Notions élémentaires sur la fabrication de solutions - dilutions faire
BIO440 Laboratoire de Génétique
Notions élémentaires sur la fabrication de solutions
Objectif: Ce qui suit est ma tentative de décrire succinctement les calculs de base nécessaires pour réaliser des solutions chimiques d'une concentration connue. ___________________________________________________
Les matériaux de départ: Il y a deux cas différents; dans le premier cas, vous commencez avec des matériaux purs (tels que le NaCl en poudre ou l'éthanol liquide) et dans le second cas, vous commencez avec des stocks concentrés (tel que du glucose à 1 M).
Les concentrations: Les concentrations sont typiquement exprimés sur une base molaire (10 mM de saccharose) ou en pour cent (70% d'éthanol). Les concentrations sont parfois exprimées dans d'autres modes (cellules / ml, ou .g / ml), mais les principes sont les mêmes quel que soit le type d'unité.
Conversion d'unités: Il faut comprendre le système métrique pour convertir une unité à une autre - autrement dit, il y a 1000 millilitres (ml) dans un litre (L), 1000 millimoles (mM) à une mole et 1.000.000 microgrammes (.g) dans un gramme.
A partir de matériaux purs - A - Solutions pour cent
Lorsque vous effectuez des solutions pour cent, vous calculez la pour cent sur une base de masse / volume si vous utilisez un solide et une base volume / volume si vous utilisez un liquide. Par exemple, on fait une solution de NaCl à 1% par addition de 1 g de NaCl (solide) à suffisamment d'eau pour être égale à un volume final de 100 ml. Une solution d'éthanol à 1% est préparée en ajoutant 1 ml d'éthanol (un liquide) à suffisamment d'eau pour égaler un volume final de 100 ml.
Pour savoir combien d'un solide dont vous avez besoin pour constituer une solution pour cent, vous multipliez (masse / volume) * (volume). Par exemple: Comment faites-vous jusqu'à 1 L d'une solution de glucose à 15%?
(Glucose 15 g / 100 ml) * 1 000 ml = 150 g de glucose. Vous mesurer le glucose 150 g, puis ajouter suffisamment d'eau pour un volume final de 1000 ml.
Pour déterminer la quantité d'un liquide que vous devez faire une solution pour cent, vous multipliez (matériau volume / volume de solution) * (volume total final). Par exemple: Comment faites-vous de 0,3 L d'une solution d'éthanol à 15%?
(15 ml d'éthanol / 100 ml) * 300 ml = 45 ml d'éthanol. Vous mesurez 45 ml d'éthanol, puis ajouter de l'eau à un volume final de 300 ml.
A partir de matériaux purs - B - solutions molaires
Lorsque vous effectuez des solutions molaires à partir de matières de départ pures, vous devez connaître le poids d'un grain de beauté de la matière, et le volume final désiré.
Par exemple, les éléments suivants sont des poids molaires:
Pour savoir quelle masse de matériel que vous devez faire une solution, il faut multiplier:
(G / mol) * (mol / L) * L
Pour 1 L de 1 M de NaCl, vous avez besoin:
(58,5 g NaCl / mole) * (1 M / L) * 1 L = 58,5 g de NaCl. Pour préparer la solution, mesurer 58,5 g de NaCl et ajouter suffisamment d'eau de sorte que le volume final est égal à 1 L.
Pour 300 ml de 10 mM CaCl2, vous avez besoin
(111 g CaCl2 / mole) * (0,01 mole / l) * 0,3 L = 0,333 g CaCl2. Pour préparer la solution, mesurer 0,333 g de CaCl2, et suffisamment d'eau de sorte que le volume final est de 300 ml.
Dans le second exemple, il est clair qu'il est important d'être en mesure de convertir les unités en un format commun, i.e. millimoles en taupes et millilitres en litres. Ce calcul pourrait aussi avoir été mis en place
(111 g CaCl2 / mol) * (10 mM / L) * 300 ml * (1 mole / 1 000 mM) * (1 L / 1000 ml) = 0,333 g CaCl2
Lorsque vous commencez avec un stock concentré, vous devez être en mesure de comprendre comment diluer le stock pour vous donner la concentration finale désirée. Le stock concentré (i.e., glucose 1 M) est appelé votre soluté, et la chose que vous diluez avec (i.e., l'eau) est appelé votre diluant.
Une dilution est défini comme étant le volume de soluté / (volume de diluant en volume de soluté +)
Par conséquent une dilution au 1/10 = 1 soluté vol + 9 diluant en volume, par exemple 1 ml de soluté + 9 ml de diluant. De même, si vous mélangez 3 ml de soluté avec le diluant 567 ml, soit une dilution 3/570.
Note: 1 soluté vol + 10 diluant vol est une dilution 1/11, pas 1/10.
La relation entre la concentration de départ, la concentration finale, et la dilution est:
où Ci = concentration initiale, Cf = concentration finale, et D = dilution.
Note: en ce qui concerne les dilutions sont, c'est la seule formule que vous devez savoir. Vous n'avez pas besoin de savoir quoi que ce soit sur les « facteurs de dilution », et vous ne devez même pas savoir ce que signifie la phrase. Et vous n'avez pas besoin d'utiliser M1V1 = M2V2. En fait, il y a beaucoup de cas où M1V1 = M2V2 ne fonctionnera pas. Vraiment. En savoir plus sur cela plus tard.
