o porque la sustancia no puede ser descrito por una fórmula única. Una solución por ciento se define como 1 gramo de soluto por 100 mililitros de volumen final. Por ejemplo, 1 gramo de cloruro de sodio, llevó a un volumen final de 100 ml con agua destilada, es una solución de NaCl al 1%. Para ayudar a recordar la definición de una solución al 1%, recuerde que un gramo es la masa de un mililitro de agua. La masa de un soluto necesarios para hacer una solución al 1% es de 1% de la masa de agua pura del volumen final deseado. Ejemplos de soluciones 100% son 1000 gramos en 1000 mililitros o 1 gramo en 1 mililitro. Hagamos un 0,85% de solución de cloruro de sodio, una solución salina fisiológica a menudo llamado por la combinación de 0,85 g de NaCl en un volumen final de 100 ml de agua de alta calidad. Podemos tener un uso de esta solución, porque los iones sodio y cloro son los principales iones inorgánicos en la sangre de los vertebrados. Esto significa que son los principales iones inorgánicos en el líquido en los tejidos que rodean nuestras células. La concentración de NaCl en sangre es de aproximadamente 0,85%, por lo que si estamos trabajando con los órganos, tejidos o células, se utiliza este tipo de soluciones (a menudo con otros componentes en menor concentración) para mantener las membranas celulares del deterioro y mantener un entorno neutral osmóticamente . Soluciones que utilizamos para los órganos, células y tejidos en general, será alta en sodio, ya que el sodio es el principal catión entre los electrolitos en el líquido extracelular, el líquido que se encuentra fuera de las células. Soluciones que usamos para orgánulos son a menudo ricos en potasio, ya que el potasio es el electrolito catiónico principal en el citoplasma.

Farone, M. B. & Farone, A. L. (1999). Dilution Solutions. Kendall-Hunt. [This work is a practical student guidebook and workbook that includes descriptions of types of formulas and how to conduct dilutions, problem sets, and chapters on working with cells, viruses, nucleic acids, and proteins]. • Gerstein, A. (Ed.). (2001). Molecular Biology Problem Solver. John Wiley & Sons, Inc. • Reed, R., Holmes, D., Weyers, J., & Jones, A. (2003). Practical Skills in Biomolecular Sciences (2nd ed.). Pearson/Prentice Hall. • Scopes, R. K. (1994). Protein Purification: Principles and Practice (3rd ed.). Springer-Verlag. • Seidman, L. A. & Moore, C. J. (2000). Basic Laboratory Methods for Biotechnology. Prentice-Hall. [This handbook thoroughly describes a broad range of laboratory methods and is written at a level suitable for students. It serves as a good general reference for laboratory techniques]

Ejemplo: Preparar 2 litros de NaCl al 0.85% • 0.85% P/V es agregar 0.85g por 100ml. De solvente • 2 litros es 20 X 100ml. • La cantidad a pesar es 20 X0.85 = 17g • Obtenerla en matraz • Agregar agua destilada al matraz sobre el NaCl.

Con el 1% se define como 1 gramo por cada 100 ml, 0,85% es de 0,85 gramos por cada 100 ml. Desde dos litros es 20 veces el volumen de 100 ml, necesitamos 20 gramos x 0,85, o 17 gramos de NaCl. Para esta cantidad, podemos utilizar un equilibrio de carga superior o incluso un balance del viaje. Una balanza electrónica típico tiene una precisión de centésimas de gramo, que es lo suficientemente preciso para pesando 17 gramos. Primero "tara" el instrumento al colocar un peso en barco sobre la cacerola y la creación a "cero". No queremos contaminar nuestras poblaciones de química, de modo que sea limpiar la espátula o una cuchara antes de sumergirla en un recipiente, o simplemente agitar la sustancia química a cabo en el barco. Supongamos que toque a 16,97 gramos de NaCl. Habría que llegar a la molestia de que duran 0,03 gramos? No, estamos bastante cerca. Si era necesario para ser más exactos, diríamos que la fórmula es algo así como 0,846% de NaCl, o tal 0,8495%. Si hay alguna ventaja de ser tan precisa, se debe ejercer de precisión. De lo contrario, tratando de ser demasiado precisos sólo una pérdida de tiempo. Recuerde cómo utilizar cifras significativas? Diecisiete gramos significa más de 16,5 gramos y menos de 17,5 gramos. Si quisiéramos ser más exactos deberíamos escribir "17.0" gramos, es decir, mayor que o igual a 16,95 gramos y menor o igual a 17,05 gramos.

