INSTRUMENTOS DE MEDIDA DE VOLUMEN

Para la preparaci√≥n de soluciones y la manipulaci√≥n con l√≠quidos se utilizan diversos recipientes y dispositivos de laboratorio.  Se diferencian en el uso previsto y en la precisi√≥n. 

Los vol√ļmenes precisos deben medirse siempre a temperatura constante porque, debido a la expansi√≥n t√©rmica, los cambios de temperatura van seguidos de cambios de volumen.  Por ejemplo, el agua a 10 ¬įC tiene un volumen mucho menor que a 80 ¬įC.

Los recipientes volum√©tricos suelen estar calibrados para 20 ¬įC (25 ¬įC en los EE.UU.).  La temperatura de calibraci√≥n se escribe en cada vaso volum√©trico.  Puede producirse un error sustancial, por ejemplo, por el cambio de temperatura durante la diluci√≥n de un √°cido.  

Se libera mucho calor durante la diluci√≥n y la temperatura aumenta.  Cuando se mide el volumen del √°cido inmediatamente, el volumen real despu√©s del enfriamiento ser√° menor.  Por lo tanto, debe observarse el requisito de una temperatura constante.

 

MEJORES INSTRUMENTOS DE MEDIDA DE VOLUMEN

¬ŅCuales son los principales instrumentos de medida para medir volumenes?

Repasaremos los instrumentos de medida de volumen principales:

 

Vasos de precipitados

Los vasos de precipitados se utilizan para la determinaci√≥n aproximada del volumen de los l√≠quidos y, por lo tanto, no se clasifican necesariamente como instrumentos de medida. 

Se utilizan especialmente para disolver compuestos, diluir l√≠quidos, calentar y otras operaciones.  Los vasos de precipitados son √ļnicos por su "pico" que se utiliza para verter l√≠quidos.  Debido a su baja precisi√≥n, no suelen clasificarse como aparatos de medida volum√©tricos.

 

Cilindro volumetrico y matraz volumetrico

Los cilindros volum√©tricos y los matraces volum√©tricos, son aparatos de medida, que se utilizan para medir el volumen de los l√≠quidos contenidos en ellos.  Est√°n calibrados para el volumen incluido en ellos.

El l√≠quido tiene un volumen exacto cuando alcanza la marca correspondiente en la escala.  El volumen se indica normalmente en mL.  Durante la medici√≥n del volumen, el recipiente debe colocarse sobre un soporte uniforme y horizontal. 

El volumen requerido se mide cuando el borde inferior del menisco del l√≠quido apenas toca la marca del recipiente.  Los cilindros son menos precisos, los matraces volum√©tricos se utilizan para la preparaci√≥n de soluciones de concentraci√≥n exacta.  Los cilindros se utilizan √ļnicamente para medir el volumen, no se emplean para disolver, diluir o mezclar.

 

Buretas, pipetas, dispensadores y jeringas

Las buretas, pipetas, dispensadores y jeringas miden el volumen de un líquido entregado a otro recipiente.

Las pipetas y las buretas suelen estar calibradas para la efusi√≥n.  Se indica con las letras "EX" (de excluyente).  El volumen exacto se mide cuando el l√≠quido se mantiene para que salga de una determinada marca de la escala. 

Puede que quede algo de líquido en una pipeta después de la efusión; nunca jamás debe ser expulsado, su volumen se ha tenido en cuenta durante la calibración.

 

Buretas

Las buretas se utilizan para las valoraciones o cuando se mide repetidamente el mismo l√≠quido.  La bureta es un tubo de vidrio o pl√°stico con escala calibrada cerrado con una llave de paso.  La bureta se sujeta a un soporte en posici√≥n vertical.  Con un respiradero cerrado, se llena con el l√≠quido medido.

Luego se vierte algo de l√≠quido para que el menisco toque la marca de la escala.  Ahora, la bureta est√° lista para la titulaci√≥n.  El l√≠quido se vierte con la llave de paso y el volumen se lee en la escala. 

El momento más importante es la lectura del volumen; con la bureta, el volumen siempre se lee dos veces: la primera para leer la posición inicial del menisco y la segunda para leer la posición final.

