Resumen las disoluciones se pueden definir como una combinación homogénea de varios componentes, con composición variable




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fecha de publicación24.06.2016
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Química


PREPARACIÓN DE SOLUCIONES







RESUMEN
Las disoluciones se pueden definir como una combinación homogénea de varios componentes, con composición variable1. Este apunte trata sobre la forma de hallar la cantidad de componentes necesarios para preparar distintas soluciones a partir de algunos datos dados previamente mediante la utilización de las unidades de concentración. Además se explica como calcular la osmolaridad de algunas soluciones teniendo en cuenta la composición de estas. La actividad se realizó en el laboratorio de Bioquímica de la Universidad del Magdalena, utilizando algunos materiales como pipetas, probetas, beaker, tubos de ensayo, balanza, matraces, lentes de vidrio y algunos reactivos como azul de metileno y cloruro de sodio.

Palabras Claves: solución, %P/V, osmolaridad, cloruro de sodio.




*



Las soluciones se pueden definir como sistemas homogéneos formados por dos o más componentes. El componente que se presenta en mayor proporción en una disolución recibe el nombre de disolvente, y el que se encuentra en menor proporción recibe el nombre de soluto, el soluto es la sustancia que se disuelve, y constituye la denominada fase discontinua de la disolución, por otro lado el disolvente es el medio en el que se disuelve el soluto, y constituye la fase continua. En el cuerpo humano el componente que se encuentra en mayor abundancia es el agua, pero esta no se encuentra en estado puro, sino que, en ella se encuentra disueltos algunos solutos que pueden ser iónicos (NaCl, P, K, Mg, etc.) o moleculares (proteínas, lípidos, carbohidratos, etc.). En los fluidos y tejidos corporales estas disoluciones hacen parte de sistemas heterogéneos, a los cuales llamamos mezclas como por ejemplo líquido intracelular y el líquido extracelular (plasma sanguíneo, linfa, líquido intersticial y líquido intravascular). Los iones o moléculas presentes en el líquido intra y extracelular se encuentran en determinadas concentraciones que se expresan en términos de porcentajes (%W/V, %V/V y %W/W) o en unidas absolutas (molaridad, osmolaridad). Los solutos pueden modificar las propiedades del solvente, una de estas es la presión osmótica, la cual a su vez está relacionada directamente con el volumen del líquido corporal y el balance hídrico.
OBJETIVOS


  • Conocer y aplicar los debidos procedimientos teniendo en cuenta las diferentes normas existentes en el laboratorio.




  • Identificar la existencia de soluciones en los sistemas biológicos.




  • Explicar los cálculos y procedimientos para preparar soluciones en diferentes concentraciones.


MATERIALES Y MÉTODOS
Para la realización de este laboratorio se tuvo en cuenta los siguientes materiales y reactivos:

  • Probetas de 50 y 100 ml.

  • Pipetas de 1, de 5 y de 10 mL.

  • Gradilla de 6 tubos de ensayo.

  • Balanza.

  • Matraces de 25 y 50 mL.

  • Solución de azul de metileno al 1%.

  • Cloruro de sodio en cristales.

  • Etanol al 96%

El procedimiento a seguir fue el siguiente:

  1. Se prepararon 25 ml de una solución de cloruro de sodio al 4.5 %, esto se realizó teniendo en cuenta la utilización de la unidad de concentración %p/v para hallar la cantidad de NaCl requerida:


%p/v= gr slto/ml sln x 100
Luego ésta se disolvió en cierta cantidad de agua aproximadamente 10ml, por último a ésta solución se le completo hasta los 25ml con agua y se utilizó el matraz apropiado, es decir el de 25ml. (Ver figura 1)

  1. A partir de esta solución, se prepararon 25 mL a 0.9 % y 50 mL a 0.045%. Esto se realizó aplicando la fórmula de la dilución, la cual proporcionó las cantidades de volumen necesarias para lograr la concentración deseada;

C1.V1= C2.V2

Se realizó el mismo procedimiento del anterior, es decir, se tomó el volumen que resultó de la fórmula y se le agregó agua hasta lograr el volumen que se quería. (Ver figura 2)

  1. Luego se prepararon 50 ml de etanol al 45% a partir de etanol al 96%. Para poder preparar esta solución se hizo necesario aplicar la formula de la dilución nuevamente para poder hallar el volumen de etanol que se le agregaría a la solución hasta completar los 50ml, luego de agregar el etanol con la pipeta al matraz, se procedió a agregar agua hasta completar volumen final que era de 50ml.