Farone, M.B. & Farone, A.L. (1999). Dilution Solutions. Kendall-Hunt. [This work is a practical student guidebook and workbook that includes descriptions of types of formulas and how to conduct dilutions, problem sets, and chapters on working with cells, viruses, nucleic acids, and proteins]. • Gerstein, A. (Ed.). (2001). Molecular Biology Problem Solver. John Wiley & Sons, Inc. • Reed, R., Holmes, D., Weyers, J., & Jones, A. (2003). Practical Skills in Biomolecular Sciences (2nd ed.). Pearson/Prentice Hall. • Scopes, R. K. (1994). Protein Purification: Principles and Practice (3rd ed.). Springer-Verlag. • Seidman, L. A. & Moore, C. J. (2000). Basic Laboratory Methods for Biotechnology. Prentice-Hall. [This handbook thoroughly describes a broad range of laboratory methods and is written at a level suitable for students. It serves as a good general reference for laboratory techniques]

Soluciones Volumen/volumen (V/V) • Es mezclar líquidos compatibles por volumen • Salvo que el agua es tomada como el solvente menos especifico • Se usa típicamente cuando diluyes soluciones stock, por ejemplo el alcohol • Etanol al 70%=0.7 L. de etanol puro en un volumen final de un litro

De volumen en volumen es otra forma común de describir una solución. Nosotros simplemente describir el por ciento del volumen total aportado por el soluto líquido. Al igual que con los otros tipos de fórmulas utilizadas en la biología, suponemos que el solvente es el agua a menos que se especifique de otro disolvente. V / V a menudo se utiliza para describir las soluciones de alcohol utilizados en la histología o para trabajar con las proteínas y ácidos nucleicos. Por ejemplo, el 70% de etanol no es más que 70 partes de etanol puro mezclado con agua para hacer un total de 100 partes. Para hacer un litro de solución de este tipo que se iniciaría con 0,7 L de etanol absoluto y llevar el volumen final a 1 litro con agua. Más a menudo, podemos encontrarnos con un 95% de alcohol. Para hacer una solución de 70% a partir de un 95% de solución de valores requiere un cálculo poco más. Hablaremos de eso más tarde, cuando hablemos de cómo hacer diluciones. Decoloración de los geles de proteínas se refiere a la inmersión de un gel teñido en alcohol acidificado para eliminar todos los tintes que no está unido a proteínas, lo que revela las bandas. Una solución decolorante útil consiste en un 7% de metanol y ácido acético al 10%. Esto significa que con 100 ml de puro (o "glacial") de ácido acético y 70 ml de metanol por litro de solución final.

Molaridad • Define soluciones por la concentración de moléculas en vez de la masa • Mas universal que P/V • Útil cuando proporciones especificas de moléculas son necesitadas, o cuando las soluciones tienen diferentes formas • El peso molecular o formula de peso de la sustancia debe ser conocido

Una desventaja de las fórmulas que describen como w / v (%) es que la descripción no dice nada sobre la concentración real de las moléculas en solución. ¿Qué pasa si queremos cantidades iguales de dos productos químicos que se mezclan, de manera que por cada molécula de la sustancia # 1 hay una sola molécula de la sustancia # 2? La misma cantidad en gramos probablemente no va a contener el mismo número de moléculas de cada sustancia. Otra desventaja de la w / v método es que el mismo producto químico puede venir en muchas formas, y un gramo de una sustancia química de una forma puede contener una cantidad diferente de la sustancia química de un gramo de otra forma. Imagínese trabajar con un producto químico que puede utilizarse en varias formas de hidratación. Por ejemplo, el cloruro de calcio (CaCl2), se puede adquirir como un producto químico seco en forma anhidra, de modo que lo que pese a cabo es casi todo el cloruro de calcio puro. Por otra parte, usted puede tener un stock de producto químico en polvo que se hidrata con siete moléculas de agua por molécula de CaCl2. La misma masa de este producto químico en el presente formulario contendrá menos moléculas de cloruro de calcio que en forma anhidra. Dado que con frecuencia quieren saber la concentración real de las moléculas de una sustancia en solución, que a menudo es mejor tener una medida universal que funciona independientemente de cómo se suministra la sustancia química. Mientras que el peso molecular (a veces llamado peso fórmula) es conocido, podemos describir una solución en forma de moles por litro, o, simplemente, molar (M).

