Laboratorio virtual de colorimetría: calibración de glucosa

Este laboratorio virtual de colorimetría sigue la práctica obligatoria de AQA A-level Biology sobre la glucosa: una serie de diluciones, una curva de calibración colorimétrica y una muestra problema de "orina". Los estudiantes calientan seis patrones de glucosa con reactivo de Benedict, retiran el precipitado rojo, eligen un filtro, ponen a cero con un blanco y leen cada tubo tres veces. Las absorbancias medias dan una curva de calibración, y la curva da la concentración de la muestra problema. Todos los valores de abajo se leyeron en la simulación.

Relación con el currículo

• AQA A-level Biology (7402), práctica obligatoria 11: una serie de diluciones de glucosa y una curva de calibración colorimétrica para hallar la concentración de glucosa de una muestra problema de "orina" (especificación 3.6.4.2, control de la concentración de glucosa en sangre).
• AP Chemistry, Topic 3.13 Beer–Lambert law (SAP-8.C): el mismo método que la práctica de indagación guiada sobre el porcentaje en masa de cobre en el latón, que tiene su propio ajuste predefinido (ver Ampliación).

Simulic no está afiliado a AQA ni al College Board, ni cuenta con su respaldo.

Antes del laboratorio (5 min)

Pide a los estudiantes que se comprometan con una predicción, en papel o como pregunta 1 del enlace de clase:

"Se calientan con reactivo de Benedict patrones con cada vez más glucosa, se retira el precipitado rojo y la disolución que queda se lee a través de un filtro rojo. ¿Qué le pasa a la absorbancia al aumentar la concentración de glucosa?"

Muchos estudiantes esperan "más glucosa, más color, más absorbancia".

Método en la simulación

1. Haz clic en la pestaña Calibración. Deja Ensayo: Glucosa – reactivo de Benedict (muestra de orina) y Patrones: Proporcional (hasta 10 mL), y deja marcados Ruido y Retirar precipitado (centrifugar).
2. Lee la tabla de diluciones: S1 a S6 llevan de 0 a 10 mL de disolución madre de 10 mmol/L enrasados a 10 mL, es decir, de 0 a 10 mmol/L.
3. Pon Filtro en Rojo 660 nm y pulsa A cero (blanco).
4. Elige Patrón S1 en En el colorímetro (o toca el tubo) y pulsa Leer tres veces. Haz lo mismo de S2 a S6.
5. Elige Muestra y pulsa Leer tres veces. Deja Ajuste: Curva por los puntos y lee la concentración al final de la lectura.
6. Prueba del filtro: pon Filtro en Verde 525 nm, pulsa de nuevo A cero (blanco) y lee cada tubo tres veces.
7. Solo ahora pulsa Ver valor real y anota tu porcentaje de error.

Tubo	c (mmol/L)	A media, Rojo 660 nm	A media, Verde 525 nm
S1	0
S2	2,00
S3	4,00
S4	6,00
S5	8,00
S6	10,0
Muestra	?

Resultados esperados

El ruido depende del número de muestra: todos los que usen la muestra 1 obtienen estas lecturas.

c (mmol/L)	0	2,00	4,00	6,00	8,00	10,0	Muestra
A media, Rojo 660 nm	0,898	0,780	0,676	0,583	0,498	0,432	0,521
A media, Verde 525 nm	0,216	0,186	0,161	0,143	0,127	0,109	0,127

• La curva baja. Cuanta más glucosa, menos cobre(II) azul queda para absorber la luz roja. Se curva un poco; una recta dio R² = 0,9911.
• Muestra problema: A = 0,521 queda entre S4 y S5, lo que da 7,45 mmol/L. El valor real es 7,82 mmol/L (error −4,7 %).
• Filtro: a lo largo de los patrones, A bajó 0,466 con el rojo, pero solo 0,107 con el verde: la curva roja es más de cuatro veces más pendiente.
• Con los 20 números de muestra, los resultados con filtro rojo nunca se alejaron más de 0,37 mmol/L del valor real (media 0,12); con filtro verde se alejaron hasta 1,05 mmol/L (media 0,30). S4 siempre dio 0,576–0,602 en rojo.

Preguntas para los estudiantes

1. (Predicción, se repite después del laboratorio) ¿Qué le pasa a la absorbancia a través de un filtro rojo al aumentar la concentración de glucosa?
2. ¿Cuál es una variable controlada?
3. ¿Cuál es la absorbancia media de S4 (6,00 mmol/L) con el filtro rojo?
4. ¿Cuál es la concentración de glucosa de la muestra problema (muestra 1)?
5. ¿Por qué el filtro rojo da un resultado más fiable que el verde?

Respuestas para el docente: (1) Baja, de 0,898 a 0,432. (2) El filtro y el volumen de reactivo de Benedict en cada tubo. (3) Acepta 0,56–0,62 (0,583 con la muestra 1). (4) Acepta 7,0–8,3 mmol/L (7,45 según la curva; valor real 7,82). (5) La disolución azul absorbe la luz roja, su color complementario, así que la curva es más pendiente a 660 nm y el mismo ruido de lectura da un error menor en la concentración.

Ideas erróneas frecuentes

• "Más glucosa da una absorbancia mayor." Aquí se mide el cobre(II) azul que sobra, y disminuye cuando aumenta la glucosa.
• "El filtro debe ser del color de la disolución." Una disolución azul transmite la luz azul; un filtro rojo mide lo que absorbe.
• "El blanco es el patrón de 0 mmol/L." El blanco es agua destilada; S1 lleva reactivo de Benedict y da 0,898.

Ampliación

• Cobre en latón (AP Chemistry): elige Ensayo: Cobre en latón (Cu²⁺), pon Rojo 660 nm, pulsa A cero (blanco) y deja el ajuste por una recta. Con la muestra 1, la muestra problema dio 0,0922 mol/L, así que 0,982 g de latón contenían 0,586 g de cobre: 59,6 % (valor real 60,4 %).

Preguntas frecuentes

¿Puede el enlace de clase abrirse en la pestaña Calibración?

Sí. En los valores iniciales del enlace, pon Pantalla en Calibración. Deja Ensayo (pantalla Calibración) en Glucosa – reactivo de Benedict (muestra de orina), Dilución de los patrones (pantalla Calibración) en Proporcional (hasta 10 mL), Número de muestra (cambia la concentración desconocida) en 1 y Ruido de medida (pipeteo, lectura) marcado, para que las respuestas coincidan.

¿Y si doy a los grupos números de muestra distintos?

Cada número de muestra da una muestra problema distinta, entre 2,5 y 8,5 mmol/L. Las preguntas 1, 2, 3 y 5 siguen sirviendo, pero el intervalo de la pregunta 4 solo vale para la muestra 1.

¿Pueden los estudiantes pulsar directamente Ver valor real?

Sí. Pídeles que anoten primero su resultado y luego comenten el porcentaje de error que muestra.

Simulaciones y guías relacionadas

Preparación de disoluciones – concentración porcentual, concentración molar y dilución Pruebas de alimentos – azúcares, almidón, proteínas y grasas

Para la absorbancia, el trayecto óptico y la longitud de onda en las otras pestañas, consulta el laboratorio virtual de la ley de Beer. Para la prueba cualitativa de Benedict, consulta el laboratorio virtual de pruebas de alimentos.