Como la diferencia de volumen se calcula, no es importante cómo se lee exactamente el volumen, sin embargo debe ser leído de la misma manera cada vez.

Las buretas autom√°ticas se emplean en los laboratorios de rutina.

 

Pipetas de vidrio

Hoy en día, las pipetas de vidrio se utilizan raramente en los laboratorios de rutina contemporáneos.

Las pipetas de vidrio fueron sustituidas por dispensadores semiautom√°ticos.  El volumen de las pipetas de vidrio puede variar de 1 a 100 mL. 

Las pipetas de vidrio pueden ser no escaladas para medir un cierto volumen o escaladas con grados de 1 mL y d√©cimo de mililitro.  La numeraci√≥n de la escala puede ir de la punta hacia arriba o en la direcci√≥n opuesta.

Por razones de seguridad, nunca se debe aspirar un l√≠quido por la boca.  En su lugar se utilizan varios adaptadores y pistones.

 

Adaptadores para la pipeta de vidrio

Al aspirar la soluci√≥n, la pipeta nunca debe tocar el fondo del recipiente.  Antes de medir una muestra, la pipeta debe llenarse primero con la soluci√≥n y luego se tira el l√≠quido.  A continuaci√≥n se mide el volumen exacto y se entrega para su posterior procesamiento.  La soluci√≥n medida nunca debe entrar en el adaptador.

 

Pipetas automaticas

Pues ser pipetas autom√°ticas, micro pipetas, micro dispensadores.

Otra posibilidad de medir peque√Īos vol√ļmenes es el uso de micro pipetas.  Siempre est√°n calibrados para la efusi√≥n.

 

Micro jeringas

Las micro jeringas sirven para dispensar peque√Īos vol√ļmenes (0.1-1000 őľL) de l√≠quidos.  Consisten en una aguja unida a un cilindro de vidrio con escala con un pist√≥n.  Los diferentes tipos var√≠an en el di√°metro de las agujas y los pistones.

 

Dispensador de pistón

Los dispensadores de pist√≥n consisten en un pist√≥n con una escala adherida a un frasco.  Est√°n destinados a dispensar repetidamente el mismo volumen desde el contenedor de reserva. 

Los dispensadores destinados a la medición de líquidos agresivos (por ejemplo, ácidos fuertes) están hechos de vidrio de boro silicato; las piezas de plástico que están en contacto con el líquido medido están hechas de PTFE, las otras partes de PE o PP.

 Los m√≥dulos de control electr√≥nico pueden automatizar la dispensaci√≥n en los dispensadores contempor√°neos.

 

Micro pipetas sin punta desechable

Seg√ļn el modo de funcionamiento, se pueden distinguir los pipetadores manuales y electr√≥nicos.

  En los pipetadores manuales, el pist√≥n se mueve con el pulgar mediante un mando de funcionamiento.  La exactitud y la precisi√≥n del pipeteado dependen de la pericia del operador.

En el caso de los pipetadores electr√≥nicos, el pist√≥n es movido por un peque√Īo motor el√©ctrico.  Se pueden seleccionar diferentes velocidades de aspiraci√≥n y expresi√≥n del l√≠quido seg√ļn las propiedades de la soluci√≥n pipeteada.

Seg√ļn el principio de funcionamiento, los pipetadores pueden dividirse en dos grandes grupos:

 

Pipetadores de "desplazamiento de aire".

El principio del llamado colch√≥n de aire se emplea en este tipo de pipetas.  Un cierto volumen de aire se encuentra entre el pist√≥n y el l√≠quido medido.  El volumen de la soluci√≥n y del aire aspirado o expresado con el pist√≥n puede diferir.  Depende de la densidad y la viscosidad del l√≠quido, de la humectabilidad de la superficie de la punta con el l√≠quido pipeteado, de la temperatura, de la presi√≥n atmosf√©rica y de otras influencias.  Por lo tanto, cada pipetador debe ser calibrado sobre una base regular.

