3.1: Preparación de muestras para la caracterización analítica

1. hacer una solución de un sólido

1. Elegir la cristalería correcta solución.
2. Limpiar la cristalería completamente por un baño ácido de 1% HCl o HNO₃ junto con jabón para quitar cualquier impureza (ADVERTENCIA: con cualquier ácido fuerte utilizar guantes, gafas y otros equipos de protección personal).
3. Lavar la cristalería varias veces con agua destilada. Seca en una estufa si es necesario.
4. Para hacer una solución de una masa sólida, la cantidad correcta de sólidos.
5. Colocar el sólido en el matraz aforado y después llenar aproximadamente 3/4 completo con el disolvente.
6. Agitar para disolver completamente el sólido antes de llenar completamente el matraz aforado.
7. Llene el matraz aforado a la línea. El menisco apenas debe tocar la línea de llenado. Luego invierta el frasco varias veces con la tapa a la mezcla más si es necesario.

2. hacer una solución de líquido

1. Elegir la cristalería correcta solución. Para ofrecer un líquido con una pipeta de transferencia, llenar la pipeta a la línea mediante un bulbo de la pipeta.
2. Liberar el líquido en el matraz aforado para preparar la solución. No soplar la última gota.
3. Llenar el matraz aforado a la línea para que el menisco toca la línea. Mezcle la solución por inversión varias veces.

3. filtrado

1. Para una configuración de filtro frasco, coloque un pedazo de papel de filtro en el filtro de vidrio sinterizado.
2. Coloque el filtro de vidrio sinterizado en un matraz de filtración.
3. Coloque un vacío en el brazo del matraz filtro. Una trampa puede utilizarse también para impedir que cualquier líquido en el vacío.
4. Girar en el vacío y vierta la muestra a través del papel filtro.
5. Filtro hasta que quede un polvo seco. Continuar secar la muestra en un horno si se desea un precipitado seco.
6. Para filtro de la jeringuilla, añada la muestra a una jeringa limpia con un extremo de la cerradura de Luer.
7. Atornille el filtro de la jeringuilla Luer-lock. Empuje el émbolo de la jeringa y recoger el líquido después del filtro.
8. Para un filtro de centrifugado, enjuague el filtro con buffer o agua ultrapura.
9. Inserte el filtro de centrifugado en un tubo de microcentrífuga.
10. Cargar la muestra en la parte superior del filtro y la tapa del tubo.
11. Poner el tubo en una centrífuga, asegurándose de equilibrar correctamente con otro tubo en el otro lado y centrifugar durante 10-30 min, dependiendo del tipo de filtro de centrifugado.
12. Retire el filtro y el líquido en el fondo es la solución filtrada.
13. Si la muestra no puede ir a través de la membrana, tales como una proteína grande, permanecerá en la parte superior del filtro. En este caso, voltee el filtro, poner en un tubo nuevo y vuelta otra vez. Esto producirá una muestra concentrada.

4. enmascaramiento y quelantes

1. Para enmascarar y quelantes, ajustar el pH a un valor apropiado dependiendo de las constantes de formación de agente de enmascaramiento y el agente quelante.
2. Agregue al agente de enmascaramiento a la solución y deje que reaccione por al menos 10 min con el ion del metal de la opción.
3. Añadir el reactivo quelante. EDTA, normalmente forma un complejo con el ion metálico 1:1, así que añadir tantos moles de EDTA como metal que va quelatado.
4. Después de la quelación, demask mediante la adición de una sustancia química que reacciona con el ion del metal enmascarado. La sustancia enmascarada puede ser analizada o recuperada por precipitación.

La preparación adecuada de la muestra es un primer paso crítico en todo tipo de análisis químicos.

La preparación adecuada de la muestra es esencial para reducir el potencial de error. El error se puede mitigar de varias maneras: desde la selección de la cristalería adecuada hasta la atención a cifras significativas en los cálculos.

Para muchos instrumentos analíticos, primero se debe preparar una solución uniforme de la muestra de interés. ¿El proceso de disolución? donde un soluto se disuelve en un solvente? Permite la formación de una solución homogénea que luego se puede extraer para su uso en uno o más análisis.

Sin embargo, la muestra disuelta a menudo requiere pasos de preparación adicionales antes de que esté lista para el análisis. Estas técnicas, como la filtración, la extracción o la quelación, también se pueden realizar antes del análisis.

Este video demostrará algunos pasos clave en la preparación adecuada de muestras para su posterior uso químico.

Los errores se pueden clasificar como sistemáticos o aleatorios. Los errores aleatorios se asocian con cambios inesperados, como las condiciones ambientales como el viento.

Los errores sistemáticos se asocian con el sesgo del experimentador o del instrumento. Estos errores en la preparación de la muestra pueden evitarse asegurándose de que tanto el procedimiento como los dispositivos ? como una balanza o una pipeta ? se utilizan correctamente.

Al preparar una solución de muestra, la elección del solvente es importante y puede basarse en los requisitos del instrumento que se utiliza. Algunos instrumentos requieren solventes acuosos, mientras que otros requieren orgánicos. Es necesario que la muestra se disuelva en el líquido seleccionado. La solubilidad es un factor de las interacciones intermoleculares del analito con el disolvente y, a menudo, puede manipularse cambiando el tipo de disolvente, la temperatura o el pH.

Una solución de muestra debe tener una concentración precisa. Para preparar la solución, la muestra sólida se pesa en una balanza analítica en lugar de una balanza de carga superior estándar para mejorar la precisión. Si la muestra sólida es higroscópica y contiene humedad, es posible que deba secarse en un horno o desecador antes de pesarla.

