Concentratie begrijpen en volumes meten

Het begrijpen van de concepten achter oplossingsconcentraties en het nauwkeurig meten van volumes in het laboratorium zijn twee belangrijke aspecten van bijna elk experiment.

Oplossingen bestaan uit een opgeloste stof in een oplosmiddel om een homogeen mengsel te vormen.

Oplossingen worden over het algemeen geïdentificeerd aan de hand van hun componenten en de bijbehorende concentraties.

Om tot de juiste oplossingsconcentratie te komen, moet u bekend zijn met de vele verschillende recipiënten die beschikbaar zijn voor volumemetingen.

Een gebrekkige techniek bij het meten van volumes kan leiden tot onjuiste concentraties en het verschil vormen tussen een geslaagd of mislukt experiment.

Bij het uitvoeren van experimenten is het essentieel om de exacte concentratie van de gebruikte oplossingen te weten.

Concentratie wordt meestal uitgedrukt als molariteit. Een een molaire oplossing bevat één mol opgeloste stof per liter oplossing (B+C). Bij het maken van oplossingen in het laboratorium kunnen de molen van de opgeloste stof worden bepaald op basis van de gemeten massa van het molecuul en het molecuulgewicht.

Oplossingen kunnen ook worden bereid en gekwantificeerd als procentuele concentraties op basis van het gewicht van de opgeloste stof per volume-eenheid oplosmiddel, bekend als een gewicht-volume procentoplossing.

Houd er rekening mee dat de opgeloste stof soms in vloeibare vorm is. In dat geval kan de procentuele concentratie worden uitgedrukt als het volume van de vloeibare opgeloste stof per volume-eenheid oplosmiddel, aangeduid als een volume-volume procentoplossing.

Voor frequent gebruik kunnen geconcentreerde oplossingen van stabiele verbindingen, bekend als stamoplossingen, worden bereid. Stamoplossingen kunnen worden gelabeld als een veelvoud van de concentratie in de uiteindelijke werkoplossing. Hier ziet u een 10X oplossing.

Deze stamoplossingen kunnen naar behoefte worden verdund met oplosmiddel om de gewenste concentratie te bereiken.

Als alternatief kan een verdunning worden bereid uit een meer geconcentreerde oplossing met behulp van een parallelle verdunning. Met deze eenvoudige berekening kan een oplossing met de gewenste concentratie en het gewenste volume worden bereid uit een stamoplossing met een bekende concentratie. Het resulterende volume kan worden aangevuld tot het totale volume van de oplossing om de gewenste concentratie te bereiken.

In sommige situaties is de verdunningsfactor, die gelijk is aan het eindvolume gedeeld door het volume van de benodigde stamoplossing voor de verdunning, echter te groot. Dit maakt parallelle verdunning onpraktisch, omdat het benodigde volume van de stamoplossing te klein zou zijn om nauwkeurig te kunnen meten.

Met de seriële verdunningstechniek kan een stamoplossing worden gebruikt om een verdunde oplossing te maken, die vervolgens verder kan worden verdund om een nog minder geconcentreerde oplossing te maken, enzovoort, totdat de gewenste concentratie is bereikt.

Bij het meten van volumes in het laboratorium zult u veel verschillende containers tegenkomen die vloeistof kunnen bevatten. Het is echter belangrijk om te beseffen dat niet al deze vaten zijn ontworpen voor het nauwkeurig meten van het volume.

Niet-volumetrische containers, zoals bekerglazen en Erlenmeyerkolven, zijn ontworpen voor het mengen en bewaren van oplossingen en zijn over het algemeen niet gekalibreerd. De markeringen, of gradueringen, aan de zijkant representeren in plaats daarvan benaderingen van de vloeistofcapaciteit.

Daarentegen is volumetrisch laboratoriumglaswerk ontworpen om exacte volumes van vloeibare stoffen te meten. Volumetrisch laboratoriumglaswerk wordt aangeduid met de capaciteit waarvoor het is gekalibreerd, evenals de letters TC of TD.

