2 η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ

Transcript

1 2 η ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ A. Παρασκευή Υδατικών Διαλυμάτων & μονάδες μέτρησης Για τη παρασκευή υδατικών διαλυμάτων στο εργαστήριο Βιοχημείας, χρησιμοποιείται ύδωρ τριών κατηγοριών. 1. Απιονισμένο (παραλαμβάνεται από τις στήλες με ιοντοανταλλακτικές ρητίνες και δεν περιέχει ιόντα) 2. Αποσταγμένο (A.D). Παραλαμβάνεται μετά από απόσταξη και είναι επιπλέον στείρο. 3. Δισαποσταγμένο. Παραλαμβάνεται μετά από διπλή απόσταξη. Κυκλοφορεί ως ενέσιμο διάλυμα σε αμπούλες. B. Συνήθεις Μονάδες Μέτρησης στη Βιοχημική Ανάλυση (S.I) Πίνακας Σύμβολο Όνομα Μετατρεπόμενες σε Παραδείγματα δυνάμεις του 10 d deci dm, dl c centi cm m milli 10-3 mmol, mg, ml μ micro 10-6 μmol, μg μl n nano 10-9 nmol, ng p pico pmol, pg f femto fmol, fg k kilo 10 3 kg M mega 10 6 MPa G Giga 10 9 Η χρησιμότητα του πίνακα φαίνεται στα ακόλουθα παραδείγματα: Οι ακόλουθες συγκεντρώσεις αντιπροσωπεύουν την ίδια ποσότητα διαλυμένης ουσίας. 0.5 M, 0.5 mol/l, 0.5 mmol/ml, 0.5 μmol/μl, 0.5 pmol/pl Το ίδιο ισχύει και με άλλο τρόπο μαθηματικής έκφρασης 0.5 mol/l = 0.5 mmol/ml = 500 μmol/ml =500,000 pmol/μl

2 ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ 1) Κάντε τις παρακάτω μετατροπές μονάδων: 0,8 mmol= 0,8x10 3 μmol= 800 μmol 18 mg = 18 x 10-3 g 5 dl = 5 x 10-1 l 11 ng =11 x 10-6 mg 2) Το αποτέλεσμα της ανάλυσης μιας πρωτεΐνης είναι 4,8 mg/ml. Μετατρέψτε το αποτέλεσμα σε g/l. Το ΜΒ της πρωτεΐνης είναι Μετατρέψτε το αποτέλεσμα σε mole/l 4, 8 mg/ml = 4, /10-3 g/l = 4,8 g/l 1mol x g 4,8 g x= 4,8/ = 0,0004 mol = 4x10-4 mol C=4x10-4 mol/l 3) Το αποτέλεσμα μέτρησης ουσίας είναι 90 mg/dl. Αν η ουσία έχει ΜΒ=180, ποιο είναι το αποτέλεσμα σε mmol/l; Τα mg/dl τα μετατρέπουμε mmol/l Πρώτα μετατρέπουμε τα dl σε l 90 mg/dl = 90 mg/ 10-1 l =90x 10 mg/l =900 mg/l 1mol 1mmol x 180g 180 mg 900 mg x= 900/180=5mmol/l 4) Η ποσότητα της γλυκόζης που μετρήθηκε είναι 0,007 mole/l. Αν το ΜΒ της γλυκόζης είναι 180, πόσα mg/dl είναι αυτή η ποσότητα; 1 mol ισούται με 180 g 0,007 x x= 0,007x180=1,26 g/l 1,26 x 10 3 / 10 1 =126 mg/dl