Preparación de soluciones M/L • Determinar el volumen que se necesita expresado en litros • Determinar la concentración deseada, en moles por litro • Determinar el peso molecular del soluto • Multiplicar el peso molecular por la concentración deseada, para obtener peso por litro • Mezcla con el disolvente tal como se describe anteriormente, quedando la solución final con el volumen deseado.

The first step in the preparation of any solution is to decide how much to make. To simplify the calculations, express the desired volume in liters. For example, if you want to prepare 200 milliliters of a solution, express the volume as 0.2 liter. Your formula may describe the concentration in moles per liter. For example, 0.25M means 0.25 moles/liter. It may call for a millimolar (mM) solution, a micromolar (µM) solution,ananomolar (nM) solution, or even a picomolar (pM) solution. One mM, one µm, one nM, and one pM are 1/1000, 1/1,000,000, 1/1,000,000,000, and 1/1,000,000,000,000 mole/liter, respectively. Whatever prefix is used to describe the desired molar concentration, it is easier to do the calculation by converting the concentration to moles/liter. For example, 25 µM can be expressed as 0.000025M, or 2.5 x 10-5M. • If you know the desired concentration in moles/liter and the formula weight of the substance, you can multiply these numbers and obtain mass per liter (moles/liter X grams/mole = grams/liter). And if you know the volume you need in liters, you then can multiply mass per liter times the desired volume to figure the amount to weigh (grams/liter X volume in liters = grams to weigh). • Remember that extreme precision is seldom either necessary or practical. It usually is good enough to get the actual concentration to within 1% of the desired concentration.

Trabajando con las formulas de peso • El peso molecular = al peso en gramos de una mol de una sustancia • La formula de peso es mayor que o igual al peso molecular, dependiendo de cómo esta preparado el peso • La solución preparada con la formula de peso será el mismo independientemente del edo. De hidratación del material

Al igual que con w / v soluciones, nos Pesar una cantidad específica de productos químicos al tomar una solución molar. A diferencia de w / v soluciones, la cantidad de peso depende del peso molecular (MW) de la sustancia en gramos por mol (g / mol). Para calcular la masa de soluto deseado, necesita conocer el peso de fórmula. Pesos fórmula generalmente están impresos en la etiqueta y el identificado por la sigla FW Peso molecular es la masa de material en gramos que contiene un mol de sustancia. Puede incluir materiales inertes y / o la masa de las moléculas de agua, en el caso de los compuestos hidratados. Para los compuestos puros, el peso fórmula es el peso molecular de la sustancia y puede ser identificado como tal. Por ejemplo, el peso molecular del cloruro de calcio es de 111,0 gramos por mol (g / mol), que es el mismo que el peso de la fórmula si el material es anhidro. Cloruro de calcio (CaCl2 • 2H2O) es 147,0 g / mol. El peso fórmula de CaCl2 • 6H2O (hexahidratado) es 219,1 g / mol. Un compuesto hidratado es un compuesto que está rodeado por moléculas de agua mantienen en su lugar por puentes de hidrógeno. Las moléculas de agua en un compuesto hidratado a formar parte de la solución cuando se disuelve el material. Por lo tanto, 111,0 gramos de CaCl2 anhidro, 147,0 gramos de CaCl2 dihidratado, o 219,1 gramos de CaCl2 hexahidratado en un litro de volumen final de todos los productos a 1 mol por litro solución, abreviado 1M. Suponga que usted necesita un litro de una solución de cloruro cálcico al 10 mm (10 milimolar, o un 0,01 moles por litro), y usted sólo tiene dihidrato CaCl2. Para hacer su solución de 10 mm, se pesarán 1 / 100 del peso fórmula para CaCl2 dihidratado, que es de 0,01 x 1,47 = 147,0 gramos y llevarlo a un litro.

