El matraz aforado es uno de los instrumentos más importantes en los laboratorios químicos y biológicos. Su diseño está pensado para garantizar mediciones precisas de volúmenes y para preparar soluciones con una exactitud que otros recipientes no pueden ofrecer.
El matraz aforado es un instrumento de medición volumétrica de alta precisión, imprescindible en cualquier laboratorio para la preparación de soluciones químicas de concentración exacta. El elemento distintivo de un matraz aforado es la línea de aforo grabada en su cuello estrecho, la cual delimita de manera estricta el volumen nominal del recipiente a una temperatura de referencia (normalmente 20 °C).
Qué es un matraz aforado
El matraz aforado es un recipiente de vidrio o plástico, caracterizado por un cuerpo con forma esferoidal o cónica y un cuello largo y estrecho. En su cuello tiene una marca de calibración que indica el volumen exacto que puede contener.
El volumen nominal del matraz se establece a una temperatura de referencia de 20 °C. Por ello, el enrase debe realizarse observando cuidadosamente la marca de calibración y respetando las condiciones de uso del material volumétrico.
El diseño del matraz permite preparar disoluciones con un volumen final definido y, cuando se combinan una pesada exacta, una transferencia cuantitativa y un enrase correcto, obtener una concentración conocida.
Preparación de una disolución a partir de 15 g de soluto
Una de las operaciones analíticas más comunes consiste en preparar una disolución de concentración conocida a partir de un soluto o reactivo sólido. Tras realizar los cálculos estequiométricos pertinentes y pesar la sustancia con una balanza de precisión, surge el paso crítico: transferir el sólido al interior del matraz sin perder ni una sola partícula.
Cualquier pérdida de reactivo durante esta maniobra arruinaría la exactitud de la concentración y alteraría los resultados experimentales.
Si se han pesado 15 g de soluto, esa cantidad debe transferirse íntegramente al matraz aforado. El volumen final de la disolución será el indicado por la capacidad nominal del matraz, no el volumen inicial de agua utilizado para disolver el sólido.
Material necesario
- Matraz aforado de la capacidad volumétrica requerida.
- 15 g del soluto previamente pesados.
- Agua destilada.
- Vaso de precipitados limpio.
- Embudo de laboratorio.
- Frasco lavador o pizeta.
- Espátula.
- Vidrio de reloj o recipiente de pesada.
- Cuentagotas o pipeta Pasteur.
- Tapón compatible con el matraz.
Transferencia del soluto al matraz aforado
Para asegurar una transferencia cuantitativa y libre de errores, se suelen considerar dos metodologías principales:
Disolución previa
Consiste en disolver el reactivo sólido previamente en un vaso de precipitados limpio utilizando una cantidad mínima de agua destilada u otro disolvente adecuado. Este volumen inicial debe ser significativamente menor que la capacidad total del matraz aforado, garantizando margen suficiente para los lavados posteriores.
Vierte la disolución en el matraz a través de un embudo de laboratorio.
Lava las paredes del vaso de precipitados al menos tres veces con pequeñas porciones de agua destilada, transfiriendo cada enjuague al matraz. De este modo, aseguras que el 100 % del soluto ha sido transferido.
Tras este proceso, el nivel del líquido debe quedar por debajo de la base del cuello del matraz para proceder al enrase correcto.
Transferencia directa
Introducir el reactivo sólido directamente por la boca estrecha del matraz aforado es una operación delicada que requiere destreza para evitar atascos o pérdidas.
Para realizarlo de forma segura:
- Coloca un embudo seco en la boca del matraz y añade el sólido pesado con la ayuda de una espátula.
- Arrastra los restos de polvo adheridos al embudo aplicando chorros finos de agua destilada con un frasco lavador o pizeta.
- Enjuaga el recipiente de pesada, como un vidrio de reloj o pesasustancias, varias veces sobre el embudo.
- No retires el embudo hasta constatar que todo el reactivo ha bajado por completo al cuerpo del matraz.