3 5) Το Μοριακό Βάρος του χλωριούχου νατρίου είναι 58. Πόσα mg βρίσκονται σε 50 μmol NaCl. 1 mol NaCl ισούται με 58 g, έτσι 1μmol ισούται με 58 μg, άρα 50 μmol είναι x; x=2.900 μg x mg 6) Πόσα μmol ουσίας είναι διαλυμένα σε διάλυμα 2 l συγκεντρώσεως 20 mm. Τα 20 mm = 20 mmol /L, Έτσι στα 2l περιέχουν 40 mmol, 40 mmol x 10 3 = μmol.=4x10 4 μmol 7) Ποιά είναι η Μοριακότητα διαλύματος γλυκόζης 1% (w/v). (ΜΒ γλυκόζης = 180). 1% διαλύματος κατ όγκο περιέχει 1g σε 100 ml άρα 10g περιέχονται σε 1l. 1mol γλυκόζης περιέχει 180 g x 10 g x= 10 /180 = Μ x 10 3 = x= 56 mm

4 ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΣΤΗ ΚΑΝΟΝΙΚΟΤΗΤΑ ΚΑΙ ΑΝΑΜΙΞΕΙΣ ΔΙΑΛΥΜΑΤΩΝ 8. Να παρασκευασθεί διάλυμα NaOH όγκου 200 ml και κανονικότητας 0.2 Ν. Επιλύεται με τη σχέση N 1 V 1 = N 2 V 2 Όπου N 1, V 1, κανονικότητα, όγκος αρχικού διαλύματος και N 2, V 2 διαλύματος μετά την αραίωση. Έτσι, λύνοντας ως προς V 1 = N 2 V 2 / N 1, V 1 = 0.2 x 200 / 1 = 40 ml Άρα το ζητούμενο διάλυμα παρασκευάζεται, αφού αραιωθούν τα 40ml του αρχικού διαλύματος μέχρι τα 100 ml με ύδωρ. (δηλ μέχρι τη χαραγή της ογκομετρικής φιάλης). 9. Να παρασκευασθεί διάλυμα H 2 SO 4 1N από πυκνό διάλυμα θειικού οξέος περιεκτικότητας 96% w/w και πυκνότητας 1.84 g /ml. Επιλύεται με τη σχέση V = 100 x MΒ x N / C x d x H + (14) όπου MΒ = Μοριακό βάρος ένωσης, N = κανονικότητα διαλύματος C = συγκέντρωση διαλύματος, d = πυκνότητα διαλύματος H + = αριθμός υδρογονοκατιόντων (Η + ) που ελευθερώνονται στο διάλυμα (σθένος) Άρα, V = ml Ο ευρεθείς όγκος συμπληρώνεται μέχρι τα 100 με ύδωρ (μέχρι τη χαραγή). 10. Ποια είναι η κανονικότητα διαλύματος θειικού οξέος Μοριακότητας 2 Μ. Επιλύεται με τη σχέση Ν = α x M όπου Μ = Μοριακότητα, Ν = κανονικότητα, α = αριθμός θετικών ή αρνητικών ιόντων Από τη διάσταση του H 2 SO 4 2H ++ SO4 -- το α = 2 Άρα Ν = 2 x 2, Ν= 4. Το διάλυμα θειικού οξέος (2Μ) είναι συγκέντρωσης 4Ν

5 11. Ποιοι όγκοι διαλυμάτων υδροχλωρικού οξέος με κανονικότητες 0.5 Ν και 0.1 Ν, πρέπει να αναμιχθούν ώστε να προκύψει τελικό διάλυμα 2 λίτρων, κανονικότητας 0.2 Ν. Επιλύεται με τη σχέση N V = N 1 V 1 + N 2 V 2 + Nn Vn Όπου προκύπτουν δύο εξισώσεις με δύο άγνωστους το V 1, V x 2 = 0.5 x V x V 2 (1) V 1 + V 2 = 2 (2) Η επίλυση του συστήματος, δίνει: V 1 = 0.5 l (από το διάλυμα 0.5 N) V 2 = 1.5 l (από το διάλυμα 0.1 N) 12. Να παρασκευασθεί διάλυμα HCl 8.5% από διάλυμα από διάλυμα περιεκτικότητας 15.5%. Το ίδιο διάλυμα (8.5%) να παρασκευασθεί από διαλύματα με περιεκτικότητες 5% και 20%. Επιλύεται με τη χρήση του κανόνα Bretey Όπως προκύπτει από τις διαγώνιες διαφορές στη πρώτη περίπτωση θα λάβουμε 8.5 ml από το διάλυμα του 15.5% και 7 ml από το νερό (0%). Ανάλογα και στη δεύτερη περίπτωση, θα ληφθούν 11.5 ml από το διάλυμα 5% και 3.5 ml από εκείνο του 20%. ΑΡΑΙΩΣΕΙΣ ΔΙΑΛΥΜΑΤΩΝ Η αραίωση βιολογικών υγρών ή διαλυμάτων συνιστά μια συχνή πρακτική του βιοχημικού εργαστηρίου. Οι αραιώσεις πραγματοποιούνται για τους παρακάτω λόγους. 1. Για τη κατασκευή πρότυπης καμπύλης 2. Για το προσδιορισμό ουσίας που η συγκέντρωσή της είναι υψηλότερη από εκείνη της μεθόδου προσδιορισμού της.

