Medir volúmenes de líquidos

El caso más frecuente de medir volúmenes en el laboratorio surge cuando se necesita una cierta cantidad de disolvente de reacción, para preparar eluyentes en cromatografía o para preparar soluciones de una concentración dada. Existen diferentes tipos de materiales utilizados para este propósito, que varían según las cantidades manejadas y la precisión requerida.

Se denomina material volumétrico al equipo utilizado para medir los volúmenes de líquidos. Dentro de los más utilizados se encuentran las pipetas.

Pipeta

Es un tubo de vidrio transparente con un extremo cónico que permite mediciones de volumen bastante precisas. Para llenar, la pipeta se aspira (usando un pipeteador) por la parte superior.  Nunca se debe pipetear con la boca, dada la volatilidad y toxicidad de muchos de los compuestos empleados en un laboratorio.

En el laboratorio de prácticas se utilizan  dos tipos de pipetas: las de enrase sencillo y las de enrase doble.

Las pipetas más comunes son las pipetas de enrase sencillo. Estas tienen una serie de marcas grabadas en el vidrio que indican el volumen. El líquido se aspira y el nivel del líquido se enrasa una vez en el cero, para a continuación, deja caer hasta a la división del volumen necesario.

Las pipetas de doble enrase son de volumen fijo y tienen una doble marca de calibración. Primero, el líquido se enrasa a la marca superior y luego se deja caer cuidadosamente hasta el enrase inferior. Aunque presentan el inconveniente de medir un volumen fijo de líquido, son mucho mas precisas de las de enrase sencillo, ya que el volumen medido no se modifica si se rompe o deforma la punta cónica de la pipeta. Los límites de error asociados a las pipetas según su volumen son de ±0.006, ±0.01, ±0.02, ±0.03, ±0.05, ±0.08 y ±0.10, para pipetas de 2, 5, 10, 30, 50, 100 y 200 ml, respectivamente.

Pipeteador

Para llenar la pipeta hasta el enrase deseado por succión, se usan los dispositivos denominados pipeteadores. Los pipeteadores más comunes son:

Pera de succión: Es una esfera hueca de goma con un sistema de tres válvulas ‘A’, ‘S’, ‘V’(véase Figura). Primero se aprieta simultáneamente la válvula ‘A’ y la esfera de goma, con lo que se genera una depresión. Posteriormente, se presiona la válvula ‘S’con lo que se aspira el líquido hasta el enrase adecuado y finalmente se aprieta la válvula ‘V’, con lo que se produce la salida del líquido.

 

Aspirador de pipeta: Es un tubo hueco de plástico que dispone de un émbolo que se desplaza mediante una rueda dentada. En la punta inferior tiene una pieza de goma con la que se ajusta a la boca de la pipeta. Al girar la rueda dentada aspira el líquido. Cuando el líquido alcanza la altura en la pipeta deseada, se puede liberar el contenido en otro recipiente presionando la válvula lateral. En estos modelos de pipeteador, es importante que las piezas de goma no se deterioren, ni la junta de goma de la válvula ni la pieza de goma que encaja en la pipeta, de lo contrario quedan inservibles al no poder hacerse vacío.

Procedimiento para pipetear

El correcto uso de una pipeta conlleva seguir el siguiente procedimiento:

  • Introducir la pipeta (con la punta cónica hacia abajo) en el recipiente del cual se desea extraer un volumen determinado de muestra.
  • Colocar el pipeteador en el otro extremo de la pipeta y se hace ascender el líquido por encima del aforo superior.
  • Rápidamente, se retira el pipeteador colocando el dedo índice obturando la parte superior, para evitar que descienda y se procede a graduar en el aforo superior.2
  • Disminuir leve y lentamente la presión ejercida por el dedo, hasta que el líquido comience a descender. Se vuelve a presionar cuando el menisco del líquido esté a cero. Si el líquido descendió demasiado, comenzar nuevamente.
  • Trasladar la pipeta al recipiente destino.
  • Disminuir nuevamente la presión del dedo hasta llegar a la cantidad de mililitros necesarios.
  • Para vaciar completamente, una pipeta graduada, se retira el dedo y se deja caer el líquido por gravedad; pero no se debe forzar la caída de las últimas gotas, estas deben quedar en la punta cónica de la pipeta.
  • En pipetas graduadas se pueden medir distintos volúmenes de líquido, ya que lleva una escala graduada.
  • La pipeta aforada posee un único enrase superior, por lo que solo puede medir un determinado volumen.