La disolución previa suele facilitar la transferencia cuantitativa, especialmente cuando el sólido es pulverulento o puede adherirse al recipiente de pesada. La transferencia directa también es posible, pero exige controlar cuidadosamente el embudo, el recipiente de pesada y los posibles restos de reactivo.
Disolución del soluto con agua destilada
Una vez transferido el soluto, es fundamental que esté completamente disuelto antes de alcanzar el volumen final, ya que los cambios de volumen por disolución alteran la precisión.
Agrega agua destilada hasta cubrir aproximadamente la mitad o dos tercios del cuerpo del matraz. Agita suavemente en círculos hasta que el sólido se haya disuelto por completo de forma homogénea.
No conviene realizar directamente el enrase definitivo mientras todavía existan cristales o partículas sin disolver. Si el soluto se disuelve después de completar el volumen, la variación de volumen puede modificar la concentración final.
Enrase con agua destilada
Cuando el soluto se haya disuelto por completo, añade agua destilada hasta que el nivel se aproxime a un centímetro por debajo de la línea de aforo.
Para el ajuste final gota a gota, utiliza un cuentagotas o una pipeta Pasteur.
Sitúa tus ojos a la altura de la marca para evitar el error de paralaje; la base del menisco cóncavo debe quedar perfectamente tangente a la línea superior del aforo.
El enrase debe realizarse lentamente, sobre todo durante los últimos mililitros. Añadir un volumen excesivo de agua destilada por encima de la marca de aforo impide obtener el volumen nominal con exactitud.
La línea de aforo grabada en el cuello estrecho delimita de manera estricta el volumen nominal del recipiente. Por tanto, el punto de referencia no es el borde del cuello, sino la posición correcta del menisco respecto de la marca.
Homogeneización de la disolución
Una vez alcanzado el enrase, coloca el tapón correspondiente, ya sea de plástico o de vidrio esmerilado, asegurando un cierre hermético.
Invierte el matraz varias veces para homogeneizar la disolución. La mezcla debe hacerse de forma controlada, evitando derrames y comprobando que el tapón permanezca correctamente colocado.
La homogeneización es necesaria porque el soluto y el agua destilada deben presentar una composición uniforme en todo el volumen del matraz.
Aspectos que determinan la exactitud
Pesada del soluto
La cantidad de soluto debe determinarse con una balanza de precisión. En este procedimiento, la cantidad indicada es de 15 g, y la transferencia debe hacerse sin pérdidas.
Transferencia cuantitativa
Los restos de sólido que quedan en el vaso de precipitados, el embudo, el vidrio de reloj o el recipiente de pesada modifican la cantidad real de soluto presente en la disolución.
Por este motivo, se recomienda lavar las paredes del recipiente al menos tres veces cuando se utiliza la disolución previa. En la transferencia directa, el embudo y el recipiente de pesada deben enjuagarse con pequeñas porciones de agua destilada.
Disolución completa
El soluto debe encontrarse completamente disuelto antes del enrase. Agitar suavemente en círculos ayuda a favorecer la disolución homogénea.
Lectura del menisco
La observación debe realizarse con los ojos a la altura de la marca de aforo. La base del menisco cóncavo debe quedar tangente a la línea de calibración.
Temperatura de referencia
La calibración del material volumétrico se relaciona normalmente con una temperatura de referencia de 20 °C. Las variaciones de temperatura pueden modificar el volumen del líquido y del propio recipiente.
Ejemplo de secuencia de trabajo
- Realizar los cálculos estequiométricos pertinentes.
- Pesar 15 g del reactivo sólido con una balanza de precisión.
- Colocar el sólido en un vaso de precipitados limpio o preparar la transferencia directa con un embudo seco.
- Disolver previamente el sólido con una cantidad mínima de agua destilada, si se utiliza este método.
- Transferir la disolución al matraz aforado.
- Lavar el vaso de precipitados al menos tres veces con pequeñas porciones de agua destilada.
- Transferir cuantitativamente los líquidos de lavado al matraz.
