1.2: Métricas y Mediciones

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Objetivos de aprendizaje

Metas:

Revisar el sistema métrico.
Aprende a convertir entre unidades métricas.
Utilizar diversos instrumentos que se encuentran en el laboratorio de biotecnología.
Mida la masa y el volumen con precisión y precisión.
Pipeta con precisión y precisión.
Aprende a usar una micropipeta para medir volúmenes muy pequeños.

Resultados de aprendizaje de los estudiantes:

Al finalizar este laboratorio, los estudiantes serán capaces de:

Convierta entre unidades métricas para masa, volumen y tamaño.
Usa un balance de gramos para obtener la masa de un objeto.
Realiza mediciones precisas y precisas con un cilindro graduado y una pipeta serológica.
Calcular porcentaje de error para una medida dada.
Lea, ajuste y opere una micropipeta.
Determinar qué pipeta se debe usar para medir un volumen específico.
Determine con qué precisión puede medir con cada micropipeta.

Parte 1: Métricas

Introducción a las Métricas

Trabajar en un laboratorio de biotecnología requiere conocimiento del sistema métrico. El sistema métrico utiliza unidades de medida estandarizadas para longitud, masa y volumen, lo que garantiza que las mediciones sean reproducibles y fáciles de realizar. Se utilizan instrumentos apropiados para realizar estas mediciones. Por ejemplo, las balanzas miden la masa en gramos y los cilindros graduados miden el volumen en mililitros.

El sistema métrico tiene medidas de base. El medidor se utiliza para medir distancias; el litro mide el volumen y el gramo mide la masa. Una medida siempre debe consistir en un número y una unidad, por ejemplo, 2 m, transporta la longitud es el doble que la de la unidad base de longitud, el metro. Las abreviaturas están permitidas al expresar mediciones. El sistema métrico permite una fácil conversión entre unidades ya que todo es base 10. Esto significa que multiplicarás o dividirás por diez a medida que conviertes de una unidad a otra. Por ejemplo, un decámetro es 10 veces más grande que un metro. Por lo tanto, se necesitan 10 metros para igualar un decámetro. Un kilómetro es 1000 veces más grande que un metro. Por lo tanto, se necesitan 1000 m para igualar a un kilómetro.

Unidades de Medida Base

Largo: metro (m)
Masa: gramo (g)
Volumen: litro (L)
Tiempo: segundos (s)
Temperatura: Celsius (C)

Prefijos métricos
Prefijo	Unidad	Multiplicador	Notación Científica
Kilo	k	1,000	$10^3$
Hecto	h	100	$10^2$
Deca-	da	10	$10^1$
Uno	base (m, l, g)	1	10
Deci-	d	0.1 =$1/10$	$10^{-1}$
Centi-	c	0.01 =$1/100$	$10^{-2}$
Milli-	m	0.001 =$1/1,000$	$10^{-3}$
Micro	µ	0.000001 =$1/1,000,000$	$10^{-6}$

Conversión de Unidades Métricas

Memorice la tabla anterior y sepa usar prefijos métricos. Puedes usar el mnemotécnico útil a continuación.

Mnemotécnico para recordar conversiones métricas
Mnemotécnico	K ing	H enry	D oes	U sually	D pista	C hocolado	Tipo M
Prefijo	Kilo	Hecto	Deca-	Unidades base	Deci-	Centi-	Milli-	Micro
unidad	k	h	da	m, L, g	d	c	m	µ

Al convertir una unidad más pequeña en una unidad más grande, mueve el punto decimal hacia la izquierda el número apropiado de pasos. Ten en cuenta que cada vez que mueves el punto decimal estás dividiendo por 10.

Cuando estés convirtiendo de una unidad más grande a una más pequeña, moverás el punto decimal hacia la derecha. Esto significa que cada vez que mueves el punto decimal estás multiplicando por 10.

