Transcript 7 - Analisi dei Medicinali II - Dipartimento di Biotecnologie, chimica e

ACQUA – H2O
e sua determinazione
- Struttura e caratteristiche chimico fisiche dell’acqua
- Uso industriale ed alimentare dell’acqua
- Conservazione e deperibilità
- Influenza ponderale
Natura del contenuto di acqua
1. Acqua Liquida: acqua necessaria alla preparazione di forme
farmaceutiche specifiche (pomate, creme,
soluzioni) o alimentari (succhi di frutta)
emulsioni,
2. Acqua Superficiale: (o umidità superficiale o igroscopica)
acqua che aderisce sulla superficie del campione,
proveniente dall’ambiente in cui è conservato il prodotto.
Contenuto non costante - impurezza
3. Acqua Legata:
a. di Costituzione, cioè acqua che entra a far parte della
struttura della molecola (e/o ione), il cui allontanamento
porta alla demolizione della sostanza stessa.
b. Coordinata o di cristallizzazione, cioè acqua che viene
trattenuta nell’atto della cristallizzazione nel reticolo
cristallino.
H
O
H2O
Cu2+
H2O
H
H
H
O
O
O
O
S
H
O
O
H
Contenuto d’acqua totale / Contenuto acqua cristallizzazione
DELIQUESCENZA
EFFLORESCENZA
Una
sostanza
è
detta
deliquescente quando esposta
all’aria
a
temperatura
ambiente
assorbe
acqua
formando una soluzione.
E’ il fenomeno a cui vanno
incontro alcuni Sali che per
esposizione all’aria perdono
parte della loro acqua di
cristallizzazione.
Una sostanza deliquescente è
anche igroscopica, mentre non è
vero il contrario: ac solforico
concentrato,
silice,
alcooli
etilico e metilico assoluti.
Ben visibile perché i Sali idrati
da cristallini si trasformano in
polveri amorfe.
METODI PER LA DETERMINAZIONE
1) Determinazione gravimetrica
2) Distillazione azeotropica
3) Karl Fischer
Deteminazione gravimetrica
A) Via diretta: perdita di peso all’essiccamento.
riscaldamento della sostanza in esame alla più
alta temperatura consentita o in stufe a vuoto
in presenza di un essiccante fino a peso costante
B) Via indiretta: sostanza esattamente pesata introdotta in una
canna di vetro o quarzo, riscaldata e fatta
attraversare da un gas anidro; il gas raccoglie
l’acqua liberata dalla sostanza e la veicola fino
ad un agente disidratante, esattamente pesato,
[Mg(ClO4)2] dalla cui differenza in peso si risale
al contenuto percentuale di acqua nel campione
in esame.
g sost pesata – g sostanza secca = g di acqua di cristallizzazione
(g acqua/g sost pesata) x 100 = % acqua
F.U.I. IX Ed. Allume: KAl(SO4)2.12H2O
PM 474,39 45,57% H2O
2,3772g di allume
1,2942g di sostanza secca
2,3772-1,2942 = 1,0830g di H2O
(1,0830/2,3772)x100 = 45,55%
a) 100-45,55 = 54,45% sostanza anidra
PM 258,21
54,45:45,55 = PM sost anidra : X
X = 216,005 quantità di acqua per mole di sostanza
216,005/PM acqua = 216,005/18,015 = 11,99 cioè 12 molecole H2O
b) 1,0830/PM acqua = 0,0601 moli di acqua
1,2942/PM sost anidra = 0,00501 moli di solfato di Al e K
0,0601/0,00501 = 11,996 cioè 12 molecole di H2O
Determinazione del contenuto di C/H di un campione
mediante analisi per combustione
0,09309g di campione
0,04256g di H2O (> in peso della cartuccia di magnesio perclorato)
0,1387g di CO2 (> in peso della cartuccia di ascarite)
Massa di C e sua % nel campione
0,1387 (12,01g C/44,01g CO2) = 0,03785g di C
(0,03785/0,09309)x100 = 40,68%
Massa di H e sua % nel campione
0,04256 (2,017g H2/18,017g H2O) = 0,004764g di H2
(0,004764/0,09309)x100 = 5,12% H
Massa di O e sua % nel campione
0,09309 – (0,03785+0,004764) = 0,05042g di O
(0,05042/0,09309)x100 = 54,19% di O
1,251g di campione
1,608g di H2O (> in peso della cartuccia di magnesio perclorato)
3,926g di CO2 (> in peso della cartuccia di ascarite)
Massa di C e sua % nel campione
3,926 (12,01g C/44,01g CO2) = 1,071g di C
(1,071/1,251)x100 = 85,61%
Massa di H e sua % nel campione
1,608 (2,017g H2/18,017g H2O) = 0,180g di H2
(0,180/1,251)x100 = 14,39% H
Formula bruta
1,071/12,01 = 0,0892 moli di C
0,180/1,008 = 0,179 moli di H
0,179/0,0892 = 2
PM 28,02
(CH2)n formula minima
C2H4 formula bruta
 Analisi gravimetrica per volatilizzazione
H2O e CO2 adsorbiti su agenti appositi (CaCl2, P2O5, Mg(ClO4)2, ascarite,
CaO)
 Analisi gravimetrica per estrazione
Sostanze organiche poco idrosolubili, presenti in soluzione acquosa come tali
o come Sali di acidi o basi forti.
Etere etilico, etile acetato
Cloroformio
L’estrazione è completa se l’ultimo estratto, evaporato singolarmente, non
lascia residuo apprezzabile alla bilancia.