- Añadir agua destilada hasta cubrir aproximadamente la mitad o dos tercios del cuerpo del matraz.
- Agitar suavemente hasta que el soluto se haya disuelto completamente.
- Añadir agua destilada hasta aproximarse a un centímetro por debajo de la línea de aforo.
- Completar el volumen gota a gota con un cuentagotas o una pipeta Pasteur.
- Leer el menisco con los ojos a la altura de la marca.
- Colocar el tapón correspondiente.
- Invertir el matraz varias veces para homogeneizar la disolución.
Errores frecuentes durante el enrase
- Transferir solo una parte del sólido pesado.
- Dejar restos de reactivo en el vaso de precipitados o en el recipiente de pesada.
- Utilizar un volumen inicial de agua demasiado grande y dificultar los lavados posteriores.
- Completar el volumen antes de que el soluto se haya disuelto por completo.
- Leer el nivel del líquido desde arriba o desde abajo de la marca.
- No utilizar la base del menisco como referencia.
- Añadir agua destilada demasiado rápido durante los últimos mililitros.
- No homogeneizar la disolución después del enrase.
- Confundir la capacidad nominal del matraz con la cantidad de agua que debe añadirse al inicio.
Importancia del agua destilada
El agua destilada se utiliza para reducir la introducción de sustancias ajenas al soluto y evitar que otros iones o compuestos modifiquen la composición de la disolución.
En la preparación de soluciones analíticas, el agua debe añadirse tanto durante la disolución inicial como durante los lavados y el enrase final, siempre que sea compatible con el procedimiento.
El volumen inicial de agua debe ser significativamente menor que la capacidad total del matraz aforado, dejando espacio suficiente para completar la disolución, realizar los lavados y ajustar finalmente el menisco.
Aplicación en procedimientos enzimáticos
El matraz aforado también se emplea en la preparación de soluciones relacionadas con métodos analíticos y enzimáticos.
Las hemicelulasas de los preparados enzimáticos suelen encontrarse asociadas a otras enzimas formando complejos enzimáticos. A menos que se disponga lo contrario, las especificaciones deben ajustarse a la Resolución OENO 365-2009, relativa a las especificaciones generales de los preparados enzimáticos que se incluyen en el Codex Enológico Internacional.
Las hemicelulasas catalizan la descomposición de las hemicelulosas. Las hemicelulosas de las paredes celulares de la uva están compuestas principalmente por xiloglucanos y arabinoxilanos; estos dos polisacáridos representan cerca del 90 % de las hemicelulosas de la uva.
Los preparados enzimáticos con actividades hemicelulásicas se utilizan durante la maceración de la uva, la clarificación de mostos y vinos y para mejorar la filtrabilidad.
Los preparados enzimáticos que presentan este tipo de actividad proceden de fermentaciones dirigidas, por ejemplo con Aspergillus sp. o Trichoderma sp., o de la mezcla de enzimas obtenidas de este modo.
Para elaborar el método de determinación se utilizó una xilanasa comercial. Las xilanasas hidrolizan las cadenas de xilanos liberando en los extremos reductores residuos de monosacáridos.
Para estimar la actividad xilanásica, se miden los monosacáridos reductores, xilosa, liberados durante la incubación según el método de Nelson (1944). En medio alcalino, el grupo hemiacetal de los azúcares reduce los iones cúpricos, Cu2+.
Ejemplos de preparaciones con matraz aforado
Disolver en 80 mL de agua destilada. Calentar y mezclar hasta que se disuelvan los solutos y verter en un matraz aforado de 100 mL. Enrasar con agua destilada.
Esta solución se prepara en el momento, para garantizar una buena correspondencia entre la densidad del color y la cantidad de glucosa.
En un matraz aforado de 500 mL, disolver 25 g de heptamolibdato de amonio en 400 mL agua. Añadir 25 mL de ácido sulfúrico concentrado, enfriado bajo el grifo de agua fría.
En un vaso de precipitados de 100 mL, disolver 3 g de hidrogenoarseniato de sodio en 25 mL de agua y transferir cuantitativamente al matraz aforado de 500 mL que contiene el molibdato de amonio.