Dans l'exemple standard où vous savez ce que la concentration de départ de votre stock, et ce que la concentration finale désirée est, l'équation peut être réarrangé ci-dessus pour:
Par exemple: Comment vous diluez un stock 1000 mM de glucose pour vous donner une concentration finale de 10 mM?
D = Cf / Ci = 10 mM / 1000 mM = 1/100. Vous devez diluer le stock concentré 1/100, de sorte que vous pouvez mélanger 1 ml de votre stock avec 99 ml d'eau.
Un autre exemple: Comment vous diluez 70% d'éthanol pour obtenir 15% d'éthanol? D = Cf / Ci = 15% / 70% = 15/70, vous pouvez donc prendre 15 ml de votre stock et ajouter 55 ml d'eau.
Calcul de dilutions avec un volume final spécifié
Parfois, le volume final requis est spécifié. Par exemple, vous pourriez avoir besoin de diluer quelque chose 1/10 et se retrouver avec un volume final de 200 ml, ou pour diluer quelque chose 1/25 et se retrouver avec un volume final de 300 ml.
La meilleure façon de résoudre un problème comme celui-ci est de mettre en place un rapport, comme suit:
Dilution = X / volume final,
et résoudre pour X.
Une dilution 1/10, avec un volume final de 200 ml ->
1/10 = X ml / 200 ml ->
X = 20 ml. Pour cette dilution ajouter 20 ml de votre soluté à 180 ml de votre diluant.
Une dilution de 1/25, avec un volume final de 300 ml ->
1/25 = XML / 300 ml ->
X = 12 ml. Pour cette dilution, ajouter 12 ml de votre soluté à 288 ml de diluant.
Exemple: Comment vous diluer un stock 1 M de NaOH pour obtenir 100 ml d'une solution à 5 mM de NaOH?
Ci * D = CF -> D = Cf / Ci = 5 mM / 1000mm = 5/1000 ou 1/200.
1/200 = X ml / 100 ml
X = 0,5 ml. Pour la solution ajouter 0,5 ml de la 1 M à 99,5 ml d'eau.
Que voulez-vous dire, parfois M1V1 = M2V2 ne fonctionne pas? ou, une introduction à des dilutions en série
Je l'ai déjà dit que en utilisant la formule = M1V1 M2V2 pour comprendre une dilution ne fonctionne pas toujours. Par exemple, disons que vous avez un stock de 5 M de NaCl et vous voulez préparer 10 ml d'une solution qui est 5 .M. 5.m = 5 micromolaire, ou 5 x 10 -6 molaire.
V1 = [(5 x 10 -6 M) * (10 ml)] / 5M ->
V1 = 5 x 10 -5 ml.
Donc quel est le problème? - Eh bien, il n'y a aucun moyen raisonnable de mesurer ce petit volume. Les instruments en laboratoire sont capables de mesurer environ 1/1000 d'un ml, aka 1 .l. Et oui, vous pouvez faire un énorme volume de solution et de prendre une petite partie, mais a) ce n'est pas raisonnable si vous parlez de 100 L ou plus (quel type d'un conteneur utiliseriez-vous?), B ) est ce gaspillage, et c) il y a une façon beaucoup plus facile.
Le moyen facile de faire une grande dilution est de décomposer en un certain nombre de petites dilutions.
La dilution totale à la fin est le produit de la dilution du composant.
Par exemple, vous pouvez effectuer une dilution 1/100 dans le tube A, en ajoutant 1 .L concentré stock à 99 l'eau .L. Ensuite, vous pouvez supprimer 1 .L de votre stock dilué du tube A, et le mélanger avec 99.l d'eau dans le tube B. Le liquide obtenu dans le tube B est un (* 1/100 1/100) = 1/10 000 dilution du stock concentré. Si vous ensuite retiré 1 .L de votre stock dilué du tube B, et mélangé avec 99.l d'eau dans le tube C, le liquide résultant dans le tube C est un (* 1/100 * 1/100 1/100) = 1/1000000 dilution du stock concentré. Cette dilution en série est beaucoup plus facile et plus pratique que d'ajouter 1 ml à 999.999 ml.
Notez que la notation exponentielle est généralement utilisé pour décrire les grandes dilutions. A 1 / 1.000.000 est appelé une dilution 10 -6. Une autre façon de dire (* 1/100 * 1/100 1/100) = 1 / 1.000.000 serait de dire
10 -2 * 10 -2 * 10 -2 = 10 -6 dilution.
Regardons l'exemple ci-dessus, où nous avons un stock de 5 M de NaCl et que vous voulez préparer 10 ml d'une solution qui est 5 .M.
Ci * D = CF -> D = Cf / Ci = (5 x 10 -6 M) / M = 5 10 -6.
Nous pourrions faire une dilution 1/1000, puis diluer cette 1/1000, qui serait 10 -3 * 10 -3 = 10 -6 dilution. Notre dilution finale que nous voulons dans un volume de 10 ml, ainsi donc nous avons mis en place le rapport 1/1000 = X / 10 ml, ou 1/1000 = X / 10 000 .L
Par conséquent, vous voulez prendre 1 .L de votre stock 5M, et ajouter 999 .L d'eau dans le tube A. Ensuite, prendre 10 .L du liquide résultant dans le tube A, et le mélanger avec 9990 .L dans le tube B. Vous pouvez maintenant ont 10 ml de NaCl 5.m.
Bonne chance et Bonne Dilution!