Los pipetadores de desplazamiento de aire pueden dise√Īarse como un canal √ļnico (para pipetear un solo volumen a la vez) o como un multicanal (m√°s frecuentemente con ocho o doce canales).  Los pipetadores multicanal est√°n pensados para pipetear simult√°neamente el mismo volumen de l√≠quido a varios pozos de una placa de microtitraci√≥n.  Cada canal tiene su propio pist√≥n, por lo que no es necesario utilizar todos los 8 o 12 canales (es decir, se pueden colocar menos puntas en la pipeta).

Los micropipeteadores se construyen para un volumen fijo o es posible fijar el volumen.  Los vol√ļmenes pueden ajustarse discretamente (cambiando los m√≥dulos enchufables) o continuamente en un cierto rango (por ejemplo, 10-100 őľL) usando un tornillo o perilla ajustable.  En el extremo inferior de una micro pipeta hay una punta extra√≠ble. Al otro lado, ese encuentra el pomo que acciona el pist√≥n metido en el cilindro de la pipeta.

 

"Pipeteadores de "desplazamiento positivo

El l√≠quido es aspirado en la punta sin ning√ļn coj√≠n de aire - el pist√≥n est√° en contacto con el l√≠quido medido.  El l√≠quido es entonces entregado a la vez o en varios pasos (en el caso de los llamados "steppers").  Este tipo de pipetas es adecuado para l√≠quidos muy viscosos o vol√°tiles y para el pipeteo repetitivo.

 

Funcionamiento de un pipetador

Pipeteo frontal Esta es la t√©cnica m√°s utilizada.  En el pipeteo hacia adelante, se aspira un volumen exactamente establecido de l√≠quido a la punta y luego se entrega a un nuevo recipiente.  Esta t√©cnica se recomienda para el pipeteo de soluciones acuosas diluidas, buffers, √°cidos y bases diluidas.

 

Pipeteo hacia adelante

Procedimiento:

Atacar una punta al pipetador.  Presione el bot√≥n hasta el primer tope (es necesario superar una ligera resistencia).

Sumerja la punta aproximadamente 2-3 mm por debajo del nivel de la soluci√≥n.  Suelte el bot√≥n lentamente; la soluci√≥n es aspirada a la punta.

La aspiraci√≥n lenta evita las turbulencias que dar√≠an lugar a la formaci√≥n de aerosoles y burbujas de gas disuelto en la soluci√≥n.  La velocidad √≥ptima depende de las propiedades del l√≠quido (densidad, tensi√≥n de los vapores y viscosidad).

 

Aspiracion de la muestra con un pipeteador

Preste atención a no aspirar burbujas de aire (por ejemplo, cuando el pistón se libera demasiado rápido o si la punta no está bien sujeta).

Se puede alcanzar una mayor precisión si el pulgar se retira completamente del botón después de haber alcanzado la posición de liberación.

Retire la punta del l√≠quido lentamente.  La extracci√≥n r√°pida puede provocar la p√©rdida de una parte del contenido.  Antes de retirar la punta, espere varios segundos, especialmente cuando trabaje con vol√ļmenes m√°s grandes (500-5000 őľL).

Cuando sea necesario, limpie las gotas de la superficie externa de la punta con un pa√Īuelo de papel.  Nunca toque el orificio de la punta, el pa√Īo absorber√≠a una porci√≥n del volumen transferido.

Durante la entrega del l√≠quido, la punta debe tocar una pared del vaso en un √°ngulo (10-45¬ļ).  Debe estar justo por encima del nivel de cualquier l√≠quido que ya est√© en el recipiente.  Presione el bot√≥n hasta la primera parada.  Espere aproximadamente 1 segundo y presione el bot√≥n r√°pidamente hasta la segunda parada (se puede sentir una mayor resistencia).  No deben quedar gotas en la punta y no debe salpicar l√≠quido en las paredes.

Mantenga el bot√≥n en la segunda posici√≥n y retire la punta, aun tocando la pared del recipiente.  Ahora puedes soltar el bot√≥n.

