Curso de Introducción al conocimiento científico experimental*

por Dra Celia E.Coto

Capítulo 3.  Las curvas patrón. 

En el capítulo 2 nos  hemos referido a la importancia del uso de un blanco o control para darle validez al resultado de un experimento. Hemos explicado también que el resultado de una experiencia puede ser de tipo cualitativo o cuantitativo. En este capítulo aprenderemos algunas formas de expresar los resultados en forma cuantitativa mediante la elaboración de una curva patrón. 

Nociones previas.

Curvas dosis-respuesta.

Existe una relación entre la magnitud ( se refiere al tamaño) de una respuesta y la cantidad del elemento que la provoca. Por ejemplo: si la presencia de 10 mg de cobre en una solución agregada a una mezcla reactiva genera la aparición de un color azul pálido, la presencia de 20 mg de cobre dará lugar a que la solución reactiva se torne azul oscuro. Dicho de otro modo: la intensidad del color azul dependerá de la cantidad de cobre presente en la solución, esta situación así planteada se puede interpretar de este modo: a mayor cantidad de cobre mayor respuesta. Efectivamente: si voy incrementando la cantidad de cobre de la siguiente forma 1 mg (tubo 1) , 5 mg (tubo2), 10 mg( tubo3 ) , 15 mg (tubo 4) y 20 mg(tubo5),  la intensidad del color será:

Cuadro 1.

Tubo número	Número de veces que se incrementó   el color respecto al tubo 1.
1	1
2	5
3	10
4	15
5	20

Como podemos apreciar hay una correlación entre la cantidad del elemento reactivo y la respuesta que provoca. A mayor cantidad de elemento reactivo mayor respuesta, lo interesante es que hay una relación proporcional a la cantidad de elemento presente. Esta relación se puede graficar en forma de curva que se conoce con el nombre de curva de dosis-respuesta, la curva- dosis respuesta ideal es aquella que responde en forma lineal, a cada incremento en el eje X  (abscisa)  le corresponde un incremento proporcional en el valor correspondiente expresado sobre el eje de las Y (ordenada). Lo que significa que a medida que aumenta la cantidad del cobre aumenta el color en forma proporcional.

 Figura 1.

DO (densidad óptica).

En el Cuadro 2 vamos a expresar los datos que se deducen de la figura 1, así en este ejemplo ideal vemos que:

 Cuadro 2.

Tubo (número)	Cantidad de cobre en la muestra (mg)	Lectura en unidades arbitrarias de DO
1	1	10
2	5	50
3	10	100
4	15	150
5	20	200

Para cada valor de cantidad de cobre (más correctamente concentración) corresponde una lectura de DO de 10 veces más o 10 x.

Cuando se trabaja con datos reales las curvas que se obtienen no son tan ideales y responden aproximadamente a lo esperado, pero esta situación no es un obstáculo ya que dentro de ciertos valores es posible trazar la recta más probable que une una serie de puntos, con el uso de los programas de cálculo de las computadoras esta operación es muy fácil de realizar.

Las curvas dosis-respuesta brindan al investigador la seguridad que un fenómeno que están midiendo es específico, es decir: que el efecto que se mide es producido por el agente o compuesto que se está estudiando. Puesto que si aumentamos o disminuimos este agente se aumenta o disminuye la respuesta.

Hay que advertir que una respuesta lineal no se obtiene con un rango amplio de concentraciones sino dentro de un conjunto de valores estrechos que dependen de numerosos factores dependientes del método de medición. Por otra parte, este tipo de curvas no se limita solamente a la determinación de un compuesto químico sino que tiene múltiples aplicaciones.

Diluciones

Cuando se decide determinar la cantidad de cobre presente en una muestra tenemos necesariamente que recurrir a la preparación de diluciones. Primero vamos a explicar qué es una solución y luego pasaremos a las diluciones. El cobre forma sales por ejemplo con el sulfato (se combinan el azufre, el oxígeno y el cobre), el sulfato de cobre tiene estado sólido, es de color azul y se lo puede encontrar en los negocios de ventas de plantas ya que es necesario, a veces, para favorecer el crecimiento de algunas plantas. Como muchas sustancias sólidas cristalinas el sulfato de cobre (S04Cu2) se disuelve en agua, dicho de otro modo es soluble en agua, se forma entonces una solución cuando colocamos por ejemplo 1 gr de sulfato de cobre en 100 ml de agua (solución A). Se dice que la concentración de sulfato de cobre en la solución A es de 10gr/l o lo que es lo mismo que se trata de una solución al 1%.