  2. Por último se hizo la disolución y la redisolución (disolución seriada) de las soluciones de azul de metileno como se muestra en el siguiente ejemplo, (ver tabla 1)


TABLA 1 SOLUCIÓN DE AZUL DE METILENO



TUBO

H2O

(mL)

Sln. De Azul de

Metileno (mL)

Volumen de

Transferencia

1

2

0.5

-

2

2

-

0.5

3

2

-

0.5

4

2

-

0.5

5

2

-

0.5

6

2

-

0.5


Este proceso consistió primero que todo en conocer la cantidad de azul de metileno que se iba a agregar a un volumen determinado. Se ubicaron los seis tubos de ensayo en la gradilla, se observó que estuvieran totalmente limpios y sin reactivos, en el primer tubo se agregó 2ml de agua y posteriormente se adicionó 0.5ml de Azul de metileno, se realizaron los cálculos necesarios y se halló la concentración tanto en %p/v como en Molar (Ver resultados tabla 2), esto se logró utilizando las unidades de concentración2, después se tomaron 0.5ml de la solución anterior y se le agregó al segundo tubo de ensayo que contenía 2ml de agua, luego se tomó del tubo dos 0.5ml de solución y se le agregó al tubo tres y se siguió realizando el proceso de esta manera hasta completar los 6 tubos de ensayos, cabe resaltar que todos los tubos de ensayo contenían 2ml de agua. (Ver figura 4)
RESULTADOS
A continuación se presentan en forma ordenada los cálculos realizados para cada procedimiento:

1. %P/V = gr. Sto/mL Sln x 100


2 gr: gramos ml: mililitros

%:P/v: porcentaje peso/ volumen mEq: miliequivalentes

% v/v: porcentaje volumen/volumen C: concentración

V: volumen mosm: miliosmol
gr Sto = %P/V x mL Sln/ 100

gr (NaCl) = (4.5 gr/mL)(25 mL) / 100 = 1,125 gr.
Esto nos muestra que para preparar 25 mL de solución de NaCl al 4.5% se necesitaron 1,125 gr de cloruro de sodio.


FIGURA 1



25ml de NaCl al 4.5%


2.

  • V1C1 = V2C2 → V1 = V2C2 / C1



C1: 4.5gr/ml

C2: 0.9gr/ml

V2: 25ml

V1 = (25mL) (0,9%)/4,5% = 5mL.


  • V1C1 = V2C2 → V1 = V2C2 / C1



C1: 0.9gr/ml

C2: 0.045gr/ml

V2: 50ml

V1 = (50mL) (0,045%)/0.9% = 2.5mL.
Según estas operaciones podemos observar que para preparar 25mL a 0,9% y 50 mL a 0,045% de solución de cloruro de sodio se tomaron 5mL y 2,5mL respectivamente de la solución anterior.



FIGURA 2


NaCl al 4.5%, 25mL a 0,9% y 50 mL a 0,045% de solución de NaCl

3. V1C1 = V2C2 → V2 = V1C1/ C2
V1 = 50mL

C1 = 45%

V2 =?

C2 = 96%

V2 = (50mL)(45%)/96% = 23,4mL.
Utilizando la misma ecuación de dilución, se determinó que la cantidad de etanol necesaria para preparar 50mL al 45%, a partir de etanol al 96% es de 23,4mL.


FIGURA 3




50mL al 45%, a partir de etanol al 96%


4. Concentración %p/v:

Tubo uno

C1.V1=C2.V2
C1= 0.1%

V1= 0.5ml

V2= 2.5ml

C2= ?

C2= C1.C2/V2

C2= (0.1%)(0.5ml)/2.5ml = 0.02% p/v.
Tubo dos

C1.V1=C2.V2
C1= 0.02%

V1= 0.5ml

V2= 2.5ml

C2= ?

C2= C1.C2/V2

C2= (0.02%)(0.5ml)/2.5ml = 0.004% p/v.
Tubo tres

C1.V1=C2.V2
C1= 4x10-3

V1= 0.5ml

V2= 2.5ml

C2= ?

C2= C1.C2/V2

C2= (4x10-3)(0.5ml)/2.5ml = 0.0008% p/v.

Tubo cuatro

C1.V1=C2.V2
C1= 8x10-4

V1= 0.5ml

V2= 2.5ml

C2= ?

C2= C1.C2/V2

C2= (8x10-4)(0.5ml)/2.5ml = 1.6x10-4% p/v.
Tubo cinco

C1.V1=C2.V2
C1= 1.6x10-4

V1= 0.5ml

V2= 2.5ml

C2= ?

C2= C1.C2/V2

C2= (1.6x10-4)(0.5ml)/2.5ml = 3.2x10-5% p/v.
Tubo seis

C1.V1=C2.V2
C1= 3.2x10-5

V1= 0.5ml

V2= 2.5ml

C2= ?

C2= C1.C2/V2

C2= (3.2x10-5)(0.5ml)/2.5ml = 6.4x10-6% p/v.