Si la muestra es líquida, se puede medir por peso o volumen. Cuando utilice mediciones de volumen, asegúrese de utilizar un matraz aforado, ya que se pueden introducir errores al utilizar otros cristales de medición, como un cilindro volumétrico con grandes graduaciones. Alternativamente, se puede utilizar una pipeta volumétrica de vidrio. Por lo general, se calibran para proporcionar un volumen preciso con la última gota que queda en la pipeta.

Para preparar la solución, la muestra medida con precisión se disuelve en un matraz aforado. Inicialmente, use menos del volumen final de solvente para disolver la muestra. Después de mezclar, agregue solvente adicional con cuidado para que la solución alcance su volumen final.

Después de disolver la mayor parte de la muestra en el solvente, es posible que aún haya sólidos presentes que deban eliminarse antes del análisis. Estos sólidos no deseados se pueden eliminar por filtración para evitar dañar el instrumento.

En algunos casos, un metal disuelto debe unirse a otro compuesto. llamado agente quelante? con el fin de ser detectado. Este proceso se denomina quelación. Cuando las especies no deseadas también se unen al agente quelante, deben enmascararse.

Esto se hace mediante la adición de un agente enmascarante que inhibe la quelación de ciertos metales. Esto evita que se detecten los metales no deseados. A continuación, se puede realizar el desenmascaramiento de los compuestos interferentes para liberar los iones metálicos y permitir su análisis.

Ahora que se han esbozado los conceptos básicos de la preparación de muestras, echemos un vistazo a cómo se realiza en el laboratorio.

Para comenzar, seleccione un matraz aforado del tamaño adecuado.

Remoje el matraz volumétrico y el tapón en ácido clorhídrico al 1% para eliminar los cationes adsorbidos. Retire el matraz y el tapón después de remojar durante la noche.

A continuación, lave el matraz volumétrico y el tapón con jabón y agua desionizada y, a continuación, enjuague bien.

Seque el matraz y el tapón en un horno de secado hasta que estén completamente secos.

Una vez que el matraz esté frío, pese la muestra requerida y agréguela al matraz. Registre la masa de la muestra utilizada.

Añadir sobre ? del volumen de solvente al matraz, coloque el tapón en su lugar y agite suavemente para disolver los sólidos.

Añada el resto del disolvente hasta que el menisco toque la marca de calibración del matraz. Tapar el matraz e invertirlo varias veces para mezclar bien.

Para eliminar los sólidos no disueltos, cargue la muestra en una jeringa, coloque un filtro de jeringa en la punta y presione el émbolo para empujar la muestra a través del filtro. La muestra recolectada ahora está completamente preparada y lista para el análisis.

Si la muestra a analizar es líquida en lugar de sólida, se puede medir volumétricamente con una pipeta. Comenzando con un matraz aforado limpio y un tapón, añada un volumen adecuado de la muestra al matraz y registre el volumen.

Agregue el solvente y termine de preparar la muestra como se hace para las muestras sólidas.

Si la muestra disuelta requiere quelación y enmascaramiento de metales, como en un análisis complexométrico de calcio en presencia de hierro, ajuste la muestra a un pH apropiado agregando base.

Agregue el agente enmascarante de cianuro para proteger el hierro de la quelación. Deje que reaccione durante al menos 10 minutos.

Agregue EDTA para quelar el calcio y deje que se mezcle. Use lo suficiente para formar un complejo 1:1. La muestra ya está lista para la determinación de calcio.

Para usar la misma muestra para el análisis de hierro, desenmascare el hierro agregando formaldehído y mezcle. La muestra ya está lista para el análisis de hierro.

La preparación de muestras es un paso importante en casi todos los experimentos y métodos analíticos utilizados por los químicos.

Los gases de combustión industriales se pueden utilizar como fuente de dióxido de carbono para el cultivo de microalgas. Con el fin de comprender si la contaminación por metales pesados del gas es un problema, se analizó el contenido de metales pesados de las algas cultivadas en este ejemplo.

Después del período de crecimiento, las algas se recolectaron del fluido del biorreactor por centrifugación y se liofilizaron antes de comenzar el proceso de preparación de la muestra.

Las algas secas se digirieron utilizando calor, ácido nítrico y peróxido de hidrógeno para preparar una solución homogénea adecuada para el análisis químico. En este ejemplo, se analizó el contenido de metales pesados en algas secas mediante espectrometría de masas de plasma acoplada inductivamente, o ICP-MS.

La técnica detectó simultáneamente 12 metales en la muestra sin interferencias, y reveló que los contaminantes metálicos de los gases de combustión terminaron en la biomasa de algas.

La preparación adecuada de la muestra también es importante cuando se estudian materiales complejos como el suelo mediante espectroscopia de absorción atómica.

En este experimento, primero se pesó una muestra de suelo seco en una balanza analítica. A continuación, se añadió a un tubo de digestión con agua 1:1 y ácido nítrico concentrado mediante una pipeta.

Después de varias etapas de digestión, la muestra se filtró para eliminar los sólidos, luego se recolectó en un matraz aforado. Se añadió agua adicional para diluir la solución para el análisis.

Los poliésteres lipídicos constituyen los componentes estructurales de partes de las paredes celulares. Con el fin de estudiar estos productos químicos utilizando GC-MS, primero se recolectó y pesó tejido vegetal.

Después de varios pasos de procesamiento y secado, se agregó una mezcla 1:1 de tolueno y heptano para disolver la muestra seca.

El vial se insertó en la bandeja de carga automática de un GC-MS para su análisis.

Acabas de ver la introducción de JoVE a la preparación de muestras. Ahora debe comprender los conceptos básicos de la preparación de muestras sólidas y líquidas para su análisis posterior.

¡Gracias por mirar!