Farone, M. B. & Farone, A.L. (1999). Dilution Solutions. Kendall-Hunt. [This work is a practical student guidebook and workbook that includes descriptions of types of formulas and how to conduct dilutions, problem sets, and chapters on working with cells, viruses, nucleic acids, and proteins]. • Gerstein, A. (Ed.). (2001). Molecular Biology Problem Solver. John Wiley & Sons, Inc. • Reed, R., Holmes, D., Weyers, J., & Jones, A. (2003). Practical Skills in Biomolecular Sciences (2nd ed.). Pearson/Prentice Hall. • Scopes, R. K. (1994). Protein Purification: Principles and Practice (3rd ed.). Springer-Verlag. • Seidman, L. A. & Moore, C. J. (2000). Basic Laboratory Methods for Biotechnology. Prentice-Hall. [This handbook thoroughly describes a broad range of laboratory methods and is written at a level suitable for students. It serves as a good general reference for laboratory techniques]

Complicaciones de la formula de peso • La formula de peso puede ser desconocida • El material puede ser no puro • El material puede ser higroscópico

Tal vez usted no puede encontrar una fórmula de peso en la etiqueta, o quizás usted está planeando un protocolo y no tienen los productos químicos reales en la mano. Se puede calcular el peso molecular de la fórmula química con la ayuda de una tabla periódica. Hay que tener en cuenta a la hora de comprar el producto químico que el peso de la fórmula no puede ser idéntica a la del peso molecular. Supongamos que usted ya ha determinado cuánto pesarán, basado en el peso molecular, pero el peso fórmula es mayor debido a la hidratación o la presencia de material inerte. Su único recurso es simplemente para multiplicar su masa calculada por la proporción entre el peso fórmula para el peso molecular (o, simplemente, volver a calcular el peso necesario). Por ejemplo, supongamos que usted necesita 10 gramos de CaCl2 puro (MW 111,0 g / mol), pero descubrió que todo lo que tiene es la forma hexahidratado (CaCl2 • 6H2O, FW 219,1 g / mol). Tome 219,1 dividido por 111,0 y multiplicar por 10. Necesitas 19,7 gramos de CaCl2 • 6H2O. Los materiales no siempre están disponibles en 100% puro. La descripción de la etiqueta puede indicar que el producto químico es> 99% de pureza. Este suele ser el caso de enzimas y otras proteínas que debe ser purificado a partir de fuentes naturales. La mayoría de nosotros no te preocupes por la pureza si es superior a 99%. Una mayor precisión podría ser importante para análisis químico, por ejemplo, pero rara vez es necesario en aplicaciones biológicas. Si hay impurezas significativas o si te empeñas en ser tan precisos como sea posible, a continuación, calcular la cantidad de material que necesita y se dividen por la fracción que representa la pureza de la sustancia. Por ejemplo, si usted necesita 10 gramos de una sustancia pura, pero lo que tenemos es el 95%, y luego dividir 10 gramos por 0,95 para obtener 10,5 gramos (nota de que el resultado ha sido redondeado a un nivel razonable de precisión). La mayoría de los productos químicos tienden a absorber el agua a menos que se encuentren desecado, es decir, hasta cierto punto, son higroscópicas. Este problema no debe confundirse con el estado de hidratación, que se refiere a la asociación directa de moléculas de agua con moléculas de la sustancia a través de puentes de hidrógeno. Cloruro de magnesio se utiliza comúnmente en buffers biológicos, y es notablemente higroscópica. El peso fórmula no incluye la masa añadida de agua que se absorbe de la atmósfera. De hecho, la cantidad de contaminación depende de cuánto tiempo y bajo qué condiciones el producto químico ha sido dejado de lado, especialmente con respecto a la humedad. Por lo general no es práctico para preocuparse por el contenido de agua, ya que es tan difícil de controlar. Si la precisión es fundamental, a continuación, los productos químicos deben mantenerse en la desecación