  • Concentraciòn Molar


Tubo uno

M= (0.02gr/100mlsln)(1000ml/1L)(1mol/337.9gr)

T1= 5.91x10-4M
Tubo dos

M= (4x10-3gr/100ml)(1000ml/1L)(1mol/337.9gr)

T1= 1.18x10-4M
Tubo tres

M= (8x10-4gr/100ml)(1000ml/1L)(1mol/337.9gr)

T1= 2.36x10-5M
Tubo cuatro

M= (1.6x10-4gr/100ml)(1000ml/1L)(1mol/337.9gr)

T1= 4.76x10-6M
Tubo cinco

M= (3.2x10-5gr/100ml)(1000ml/1L)(1mol/337.9gr)

T1= 9.46x10-7M
Tubo seis

M= (6.4x10-5gr/100ml)(1000ml/1L)(1mol/337.9gr)

T1= 1.89x10-7M


TABLA 2 CONCENTRACIÓN MOLAR Y %P/V DE AZUL DE METILENO


Tubo

Concentración (%p/v)

Concentración Molar

1

0.02% p/v

5.91x10-4M

2

0.004% p/v.

1.18x10-4M

3

0.0008% p/v.

2.36x10-5M

4

1.6x10-4% p/v.

4.76x10-6M

5

3.2x10-5% p/v

9.46x10-7M

6

6.4x10-6% p/v.

1.89x10-7M



FIGURA 4




Dilución de Azul de metileno

5. Para una solución de dextrosa al 10% en solución salina a 0,45% la osmolaridad está calculada de la siguiente forma:
Glucosa = 180gr/mol

NaCl = 58,5gr/mol
Glucosa
1P eq 180gr

X 10gr

55mEq C

X= (0,055 P.eq)(1000) =55mEq 55mEq H

55mEq O
NaCl
1P.eq 58,5gr

X 0,45gr

7mEq Na

X= (0,007 P.eq)(1000) =7mEq 7mEq Cl
OSMOLARIDAD

C=55 mosm

H=55 mosm

O=55 mosm

Na=7 mosm

Cl=7 mosm

___________

179 mosm vendría siendo la osmolaridad de esta solución.



  • Estos serían los cálculos para una solución de dextrosa al 5% en solución salina al 0,2%:


Glucosa = 180gr/mol

NaCl = 58,5gr/mol
Glucosa
1P.eq 180gr

X 5gr

27mEq C

X= (0,027 P eq)(1000) =27mEq 27mEq H

27mEq O

NaCl
1P.eq 58,5gr

X 0,2gr

3mEq Na

X= (0,003 P.eq)(1000) =3mEq 3mEq Cl
OSMOLARIDAD

C=27 mosm

H=27 mosm

O=27 mosm

Na=3 mosm

Cl=3 mosm

___________

87 mosm vendría siendo la osmolaridad de esta solución.
DISCUSIÓN
Como vemos existen diversas formas de calcular la cantidad de compuestos o solutos necesarios para preparar soluciones a determinada concentración.
La concentración de una solución lo da el número de moléculas que tenga que tenga el soluto de una sustancia y el número de moléculas que tiene el resto de la sustancia.

Existen distintas formas de expresar la concentración de una solución, pero las dos más utilizadas son: gramos por litro (g/l) y molaridad (M).

Los gramos por litro indican la masa de soluto, expresada en gramos, contenida en un determinado volumen de disolución, expresado en litros. Así, una solución de cloruro de sodio con una concentración de 40 g/l contiene 40 g de cloruro de sodio en un litro de solución. La molaridad se define como la cantidad de sustancia de soluto, expresada en moles, contenida en un cierto volumen de solución, expresado en litros, es decir: M = n/V. El número de moles de soluto equivale al cociente entre la masa de soluto y la masa de un mol (masa molar) de soluto. Además de estas unidades es menester hablar sobre la dilución que es un proceso en el cual se disminuye la concentración de una solución a medida que aumentamos la cantidad de solvente, esto se apreció claramente en los tubos con azul de metileno.
El osmol es una unidad biológica que se usa para soluciones que tienen actividad osmótica. El osmol resulta ser una unidad muy grande para los fenómenos biológicos, se usa con mayor frecuencia la subunidad miliosmol (mosmol) que es más representativa; Para calcular un mosmol es necesario conocer si el soluto ioniza o no lo hace, la ionización aumenta el número de partículas en solución.

CONCLUSIONES

Al haber abordado el tema de preparación de soluciones y haber realizado estos procedimientos, se puede concluir que las soluciones en química, son mezclas homogéneas de sustancias en iguales o distintos estados de agregación. La concentración de una solución constituye una de sus principales características. Bastantes propiedades de las soluciones dependen exclusivamente de la concentración. Su estudio resulta de interés tanto para la física como para la química. Algunos ejemplos de soluciones son: agua salada, oxígeno y nitrógeno del aire, el gas carbónico en los refrescos y todas las propiedades: color, sabor, densidad, punto de fusión y ebullición dependen de las cantidades que pongamos de las diferentes sustancias. Además de esto se puede argumentar que existen distintas clases de unidades de concentración, las cuales ayudan y favorecen un mejor entendimiento de la utilización de distintas clases de soluciones manipuladas a diario por los profesionales de la salud. Es fundamental el manejo y la preparación de soluciones y es por esto que agradecemos a Dios en primera instancia por la vida, sin él no hubiese sido posible conocer un poco más en esta vida y a la Dra. Dary Luz Mendoza por ser la guía en este proceso de formación como profesionales de salud.
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