Pasos para convertir unidades métricas

Anota el número que estás convirtiendo por ejemplo (100 cm). Después justo en el punto decimal. Siempre es justo después de que los coloquen a la derecha del número.
100 = 100
Si quieres convertir 100 cm a metros (m) ahora mirarías tu gráfico y determinarías cuántos “pasos” tienes para mover el decimal a la derecha o a la izquierda. De centímetro a metro hay que dar 2 pasos a la izquierda. Eso significa que debes mover tus decimales 2 lugares hacia la izquierda.
100. cm = 1.00 metros

Práctica de conversión métrica

Siguiendo los pasos anteriores, complete los siguientes problemas en su cuaderno de laboratorio.

50 mm = X cm
50 cm = X km
700 mL = X L
30 m = X µm
3 dm = X m
15 kg = X cg
55 L = X mL
52 mg = X µg

Parte 2: Medir usando el sistema métrico

A. Toma de Medidas Lineales con una Regla

Las mediciones lineales en la ciencia están en unidades métricas. La unidad básica es el medidor (m). Los gobernantes que usarás hoy son gobernantes de centímetros (cm). Hay 100 cm en un metro. Si miras la regla, verás 10 marcas de escotilla entre cada marca de centímetro. Cada marca de sombreado representa un milímetro (mm). Hay 10 milímetros en un centímetro.

regla que muestra pulgadas y escala de centímetros — Figura 1. Regla: escala de centímetros abajo. Tapa de escala de pulgadas.

Figura 2. diámetro de la arandela, medido en línea recta a través del centro de la arandela desde el borde exterior hasta el borde exterior.

Materiales

5-6 arandelas de varios tamaños
Regla de centímetros

Procedimiento

Obtén 5 arandelas de tu instructor.
Ordene las arandelas en una hoja de papel desde el diámetro más pequeño hasta el más grande, etiquetándolas #1 -5.
Usando una regla de centímetros, registre el diámetro de cada arandela en centímetros. Consulte la Figura 2 para obtener una imagen sobre cómo medir el diámetro.
Registre sus resultados en la Tabla 1.
Convierte todas tus medidas de diámetro de arandela a milímetros y metros. Registro en el Cuadro 1.
Mantén tus arandelas en orden ya que las usarás más tarde.

Resultados

Dibuja la siguiente tabla en tu cuaderno de laboratorio incluyendo el título de la tabla.

Cuadro 1. Medidas de Diámetro de Arandelas con Conversiones de Unidades
Arandela #	Diámetro de la Arandela (cm)	Diámetro de la Arandela (m)	Diámetro de la Arandela (mm)
1
2
3
4
5

B. Tomar mediciones de masa con una balanza electrónica

Las medidas de peso en la ciencia también están en unidades métricas. La unidad básica es el gramo (g). Los saldos electrónicos que usarás hoy son saldos de gramos. El modelo que va a utilizar medirá con precisión a 0.01 gramos. Hay 1000 gramos en un kilogramo. Una de las unidades más comunes utilizadas es el miligramo (mg). Hay 1000 miligramos en un gramo. Si necesitas una cantidad muy pequeña de algo, la mides en microgramos (µg). Hay$10^6$ µg en un gramo. Algunas conversiones se indican a continuación:

1000 g = 1 kg
1 g = 1000 mg
1 g = 1.000.000 µg (106 µg)
1 mg= 1000 µg

Materiales

5 arandelas de varios tamaños que se midieron previamente.
Balance de gramos

Procedimiento

Presiona el botón de encendido y espera a que el saldo muestre ceros en pantalla.
Si la pantalla no muestra ceros, presione el botón “cero” o “tara”.
Una vez que la máquina muestre ceros (0.00 g), coloque su arandela en el centro de la plataforma.
Esperar a que la escala logre una lectura estable (los números no fluctúan).
Registre su masa en gramos en la Tabla 2 para cada lavadora comenzando de menor a mayor.

Resultados

Dibuja la siguiente tabla en tu manual de laboratorio incluyendo el título.
Registre sus resultados en gramos (g) y luego convierta esas masas a kg y mgs.

