농도 이해 및 부피 측정

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General Laboratory Techniques
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JoVE Science Education General Laboratory Techniques
Understanding Concentration and Measuring Volumes

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08:51 min
April 30, 2023

Overview

용액은 거의 모든 생물학적 연구 응용 분야에서 어느 정도 활용됩니다. 따라서 이를 측정하고 조작하는 방법을 이해하는 것은 모든 실험에 필수적입니다. 이 비디오에서는 솔루션 준비에 대한 개념이 소개됩니다. 용액은 용매에 용해된 용질로 구성되어 분자 물질의 균일한 혼합물을 산출합니다. 솔루션은 일반적으로 구성 요소 및 해당 농도에 의해 식별됩니다. 농축 된 솔루션은 직렬 희석과 같은 다양한 방법을 통해 희석됩니다. 이 비디오는 또한 솔루션의 정확한 준비를위한 기초를 마련한다. 예를 들어 비디오는 적절한 체적 컨테이너를 사용하여 볼륨을 정확하게 측정하는 방법과 반월상 연골이 있을 때 볼륨을 읽는 방법을 검토합니다. 그런 다음 볼륨 측정을 위한 일부 응용 프로그램이 표시됩니다. 겔 전기 흡수는 농축 재고 솔루션의 병렬 희석뿐만 아니라 퍼센트 중량 볼륨 솔루션의 준비를 필요로하는 일반적으로 사용되는 실험실 절차입니다. 단백질 수량에 표준 곡선을 생성하는 표준을 준비하기 위해 직렬 희석의 사용도 입증된다.

Procedure

실험실에서 솔루션 농도 및 측정 볼륨뒤에 있는 개념을 이해하는 것은 거의 모든 실험의 두 가지 중요한 측면입니다.

용액은 용매에 용해된 용질 혼합물로 구성되어 균일한 혼합물을 산출합니다.

솔루션은 일반적으로 구성 요소 및 해당 농도에 의해 식별됩니다.

올바른 솔루션 농도에 올바르게 도달하려면 볼륨 측정에 사용할 수 있는 다양한 컨테이너에 대해 잘 알고 있어야 합니다.

볼륨을 측정할 때 기술이 좋지 않아 농도가 부정확하고 실험에 성공하거나 실패한 실험의 차이가 발생할 수 있습니다.

실험을 수행할 때 사용되는 솔루션의 정확한 농도를 알아야 합니다.

농도는 가장 일반적으로 어금니로 표현됩니다. 하나의 어금니 솔루션에는 1리터당 1mol의 용액(B+C)이 포함되어 있습니다. 실험실에서 용액을 만들 때, 솔ute의 몰은 분자와 분자량의 측정 된 질량에서 결정 될 수있다.

또한 용매의 단위 부피당 솔루트 중량의 농도로 1%의 중량형 솔루션으로 솔루션을 준비하고 정량화할 수 있습니다.

솔직한 은 때때로 액체 형태로 유의하십시오. 이 경우, 백분율 농도는 용매의 단위 부피당 액체 솔루트의 부피로서 발현될 수 있으며, 이는 백분율 부피용액이라고 한다.

빈번한 사용을 위해, 주식 솔루션으로 알려진 안정적인 화합물의 농축 솔루션을 준비 할 수 있습니다. 스톡 솔루션은 최종 작업 용액에서 농도의 배수로 표시될 수 있다. 여기에 10X 솔루션이 표시됩니다.

이러한 재고 용액은 원하는 농도를 달성하기 위해 용매와 함께 필요에 따라 희석 될 수있다.

대안적으로, 희석은 병렬 희석을 사용하여 보다 농축된 용액으로부터 제조될 수 있다. 이 간단한 계산을 사용하여, 바람직한 농도 및 원하는 부피의 용액은 알려진 농도의 재고 용액으로부터 제조 될 수있다. 결과 부피는 원하는 농도를 달성하기 위해 용액의 총 부피로 희석될 수 있다.

그러나 경우에 따라 희석에 필요한 주식 용액의 양으로 나눈 최종 볼륨과 동일한 희석 계수가 너무 큽니다. 따라서 스톡 솔루션의 필요한 볼륨이 너무 작아서 정확하게 측정할 수 있기 때문에 병렬 희석이 비실용적입니다.

직렬 희석 기술을 사용하면 주식 용액을 사용하여 희석 용액을 만들 수 있으며, 이는 원하는 농도가 충족될 때까지 더 희석된 용액을 만들기 위해 더 희석될 수 있습니다.

실험실에서 볼륨을 측정할 때 액체를 보유할 수 있는 많은 컨테이너를 만날 수 있습니다. 그러나 이러한 모든 선박이 부피를 정확하게 측정하도록 설계된 것은 아니라는 것을 깨닫는 것이 중요합니다.