Preparar una serie de soluciones patrón, de 0 a 400 µg/mL, a partir de la solución madre de xilosa, con arreglo al cuadro 1.
Antes de tomar la muestra, es fundamental homogeneizar el preparado enzimático, por ejemplo, invirtiendo el recipiente.
Poner 200 mg del preparado enzimático en un matraz aforado de 100 mL, enrasar con agua destilada y agitar para homogeneizar la mezcla.
Control de la reacción y de las soluciones
Para detener la reacción, sacar los tubos numerados del 1 al 5 del baño María a 40 °C y meter inmediatamente en el baño María a 100 °C durante 10 min.
Agitar y meter el tubo en el baño María a 100 °C durante 10 min. Enfriar el tubo bajo el grifo de agua fría.
Añadir 1 mL de la solución D. Proceder como se describe en el apartado 9.1, pero sustituir la solución enzimática de 2 g/L por el blanco desnaturalizado con calor.
En general, para determinar la actividad enzimática es necesario que las cantidades de sustrato y de enzima no sean un factor limitante. De este modo, se distingue una fase ascendente, en la que la actividad enzimática es lineal en el tiempo.
A continuación, obtener la curva de variación de la absorbancia en función del tiempo de reacción. El valor de absorbancia es la diferencia entre la absorbancia del preparado enzimático para un tiempo T y la del blanco correspondiente.
Calcular la ecuación de la recta de regresión teniendo en cuenta solo los puntos de la fase ascendente.
La recta de calibración es una gráfica con las concentraciones de la serie de soluciones patrón de xilosa, de 0 a 1,89 mol/mL, en el eje de abscisas y sus respectivos valores de absorbancia en el eje de ordenadas.
C es la concentración de la solución enzimática, en este caso 2 g/L.
Repetibilidad del método
La repetibilidad del método se determina mediante la media de las desviaciones estándar de los valores de absorbancia obtenidos con una misma muestra de preparado enzimático analizada 5 veces.
En el caso de la determinación de la xilanasa, la media de las desviaciones estándar de los valores de absorbancia es 0,02, con un margen de error del 9,7 %.
Así pues, los ensayos realizados permiten encontrar una diferencia si existe en realidad, con potencia estadística alta. Además, la probabilidad de que aparezca una desviación en la actividad entre tomas de muestras es inferior al 5 %, algo que corroboran los resultados de los tests de Newman-Keuls, no significativo, y de Bonferroni, no significativo.
Cuidados de uso y conservación
El matraz aforado debe mantenerse limpio y utilizarse únicamente dentro de las condiciones compatibles con su calibración y con la sustancia que se está preparando.
Antes de utilizarlo, comprueba que el cuello, la línea de aforo y el tapón no presentan residuos que puedan alterar la lectura o la composición de la disolución.
Después del enrase, conserva el matraz cerrado para reducir el riesgo de contaminación y evaporación. Si la disolución es sensible a la luz, conviene utilizar un recipiente adecuado para proteger la muestra.
Por eso la VITLAB desarrolló como primer fabricante el matraz aforado VITLAB® opaco, hecho de un plástico especialmente pigmentado que protege con seguridad la muestra contra incidencia de luz.
El matraz aforado puede fabricarse en vidrio o plástico. La elección depende de la compatibilidad química, la resistencia mecánica, la protección frente a la luz y las exigencias de exactitud del procedimiento.
Preparación de una disolución en matraz aforado
Referencias relacionadas con la determinación de xilanasas
Nelson, N.: “A photometric adaptation of the Somogyi method for the determination of glucose”, Journal of Biological Chemistry, May Institute for Medical Research of the Jewish Hospital, 1944, vol. 153, pp. 375-380.
Doco, T., y otros: “Polysaccharides from grape berry cell walls. Part II. Structural characterization of the xyloglucan polysaccharides”, Carbohydrate Polymers, 15 de agosto de 2003, vol. 53, n.º 3.
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