Micropipeta automática

Es un dispositivo que permiten medir y transferir pequen ̃os volúmenes, por lo general entre 1 y 1000 μl. Las micropipetas se clasifican en tres grupos: P1000 útiles para volúmenes de 200 hasta 1000 μl, P200 útiles para volúmenes de 20 hasta 200 μl, y P20 útiles para volúmenes de 0.5 hasta 20 μl.

El líquido se succiona y se expulsa en unas piezas de plástico huecas (puntas) que son desechables, las cuales van encajadas en un tubo que se denomina vástago. El vástago está unido a la empuñadura o cuerpo de la pipeta el cual contiene en su interior un pistón dentro de un cilindro cuyo movimiento produce la succión. El cuerpo sirve de asa y en la parte superior tiene un botón, que está unido al émbolo que es el que controla la succión y la expulsión del líquido, ejerciendo presión con el dedo pulgar. Este botón presenta dos topes. El cuerpo tiene un botón para desconectar la punta del vástago (eyector). Hay pipetas automáticas de volumen fijo y variable. Las de volumen variable presentan en el cuerpo un mecanismo para la regulación del volumen y un visor que indica en cifra, el volumen seleccionado.

Procedimiento para pipetear

  • Ajustar la punta desechable al vástago mediante un leve giro sin ejercer presión entre la pipeta y la punta.
  • Ajustar el volumen.
  • Presionar con el dedo pulgar el botón hasta el primer tope y sin soltar sumergir la punta en el líquido de 2 a 5 mm, manteniendo vertical la pipeta.
  • Levantar el dedo pulgar y dejar que el botón vuelva a su posición inicial.
  • Apoyar la pipeta en la pared interior del recipiente formando un ángulo entre 10 y 45◦ con el recipiente, presionar lentamente el botón pulsador hasta el primer tope, y después de un segundo, y sin soltar dicho botón, finalizar el vaciado de la pipeta presionando hasta el segundo tope.
  • Retirar la pipeta del recipiente.
  • Eliminar la punta presionando el eyector.

Matraz aforado

Es un tipo de matraz de cuello alto que, estrecho y fondo plano que se usa para medir con precisión un volumen determinado de líquido. Presentan una marca en el cuello la cual señala hasta donde debe llegar el nivel del líquido para alcanzar el volumen que corresponde a la capacidad del matraz. El líquido forma en el cuello una curvatura denominada menisco (véase Figura). Cuando la tangente del menisco que produce el líquido con la pared del recipiente alcanza el nivel de la señal, su volumen es el indicado por el fabricante del matraz. Su principal utilidad es preparar mezclas o disoluciones de concentración conocida.

Para preparar una disolución en un matraz aforado se procede de la siguiente manera: Pesar o medir el volumen correspondiente a la cantidad de soluto (dependiendo si este es sólido o líquido), y se transvasa a un vaso de precipitados, allí se va diluyendo poco a poco con el disolvente. A continuación, se vierte en el matraz aforado hasta que esté prácticamente lleno, entonces se va añadiendo poco a poco el disolvente con una pipeta Pasteur hasta enrasar la parte baja del menisco con la línea de aforo. Seguidamente, se tapa el matraz y se agita para mezclar bien toda la disolución.

Dispensador automático

Está diseñado para ajustarse a las botellas de reactivos y disolventes, por lo que se suelen vender en diferentes tamaños y con distintas capacidades dispensadoras (> 0.1 ml). El dispositivo para ejercer la presión reside en un émbolo que se acciona subiéndolo y bajándolo (similar a una jeringa). El émbolo se debe mover suavemente para que no le entre aire.

