了解浓度和测量体积

General Laboratory Techniques

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Summary

几乎所有的生物研究应用都会不同程度地用到溶液。因此,了解如何测量和操作它们对任何实验都极为重要。本短片将介绍制备溶液的一些概念。溶液是溶质溶解于溶剂之后,形成的一种均一的分子物质混合物。溶液通常以它们的成分和相应的浓度命名。高浓度的溶液可以通过不同方法来稀释,如连续稀释。本短片还为精确制备溶液打下基础。比如,视频将介绍如何使用合适的测量体积的容器来精确测量体积以及当遇到半月形液面时如何读取体积的数值,然后演示一些测量体积的应用。凝胶电泳是一种常用的实验室操作,其中需要配制重量体积比的溶液以及平行稀释高浓度的母液。短片还将阐述使用连续稀释的方法来准备标准品来获得蛋白定量的标准曲线。

Cite this Video

JoVE Science Education Database. 常用的实验室技术. 了解浓度和测量体积. JoVE, Cambridge, MA, (2018).

对溶液浓度和体积测量背后概念的了解是对几乎每个实验都很重要的两个方面。

溶液是溶质溶解于溶剂之后,形成的一种均一的混合物。溶液通常以它们的成分和相应的浓度命名。

为了准确得到正确的溶液浓度,您必须熟悉许多不同的测量体积的容器。

测量体积时糟糕的技术会导致错误的浓度,以至于影响实验的成功或失败。

了解溶液的准确浓度对于实验操作极为重要。

浓度通常用摩尔来表示。1摩尔溶液是指在1升体积中包含1摩尔的溶质。在实验室中制备溶液时,溶质的摩尔数通过它的质量除以分子量得到。

溶液还可以通过溶质的重量在每单位体积的溶剂内的百分比来显示。称之为重量-体积百分比溶液。

要记住有时溶质是液体形式。在这种情况下,百分比浓度是以单位体积溶剂内的液体溶质的体积表示。称之为体积-体积百分比浓度。

为方便经常使用,对稳定性好的化合物可制备高浓度溶液,又称贮备溶液。贮备溶液可以用最终溶液浓度的倍数来标记。这里您看到的是10倍的贮备溶液。

这些贮备溶液可以根据需要用溶剂来稀释以得到想要的浓度。

也可使用平行稀释方法来从较高浓度的溶液制备稀释溶液。通过这样简单的计算,可将已知浓度的贮备溶液稀释到想要的浓度和体积。将计算得出的贮备溶液所需体积,稀释到溶液的最终总体积,就得到了想要的浓度。

但是在某些情况下,稀释因子-既终体积除以所需稀释的贮液体积-过大。会使得平行稀释不易操作,因为所需的贮液体积太小而无法准确测量。

在这种情况下,可以采用连续稀释技术:即先稀释贮液到一定的浓度,然后再继续稀释直至得到所需要的浓度。

在实验室测量液体体积的容器有很多种。但是要记住并非所有这些容器都是设计成用于准确测量的用途。

非测量体积的容器,例如烧杯和锥形瓶,它们是用于混合和贮存溶液的,通常不会被校对。所以,它们瓶壁上的量度或刻度代表的只是液体容积的近似值。

与此相反,测量体积的实验仪器是设计用于测量液体物质的精确体积。测量体积的实验仪器根据它所用的容积校正方法标为“TC”或者“TD”。

“TC”表示“to contain”。通常见于容量瓶和刻度量筒,它们校正后用于盛纳准确体积的液体。

“TD”表示“to deliver”。通常见于设计成分装液体的测量仪器,例如移液器和注射器。

可测量体积的容量瓶经常用于制备特定浓度的溶液。溶解了溶质之后,加入溶剂直至标记好的刻度线,其为总体积。加入足量的溶剂直至到达总体积称之为足量溶解溶液。

在制备足量溶解的溶液时,溶液的顶部在到达刻度线的时候,液面是曲线。这叫做半月形液面,是由表面张力引起的。在水溶液当中,这种半月形液面向下凹陷,所以应该从曲线的最低点开始读起。

有几种容器专门设计用于测量和转移特定体积的溶液。在选择测定体积的实验仪器时,一定要选择可以容纳所需体积的最小容器,这样可以达到最高准确度。

在量取超过50毫升液体的时候,刻度量筒是合适的选择。

血清吸管则通常用于测量和转移范围在0.1到50毫升的体积。

对范围从0.2微升到5毫升的体积,则使用微量移液器。

当移液器的塑料枪头和所需要测量的液体不能匹配的时候,玻璃制的哈密顿分配针筒可以是另一个选择,可用于准确测量微升范围的体积。

现在我们已经介绍了制备溶液的基本原理,那么我们可以开始讨论如何将这些概念应用到研究当中去。

DNA凝胶电泳用于分离DNA片段混合物。它是将一个电场加到凝胶上,使得带负电荷的DNA分子通过琼脂糖制备的凝胶床,来推测DNA片断的大小。琼脂糖是来自于海藻的一种碳水化合物。

在制备琼脂糖凝胶时,重量体积百分比溶液通常用于制备重量体积浓度为1%的琼脂糖凝胶。

通常电泳中需要大量的电泳缓冲液。由于频繁使用并且用量很大,这些缓冲液常常从较高浓度的10倍贮液来稀释。

要获得所需的一倍的缓冲液,向一单位体积的贮液中加入9单位体积的纯化的水来稀释。

在酶标仪实验当中,未知浓度的蛋白质样品依靠一系列已知浓度的标准品来测定。

连续稀释经常用于制备浓度连续增高的标准品,这样就可以建立一个标准曲线从而确定未知样品的浓度。

您刚观看的是JoVE关于了解浓度和测量体积的介绍。在本视频中,我们回顾了一些基本概念,例如计算浓度、操作稀释、以及如何使用不同的实验仪器去测量体积。视频中对一些概念应用的介绍还会在分子生物学和生物化学当中也被讨论过。

感谢您的观看,要记住在测量体积的时候需要牢记准确和精密。

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