Cuadro 2. Medidas de Peso de Arandelas con Conversiones de Unidades
Arandela #	Diámetro de la Arandela (cm)	Diámetro de la Arandela (m)	Diámetro de la Arandela (mm)
1
2
3
4
5

C. Mediciones volumétricas

La unidad métrica para volumen es el LITRO (L). Hay 1000 mililitros (mL) en un litro. Otra unidad común en volumen es el microlitro (µL). Hay 106 µL en un litro y 1000 µL en un mililitro. A continuación se muestran algunas conversiones comunes:

1 L = 1000 mL
1 L = 1,000,000 µL (10 6 µL)
1 ml= 1000 µL

Deberá familiarizarse con los diferentes tipos de instrumentación y cristalería que utilizará a lo largo de este semestre. Hoy, nos centraremos en cristalería y dispositivos que midan mayores volúmenes de líquido. También determinará cuándo es apropiado usar un dispositivo en particular en función del volumen que esté dispensando. ¡Los tipos de dispositivos de medición son muy diferentes si quieres medir y dispensar un litro vs. un mililitro!

Cilindro Graduado

Utilizarás esto para dispensar grandes volúmenes que sean más de 10 mL. Utilizarás cilindros graduados de varios tamaños, que van desde 20mL — 2000 mL (2L), en esta clase.

Pipeta Serológica

Estas pipetas dispensan con precisión volúmenes de 1 mL a 10 mL y se pueden usar para volúmenes de hasta 50 mL. Utilizarás principalmente pipetas serológicas de 5 mL y 10 mL en esta clase.

varios tamaños de cilindros graduados — Figura 3. Cilindros Graduados

diversos tamaños de pipetas serológicas. — Figura 4. Pipetas serológicas

varios tamaños de vasos de precipitados. — Figura 5. Vasos

Materiales

1 vaso de precipitados de 50 ml
Botella Squirt con DiH20
1 - Cilindro graduado de 50 ml
Escala de 1 gramo
Pipeta serológica de 1 a 5 ml
1 bomba de pipeta o auxiliar electrónico de pipeta

Procedimiento

Medidas de Cilindros Graduados

Dibuja una tabla 3 en tu manual de laboratorio como se muestra en la siguiente página.
Obtener un vaso de precipitados de 50 mL. Pesar y registrar el peso en gramos en la Tabla 3 bajo “Peso del contenedor”. Este es el contenedor que usarás para pesar tu agua. No es lo que usarás para medir en este experimento.
La cantidad objetivo de agua que medirás usando un cilindro graduado es de 42 mL. Esto se ha registrado en el Cuadro 3.
Usando una botella de chorro, arroja 42 mL de agua en un cilindro graduado. Asegúrese de leer desde la parte inferior del menisco.
Vierte los 42 mL del cilindro graduado en el vaso pesado.
Pesar el vaso con el agua y registrar en la Tabla 3 bajo “peso del recipiente y el agua”.
Determinar el peso del agua y registrar como “peso de agua solamente”.
Convertir este peso a mL. El agua tiene una densidad de 1g/mL. Debido a que el agua tiene una densidad de 1g/mL, entonces el número G=mls (50ml=50g) Registra este número como “volumen real dispensado”.
Determine el% de error para cada una de sus mediciones de la siguiente manera:
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Pipeta Serológica

Seca el vaso de precipitados de 50 ml que usaste anteriormente. Ya pesaste este contenedor en el ejercicio anterior. Escribe el peso del contenedor que conseguiste previamente.
Obtener una pipeta serológica de 5 mL y una bomba de pipeta. Ponte la bomba de pipeta. No meter la pipeta hasta dentro de la bomba. Use el dial para extraer 3.7 mL de agua desionizada en la pipeta desde un cilindro graduado de 50 mL.
Dispensar el agua en el vaso de precipitados pesado marcando en la dirección opuesta. Para sacar el último bit de la pipeta, marca rápidamente de una manera y luego en la otra.
Dispensar los 3.6 mL en el vaso pesado y determinar su masa (g). Registre este valor en su mesa como “peso de contenedor y agua”.
Determinar el peso del agua y registrar. Si dispensa con precisión 3.6 mL, la diferencia de peso debe ser muy cercana a 3.6 g.
Convierta el peso a mL y registre.
Determinar el% de error como se describe en la sección anterior y registrar en la Tabla 3.
Si no estás en un rango de error de +/- 5%, inténtalo de nuevo