Ejemplo: preparar 200ml. De sacarosa al 70 mM • Quieres preparar 200ml. Entonces son 0.2 L • La concentración es de 70 mM, entonces es 0.07M • La formula de peso de sacarosa es de 342.3g/mol • Amt./litro= (342.3)(0.07)=23.96 gramo/litro • La cantidad necesaria es 0.2L X 23.96 g/L=4.792 • 2 digitos es necesarios para precisar • Peso es de 4.8g

Suponga que usted necesita 200 milliters de una solución de 70 mm de sacarosa. Doscientos mililitros es 0,2 l, y 70 mm es 0.07M. El peso molecular de la sacarosa, puede determinarse a partir de su fórmula química, es decir, C12H22O11, y los pesos atómicos de carbono, hidrógeno y oxígeno. El peso de la fórmula de la sacarosa es idéntica a su peso molecular, es decir, 342,3 gramos por mol. Una solución 1M consistiría en 342,3 gramos de sacarosa en un litro de volumen final. Una concentración de 70 mm es el mismo que 0,07 moles por litro. Multiplique 0,07 moles / litro de 342,3 gramos por mol y se obtiene 23,96 gramos necesarios por litro. Para hacer 200 mililitros de la solución, se multiplican gramos / litro de litros necesarios. Desde 200 mililitros es 0,2 l, multiplicar 23,96 gramos de 0,2 l para obtener los 4,792 gramos necesarios. Desde el típico Top Electronic carga masiva muestra equilibrio con una precisión de 0,01 gramos, la cantidad que se pesarán deben redondearse a 4,79 gramos, aunque es perfectamente aceptable y quizás incluso preferible redondear a 4,8 gramos.

Molaridad y Normalidad • La molaridad se refiere al No. De moles por unidad de mas, usualmente es usada • Normalidad se refiere al No. De equivalentes por unidad de volumen • Normalidad no puede ser algún múltiplo de la molaridad • Normalidad es usada cuando se habla de ácidos y bases

Yo nunca he preparado una solución de una fórmula de molar. Molalidad se refiere a un número de moles por kilogramo de disolvente (disolvente puro, es decir, no el total de kilogramos de la solución). Molalidad es útil cuando la preocupación es el efecto de un soluto en las propiedades físicas de una solución, especialmente en el punto de ebullición o punto de congelación. Tenemos algunas aplicaciones para las fórmulas de molares en la biología. Si encuentra una fórmula de molares, las normas para la preparación de una solución molar de aplicación. Sin embargo, se deberá sustituir moles por gramo de la solución completa para moles por el volumen final. La normalidad se refiere al número de moles de un número de soluto (equivalentes), en relación con algún producto. En estos días, la normalidad es la más utilizada para describir las concentraciones de ácidos y bases. Hidróxido de sodio (NaOH) se utiliza comúnmente para hacer que las soluciones biológicas más alcalino. Un mol de NaOH se disocia para producir un mol de iones hidroxilo. Por lo tanto, hay un equivalente de NaOH por mol de NaOH. Un mol de HCl se disocia para producir un mol de iones de hidrógeno, por lo que es un equivalente de HCl por mol. Por otro lado, el ácido sulfúrico (H2SO4) libera dos moles de iones de hidrógeno por mol en la disociación. Por lo tanto, hay 2 equivalentes de ácido sulfúrico por mol. El número de equivalentes depende de la reacción química de preocupación. Si el ácido sulfúrico reacciona con otra sustancia química para producir agua, por ejemplo, un mol de ácido sulfúrico sería uno equivalente, ya que una molécula de agua requiere de dos iones de hidrógeno. En una reacción similar, un mol de HCl sería 1 / 2 equivalente. Las soluciones normales son preparados como se preparan las soluciones de molar, excepto que la concentración molar se refiere a la concentración de grupos reactivos, no de la del compuesto original.

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