Conceptos físico-químicos generales en el laboratorio 1.CONCEPTOS FÍSICO-QUÍMICOS GENERALES EN EL LABORATORIO CONCEPTOS BÁSICOS .......................................................... 2 MAGNITUD ........................................................................ MEDIR ............................................................................. UN SISTEMA DE UNIDADES: .................................................. Múltiplos y submúltiplos en el SI ......................................... 2 2 2 4 MAGNITUDES BÁSICAS EN EL LABORATORIO .............................. 5 CAPACIDAD / VOLUMEN ....................................................... MASA / PESO ..................................................................... DENSIDAD ........................................................................ CANTIDAD DE SUSTANCIA QUÍMICA ........................................ Átomo-gramo............................................................... Molécula-gramo o mol ..................................................... 5 5 5 6 6 7 DISOLUCIONES ................................................................. 7 INTRODUCCIÓN .................................................................. COMPONENTES DE UNA DISOLUCIÓN ........................................ MODO DE EXPRESAR LA CONCENTRACIÓN DE LAS DISOLUCIONES ........................................................... Unidades físicas ........................................................... Unidades químicas ......................................................... 7 8 9 9 9 RELACIÓN ENTRE NORMALIDAD Y MOLARIDAD.............................. 12 DILUCIONES ..................................................................... 13 INTRODUCCIÓN .................................................................. 13 EL FACTOR DE DILUCIÓN ....................................................... 15 TIPOS DE DILUCIONES ......................................................... 15 CFGS. Anatomía patológica y citología IES Antonio Machado. Alcalá de Henares Página 1 de 17 Conceptos físico-químicos generales en el laboratorio CONCEPTOS BÁSICOS MAGNITUD Una magnitud física es todo aquello que se puede medir (tiempo, masa, longitud..) MEDIR Es determinar la cantidad de una magnitud por comparación con otra que se toma como unidad. El resultado de esa medición es un número acompañado de una unidad. Las unidades se pueden tomar a capricho (pasos, palmos..). Estas unidades estarán condicionadas por una serie de factores. Por ejemplo los pasos serán distintos según los dé una persona baja o por el contrario una alta. Es decir en este caso las unidades están sujetas a una variabilidad. Para evitar esta variabilidad la unidad ha de ser constante y fija. (Las magnitudes pueden ser añadidas o substraídas directamente sólo si tienen las mismas unidades). Por ello se recurre a los sistemas de unidades SISTEMAS DE UNIDADES Los sistemas de unidades están formados por un conjunto de unidades fundamentales y las derivadas que de ellas se deducen. Para establecer un sistema de unidades se precisan tres circunstancias: 1) elegir las magnitudes fundamentales 2) fijar los valores de las unidades de estas magnitudes fundamentales 3) establecer ecuaciones y definiciones que permitan deducir las unidades derivadas de las demás magnitudes a partir de las magnitudes fundamentales. Existen distintos sistemas de unidades. El que recomienda la OMS desde el año 1977 es el sistema internacional (SI). Este sistema lo propuso Giorgi a principios de siglo y se declaró legal en España desde el año 1967 