El pipeteo hacia adelante trae un peque√Īo error en el volumen entregado ya que una fina pel√≠cula de soluci√≥n pipeteada permanece en las paredes internas de la punta.  En otras palabras, de acuerdo con el procedimiento descrito se entrega un volumen ligeramente menor que el requerido.  Este error depende de las propiedades del l√≠quido medido y de la punta.  El error puede evitarse si la pared interna de la punta se enjuaga previamente con el l√≠quido medido.  Pr√°cticamente, el l√≠quido se aspira primero a la punta.  Luego no se entrega a un nuevo recipiente sino que se devuelve al recipiente de reserva.  Ahora, una pel√≠cula muy fina de l√≠quido pipeteado cubre la pared interior de la punta (normalmente es invisible).  A continuaci√≥n se pipetea seg√ļn las instrucciones dadas anteriormente (sin cambiar la punta).  Como el volumen de l√≠quido que queda en la punta es pr√°cticamente constante, se mide exactamente el volumen fijado.

T√©cnica inversa En la t√©cnica inversa, se aspira un mayor volumen de soluci√≥n a la punta.  A continuaci√≥n, se suministra un volumen exhausto (y algo de l√≠quido permanece en la punta).  Esta t√©cnica es adecuada para l√≠quidos muy viscosos o vol√°tiles, fluidos biol√≥gicos, soluciones espumosas y para medir vol√ļmenes muy peque√Īos.

 

Pipeteo invertido

Procedimiento:

Presione el botón hasta la segunda parada.

Sumerja la punta 2-5 mm por debajo del nivel de la soluci√≥n.  Aspire lentamente la soluci√≥n hasta la punta.

Retire la punta lentamente de la soluci√≥n.  Si es necesario, limpie las gotas de la superficie externa de la punta.

Lleve el l√≠quido a un nuevo recipiente, presionando el bot√≥n s√≥lo hasta el primer tope.  La punta debe tocar la pared del recipiente de forma similar a la t√©cnica de avance.

Mantenga el botón en la primera posición y retire la punta del recipiente.

El líquido que queda en la punta puede ser devuelto al recipiente de reserva o desechado.

 

Pipeteo repetitivo

Esta técnica se utiliza cuando se debe medir el mismo volumen del mismo líquido en varios tubos de ensayo o en muchos pocillos en una placa de micro titulación. Es similar al pipeteo inverso en el que los pasos 2 a 4 se repiten varias veces.

Pipeteo de muestras heterog√©neas Esta t√©cnica es adecuada para muestras heterog√©neas como la sangre entera.  El prelavado de la punta antes del pipeteo no es f√°cil en este caso.

 

Pipeteo de muestras heterogéneas

Procedimiento:

Presione el botón hasta el primer tope y sumerja la punta aprox. 2-5 mm en el nivel de la solución.

Suelte lentamente el bot√≥n.  La muestra es aspirada a la punta.

Retire lentamente la punta de la solución y limpie las gotas en la pared exterior de la punta.

Sumerja la punta en la solución objetivo.

Presione el bot√≥n hasta el primer tope y luego regrese lentamente.  La soluci√≥n ser√° aspirada.  No retire la punta de la soluci√≥n y repita este paso hasta que la pared interna de la punta est√© limpia.

Tocando la pared del recipiente, coloque la punta sobre el nivel de la solución y presione el botón hasta el segundo tope.

Mantenga el botón en el segundo tope y retire la punta del recipiente.

 

Dispositivos de medida de volumen y ejemplos de formas de medir volumen

Ejemplos de formas de medir el volumen

El volumen es el nivel en el que se oye algo o la cantidad de espacio que ocupa un sólido, un líquido o un gas.

En el caso del sonido, su volumen es la intensidad del sonido.

Con un recipiente, su volumen sería su capacidad, o cuánto puede contener.

El volumen se expresa a menudo en unidades c√ļbicas determinadas por el Sistema Internacional de Unidades.

 

Medicion del volumen del sonido

La intensidad de un sonido puede ser subjetiva, como silenciosa o fuerte.  Una medida m√°s objetiva del sonido incluye  en varios otros factores, entre ellos:

Nivel de presi√≥n sonora (NPS) - El o√≠do humano promedia el NPS en un per√≠odo de 600-1000 milisegundos.  Despu√©s de aproximadamente 1 segundo, el o√≠do cre√≥ un promedio y el nivel de sonoridad parecer√° estabilizarse.