비커 및 Erlenmeyer 플라스크와 같은 비볼륨 용기는 솔루션을 혼합 및 저장하도록 설계되었으며 일반적으로 보정되지 않습니다. 대신, 측의 측정 또는 졸업은 액체 용량의 근사치를 나타냅니다.

반대로, 체피 랩웨어는 액체 물질의 정확한 양을 측정하도록 설계되었습니다. 볼륨 실험실웨어는 TC 또는 TD 문자뿐만 아니라 보유하도록 보정된 용량으로 표시됩니다.

TC는 “포함”을 의미하며 일반적으로 정확한 액체 양을 보유하도록 보정된 체적 플라스크 및 졸업된 실린더에서 발견됩니다.

TD는 “납품”을 나타내며 일반적으로 파이펫 및 주사기와 같은 액체를 분배하도록 설계된 측정 장치에서 발견됩니다.

체적 플라스크는 일반적으로 특정 농도의 용액을 준비하는 데 사용됩니다. 솔루트를 용해한 후 총 부피가 졸업선에 도달할 때까지 용매를 플라스크에 첨가합니다. 이 볼륨에 도달하기에 충분한 수량”을 추가하는 것은 Q.S.ing 솔루션이라고 합니다.

Q.S.ing 용액이 플라스크와 만나는 액체 곡선의 상단입니다. 이것은 반월 상 연골이라고하며 표면 장력에 의해 발생합니다. 수성 용액에서 반월 상 연골은 오목하며 곡선의 가장 낮은 지점에서 읽어야합니다.

특정 액체 량을 측정하고 제공하도록 설계된 여러 선박이 있습니다. 볼륨 랩웨어를 선택할 때 항상 가장 높은 정확도를 달성하기 위해 원하는 볼륨을 수용 할 수있는 가장 작은 장치를 선택합니다.

50mL 이상의 액체 의 양을 측정할 때, 졸업된 실린더는 적당한 선택입니다.

세로지컬 파이펫은 일반적으로 0.1~50mL 범위의 볼륨을 측정하고 전달하는 데 사용됩니다.

0.2 마이크로리터에서 5mL까지의 부피의 경우 마이크로 파이프터를 사용해야 합니다.

플라스틱 파이펫 팁이 측정할 액체와 호환되지 않는 경우 유리 해밀턴 주사기는 마이크로리터 범위의 볼륨을 정확하게 측정할 수 있는 대안입니다.

이제 솔루션 작업의 기본 사항을 다루었기 때문에 이러한 개념 중 일부가 연구에 어떻게 적용되는지 살펴보겠습니다.

DNA 젤 전기전경전도는 DNA 단편의 혼합 된 인구를 분리하는 데 사용되는 기술입니다, 자신의 크기를 추정하기 위해, 아가로즈로 만든 젤 매트릭스를 통해 부정적인 충전 분자를 이동하는 전기장을 적용하여 – 해초에서 탄수화물

젤 매트릭스를 준비에서, 퍼센트 무게 / 볼륨 솔루션은 일반적으로 1 % 무게 / 볼륨 아가로즈 젤을 만드는 데 사용됩니다.

일반적으로 전기 전도에는 다량의 실행 버퍼가 필요합니다. 빈번한 사용과 대량으로 인해 이러한 버퍼는 일반적으로 더 농축된 10배 스톡 솔루션에서 희석됩니다.

원하는 1x 버퍼를 달성하기 위해, 스톡 용액의 1단위 부피는 9단위 의 정제수로 희석된다.

마이크로 플레이트 판독기 실험에서, 단백질의 알려지지 않은 견본의 농도는 수시로 표준에게 불린 알려진 농도의 견본의 세트에 근거를 두어 결정됩니다.

직렬 희석은 증분-고농도의 기준을 생성하는 데 자주 사용되므로 궁극적으로 표준 곡선을 생성하고 알 수 없는 시료의 농도가 결정됩니다.

집중력을 이해하고 볼륨을 측정하는 JoVE의 소개를 방금 시청했습니다. 이 비디오에서는 농도 계산, 희석 기량 수행 및 볼륨을 측정하는 데 다양한 유형의 Labware가 사용되는 방법과 같은 몇 가지 기본 개념을 검토했습니다. 이 비디오에서 도입 된 개념중 일부의 응용 프로그램은 또한 분자 생물학 및 생화학에 대해 논의되었다.

시청해 주셔서 감사합니다 볼륨을 측정할 때 항상 정확성과 정밀도를 사용해야합니다.

Transcript

Understanding the concepts behind solution concentration and measuring volumes in the lab are two important aspects of nearly every experiment.

Solutions are made up of a solute dissolved in solvent to yield a homogeneous mixture.

Solutions are generally identified by their components and corresponding concentrations.