por la Ley de Pesas y Medidas. Está prácticamente establecido por el laboratorio, pero aún hoy se siguen utilizando otras unidades. El sistema SI es un sistema decimal, es decir los múltiplos y submúltiplos de la unidad básica se obtienen multiplicando o dividiendo por potencias de 10. Actualmente el sistema SI está formado por 7 magnitudes fundamentales y sus correspondientes unidades CFGS. Anatomía patológica y citología IES Antonio Machado. Alcalá de Henares Página 2 de 17 Conceptos físico-químicos generales en el laboratorio MAGNITUD longitud masa tiempo intensidad de corriente eléctrica temperatura intensidad luminosa cantidad de sustancia química UNIDAD (símbolo) metro (m) kilogramo (Kg) segundo (s) amperio (A) grado Kelvin (ºK) candela (cd) mol (mol) Mediante la combinación de una o varias unidades básicas a través de varias operaciones matemáticas pueden obtenerse unidades derivadas del SI. Por ejemplo el Volumen su unidad será m3, ya que el volumen es largo x ancho x alto = m x m x m Algunas unidades, aunque no están incluidas en el SI, debido a su uso ampliamente difundido se han mantenido. Entre ellos tenemos el volumen o capacidad expresada el litros (L) Las unidades de capacidad son equivalentes a las de volumen y se utilizan ampliamente en el laboratorio volumen m3 dm3 cm3 mm3 CFGS. Anatomía patológica y citología IES Antonio Machado. Alcalá de Henares capacidad KL L mL L Página 3 de 17 Conceptos físico-químicos generales en el laboratorio Múltiplos y submúltiplos en el SI Algunas unidades básicas del SI pueden tener distintos múltiplos y submúltiplos, cada uno de ellos con un nombre característico que se forma mediante la unión de un prefijo al nombre básico de la unidad MÚLTIPLOS deca (da) hecto (h) kilo (k) mega (M) giga (G) tera (T) peta (P) exa (E) RELACIÓN UNIDAD 101 unidades 102 " 3 10 " 6 10 " 9 10 " 12 10 " 15 10 " 18 10 " SUBMÚLTIPLOS deci (d) centi (c) mili (m) micro () nano (n) pico (p) femto (f) atto (a) RELACIÓN UNIDAD 10-1 unidades 10-2 " 10-3 " -6 10 " -9 10 " -12 10 " -15 10 " -18 10 ” Algunas equivalencias: 1 lamda, 1 = 1 L 1 A = 10-10 m (0,1 nm) 1 gamma, 1 = 1 g (Escala) atto>femto>pico>nano>micro>mili>centi>deci>UF>deca>hecto>kilo>mega>giga>tera>peta>ex 10-3 10-3 10-3 10-3 10-3 10-1 10-1 10-1 101 101 101 103 103 103 103 103 * Cuando queremos pasar de una unidad mayor a otra menor, debemos multiplicar por 10 , siendo n = suma de exponentes que vamos pasando n * Cuando queremos pasar de una unidad menor a otra mayor deberemos dividir por 10 , o lo que es lo mismo, multiplicar por 10-n. n CFGS. Anatomía patológica y citología IES Antonio Machado. Alcalá de Henares Página 4 de 17 Conceptos físico-químicos generales en el laboratorio MAGNITUDES BÁSICAS EN EL LABORATORIO CAPACIDAD / VOLUMEN (ya visto) MASA / PESO La masa de un cuerpo es la cantidad de materia que tiene ese cuerpo. La unidad de masa en el SI es el Kg. Peso de un cuerpo es la fuerza de atracción que la tierra ejerce sobre el mismo. La fuerza es igual a la masa por la aceleración, por lo tanto: P=m.g P = peso, m = masa, g = aceleración gravitacional (varía ligeramente de unos puntos a otros del planeta, pero se puede considerar como constante). En sentido estricto la masa de un cuerpo es invariable, pero el peso tiene una ligera variación de un punto a otro del planeta. La unidad de fuerza en el SI es el Newton (Nw). Para medir la masa utilizamos la balanza, comparando una masa desconocida con otra conocida. DENSIDAD La densidad absoluta, es la relación que existe entre la masa de un cuerpo y el volumen que ocupa el citado