6 3. Για την απομάκρυνση ανεπιθύμητων ουσιών (πχ απολευκωμάτωση) Οι αραιώσεις συνήθως εκφράζονται σε αναλογίες του 10 πχ Αραίωση ορού 1/10 σημαίνει ότι σε ένα μέρος ορού θα προσθέσουμε 9 μέρη διαλύτη και όχι 10 (συχνό λάθος)! Για τον υπολογισμό της τελικής αραίωσης πολλαπλασιάζουμε τη αρχική συγκέντρωση επί το κλάσμα της αραίωσης ή με τη χρήση του τύπου V 1 x C 1 = V 1 x C 2. ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΙΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ 13) 1000 mg / 100 ml ρυθμιστικού διαλύματος αραιώνεται κατά 1/10 και 1/100 διαδοχικά. Ποια θα είναι η τελική συγκέντρωση του διαλύματος. 1000mg x 1/10 x 1/100 = 1mg/100ml 14) Να παρασκευασθούν 50 ml αιθανόλης συγκέντρωσης 70% από αιθανόλη περιεκτικότητας 95%. V 1 x C 1 (%) = V 2 x C 2 (%) V 2 = 36.9 ml V ml = 13.1 ml Άρα, θα προσθέσουμε 13.1 ml ύδατος σε 36.9 ml αιθανόλης 95% για να προκύψει η αραίωση του διαλύματος αιθανόλης 70%. 15) Διαθέτουμε πρότυπο διάλυμα NaOH 1Ν. Πως θα παρασκευάσουμε διάλυμα NaOH 0.05Ν; Περιγράψτε τη διαδικασία. Έστω ότι θα παρασκευάσουμε 100 ml αραιού διαλύματος. Ισχύει ο νόμος της αραίωσης του Richter: Νπυκνό x Vπυκνό = Ναραιό x Vαραιό Vπ = Ναρ x Vαρ / Νπ Vπ = 0.05 x 100 / 1 = 5 ml πυκνού διαλύματος NaOH 1Ν