To correctly arrive at the correct solution concentration, you must be familiar with the many different containers available for volume measurements.

Poor technique when measuring volumes can lead to incorrect concentrations and be the difference between a successful or failed experiment.

When performing experiments, it is imperative to know the exact concentration of solutions used.

Concentration is most commonly expressed as molarity. A one molar solution contains one mol of solute per liter of solution (B+C). When making solutions in the lab, the mols of solute can be determined from the measured mass of the molecule and its molecular weight.

Solutions can also be prepared and quantified as percent concentrations from the weight of solute per unit volume of solvent, known as a percent weight-volume solution.

Keep in mind that the solute is sometimes in liquid form. In this case, the percent concentration can be expressed as the volume of liquid solute per unit volume of solvent, referred to as a percent volume-volume solution.

For frequent use, concentrated solutions of stable compounds, known as stock solutions, can be prepared. Stock solutions may be labeled as a multiple of the concentration in the final working solution. Here you see a 10X solution.

These stock solutions can be diluted as necessary with solvent to achieve the desired concentration.

Alternatively, a dilution can be prepared from a more concentrated solution using a parallel dilution. Using this simple calculation, a solution of desired concentration and desired volume can be prepared from a stock solution of known concentration. The resulting volume can be diluted to the total volume of the solution to achieve the desired concentration.

However, in some situations, the dilution factor, which is equal to the final volume divided by volume of stock solution needed for the dilution, is too large. This makes parallel dilution impractical as the necessary volume of the stock solution would be too small to accurately measure.

With the serial dilution technique, a stock solution can be used to make a dilute solution, which can then be diluted further to make a more dilute solution and so on until the desired concentration is met.

When measuring volumes in the lab you will come across many containers that can hold liquid. However, it is important to realize that not all of these vessels are designed for accurately measuring volume.

Non-volumetric containers, such as beakers and Erlenmeyer flasks, are designed for mixing and storing solutions and are generally not calibrated. Instead, the measurements, or graduations, on the side represent approximations of liquid capacity.

Conversely, volumetric labware is designed to measure exact volumes of liquid substances. Volumetric labware is denoted with the capacity it is calibrated to hold as well as the letters TC or TD.

TC stands for “to contain” and is generally found on volumetric flasks and graduated cylinders, which are calibrated to hold a precise volume of liquid.

TD denotes “to deliver” and is usually found on measuring devices designed to dispense liquid, such as pipettes and syringes.

Volumetric flasks are generally used to prepare solutions of a specific concentration. After dissolving the solute, solvent is added to the flask until the total volume reaches the graduation line. Adding the “quantity sufficient” to reach this volume is known as Q.S.’ing the solution.

When Q.S.’ing the solution, the top of the liquid curves where it meets the flask. This is called the meniscus and is caused by surface tension. In an aqueous solution, the meniscus is concave, and should be read at the lowest point of the curve.

There are several vessels designed to measure and deliver specific volumes of liquid. When choosing volumetric labware, always select the smallest device that will accommodate the desired volume to achieve the highest accuracy.

When measuring volumes of liquid above 50 mL, graduated cylinders are the appropriate choice.

Serological pipettes are generally used to measure and deliver volumes in the range of 0.1 to 50 mL.

For volumes of 0.2 microliters to 5 mL, micropipettors should be used.

When plastic pipette tips are not compatible with the liquid to be measured, glass Hamilton syringes are an alternative for accurate measurement of volumes in the microliter range.

Now that we have covered the basics of working with solutions, we’ll discuss how some of these concepts are applied in research.

DNA Gel electrophoresis is a technique used to separate a mixed population of DNA fragments, to estimate their size, by applying an electric field to move the negatively charged molecules through a gel matrix made of agarose – a carbohydrate from seaweed

In preparing the gel matrix, percent weight/volume solutions are commonly used to make 1% weight/volume agarose gels.

Generally electrophoresis requires large quantities of running buffers. Because of their frequent use and large volumes, these buffers are usually diluted from more concentrated 10x stock solutions.

To achieve the desired 1x buffer, one unit volume of the stock solution is diluted in 9 unit volumes of purified water.

In microplate reader experiments, the concentration of unknown samples of protein are often determined based on a set of samples of known concentrations called standards.

Serial dilutions are often used to generate standards of incrementally-higher concentrations, so that ultimately, a standard curve can be generated and the concentration of unknown sample determined.

You’ve just watched JoVE’s introduction to understanding concentration and measuring volumes. In this video we reviewed some basic concepts such as calculating concentration, performing dilutions , and how different types of labware are used to measure volumes. Applications of some of the concepts introduced in this video were also discussed for molecular biology and biochemistry.

Thanks for watching and remember to always use accuracy and precision when measuring volumes.