cuerpo. Se suele expresar en g/cm3 = g/mL (Aunque en el SI las unidades serían Kg/ mm3). Se denomina densidad relativa a la relación entre la masa de un volumen dado de un cuerpo y la masa de un mismo volumen de agua a 4oC. (Nosotros utilizaremos la densidad absoluta) La densidad del agua pura a 4oC es 1, por lo cual en el caso del agua podemos afirmar que 1 g de agua ocupa un espacio de 1 cm3. Se establecen y aceptan las siguientes equivalencias entre masa, volumen y capacidad en el caso del agua (densidad = 1): MASA VOLUMEN CAPACIDAD -----------------3 Kg dm L 3 g cm mL 3 mg mm L Cuando manejamos cuerpos distintos al agua ya no nos sirven las equivalencias anteriores y tendremos que recurrir a la densidad para averiguar la relación entre la masa y el volumen (o capacidad). P.e. si un cuerpo tiene una densidad de 1,8 g/cm3 CFGS. Anatomía patológica y citología IES Antonio Machado. Alcalá de Henares Página 5 de 17 Conceptos físico-químicos generales en el laboratorio m (g) d = 1,8 g/cm3 = ------- ; V (cm3) m = 1,8 V Los cuerpos pueden ser simples (cuando no pueden dividirse en fracciones pequeñas): se denominan elementos, o bien pueden ser compuestos (tienen en su composición 2 ó más elementos). Pueden presentarse en tres estados: sólido, líquido o gaseoso. Cuando hablamos de la densidad, independientemente del estado de ese cuerpo siempre nos referimos a la relación entre su masa y su volumen. CANTIDAD DE SUSTANCIA QUÍMICA La materia está formada por átomos (partículas indivisibles; es la parte más pequeña en que se puede dividir la materia. Es la menor cantidad de un elemento que puede entrar en combinación). La masa de los átomos es tan extraordinariamente pequeña que resulta difícil el uso de las unidades de masa habituales. Por ello se crea una escala relativa en la que se escoge un elemento tipo, refiriendo la masa de los demás elementos a ese elemento tipo. La escala de referencia ha ido cambiando con el tiempo: Al principio se tomó como referencia el hidrógeno (H) dándole el valor de peso atómico 1; así se definía el peso atómico de un elemento como el nº de veces que un átomo de ese elemento pesa en relación a un átomo de H. Posteriormente la masa tomada como referencia fue 1/16 de la masa atómica de un átomo de oxígeno. Desde 1961, por acuerdo internacional, la masa atómica se determina por comparación con la masa del isótopo 12C del carbono. La UNIDAD DE MASA ATÓMICA (u.m.a.) (dalton), se definió como la duodécima parte de la masa de un átomo de carbono-12; por ello, la masa atómica de este isótopo del carbono será de 12 u.m.a. Átomo-gramo es la masa atómica del elemento expresada en gramos: Un átomo de Na tiene una masa atómica de 22,9 u.m.a. Un átomo-gramo de Na tiene una masa de 22,9 g. En un átomo-gramo se encuentran contenidos un nº de átomos igual al nº de Avogadro (N), siendo N = 6,023 . 1023 * Los átomos se combinan entre sí para formar las moléculas (p. e., si se unen 2 átomos de H y uno de O, obtenemos una molécula de H2O. la molécula es el límite de la división física, es decir, la parte más pequeña de una sustancia que conserva sus propiedades químicas. La MASA MOLECULAR es la masa de una molécula medida en u.m.a. Se obtiene por la suma de las masas de los distintos átomos que forman la molécula. P.e. H2SO4 (ácido CFGS. Anatomía patológica y citología IES Antonio Machado. Alcalá de Henares Página 6 de 17 Conceptos físico-químicos generales en el laboratorio sulfúrico) su masa molecular será (2.1) + 32 + (4.16) = 98 u.m.a., ya que la masa atómica de H = 1, S = 32, O = 16. También se le denomina PESO MOLECULAR . Molécula-gramo o mol se define como el peso molecular de una sustancia )= masa molecular ) expresada en gramos. Por lo tanto un mol de sulfúrico pesará 98 g. En un mol hay un nº de moléculas igual al nº de Avogadro (N) Por lo tanto los conceptos de átomo-gramo y de mol son muy importantes porque nos dan idea del nº de átomos o de moléculas que hay. Por lo tanto se denomina mol a una cantidad de sustancia tal que contiene 6.023 . 