 ¿Cómo se procedió a preparar la serie de tubos conteniendo sulfato de cobre que vimos antes?.

1. Se preparó una solución concentrada

2. A partir de esa solución se realizaron diluciones apropiadas.

¿Qué es diluir?

Diluir es agregar más agua (solvente) a una solución de modo de tener una concentración menor de sólido (soluto)/ litro. En general según el propósito se preparan soluciones que se expresan en mg/ml. Así por ejemplo, si preparo 10 ml de una solución que contiene una concentración de sulfato de cobre de 50 mg/ml (solución B) podré preparar a partir de ella las siguientes soluciones por dilución:

a. 1ml de solución B + 9 ml de agua= una solución de 5 mg/ml (dilución 1:10)

b. 5 ml de la solución B + 5 ml de agua= una solución de 25 mg /ml (dilución 1:2).

En general se parte de una solución concentrada y se preparan series de diluciones al décimo (1:10) o al medio (1:2). De esta manera se obtiene uan serie de soluciones relacionadas por ejemplo por un factor de dilución 10 es decir 1/10; 1/100; 1/1000 y así sucesivamente. O la otra serie es 1/2; 1/4; 1/8; 1/16; 1/32 etc. siendo el factor de dilución al medio.

¿Qué se entiende por curva patrón?

Se trata de una curva de referencia construída con cantidades conocidas de cobre (por ejemplo en mg) que se utilizará para determinar la cantidad de cobre presente en una muestra incógnita. Para realizar la experiencia debemos preparar una solución de una sal de cobre y realizar diferentes diluciones de modo de disponer, por lo menos de 4 o 5 concentraciones, luego realizaremos la reacción química correspondiente y mediremos la DO de cada solución, así vamos a construir una curva dosis-respuesta que en este caso será nuestra curva patrón de referencia.

Vamos a asumir que nuestra curva patrón es como la de la figura 1, cada vez que se necesite conocer la cantidad de cobre presente en una muestra una vez que se realiza la reacción y se lee la DO se procede a trazar una línea desde el valor del eje Y hasta intersectar la curva y luego desde el punto de intersección se baja una recta hasta X , como en este eje se conocen las concentraciones expresadas en mg podremos conocer cuánto cobre había en nuestra muestra.

En la figura 2. se presenta un ejemplo hipotético en el que la lectura de DO corresponde a un valor de 125, la línea de intersección con el eje X nos dice que la muestra tiene una cantidad de cobre equivalente a 12,5 mg ya que el punto cae equidistante entre los valores correspondientes a los tubos 3 y 4 conteniendo 10 y 15 mg de cobre respectivamente.

Figura 2.

Conclusiones:

Como corolario de los Capítulos 1, 2 y 3  de este e-curso de “Introducción a la investigación científica experimental ” vemos que la validez de los resultados de un experimento dependen fundamentalmente de su especificidad. Para ello es necesario utilizar controles apropiados y someter al sistema a cambios de concentración regulados de tal modo que la respuesta sea proporcional al incremento del elemento incógnita en cuestión. Siempre que se trabaja en determinadas condiciones ( en este caso concentraciones) puede ocurrir que para concentraciones más altas o muy bajas la respuesta no sea lineal.

Este tipo de curvas dosis respuesta es aplicable también a otro tipo de experiencias como ser inactivar una sustancia por la acción de rayos ultravioleta o radiación, en este caso la dosis se relaciona con la intensidad y el tiempo de irradiación.

* Este curso es una contribución de Química Viva educativa  (e-Lab) a la propagación del conocimiento científico entre los estudiantes de la escuela secundaria. Departamento de Química Biológica. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires.

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ISSN 1666-7948 www.quimicaviva.qb.fcen.uba.ar

Revista QuímicaViva Revista Electrónica del Depto. de Química Biológica, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires, Argentina.  quimicaviva@qb.fcen.uba.ar