Приготовление растворов в лаборатории

Приготовление растворов является основным этапом практически всех биологических и химических экспериментов, проводимых по всему миру.

Раствор состоит из вещества, растворенного в жидкости. Растворенное вещество называется растворенным веществом, а основной объем жидкости — растворителем. Полученная однородная смесь называется раствором.

Растворы характеризуются концентрацией растворенного вещества, которая определяет количество этого вещества на единицу объема раствора.

Приготовление растворов может показаться базовым лабораторным навыком, однако неправильная техника может стать причиной успеха или неудачи эксперимента.

Первым аспектом при приготовлении растворов является безопасность. Важно принять соответствующие меры предосторожности, такие как использование перчаток и лабораторного халата, в зависимости от типа используемых химических веществ.

Существует множество способов приготовления раствора. В этом видео будет продемонстрирован наиболее распространенный способ приготовления раствора на водной основе, или водного раствора.

Сначала определите количество моль растворенного вещества, необходимое для достижения желаемой концентрации в заданном объеме раствора. Затем переведите это значение в граммы, используя молекулярную массу, или количество граммов на моль данного химического вещества.

Химические вещества можно взвесить с помощью цифровых весов и лодочки для взвешивания.

Затем с помощью мерного цилиндра можно отмерить объем очищенной воды, составляющий примерно три четверти от конечного объема раствора.

Крайне важно, чтобы водные растворы готовились на очищенной воде, а не на водопроводной. Несоблюдение этого правила может поставить под угрозу качество не только самого раствора, но и, потенциально, множества последующих экспериментов.

На этом этапе очищенную воду следует перенести в стакан с магнитным перемешивателем, помещенный на магнитную мешалку.

Затем в перемешиваемую очищенную воду можно добавить отмеренное растворенное вещество. Перемешивание смеси способствует растворению вещества. Для этой же цели может быть использован нагрев.

После того как все растворенные вещества полностью растворятся в растворителе, можно отрегулировать pH раствора с помощью pH-метра. Чтобы повысить pH, добавьте разбавленный гидроксид натрия в перемешиваемый раствор. Чтобы понизить pH, добавьте разбавленную соляную кислоту. Обязательно добавляйте кислоту или щелочь медленно, так как pH может изменяться очень быстро.

Для измерения pH раствора также можно использовать pH-бумагу, однако использование откалиброванного pH-метра обеспечивает более точное измерение.

Затем раствор переливают в мерную колбу с помощью воронки, чтобы довести его до конечного объема. Добавление необходимого количества жидкости для достижения этого объема называется доведением до метки (Q.S.).

Убедитесь, что мениск совпадает с отметкой на мерной колбе. В водном растворе мениск вогнутый, и считывание должно производиться по нижней точке кривой.

При проведении биологических исследований, особенно тех, в которых используются живые клетки, растворы перед применением может потребоваться стерилизовать. Это можно сделать путем автоклавирования, при котором раствор подвергается воздействию высокотемпературного пара под высоким давлением.

В качестве альтернативы раствор можно стерилизовать, пропуская его через фильтр с размером пор 0.22 мкм, который задержит любые бактериальные клетки.

Теперь, когда вы получили базовое представление о том, как готовить растворы, пришло время рассмотреть некоторые из наиболее часто используемых в лаборатории растворов и области их применения.

В биологических исследованиях многие растворы разрабатываются таким образом, чтобы имитировать физиологические жидкости. Такие растворы являются буферными, что означает их способность противостоять изменению pH в определенном диапазоне; обычно pH поддерживается на уровне около 7.4 для имитации внутриклеточных и внеклеточных жидкостей.

Фосфатно-солевой буферный раствор, или PBS, является широко используемым буфером в биологических исследованиях, который имитирует физиологический pH и осмолярность. Осмолярность относится к общему количеству молей растворенного вещества в растворе. Например, раствор, содержащий 1 моль NaCl, имеет 2 осмоля растворенного вещества, так как ионы натрия и хлора диссоциируют в растворе. Концентрации ионов в PBS максимально приближены к концентрациям в клетках, что делает его изотоническим раствором, то есть количество растворенного вещества вне клетки эквивалентно количеству внутри клетки. PBS состоит из нескольких различных солей в воде, включая соли с фосфатными группами, которые поддерживают постоянный pH в диапазоне от 7.2 до 7.6.

К распространенным способам использования PBS в лаборатории относятся промывка клеток и разбавление биомолекул, таких как белки.

Искусственная спинномозговая жидкость, или ACSF, имитирует концентрации электролитов спинномозговой жидкости. Этот раствор должен быть свежеприготовленным, а его pH, осмолярность и ионный состав должны тщательно контролироваться для соответствия условиям in vivo.

ACSF обычно используется в электрофизиологических исследованиях для подготовки срезов мозга и их перфузии во время экспериментов. Он также может служить внеклеточным раствором при измерениях методом патч-клампа.

Раствор Рингера представляет собой изотонический солевой раствор с сбалансированным pH, используемый в биологических исследованиях. Его часто применяют в экспериментах in vitro с органами и тканями.

Вы только что посмотрели вводное видео JoVE по приготовлению растворов. В этом ролике мы рассмотрели весь процесс приготовления раствора от начала до конца… включая способы определения необходимого количества растворенного вещества (A), правила доведения раствора до нужного объема (B) и методы стерилизации (C). Мы также разобрали некоторые распространенные растворы и области их применения в биологических исследованиях (D).

Спасибо за просмотр, и помните, что при приготовлении растворов всегда следует использовать надлежащую технику.