1023 partículas (átomos o moléculas, aunque generalmente cuando se trata de átomos se habla de átomo gramo y mol se reserva cuando nos referimos a molécula-gramo) DISOLUCIONES INTRODUCCIÓN Antes de definir disolución veamos algunos conceptos. Las diversas especies de materia reciben el nombre de sustancia. La materia , para su estudio podemos clasificarla en: * ELEMENTOS. Elementos químicos son las sustancias que no se pueden descomponer por los procedimientos químicos corrientes. Sus moléculas están formadas por un solo tipo de átomos: Fe, Ag, H2. (los elementos químicos o cuerpos simples se caracterizan por ser átomos que tienen el mismo nº atómico, aunque puedan tener pesos atómicos distintos -isótopos-). * COMPUESTOS PUROS. Son las sustancias que se obtienen al combinarse dos o más elementos, según ciertas leyes químicas (H2O, OHNa... Todas sus moléculas son idénticas entre sí. Contienen dos o más clases de átomos combinados en proporciones fijas). No pueden descomponerse en otros más sencillos por métodos físicos * MEZCLA, es un material heterogéneo No presentan una composición uniforme, variando ésta de una zona a otra de la mezcla. Macroscópicamente vemos sus distintos componentes. (p.e.: granito, arena en agua..). Los componentes de las mezclas pueden separarse por métodos físicos. También se le da el nombre de suspensión. Microscópicamente vamos a distinguir sus componentes. * DISOLUCIÓN. Es una fase homogénea, formada por varios compuestos puros, que puede tener una composición variable. Su composición es uniforme en toda la mezcla (Es el compuesto que resulta al disgregar íntimamente las partículas de una sustancia en otra) CFGS. Anatomía patológica y citología IES Antonio Machado. Alcalá de Henares Página 7 de 17 Conceptos físico-químicos generales en el laboratorio Las disoluciones tienen las mismas propiedades químicas de sus componentes, pero distintas propiedades físicas: Disolución de sal en agua. Microscópicamente apreciamos un aspecto homogéneo, p. E: El NaCl y el H2O reaccionan químicamente igual que si fueran el NaCl y el H2O por separado. Sin embargo la densidad será ahora distinta, así como el punto de ebullición, el de congelación... COMPONENTES DE UNA DISOLUCIÓN En toda disolución hay que distinguir entre: - cuerpo disperso o soluto, que es el que se halla en menor proporción (el soluto es la sustancia que se disuelve, esto es, que se disgrega o dispersa en el disolvente) - cuerpo dispersante o disolvente, que es el componente que interviene en mayor proporción. Tanto el disolvente como el soluto pueden tener cualquier estado físico (sólido, líquido o gaseoso). La disolución adopta el estado físico del disolvente. Disolvente Líquido Líquido Líquido Sólido Sólido Sólido Gas Gas gas Soluto Líquido Sólido Gas Líquido Sólido Gas Líquido Sólido gas Disolución Líquido Líquido Líquido Sólido Sólido Sólido Gas Gas Gas ejemplo Agua y alcohol Agua y sal Agua y CO2 Amalgamas Ag+Hg Aleaciones oro+plata Palacio e hidrógeno Vapor de agua Polvo en el aire aire Las disoluciones pueden tener más de un soluto disuelto en el disolvente. Las disoluciones más ampliamente utilizadas