SOLUCIONES

Practicas de Bioquímica y Biología Molecular-Práctica 1

PREPARACION DE SOLUCIONESUNIDADES DE CONCENTRACION

Se denomina solución o disolución al resultado de interponer totalmente las moléculas de un sólido en un líquido o de un líquido en otro líquido.

Definición de Solución o Disolución

El componente más abundante se llama solvente o disolvente y el minoritario se conoce como soluto.

Componentes de una solución o disolución

En el laboratorio tienen una gran importancia la correcta preparación y el conocimiento de las propiedades fisico-químicas de soluciones:

- Todas las reacciones bioquímicas se producen en medio acuoso.

- Los líquidos biológicos son soluciones acuosas de metabolitos y sales minerales.

- La inmensa mayoría de los reactivos que se emplean en el laboratorio de análisis son soluciones.

- La preparación de soluciones requiere cálculos matemáticos para conocer la concentración del soluto o la proporción soluto/solvente

- La expresión de resultados analíticos en Bioquímica Clínica casi siempre requiere el cálculo de la concentración de moléculas biológicas (metabolitos o analitos)

- En muchos casos, la determinación de la concentración de un analito requiere la preparación previa de una solución de referencia de concentración exactamente definida.

Las disoluciones en Bioquímica

La concentración de una solución, es decir, la cantidad de soluto que hay en ella por unidad de volumen, puede expresarse de diversas formas, siendo las más usuales en el laboratorio:

- Molaridad

- Normalidad

- Relación Peso / Volumen

- Relación Volumen / Volumen

Expresión de la concentración de disoluciones

Molaridad (M): es igual al número de moles de soluto por litro de solución final.

Un mol es el peso molecular (PM) del soluto expresado en gramos.

Así una solución 1 M de cloruro sódico (ClNa, PM=58.5) es la que tiene 58.5 g/l de solución.

Moles = gramos / Peso Molecular

Molaridad = n° moles/litro = g / PM / volumen

MOLARIDAD

Cuando se consideran concentraciones pequeñas, como las que suelen presentar los metabolitos en los seres vivos, se emplean submúltiplos de esta unidad:

UNIDAD CONCENTRACION EQUIVALENCIA

mmol mM 0.001 Molar (10-3 M)

µmol µM 0.001 mMolar (10-6 M)

nmol nM 0.001 µMolar (10-9 M)

pmol pM 0.001 nMolar (10-12 M)

MOLARIDAD

- Calcular el peso p de soluto para preparar un volumen v de solución n M de un soluto de peso molecular w

- p = n x w (en gramos) x v (en litros)- Añadir disolvente hasta llegar al volumen v

EJEMPLOS SIMPLES DE PREPARACION DE SOLUCIONES

- Calcular la molaridad m de solución que contiene un peso p de un soluto de peso molecular w en un volumen v de disolución

- Moles de soluto: p (en gramos) / w- m = [p/w] / v

Normalidad (N): es igual al número de equivalentes (Eq) de soluto por litro de solución final.

El peso equivalente de una sustancia es igual al peso molecular dividido por su valencia.

NORMALIDAD

Por ejemplo, 1 Eq de ácido sulfúrico (SO4 H2; PM = 98) es 98/2 (dos H+ cedidos por el ácido) = 49. Sin embargo 1 Eq de ácido clorhídrico (C1H, PM=36) es 36/1 = 36.

No se suelen utilizar submúltiplos de N, indicándose con decimales (0.1 N, 10-5 N, etc). Por el contrario, se emplea mucho el término mEq (= 0.001 Eq).

NORMALIDAD

- Calcular el peso p de soluto para preparar un volumen v de solución n N de un soluto de peso molecular w y valencia a

- p = [n x w /a (en gramos)] x v (en litros)- Añadir disolvente hasta llegar al volumen v

EJEMPLOS SIMPLES DE PREPARACION DE SOLUCIONES

- Calcular la normalidad n de solución que contiene un peso p de un soluto de peso molecular w y valencia a en un volumen v de disolución

- Equivalentes de soluto: [p (en gramos) x a ] / w- n = [p x a / w] / v

Peso/volumen (p/v): se expresa el peso del soluto (en gramos o submúltiplos) por unidad de volumen (litro o submúltiplos).

Las unidades más frecuentemente empleadas son:- g/L- mg/mL- mg/cm3

- g/dL- % p/v (= gramos / 100 mL de solución)

Este tipo de unidades se utiliza con mucha frecuencia en la Bioquímica Clínica. Sin embargo, la tendencia actual es la de expresar los resultados analíticos en unidades de Molaridad.

RELACION PESO / VOLUMEN

Volumen / volumen (v/v): se emplea cuando son dos líquidos los que se mezclan. Las unidades que se emplean más frecuentemente son:- mililitros/litro (mL/L)- % v/v (Porcentaje de líquido minoritario en el total de la disolución)- P/P (Partes de líquido minoritario en partes totales de disolución)- P : P (Partes de líquido A + partes de líquido B)

RELACION VOLUMEN / VOLUMEN

- Preparar un volumen v de una solución de concentración c a partir de una solución de concentración c’

- Si se lleva un volumen v de una solución de concentración c hasta un volumen v’ con agua, cuál será la concentración c’ resultante?

v x c = v’ x c’ v x c = v’ x c’

v’ = v x c /c’ v’ = v x c /c’

1 2

c’ = v x c / v’ c’ = v x c / v’

EJEMPLOS SIMPLES DE PREPARACION DE SOLUCIONES

- mililitros/litro: 25 mL líquido A / L de disolución- Mezclar 25 mL de líquido A y 975 mL de agua

- % v/v: Solución de A al 3 % v/v- Mezclar 30 mL de A y 970 mL de agua

- P/P: Solución 3/5 de líquido A en agua- Mezclar 600 mL de líquido A y 400 mL de agua

- P:P : Solución 3:5 de líquido A en agua- Mezclar 600 mL de líquido A y 500 mL de agua

EJEMPLOS SIMPLES DE RELACION VOLUMEN / VOLUMEN

SolucionesMezclas homogéneas de dos o más componentes.