Además, tendremos que asegurarnos de que antes de dispensar líquidos esté purgado (que el émbolo no presente aire dentro). En caso contrario, la cantidad de líquido dispensado no sería exacta. Para purgar el dispositivo hay que rellenar el émbolo varias veces dispensando el líquido en otro recipiente (que se desecha), hasta que la bomba esté completamente llena de líquido. Se dispensa la muestra en el recipiente (matraz de fondo redondo, Erlenmeyer, vaso de precipitados, etc.) final que se utilizará (si es necesario debería estar tarado). Finalmente, nos aseguraremos de que la última gota en el dispensador se transfiera al recipiente final. Este dispositivo está especialmente indicado para manejar ácidos fuertes como H2SO2 o HNO3 y no es aconsejable su uso con disolventes orgánicos ya que deterioran algunos de sus componentes.

Probeta

Es un cilindro transparente graduado, fabricado en vidrio o plásticos resistente a los disolventes como PP o PMP, que permiten medir volúmenes con relativa precisión. La parte inferior está cerrada y presenta una base que sirve de apoyo. La superior está abierta y suele presentar un pico para verter fácilmente el líquido. Pueden presentar una capacidad que varía desde los 5 a los 2000 ml. Cuando se desea mayor precisión se usa otro tipo de material volumétrico como matraces aforados o pipetas.

Jeringa

Consiste en un émbolo insertado en un tubo graduado que tiene una pequeña apertura en uno de sus extremos por donde se expulsa el contenido de dicho tubo y al que se le puede acoplar una aguja. Se utilizan para introducir pequeñas cantidades de gases o líquidos en áreas inaccesibles, o bien para tomar muestras de los componentes en dichas áreas. Para llenarla se tira del émbolo, después, se coloca con la aguja hacia arriba y se presiona el émbolo para expulsar las burbujas de aire que queden, y posteriormente, se expulsa el líquido presionando el émbolo.

Las hay desechables, por lo general fabricadas de polipropileno. Con este tipo de jeringas, el volumen que se mide es aproximado. También, están disponibles las de vidrio de borosilicato. Las más comunes tienen capacidad entre 1 y 100 ml. En este caso el volumen se puede medir con algo más de precisión. Por último, dentro de este apartado, nombrar las jeringas de precisión que miden volúmenes a partir de 5 μl.

Las jeringas de vidrio deben lavarse inmediatamente después de su uso con un disolvente apropiado que elimine los restos del líquido que se ha usado, seguidamente se lava con agua desionizada y finalmente con acetona.

Bureta

Es un tubo graduado (con subdivisiones, que dependiendo del volumen total llegan hasta décimas de mililitro o menos), con un diámetro interno uniforme y provistos de una llave de paso en la parte inferior que se denomina robinete. Se utilizan para medir cantidades variables de líquidos, principalmente en análisis volumétricos, o dispensar un reactivo hasta que se alcance el punto final de la reacción. Las tolerancias de error en las buretas vienen asociadas al volumen de esta, para buretas de 10, 25 y 50 ml sus errores asociados son ±0.02, ±0.03 y ±0.05, respectivamente.

La medida de líquidos en las buretas se realiza en la parte alta de la bureta, ya que están diseñadas para dispensar líquidos por la parte baja. La cantidad de líquido dispensado se calcula midiendo la diferencia entre el valor inicial y el final. Suelen permitir una medición más precisa observando el cambio de grosor (con o sin líquido) de una línea vertical que suelen presentar grabadas en el dorso.

Las llaves suelen estar fabricadas con vidrio en las buretas Geissler (son atacadas por bases). Para evitar este inconveniente se puede emplear Teflón que es inerte y resistente. Otro tipo más sencillo de llave que se suele emplear en las buretas Mohr es la llave Bunsen, compuesta por una perla de vidrio dentro de un tubo de goma, que al presionar el tubo deja pasar el líquido.

Los volúmenes que se miden con buretas vienen acompañados de errores sistemáticos, como las gotas que quedan adheridas en la parte inferior o las pequeñas burbujas de aire situadas tras la llave. Hay que procurar que el vaciado no sea demasiado rápido. Para evitar errores por defecto, si al llegar al punto final queda una gota colgando, hay que recogerla tocándola suavemente con el recipiente receptor (Erlenmeyer). Una gota tiene aproximadamente un volumen de 0.05 ml y puede suponer un error significativo al medir volúmenes pequeños.