son las disoluciones en agua, denominadas disoluciones acuosas. En general existe un límite para la cantidad de soluto que puede disolverse en un disolvente a determinada temperatura. Cuando este límite se alcanza, no puede disolverse más soluto y se dice que el disolvente está saturado de soluto. En este caso la disolución se llama disolución saturada. Por ejemplo, una disolución de azúcar en agua se dice que está saturada cuando el azúcar se queda en el fondo del recipiente sin disolver, por más que se agite la disolución. Las disoluciones que se hallan lejos de la saturación reciben el nombre de disoluciones diluidas, y las que están cerca de la saturación, disoluciones concentradas. CFGS. Anatomía patológica y citología IES Antonio Machado. Alcalá de Henares Página 8 de 17 Conceptos físico-químicos generales en el laboratorio MODO DE EXPRESAR LA CONCENTRACIÓN DE LAS DISOLUCIONES Para identificar una disolución hay que saber no sólo los componentes que la forman sino también su cantidad relativa. la concentración es la relación entre cantidad de soluto respecto a cantidad de disolvente o de disolución. las más importantes son Unidades físicas - Porcentajes o tanto por ciento: partes de soluto en 100 partes de disolución * porcentaje en peso * porcentaje en volumen * porcentaje en peso-volumen - partes por millón Unidades químicas - Molaridad - Normalidad - Molalidad - Fracción molar Porcentaje en peso (% p/p) Expresa los gramos de soluto contenidos en 100 g de disolución. % peso gsoluto 100 gdisolució n g de disolución = g de soluto + g de disolvente. Ejemplo: ¿Cuál es el % en peso de peso del perclorato amónico (NH4CLO4) en una disolución que contiene 11,7 g de prclorato amónico en 25 g de agua? soluto = 11,7 g disolución = soluto + disolvente = 11,7 g + 25 g % peso CFGS. Anatomía patológica y citología IES Antonio Machado. Alcalá de Henares 11.7 g 100 31,8% (11.7 25) g Página 9 de 17 Conceptos físico-químicos generales en el laboratorio Porcentaje en volumen (% v/v) Expresa los mL de soluto contenidos en 100 mL de disolución %volumen mLsoluto 100 mLdisoluci ón Ejemplo. Determinar el % en volumen de una disolución obtenida disolviendo 12 mL de alcohol metílico en agua hasta un volumen final de 80 mL soluto = 12 mL disolución = 80 mL %volumen 12mL 100 15% 80mL Porcentaje en peso-volumen (% p/v) Son los g de soluto en 100 mL de disolución % peso / volumen gsoluto 100 mLdisolución Es la que más se usa en el laboratorio Ejemplo. Calcular el % en p/v de una disolución que se ha obtenido disolviendo 28 g de glucosa en agua hasta un volumen final de 250 mL 250 % peso / volumen 28 g 100 11.2% 11.2 g / dL 250mL También se usa mucho en el laboratorio el porcentaje en mg % (p/v), son los mg de soluto en 100 mL de disolución. Partes por millón (ppm) Son los g de soluto por cada 1.000.000 g de disolución, o el nº de mg de soluto por cada 1000 g de disolución. (En disoluciones acuosas es equivalente asimismo a mg de soluto por L de disolución, ya que al tratarse de disoluciones extremadamente diluidas su densidad es muy cercana a la del disolvente, es decir, a la unidad). CFGS. Anatomía patológica y citología IES Antonio Machado. Alcalá de Henares Página 10 de 17 Conceptos físico-químicos generales en el laboratorio Ejemplo. ¿A cuántas partes por millón equivale una concentración de Fe del 0,0005 %? El 0,0005 % indica que hay 0,0005 (= 5 . 