Decibelios (dB) - Esta es la relaci√≥n entre la potencia y la intensidad del sonido.  Las sensibilidades humanas m√°ximas est√°n entre 2 y 4 kHz.

 

Medir el volumen de los solidos

El volumen de los s√≥lidos se expresa en medidas c√ļbicas, como el cent√≠metro c√ļbico o el metro c√ļbico.

Algunos ejemplos de formas de medir los sólidos, son:

Prisma rectangular - Multiplica la medida de la longitud por el ancho, luego por la altura

Cubo - Ya que todos los lados son de la misma medida, sería la medida de cualquier lado, o borde, al cubo, o a³

Prisma - Encuentra el √°rea de la base, luego multiplica el √°rea por la altura del prisma.  El √°rea ser√≠a la longitud por el ancho (B), o B x h

Prisma triangular - Encuentra el √°rea de la base (b), luego multiplica el √°rea por la longitud (l) entre las bases triangulares.  El √°rea de la base ser√≠a ¬Ĺ multiplicada por la base por la altura (h) del tri√°ngulo, o ¬Ĺbhl

Cilindro - Encuentra el √°rea de la cara circular usando pi veces el radio al cuadrado, luego multiplica esa √°rea por la altura del cilindro, as√≠ que ŌÄr¬≤h

Pir√°mide - Encuentra el √°rea de la base y multiplica esa √°rea por la altura de la pir√°mide y multiplica por 1/3, o 1/3Bh

Pirámide cuadrada - Encuentra el área de la base y multiplica esa área por la altura de la pirámide y multiplica por 1/3, o 1/3s²h

Pir√°mide rectangular - Encuentra el √°rea de la base y multiplica esa √°rea por la altura de la pir√°mide y multiplica por 1/3, o 1/3 lwh

Esfera - Para una esfera, multiplica 4/3 veces pi, luego cronometra el radio al cubo, o 4/3 ŌÄr¬≥

Cono - Para un cono, es el √°rea de la cara circular, o ŌÄr¬≤, luego se multiplica por 1/3 y la altura del cono, o 1/3 ŌÄr¬≤h

 

Medicion del volumen de los liquidos

Los l√≠quidos son bastante simples de medir, recordando que 1000 cent√≠metros c√ļbicos equivalen a 1 litro y 1000 litros equivalen a 1 metro c√ļbico.

Tenemos varios ejemplos de formas de medir los líquidos:

Barriles - Los barriles pueden ser barriles secos o barriles fluidos, como los de petr√≥leo y agua.  La cantidad espec√≠fica de volumen que contiene un barril ha variado a lo largo del tiempo y en funci√≥n del tipo.

En Europa, el término "barril" como unidad de medida ha oscilado entre unos 100 litros y unos 1.000 litros.

En los EE.UU., un barril de cerveza tiene alrededor de 31 galones mientras que un barril de petróleo tiene alrededor de 42 galones.

Galones - Un galón equivale a 128 onzas; cuatro cuartos; ocho pintas y alrededor de 3.781 litros.

Tazas de medir - Las tazas de medir vienen en varios tama√Īos y pueden ser usadas para medir productos l√≠quidos o secos.  Un juego de tazas de medir para productos secos suele incluir una ¬ľ de una taza, una ‚Öď de una taza, una ¬Ĺ de una taza y una medida de 1 taza.

Cucharas de medir - Las cucharas de medir tambi√©n vienen en varios tama√Īos y pueden medir productos secos o l√≠quidos.  Un juego est√°ndar de cucharas de medici√≥n generalmente contiene una medida de una cucharadita ¬ľ; una medida de una cucharadita ¬Ĺ; una medida de una cucharadita; y una medida de una cucharada.

Pinta - Una pinta es igual a 1 mililitro, .125 galones y .5 cuartos.

Cuartos - Un cuarto es igual a 946.353 mililitros, .25 galones y cuatro cuartos.

 

Midiendo el volumen de los gases

Aquí hay ejemplos de formas de medir el volumen de los gases:

Desplazar el fluido - Este m√©todo puede ser usado para calcular el volumen de gas.  El volumen de fluido desplazado ser√≠a igual al volumen del gas.