7 Με την βοήθεια ενός σιφωνίου πλήρωσης παίρνουμε 5 ml από το πυκνό διάλυμα (NaOH 1Ν). Η ποσότητα αυτή μεταφέρεται σε καθαρή και στεγνή ογκομετρική φιάλη των 100 ml, η οποία περιέχει μικρή ποσότητα απιονισμένου νερού. Κατόπιν συμπληρώνουμε με τον υδροβολέα απιονισμένο νερό μέχρι την χαραγή της ογκομετρικής φιάλης. Πωματίζουμε την φιάλη και ανακινούμε καλά. Καταγράφουμε σε αυτοκόλλητη ετικέτα τον τίτλο του παρασκευασθέντος αραιού διαλύματος (NaOH 0.05Ν) και την επικολλούμε στην ογκομετρική φιάλη. 16) Δίδονται 147 g H2SO4, 80 g NaOH & 111 g CaCl2. Να εκφραστούν οι ποσότητες των παραπάνω ενώσεων σε mol & greq. (Σχετικές Ατομικές Μάζες Ar: Η=1, S=32, O=16, Na=23, Ca=40, Cl=35.5) Mr H 2 SO 4 = 2x1 + 1x32 + 4x16 =98 συνεπώς 1 mol=98 g & 1greq=98/2= 49 g 1 mol H 2 SO 4 ζυγίζει 98 g x ; mol H 2 SO 4 ζυγίζουν τα 147 g x= 1x147/98= 1.5 mol H 2 SO 4 1 greq H 2 SO 4 ζυγίζει 49g x ; greq H 2 SO 4 ζυγίζουν τα 147 g x= 1x147/49= 3 greq H2SO4 Mr NaOH = 1x23 + 1x16 + 1x1 = 40 συνεπώς 1 mol= 40 g & 1greq=40 g 1 mol NaOH ζυγίζει 40 g x ; mol NaOH ζυγίζουν τα 80 g x= 1x80/40= 2 mol NaOH 1 greq NaOH ζυγίζει 40 g x ; greq NaOH ζυγίζουν τα 80 g x= 1x80/40= 2 greq NaOH Mr CaCl 2 =1x40 + 2x35.5 = 111 συνεπώς 1 mol= 111 g & 1greq=111/2=55.5 g 1 mol CaCl 2 ζυγίζει 111 g Άρα τα 111 g είναι 1 mol CaCl 2 1 greq CaCl 2 ζυγίζει 55.5 g x ; greq CaCl 2 ζυγίζουν τα 111 g x= 1x111/55.5= 2 greq CaCl 2

8 17) Πως θα παρασκευάσετε 1L διαλύματος HCl 0.1N από πυκνό διάλυμα c=37% κβ & d= 1.19 g/ml ; Υπολογισμοί. [Mr HCl=1+35.5=36.5] Περιεκτικότητα: c=37% κβ (c=37% w/w) σημαίνει ότι: Στα 100g διαλύματος περιέχονται 37 g HCl Έστω ότι έχουμε 100g διαλύματος, τότε βρίσκουμε τον όγκο του διαλύματος των 100g: Η πυκνότητα (d ή p) υπολογίζεται d=m/v V=m/d V=100/1.19= 84 ml Άρα τα 100g διαλύματος αντιστοιχούν σε όγκο 84 ml δ/τος Στα 84 ml διαλύματος HCl περιέχονται 37 g HCl Στα 1000 «««x; g HCl x= 37x1000/84 = 440 g HCl 1 greq HCl ζυγίζει 36.5 g x ; greq HCl ζυγίζουν τα 440 g x= 1x440/36.5= 12 greq HCl Άρα το πυκνό μας διάλυμα HCl είναι 12Ν Παρασκευάζουμε κατόπιν το αραιό διάλυμα σύμφωνα με τον νόμο των αραιώσεων: Νπυκνό x Vπυκνό = Ναραιό x Vαραιό Vπ = Ναρ x Vαρ / Νπ Vπ = 0.1 x 1000 / 12 = 8.33 ml πυκνού διαλύματος HCl Με την βοήθεια ενός σιφωνίου πλήρωσης παίρνουμε 8.33 ml από το πυκνό διάλυμα (HCl 12Ν). Η ποσότητα αυτή μεταφέρεται σε καθαρή και στεγνή ογκομετρική φιάλη των 1000 ml (=1L) η οποία περιέχει μικρή ποσότητα απιονισμένου νερού. Κατόπιν συμπληρώνουμε με τον υδροβολέα απιονισμένο νερό μέχρι την χαραγή της ογκομετρικής φιάλης. Πωματίζουμε την φιάλη και ανακινούμε καλά. Καταγράφουμε σε αυτοκόλλητη ετικέτα τον τίτλο του παρασκευασθέντος αραιού διαλύματος (HCl 0.1Ν) και την επικολλούμε στην ογκομετρική φιάλη.