TC staat voor “to contain” (om te bevatten) en wordt over het algemeen aangetroffen op maatkolven en maatcilinders, die zijn gekalibreerd om een nauwkeurig volume vloeistof te bevatten.

TD duidt op “to deliver” (om af te leveren) en wordt gewoonlijk aangetroffen op meetinstrumenten die zijn ontworpen om vloeistof te dispenseren, zoals pipetten en spuiten.

Maatkolven worden over het algemeen gebruikt om oplossingen met een specifieke concentratie te bereiden. Na het oplossen van de solute wordt er oplosmiddel aan de kolf toegevoegd totdat het totale volume de gradueringslijn bereikt. Het toevoegen van de "hoeveelheid voldoende" om dit volume te bereiken, staat bekend als het Q.S.’en van de oplossing.

Bij het Q.S.’en van de oplossing buigt de bovenkant van de vloeistof waar deze de kolf raakt. Dit wordt de meniscus genoemd en wordt veroorzaakt door oppervlaktespanning. In een waterige oplossing is de meniscus concaaf en moet deze worden afgelezen op het laagste punt van de curve.

Er zijn verschillende vaten ontworpen om specifieke volumes vloeistof te meten en af te leveren. Kies bij de selectie van volumetrisch laboratoriumglaswerk altijd het kleinste instrument dat het gewenste volume kan accommoderen om de hoogste nauwkeurigheid te bereiken.

Bij het meten van vloeistofvolumes boven de 50 mL zijn maatcilinders de juiste keuze.

Serologische pipetten worden over het algemeen gebruikt om volumes in het bereik van 0.1 tot 50 mL te meten en af te leveren.

Voor volumes van 0.2 µL tot 5 mL dienen micropipetten te worden gebruikt.

Wanneer plastic pipetpunten niet compatibel zijn met de te meten vloeistof, zijn glazen Hamilton-spuiten een alternatief voor het nauwkeurig meten van volumes in het microliterbereik.

Nu we de basis van het werken met oplossingen hebben behandeld, bespreken we hoe enkele van deze concepten in het onderzoek worden toegepast.

DNA-gelelektroforese is een techniek die wordt gebruikt om een gemengde populatie DNA-fragmenten te scheiden en hun grootte te schatten, door een elektrisch veld aan te leggen waardoor de negatief geladen moleculen door een gelmatrix van agarose bewegen – een koolhydraat uit zeewier.

Bij het bereiden van de gelmatrix worden gebruikelijk gewichts/volumeprocentoplossingen gebruikt om 1% gewicht/volume agarosegels te maken.

Over het algemeen is voor elektroforese een grote hoeveelheid runningbuffers nodig. Vanwege het frequente gebruik en de grote volumes worden deze buffers meestal verdund vanuit meer geconcentreerde 10x stockoplossingen.

Om de gewenste 1x buffer te verkrijgen, wordt één volume-eenheid van de stockoplossing verdund in 9 volume-eenheden gezuiverd water.

Bij experimenten met een microplate reader wordt de concentratie van onbekende eiwitmonsters vaak bepaald op basis van een reeks monsters met bekende concentraties, zogenaamde standaarden.

Seriële verdunningen worden vaak gebruikt om standaarden met stapsgewijs hogere concentraties te genereren, zodat er uiteindelijk een standaardcurve kan worden opgesteld en de concentratie van het onbekende monster kan worden bepaald.

U heeft zojuist de introductie van JoVE over het begrijpen van concentratie en het meten van volumes bekeken. In deze video hebben we enkele basisconcepten behandeld, zoals het berekenen van de concentratie, het uitvoeren van verdunningen en hoe verschillende soorten laboratoriummateriaal worden gebruikt om volumes te meten. Ook zijn toepassingen van enkele in deze video geïntroduceerde concepten voor de moleculaire biologie en biochemie besproken.

Bedankt voor het kijken en denk eraan om altijd nauwkeurigheid en precisie toe te passen bij het meten van volumes.