在实验室制备溶液

General Laboratory Techniques

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Summary

成功制备溶液是几乎所有生物和化学实验都要用到的一种基本实验室技能。溶液是将溶质溶解于称为溶质的大量液体中形成的一种均一混合物。溶液可以使用溶质的浓度来描述,即在单位体积溶液内含有多少的溶质。

本短片将讲解为生物学实验制备一种水溶液或含水的溶液的逐步过程。视频中还将讨论如何计算和测量一定体积溶液中所需要的溶质的量。还将演示将溶质溶于纯净水和调整溶液pH值的方法。也将阐述如何进行足量溶解达到所需的体积,期间要注意液面的半月形问题;之后还要讨论溶液的灭菌问题。制备溶液的应用通过演示几种生物学常用的溶液的配制。例如磷酸盐缓冲液以及他们在生物学研究当中的应用。这些溶液实际上是缓冲液,能够模仿生理pH和细胞间液中的渗透压。

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JoVE Science Education Database. 常用的实验室技术. 在实验室制备溶液. JoVE, Cambridge, MA, (2019).

配制溶液是几乎所有生物和化学实验要用到的一项必备的操作技术。

溶液是一种物质溶解于液体中。溶解的物质称为溶质,而溶解物质的液体称为溶剂。随之产生的均一混合物称为溶液。

溶液可以用它们的溶质浓度来描述,即单位体积溶液内的溶质的量。

配制溶液虽然是一项基本实验技能,但技术的优劣足以影响实验的成败。

配制溶液需要考虑的第一件事是安全。采取合适的安全措施是十分重要的,例如根据需要使用的化学物质佩戴手套和实验服。

配制溶液的方法有很多。本短片将阐述配制水溶液最常用的方法。

首先根据所需要的溶液体积和浓度来确定溶质的摩尔数。而后根据化学分子的分子量,或者说是每摩尔克数,将其转换成为质量的克数。

然后使用数码天平和称量皿称取所需要的化学物质。

用带刻度的量筒量取大约四分之三终体积的水。

量取的水应该是纯化水,而不是自来水,这一点非常重要。否则,不但会影响溶液本身的质量,而且会影响多个后续实验的结果。

至此,纯化水应当被转移到一个烧杯当中,放入磁力搅棒,而后置于磁力搅拌器上。

将称取的溶质加入正在搅拌的纯化水中。磁力搅棒的搅拌可以帮助溶质溶解。有时加热也有助于溶解。

一旦所有的溶质溶解于溶剂中,就可以使用酸度计来调节溶液的pH值。要使pH值升高,可以向搅拌的溶液中加入稀释的氢氧化钠;要使pH值降低,则要加入稀释的盐酸。切记要缓慢的加入酸或者碱,因为pH值会变化很快。

pH试纸能够用于测量溶液的pH值。而使用校正过的酸度计则能够得到更准确的测量值。

使用漏斗将溶液倒入一个可以测量体积的容量瓶中,这样可以定到最终体积。加入足够量的溶剂使得体积达到最终需要的体积称之为定容。

记住半月形的液面要到达容量瓶的刻度线。在水溶液当中,半月形的液面是凹陷的,所以应当使液面的最低点与刻度线一致。

在生物学研究当中,尤其涉及到活细胞时,溶液在使用之前应当是无菌的。这可以通过高压灭菌来实现,即在高压环境下将溶液置于高温蒸气中灭菌。

或者也可以将溶液用0.22微米的滤纸过滤,这样可以除去所有的细菌细胞。

现在你已经对如何配制溶液有了基本的了解,接下来就来看一下实验室内常备的一些溶液以及它们的应用。

在生物学研究中,很多溶液是用来模拟生理环境的。这些溶液属于缓冲液,即在特定范围内它们能够耐受pH的变化;通常条件下,pH值在7.4左右以模拟细胞内和细胞外液环境。

磷酸盐缓冲液,又称PBS,是一种生物学研究中常用的缓冲液,用于模拟生理pH和渗透压。渗透压是指溶液当中所有溶质的摩尔数。例如,含有1摩尔每升氯化钠的溶液,它的渗透压是2个渗透压摩尔。因为在溶液中,氯化钠解离成为钠离子和氯离子。磷酸盐的离子浓度很接近于细胞环境,使得她成为一种等渗溶液。这意味着细胞外部的溶质总量等于细胞内部。磷酸盐缓冲液是由几种包括磷酸根在内的不同的盐溶于水中所得,它可以使pH值保持在7.2到7.6之间恒定的范围。

磷酸盐缓冲液通常用于洗涤细胞和稀释生物大分子,例如蛋白质。

人工脑脊液,或称为ACSF,用于模拟脑脊液中的电解质浓度。这种溶液必须新鲜制备。它的pH值、渗透压、以及离子组分必须严格控制以达到和体内环境一致的要求。

在电生理研究中,脑组织被切片后浸入ACSF缓冲液。该缓冲液还可以在膜片钳测量过程中用作细胞外溶液。

任氏液是生物学研究中用到的一种平衡过pH值的等渗盐溶液。它通常用于器官和组织的体外实验。

您刚观看的是JoVE关于配制溶液的短片。本短片中,我们回顾了从开始到结束如何配制溶液,包括如何确定溶质的需要量;如何恰当地足量配制溶液;溶液灭菌的方法;我们还介绍了一些常用的溶液以及他们在生物学研究中的用途。

感谢您的观看,请记住,一定要使用恰当的操作来配制溶液。

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