Het bereiden van oplossingen in het laboratorium

Het bereiden van oplossingen is een essentiële procedure die betrokken is bij vrijwel alle biologische en chemische experimenten die wereldwijd worden uitgevoerd.

Een oplossing bestaat uit een stof die is opgelost in een vloeistof. De opgeloste stof wordt de solute genoemd, en de bulkvloeistof het oplosmiddel. Het resulterende homogene mengsel wordt de oplossing genoemd.

Oplossingen kunnen worden beschreven aan de hand van hun soluteconcentratie, een maatstaf voor hoeveel solute aanwezig is per eenheid oplossing.

Het maken van oplossingen is misschien een basisvaardigheid in het laboratorium, maar een slechte techniek kan het verschil betekenen tussen een geslaagd of een mislukt experiment.

Bij het maken van oplossingen is veiligheid de eerste overweging. Het is belangrijk om passende voorzorgsmaatregelen te nemen, zoals het dragen van handschoenen en een laboratoriumjas, afhankelijk van het type chemicaliën waarmee u werkt.

Er zijn veel verschillende manieren om een oplossing te maken. Deze video demonstreert de meest gebruikelijke manier om een waterige oplossing te maken.

Bepaal eerst het aantal mol opgeloste stof dat nodig is om de gewenste concentratie te bereiken in een bepaald volume oplossing. Reken deze waarde vervolgens om naar grammen met behulp van het molecuulgewicht, oftewel het aantal gram per mol, van de chemische stof.

De chemicaliën kunnen worden afgewogen met een digitale balans en een weegbakje.

Een maatkoker kan vervolgens worden gebruikt om een volume gezuiverd water af te meten dat ongeveer drie kwart van het uiteindelijke volume van de oplossing bedraagt.

Het is essentieel dat waterige oplossingen worden bereid met gezuiverd water in plaats van kraanwater. Het niet doen hiervan kan de kwaliteit niet alleen van de oplossing, maar potentieel van meerdere daaropvolgende experimenten in gevaar brengen.

Op dit punt moet het gezuiverde water worden overgebracht naar een bekerglas met een roerstaf op een magnetische roerplaat.

De afgewogen opgeloste stoffen kunnen vervolgens worden toegevoegd aan het geroerde gezuiverde water. Het roeren van het mengsel helpt de opgeloste stof op te lossen. Voor dit doel kan ook warmte worden toegepast.

Zodra alle opgeloste stoffen in het oplosmiddel zijn opgelost, kan de pH van de oplossing worden aangepast met een pH-meter. Om de pH te verhogen, voegt u verdund natriumhydroxide toe aan de geroerde oplossing. Om de pH te verlagen, voegt u verdund zoutzuur toe. Zorg ervoor dat u het zuur of de base langzaam toevoegt, omdat de pH snel kan veranderen.

pH-papier kan ook worden gebruikt om de pH van een oplossing te meten, maar het gebruik van een gekalibreerde pH-meter levert een nauwkeurigere meting op.

De oplossing wordt vervolgens met een trechter in een maatkolf gegoten, zodat deze tot het uiteindelige volume kan worden aangevuld. Het toevoegen van de hoeveelheid die nodig is om dit volume te bereiken, staat bekend als het Q.S.’en van de oplossing.

Zorg ervoor dat de meniscus samenvalt met de markering op de maatkolf. In een waterige oplossing is de meniscus concaaf en moet deze worden afgelezen op het laagste punt van de curve.

Bij het uitvoeren van biologisch onderzoek, specifiek onderzoek met levende cellen, moeten oplossingen mogelijk voor gebruik worden gesteriliseerd. Dit kan door middel van autoclaveren, waarbij de oplossing wordt blootgesteld aan hogedrukstoom bij een hoge temperatuur.

Alternatief kan de oplossing worden gesteriliseerd door deze door een 0,22 micron filter te leiden, waardoor bacteriële cellen worden uitgesloten.

Nu u een fundamenteel begrip heeft van hoe oplossingen moeten worden gemaakt, is het tijd om te kijken naar enkele veelgebruikte oplossingen in het laboratorium en hun toepassingen.

In biologisch onderzoek zijn talrijke oplossingen ontworpen om fysiologische vloeistoffen na te bootsen. Deze oplossingen zijn gebufferd, wat betekent dat ze bestand zijn tegen pH-veranderingen binnen een specifiek bereik; gewoonlijk wordt de pH op ongeveer 7,4 gehouden om intracellulaire en extracellulaire vloeistoffen te simuleren.

Fosfaatgebufferde zoutoplossing, of PBS, is een veelgebruikte buffer in biologisch onderzoek die de fysiologische pH en osmolariteit nabootst. Osmolariteit verwijst naar het totaal aantal mol opgeloste stof in een oplossing. Bijvoorbeeld, een oplossing die 1 mol NaCl bevat, heeft 2 osmolen opgeloste stof, omdat de natrium- en chloride-ionen in de oplossing dissociëren. PBS heeft ionconcentraties die nauw aansluiten bij die van cellen, waardoor het een isotone oplossing is, wat betekent dat de hoeveelheid opgeloste stof buiten de cel gelijk is aan wat er binnen de cel wordt aangetroffen. PBS bestaat uit verschillende zouten in water, waaronder zouten met fosfaatgroepen die een constante pH in het bereik van 7,2 tot 7,6 handhaven.

Veelgebruikte toepassingen van PBS in het lab omvatten het wassen van cellen en het verdunnen van biomoleculen zoals eiwitten.

Kunstmatige cerebrospinale vloeistof, of ACSF, bootst de elektrolytconcentraties van de cerebrospinale vloeistof na. Deze oplossing moet vers worden bereid, en de pH, osmolariteit en ionische samenstelling moeten zorgvuldig worden gecontroleerd om overeen te komen met in vivo condities.

ACSF wordt over het algemeen gebruikt in elektrofysiologische studies om hersensnijden voor te bereiden en om deze tijdens experimenten te perfunderen. Het kan ook dienen als de extracellulaire oplossing tijdens patchclamp-metingen.

Ringers oplossing is een isotone zoutoplossing met een gebalanceerde pH die wordt gebruikt in biologisch onderzoek. Het wordt veelvuldig gebruikt in in vitro experimenten met organen en weefsels.

U heeft zojuist JoVE's introductie over het bereiden van oplossingen bekeken. In deze video hebben we herhaald hoe u een oplossing van begin tot eind maakt... inclusief hoe u de benodigde hoeveelheid opgeloste stof bepaalt (A), hoe u een oplossing correct tot het gewenste volume aanvult (B), en methoden voor sterilisatie (C). We hebben ook enkele veelgebruikte oplossingen besproken, evenals hun toepassingen in biologisch onderzoek (D).

Bedankt voor het kijken, en vergeet niet om altijd de juiste techniek toe te passen bij het bereiden van oplossingen.