10-4) g de soluto en 100 (= 102) g de disolución (prácticamente 100 mL de disolución) 5.10 4 gFe 10 6 5 ppm 2 10 g disolución Molaridad (M) Es el nº de moles de soluto que hay en un litro de disolución. M nº mol soluto ; Vdisolución ( L) n º mol g soluto PM Una disolución 1M de HCl contendrá 1 mol de ese ácido por cada litro de disolución Ejemplo. ¿Cómo prepararíamos 1L de una disolución 1M de HCl? PM HCl = 36,5 (g/mol) 1M g / 36,5 1 g =36,5 Pesamos 36,5 g de HCl y completamos hasta un volumen de 1 L en un matraz aforado. Otro ejemplo: disolvemos 127 g de alcohol etílico (C2H5OH) en agua suficiente para hacer 1,35 L de disolución. ¿Cuál es la molaridad de ésta? PM alcohol etílico = 46 M 127 / 46 2,04M 1.35 Normalidad (N) La normalidad se define como el nº de equivalentes-gramo de soluto contenidos en 1 L de disolución. Un equivalente-gramo es un equivalente químico expresado en gramos. CFGS. Anatomía patológica y citología IES Antonio Machado. Alcalá de Henares Página 11 de 17 Conceptos físico-químicos generales en el laboratorio Un equivalente químico ( o peso equivalente) = peso molecular dividido por la valencia La valencia representa la capacidad de combinación de los átomos. (Por lo tanto la normalidad da idea del nº de átomos cargados que existen en la solución). Valencia: - de un ácido corresponde al nº de hidrógenos protonizables de su molécula: la valencia del HCl será 1 la valencia del H2SO4 será 2 - de una base corresponde al nº de grupos hidroxilo en su molécula: La valencia del NaOH será 1 La valencia del Ca (OH)2 será 2 - de una sal se obtiene multiplicando la valencia del ácido del que proviene por el subíndice del anión (o lo que es lo mismo la carga del radical del ácido por su subíndice respectivo. Cl2Ba----> (Cl-)2Ba2+ ; valencia = 2 .1 = 2 (SO4)3Al2 -----> (SO42-)3(Al3+)2 ; valencia = 3.2 = 6 Ejemplo. ¿Cuál será la normalidad resultante al añadir a 20 g de NaOH el volumen de agua suficiente como para obtener 500 mL de disolución? PM de NaOH = 40; valencia = 1 ; equivalente-gramo = 40/1 = 40 N 20 / 40 1N 0.5 RELACIÓN ENTRE NORMALIDAD Y MOLARIDAD Estudiando las fórmulas de M y N es evidente que la única diferencia entre ellas es la valencia que aparece en el numerador de la N; por lo tanto: N = M.v Molalidad (m) Es el nº de moles de soluto que hay en un Kg de disolvente m nº mol soluto kgdisolvente Para disoluciones acuosas diluidas m y M son prácticamente iguales CFGS. Anatomía patológica y citología IES Antonio Machado. Alcalá de Henares Página 12 de 17 Conceptos físico-químicos generales en el laboratorio Ejemplo. Se prepara una disolución disolviendo 1,69 g de NaCl en 869 g de agua. ¿Cuál es su molalidad? PM NaCl = 58,44 m 1.69 / 58.44 0.869 0.033m DILUCIONES INTRODUCCIÓN En el laboratorio en muchas ocasiones es necesario diluir las muestras o los reactivos para obtener concentraciones adecuadas a las técnicas. La perfecta preparación de estas diluciones es imprescindible para la obtención de unos, resultados correctos. Una dilución es la adición de un líquido (disolvente) a una solución para disminuir su concentración. (Concentración es la relación entre cantidad de soluto y disolución, o disolvente. Hay distintas formas de expresar la concentración: N, M, mm, % p/p, % p/V, %v/v..). Por lo tanto cuando diluimos una solución añadimos disolvente a la solución, por tanto: - el volumen de la misma aumenta - la cantidad de soluto permanece constante (ya que sólo hemos añadido disolvente). Por ello la relación entre soluto y disolución disminuye, esto es - la concentración de la solución disminuye A partir de una solución concentrada (= inicial = madre) queremos preparar un volumen concreto de una solución diluida (= final = hija) con una concentración determinada (siempre inferior a