ComponentesMayor proporción solvente

Menor proporción soluto

Concentración: indica la cantidad de soluto presente en una dada cantidad de solvente ouna dada cantidad de solución.

Solución saturada: es una solución que no puededisolver mayores cantidades de soluto.Una solución saturada está en equilibrio con el soluto sólido.

Solubilidad: concentración de soluto de lasolución saturada.

Unidades de concentración% p/p o % en masa: g de soluto en 100g desolución.msto= g de soluto presentes en msoln g desolución.

100%

100__100

____

soln

sto

soln

sto

stosoln

m

mpp

m

mxg

mm

soln

Partes por millón: g de soluto en 106g desolución.msto= g de soluto presentes en mslon g desolución.

610soln

sto

mm

ppm

Formaridad: peso formula g de soluto en 1 litro de solución.

Molalidad: moles de soluto en 1 kg desolvente.

soln

sto

nKgn

m

Molaridad: moles de soluto en 1 litro desolución.nsto= Nro de moles de soluto presentes en nlsoln litros de solución.

soln

sto

soln

stosoln

stosoln

nl

nM

nl

nxl

nnl

1__1

____

soln

sto

nlnfg

F

El proceso de disolución

)()()(2)(

)()()(2)(

3322

22

aqOHaqHCOlOHgCO

gHaqZnClaqHClsZn

Puede ocurrir con reacción química o sin reacción química.Ejemplos de disolución con reacción:

Entalpía de solución

Sal en H2O

Metanol en H2O

Factores que afectan la solubilidadInteracciones soluto-solvente

Lo semejante disuelve lo semejante

Efecto de la temperatura

Compuestos iónicos

Gases

Efecto de la presión

La presión no afecta la solubilidad de líquidos y sólidos pero sí la de los gases:

gHg Pks

Ley de Henry

Solubilidad delgas en el solvente dado

Presión del gassobre la solución

Constente de Henry¿De qué depende?

Disoluciones

Una disolución es una mezcla homogénea de dos o mas sustancias.

• El soluto es la sustancia presente en menor cantidad

• el disolvente es la sustancia que esta en mayor cantidad.

DisoluciónVs.Coloide

• Solución: no se observa ningún asentamiento de soluto a lo largo del tiempo.

• Suspensión: El “soluto” se asienta (polvo en agua)

• Coloide o dispersión: estado intermedio entre una solución y una suspensión: Moléculas de gran tamaño como almidón, gelatina, albúmina.

COLOIDES

• Partículas dispersas de masa molar alta.• Relativamente grandes (1000 nm de

diámetro)• Presentan el efecto Tyndall (dispersión de la

luz que les dá apariencia opaca).• Partículas coloidales no se asientan.

Una disolución puede ser:

• gaseosa como el aire,

• sólida como una aleación

• ó líquida como el agua de mar.

Tabla con los diferentes tipos de disoluciones.

COMPONENTE 1 COMPONENTE 2 ESTADO DE LA DISOLUCIÓN RESULTANTE

EJEMPLO

Gas Gas Gas Aire

Gas Líquido Líquido Refresco

Gas Sólido Sólido H2 (gaseoso) en paladio

Líquido Líquido Líquido Etanol en agua

Sólido Líquido Líquido Cloruro de sodio en agua

Sólido Sólido Sólido Bronce (cobre y zinc)

Tipos• No saturada: Contiene menos cantidad de soluto

que la que el disolvente puede disolver.

• Saturada: Contiene la máxima cantidad de un soluto que se disuelve en un disolvente en particular, a una

temperatura específica.

• Sobresaturada: Contiene mas soluto del que puede haber en una disolución saturada.

Cálculo de Concentración de Disoluciones

• Porcentaje en masa100%=masa de soluto + masa de solvente%=[(m)soluto/ (m)total]100

• Porcentaje en volumen100%=volumen de soluto + volumen de solvente%=[(v)soluto/(v)total]100

• Partes por millonPpm=(soluto/total)1000000

• w = V * V = volumen (ml) = densidad (g/ml)

totalesmolesnimolesn

Xi....

• Molaridad

• Molalidad

• Fracción mol (soluto i)

soluciónLsolutomolesn

M.

..

solventeKgsolutomolesn

m..1..

n=número de moles

n=masa(g)/P.M.(g)

1 mol=P.M.(g)

UNIDADES DE CONCENTRACION

• %(v/v)

• %(m/m)

• Ppm

• Molaridad

• molalidad

• Solns líquido/líquido (bebidas alcóholicas)

• Común en los productos de consumo

• Solns extremadamente diluídas (química ambiental)

• Reacciones químicas (estequiometría)

• Cambios de temperatura (propiedades coligativas