Resultados

Cuadro 3. Determinación de la Precisión de las Mediciones de Volúmenes de Agua
Dispositivo utilizado	Intento	Volumen objetivo dispensado (mL)
Cilindro graduado de 50 mL	juicio #1	42
Cilindro graduado de 50 mL	prueba #2 (si es necesario)	42
Pipeta serológica de 5 mL	juicio #1	3.6
Pipeta serológica de 5 mL	prueba #2 (si es necesario)	3.6

D. Exactitud y precisión

Al realizar mediciones, tanto la precisión como la precisión son extremadamente importantes. La precisión de una medición se refiere a la cercanía de mediciones repetidas o a la reproducibilidad de la medición (qué tan pequeño es el rango), mientras que la precisión describe qué tan cerca está la medición del valor verdadero o del valor esperado.

La precisión puede verse afectada por el instrumento de medición. Si un alumno utiliza un termómetro calibrado al grado más cercano para medir la temperatura de un vaso de precipitados de agua y un segundo alumno utiliza un termómetro que se calibra a los diez grados más cercanos para el mismo ejercicio, la reproducibilidad o precisión de las mediciones será mayor para el alumno utilizando el termómetro calibrado al grado más cercano. El termómetro con mayor número de calibraciones (incrementos más pequeños) es el más preciso, y así la reproducibilidad es mayor.

La precisión, sin embargo, depende tanto de la precisión del instrumento de medición como de las habilidades técnicas del individuo que realiza la medición. Realizarás un experimento para determinar qué instrumento es el más preciso y preciso para medir 10ml de líquido. Una vez que hayas obtenido los datos de tu grupo, usaremos Google Docs para crear una hoja de cálculo con los datos de la clase. Utilizará el conjunto de datos de clase para determinar qué instrumento fue el más preciso y más preciso.

Para calcular la “media” o “promedio”, sumarás todas las medidas y luego dividirás por el número de medidas. Por ejemplo, si tres grupos pesaban una lavadora y las medidas por peso eran de 9 gramos, 11 gramos y 10 gramos, para calcular la media sumarías 9+10+11 y luego dividirías por 3 (porque había 3 medidas) y obtendrías una media de 10 gramos. Para calcular el rango, tomarías la medida más pequeña y la restarías de la medición más grande. En el último ejemplo, el rango sería 11-9, lo que le daría un rango de 2. Como clase rellenaremos las siguientes tablas y las incluirás en tu cuaderno de laboratorio (¡asegurándote de darle un título a CADA tabla!!).

Materiales

1 vaso de precipitados de 50 ml
Botella Squirt con DiH20
1 - Cilindro graduado de 25 ml
Escala de 1 gramo
Pipeta serológica de 1 a 10 ml
1 bomba de pipeta o auxiliar electrónico de pipeta

Procedimiento

Obtener un vaso de precipitados de 50 mL. Coloca el vaso de precipitados en la báscula y golpea “tara”. Esto cancelará el peso del vaso de precipitados.
Obtener un segundo vaso de precipitados de 50 mL y utilizarlo para medir 10 mL de agua desionizada. Vierte los 10 mL de agua medidos en el vaso de precipitados de 50 mL en la báscula. Registrar el peso en gramos bajo el número “1” en la tabla 1-5 (lo que significa que este es tu primer intento de medir 10 mL con el vaso de precipitados), lo que equivale a los mL de agua (porque recuerda que el agua tiene una densidad de 1 g/mL).
Deseche el agua en el vaso de precipitados que está en la báscula. Seque el vaso entre mediciones. Repita los pasos 1-3 para un total de 4 ensayos usando un vaso de precipitados para medir 10 mL de agua.
Obtener un cilindro graduado de 25 mL y medir 10 mL de agua desionizada. Vierte los 10 mL de agua medidos en el vaso de precipitados de 50 mL en la báscula. Registrar el peso en gramos bajo el número “1” (lo que significa que este es tu primer intento de medir 10 mL con el cilindro graduado), lo que equivale a los mL de agua (porque recuerda que el agua tiene una densidad de 1 g/mL).
Deseche el agua en el vaso de precipitados que está en la báscula. Repita los pasos 4-5 para un total de 4 ensayos usando un cilindro graduado para medir 10 mL de agua.
Obtener una pipeta serológica de 10 mL y medir 10 mL de agua desionizada. Vierte los 10 mL de agua medidos en el vaso de precipitados de 50 mL en la báscula. Registrar el peso en gramos bajo el número “1” (lo que significa que este es tu primer intento de medir 10 mL con la pipeta serológica), lo que equivale a los mL de agua (porque recuerda que el agua tiene una densidad de 1 g/mL).
Deseche el agua en el vaso de precipitados que está en la báscula. Repita los pasos 6-7 para un total de 4 ensayos usando una pipeta serológica para medir 10 mL de agua.
Cuando termine, deseche toda el agua y coloque su cristalería usada en el carrito en la parte delantera de la habitación.
Determine el promedio y el rango de sus datos para cada dispositivo de medición y registre en la tabla 4-6.
Registre sus promedios para cada dispositivo de medición en la Tabla 2.1-2.6 para los datos de clase.
Registre sus rangos para cada dispositivo de medición en la Tabla 2.1-2.7 para los datos de clase.