K = [A]acqua/[A]solvente
 1,0000g campione in 200 mL di acqua
K = [A]acqua/[A]solvente = 1/10
o unica estrazione con 200 mL di cloroformio
K = [A]acqua/[A]etere= 1/10 = [(1-p)/200]/(p/200)
[(0,9090-1)/1]x100
p=0,9090g
e%= -9,1%
o 5 estrazioni successive con 40 mL di cloroformio
1/10 = [(1-p1)/200]/(p1/40)
p1=0,6667g
1/10 = [(0,3334-p2)/200]/(p2/40)
P3=0,0741g
p4=0,0247
p2=0,2223g
p5=0,0082g
0,6667+0,2223+0,0741+0,0247+0,0082=0,9960g recuperati
[(0,9960-1)/1]x100
e%= -0,4%
FU IX Ed: Fluoresceina sodica, tiopentale sodico, ecc..
Distillazione azeotropica
Droghe vegetali e pomate
La Tensione Superficiale esprime l’intensità delle forze
intermolecolari tra particelle ed è la forza che si oppone
all’evaporazione (rappresenta il lavoro necessario affinché la
superficie di un liquido aumenti di 1cm2 (lavoro in erg) o di 1m2
(lavoro in joule)).
Dicesi Tensione di vapore o Pressione di vapore del liquido la
pressione esercitata dalle particelle allo stato di vapore in
condizioni di equilibrio; dipende solo dalla temperatura
(funzione della composizione del liquido), mentre è indipendente
da: 1) quantità di liquido 2) superficie esposta 3) spazio a
disposizione del vapore.
tensione di vapore = pressione esterna
liquido bolle
Diagrammi che mettono in relazione: composizione del
liquido/composizione del suo vapore/temperatura di ebollizione
(tracciati sperimentalmente).
o completamente immiscibili
o parzialmente miscibili
o completamente miscibili
Sistemi ideali di componenti volatili
Sistemi ideali solvente volatile+soluto non volatile
Sistemi non ideali
Sistemi ideali
La soluzione è in equilibrio con un vapore che ha composizione
diversa da quella del liquido stesso.
La Pressione parziale di ciascun componente dipende sia dalla
composizione del liquido che dalla temperatura (Legge Raoult)
PA = XAL PA°
Sistemi non ideali, deviazioni positive o negative della Legge di
Raoult.
Sono dette AZEOTROPICHE
le
miscele
che
bollono
inalterate (caratteristica dei composti puri), cioè che
forniscono un vapore di composizione uguale al liquido che
bolle, per un dato valore di T e P.
Azeotropo con p.e. > rispetto ai p.e. dei due liquidi che lo
compongono: distillazione di uno dei due componenti puri,
mentre l’azeotropo rimane come residuo (EAA e EBB < EAB).
Azeotropo con p.e. < rispetto ai p.e. dei due liquidi che lo
compongono: distillazione della miscela azeotropica, mentre il
residuo è costituito da uno dei due liquidi puro (EAA e EBB >
EAB).
Acetone 20% / CHCl3 80% (p.e. 64,7 °C)
HCl 20,2% / H2O 79,8% (p.e. 108,6 °C)
Toluene p.e. 110,8 °C
H2O p.e. 100,0 °C
Toluene/H2O p.e. 84,1 °C
(mL tot – mL sat)
Peso (g) campione
x 100 = % H2O
ALCOOL ETILICO ASSOLUTO
EtOH/H2O (95,6% - 4,4%)
p.e. 78,15 °C
EtOH/H2O/benzene (18,5% - 7,4% - 75,1%) p.e. 64,85 °C
EtOH/benzene (67,6% - 32,4%) p.e. 68,25 °C
EtOH (100%) p.e. 78,3 °C
Determinazione di Karl Fischer (1935)
Farmaci e alimenti
Prevede l’uso di una miscela di metanolo e piridina contenente
quantità note di iodio e SO2.
I2 + SO2 + 2H2O
2HI + H2SO4
Soluzione A: I2 in CH3OH e Py anidri
C5H5N.I2 + CH3OH
Soluzione B: SO2 in una soluzione di Py anidra
2ROH + SO2
B + RSO3- + ROH2+
C5H5N.SO2
RSO3- + ROH2+
BH+ + ROH + RSO3-
Reattivo B.I2 + BH+ + RSO3B + H2O + B.I2 + RSO3- + BH+
2BHI + BH+ + RSO4-
1 mole I2
1 mole H2O
Standardizzazione reattivo di Karl Fischer
COONa
HC
PM = 230,1
OH
.2H 2O
HC
OH
% H2O = 15,66%
COONa
100g sale
1mg sale
15,66g di H2O
0,1566mg di H2O
0,1566 x mg di standard pesato
mL di titolante (reattivo Karl Fischer)
=
Titolo reattivo K.F.
(mg H2O/mL titolante)
Distillazione azeotropica
Spostamento dell’equilibrio di una reazione chimica
1- Esterificazione di Fisher
RCOOH + R’OH
RCOOR’ + H2O
2- Sintesi di acetali
RCHO + 2R’OH
RCH(OR’)2 + H2O
3- Formazione di enammine
RCH2COCH2R + R’R’’NH
R-CH=C(-NR’R’’)-CH2-R + H2O
Si aggiunge all’ambiente di reazione un solvente che formi un
azeotropo con l’acqua (benzene, toluene, etanolo) caratterizzato
da un punto di ebollizione inferiore ai reagenti usati.