la inicial). Esto lo podemos hacer: - calcular la cantidad de soluto que necesito para preparar el volumen concreto de solución diluida calcular el volumen de la solución concentrada que contiene esa cantidad de soluto. añadir disolvente hasta la cantidad que deseemos preparar. Veamos un ejemplo. Necesitamos preparar 250 mL de una solución de NaCl con una concentración de 2 g/L. Disponemos de una solución de NaCl con una concentración de 5 g/L: - ¿Qué cantidad de soluto necesito para preparar los 250 mL con una concentración de 2 g/L?. Si en 1 L de disolución hay 2 g de soluto, en 0,25 L (= 250 mL) habrá x CFGS. Anatomía patológica y citología IES Antonio Machado. Alcalá de Henares Página 13 de 17 Conceptos físico-químicos generales en el laboratorio 1 L ------ 2 g 0,25 L ------ x x 0.25L 2 g 0.5 g 1L Necesitamos por tanto 0,5 g de NaCl para preparar los 250 mL de solución de 2 g/L. - ¿Qué volumen de la solución concentrada contiene 0,5 g de NaCl?. La concentración de la solución es de 5 g/L, esto es en 1 L hay 5 g, luego en x L habrá 0,5 g 5 g ----- 1 L 0,5 g ----- x L x 0.5 g 1L 0.1L 100mL 5g - Por tanto para preparar 250 mL de la solución de ClNa de 2 g/L a partir de la solución concentrada de 5 g/L, tomaremos 100 mL de ésta solución y aforaremos hasta 250 mL de agua; O bien, tomaremos 100 mL de la solución de 5 g/L y añadiremos 150 mL de disolvente (250 - 100). También lo puedo resolver aplicando la fórmula: V1 . C1 = V2 .C2 En las concentraciones que se expresan como cantidad de soluto en un volumen fijo de disolución (N, M, % p/v), la cantidad de soluto se calcula multiplicando la concentración de la solución por el volumen de ésta. Vimos que todo el soluto contenido en la solución diluida procede de la cantidad contenida en el volumen tomado de la solución concentrada: cantidad de soluto = Vc . Cc = Vd . Cd Vc = volumen que necesito tomar de la solución concentrada Cc = concentración de la solución concentrada Vd = volumen que quiero preparar de la solución diluida Vd = concentración de la solución diluida Volviendo al ejemplo anterior 250 mL . 2 g/L = x . 5 g/L CFGS. Anatomía patológica y citología IES Antonio Machado. Alcalá de Henares Página 14 de 17 Conceptos físico-químicos generales en el laboratorio x 250mL 2g / L 100mL 5g / L Si las unidades de concentración no hubiesen sido equivalentes, tendríamos que haberlas transformado previamente. EL FACTOR DE DILUCIÓN Es la relación que hay entre las concentraciones diluida y concentrada, o el cociente entre el volumen de la solución concentrada y el volumen de la diluida. Podríamos definirlo también como el cociente entre el nº de partes de soluto respecto al nº de partes de disolución Vc C d a Fd Vd Cc b a = partes de sol. concentrada b = " de disolución b - a = partes de disolvente a<b El Fd suele expresarse en forma de fracción lo más reducida posible. El Fd es una magnitud adimensional, es decir no tiene unidades ya que las unidades del numerador y denominador son las mismas, por lo que se anulan. En el ejemplo anterior el FD sería Fd 2g / L 5g / L 100mL 250mL 2 5 TIPOS DE DILUCIONES Las aplicaciones más importantes de las diluciones en el laboratorio son: A) Preparación de DILUCIONES SIMPLES. Consiste en la preparación de una disolución diluida a partir de otra más concentrada para: - preparación de reactivos - curvas de calibrado CFGS. Anatomía patológica y citología IES Antonio Machado. Alcalá de Henares Página 15 de 17 Conceptos físico-químicos generales en el laboratorio - diluciones de una muestra. Hay que tener en cuenta la dilución realizada para