Resultados

Cuadro 4. Dispensador de volumen real para 4 ensayos (mL)
Dispositivo de medición para medir 10 mL	1	2	3	4	Promedio	Rango
vaso de precipitados
Cilindro graduado
Pipeta serológica

Cuadro 5. Volumen real promedio de clase dispensado para 4 ensayos
Dispositivo de medición para medir 10 mL	1	2	3	4	Promedio de clase
Vasos
Cilindro graduado
Pipeta serológica

Cuadro 6. Rango de clases de volumen real dispensado para 4 ensayos (mL)
Dispositivo de medición para medir 10 mL	1	2	3	4	Rango de clase
Vasos
Cilindro graduado
Pipeta serológica

Conclusión

Utilice sus datos y las preguntas a continuación para escribir su conclusión en su cuaderno de laboratorio

Para las mediciones de volumen, ¿qué cristalería utilizada para medir 10 mL fue la más precisa?
¿Qué dispositivo de medición fue el menos preciso? Explica en detalle por qué crees que ese dispositivo en particular es el más preciso.
Para la cristalería utilizada para medir 10 mL, ¿qué instrumento fue el más preciso?
¿Fue el instrumento más preciso el mismo que es el más preciso?
¿Por qué o por qué no (en su respuesta asegúrese de incluir qué dispositivo de medición fue el más preciso y cuál fue el más preciso)?
¿Qué puede contribuir a un mayor% de error al realizar una medición? Si tuvieras que repetir una medición en la Tabla 3, asegúrate de indicar por qué crees que tu% de error estaba fuera del rango aceptable.

Preguntas de Estudio

Convierte lo siguiente:
1. 345 mL = X µl
2. 0.34 dag = X kg
3. 5.2 km = X mm
¿Qué equipo usarías para medir 10 mL, 5 mL, 1 mL?
Poder calcular tu porcentaje de error.

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Objetivos de aprendizaje

Pasos para convertir unidades métricas

Práctica de conversión métrica

Materiales

Procedimiento

Resultados

Materiales

Procedimiento

Resultados

Cilindro Graduado

Pipeta Serológica

Materiales

Procedimiento

Medidas de Cilindros Graduados

Pipeta Serológica

Resultados

D. Exactitud y precisión

Materiales

Procedimiento

Resultados

Conclusión

Preguntas de Estudio

Prefijo	Unidad	Multiplicador	Notación Científica
Kilo	k	1,000	\(10^3\)
Hecto	h	100	\(10^2\)
Deca-	da	10	\(10^1\)
Uno	base (m, l, g)	1	10
Deci-	d	0.1 =\(1/10\)	\(10^{-1}\)
Centi-	c	0.01 =\(1/100\)	\(10^{-2}\)
Milli-	m	0.001 =\(1/1,000\)	\(10^{-3}\)
Micro	µ	0.000001 =\(1/1,000,000\)	\(10^{-6}\)