Usar una jeringa de gas - Este es un instrumento de laboratorio que puede usarse para extraer un cierto volumen de gas de un sistema cerrado o para medir el volumen de gas de una reacción química.

Usar un espirómetro - Mide el volumen de aire que entra y sale de los pulmones, llamado volumen corriente.

Atrapar el gas - Utilice un globo para atrapar el gas que proviene de una reacci√≥n.  Luego calcula el volumen de la esfera.

Para el volumen de gas comprimido en un cilindro, aplica esta ecuaci√≥n, la Ley del Gas Ideal: PV = nRT, donde P es la presi√≥n, V es el volumen, n es el n√ļmero de moles, R es la constante del gas y T es la temperatura absoluta

Después de leer todo esto, ya hemos aprendido algunas formas diferentes de medir el volumen.

 

¬ŅQue unidad se usa para medir el volumen?

El t√©rmino unidad de volumen se refiere al volumen de una cosa: un cuarto, un mililitro o una pulgada c√ļbica, por ejemplo.  Cada sistema de medida que existe define una unidad de volumen para ese sistema.  Entonces, cuando se habla del volumen de un objeto en ese sistema, lo que quiere decir es cu√°ntas veces ese volumen unitario est√° contenido en el objeto.  Si se dice que el volumen de un vaso de agua es de 35,6 pulgadas c√ļbicas, por ejemplo, lo que se quiere decir es que vol√ļmenes unitarios de 35,6 pulgadas c√ļbicas podr√≠an ser colocados en ese vaso.

Matem√°ticamente, el volumen parecer√≠a ser una simple extensi√≥n del concepto de √°rea, pero en realidad es m√°s complicado.  El volumen de las figuras simples con p√°ginas integradas se determina determinando el n√ļmero de unidades c√ļbicas que caben en la figura.

Sin embargo, cuando esta idea se ampl√≠a para incluir todos los posibles n√ļmeros reales positivos, se producen paradojas de volumen.  Te√≥ricamente es posible desmontar una figura s√≥lida en unos pocos pedazos y volver a montarla para que tenga un volumen diferente.

Las unidades en que se mide el volumen dependen de diversos factores, como el sistema de medici√≥n que se utiliza y el tipo de material que se mide. En el sistema brit√°nico,  el volumen se puede medir en barriles, bushels, drams, agallas, picotazos, cucharillas u otras unidades.

Cada una de estas unidades puede tener m√°s de un significado, dependiendo del material que se mide.  Por ejemplo, el tama√Īo preciso de un "barril" oscila entre 31 y 42 galones, dependiendo de los estatutos federales y estatales.  De todas formas la pulgada c√ļbica y el gal√≥n, son las unidades m√°s usadas en el sistema brit√°nico.

Tambi√©n existe variabilidad en las unidades b√°sicas.  Por ejemplo, el "cuarto de gal√≥n" difiere en tama√Īo dependiendo de si se utiliza para medir un volumen l√≠quido o seco y de si es una medici√≥n realizada en el sistema brit√°nico o en el habitual de los Estados Unidos.  Por ejemplo, 1 cuarto de gal√≥n l√≠quido habitual equivale a 57,75 pulgadas c√ļbicas, mientras que 1 cuarto de gal√≥n seco habitual equivale a 67,201 pulgadas c√ļbicas.  En cambio, 1 cuarto de gal√≥n brit√°nico equivale a 69.354 pulgadas c√ļbicas.

La unidad b√°sica de volumen en el sistema internacional (a menudo llamado sistema m√©trico) es el litro (abreviado como l), aunque el cent√≠metro c√ļbico (cc o cm3) y el mililitro (ml) tambi√©n se utilizan ampliamente como unidades de medida del volumen.  La relaci√≥n fundamental entre las unidades en los dos sistemas viene dada por el hecho de que 1 cuarto de gal√≥n l√≠quido estadounidense equivale a 0,946 L o, a la inversa, 1 litro equivale a 1,057 cuartos de gal√≥n l√≠quido habituales.

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