calcular el resultado correcto del análisis. B) DILUCIONES MÚLTIPLES. A veces necesito preparar una disolución muy diluida. Para ello hago varias diluciones, en vez de prepararla en un único paso, ya que el volumen que tendría que tomar de la solución sería tan pequeño que me sería muy difícil de pipetear (a veces imposible). Veamos un ejemplo. Necesito preparar una dilución de una muestra al 1/500. - Si hago una dilución simple necesitamos tomar 1 parte de la muestra por cada 499 (500 - 1) partes de disolvente. - Puedo preparar 2 diluciones: una primera dilución A con un Fd = 1/50 (1 parte de muestra por 49 partes de disolvente) y una 2ª dilución B, a partir de la solución A con un Fd, respecto a A = 1/10 (1 parte de solución A por 9 partes de disolvente). El Fd de la solución B respecto a la muestra será: Fd 1 1 1 50 10 500 Es decir, cuando efectuamos una dilución múltiple, 1ª dilución A con un Fd = 1/a, y a partir de ésta solución A hacemos una nueva dilución B con un Fd, respecto a A = 1/b, el Fd de la solución B respecto a la solución de partida será igual al producto de sus respectivos Fd. En este caso el Fd = 1/a.b C) DILUCIONES SUCESIVAS = SERIADAS = BANCO DE DILUCIONES. Se efectúan varias diluciones siendo el Fd de un tubo respecto al anterior igual. Consiste en preparar una batería de tubos en los cuales vamos a realizar diluciones de un tubo respecto al anterior siendo el Fd el mismo. Lo primero que hacemos es, en función del volumen que queremos conseguir y del Fd, poner en todos los tubos el diluyente o disolvente (= volumen en todos los tubos). Después transferimos un volumen, previamente calculado, de la solución madre o concentrada al tubo 1. Homogeneizamos (agitamos), tomamos el mismo volumen del tubo 1 y lo pasamos al tubo 2. Agitamos, tomamos el mismo volumen del tubo 2 y lo pasamos al tubo 3...Por lo general en el último tubo, una vez agitado despreciamos ese mismo volumen para que el volumen final sea el mismo en toda la batería de tubos. Veamos un ejemplo. Queremos efectuar una dilución seriada de una muestra, siendo el Fd de un tubo respecto al anterior = 1/2 y necesitamos 1 mL de cada una de las diluciones. Primero ponemos en cada tubo 1 mL de disolvente. Después pipeteamos 1 mL de muestra y lo transferimos al tubo 1 (como ya tenía 1 mL de disolvente, el Fd = 1/2). Homogeneizo y transfiero 1 mL del tubo 1 al tubo 2. El Fd del tubo 2 respecto al 1 = 1/2 . El Fd del tubo 2 respecto a la muestra original será igual al producto de los Fd = 1/4 = 1/2 . 1/2 = 1/22. CFGS. Anatomía patológica y citología IES Antonio Machado. Alcalá de Henares Página 16 de 17 Conceptos físico-químicos generales en el laboratorio Homogenizo y transfiero 1 mL del tubo 2 al tubo 3 (el cual tenía 1 mL de disolvente). El Fd del tubo 3 respecto al 2 será de 1/2 y el Fd del tubo 3 respecto al origen será igual al producto de los Fd = 1/8 = 1/4 . 1/2 = 1/23.....Es decir el Fd de un tubo n respecto a la muestra en origen será de 1/2n. En general si el Fd de una dilución seriada = 1/d, el Fd de un tubo n respecto a la solución madre = 1/dn Disolvente Muestra Tubo 1 Tubo 2 Tubo 3 1 mL 1 mL 1 mL - 1 mL - 1 mL 1 mL Agitar y Tranferir Fd respecto al tubo anterior 1/2 1/2 1/2 Fd respecto a la muestra 1/2 1/22 1/23 1 mL (despreciar) Los resultados que se obtienen en las técnicas analíticas que están basadas en las diluciones seriadas, se expresan como "título". El título de una prueba es la inversa de la máxima dilución que dio un resultado positivo (son pruebas semicuantitativas ) CFGS. 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