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Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 0 UNIVERSIDADE DE UBERABA FARMÁCIA CÊNCIAS TECNOLÓGICAS IV CONTROLE FÍSICO-QUÍMICO I – QUÍMICA ANALÍTICA QUANTITATIVA PROF. MSc. NATAL JUNIO PIRES 4ª. Edição Revisada e Ampliada ALUNO: ______________________________ RA: _________ ANO/SEMESTRE: 2008/1 UBERABA - MG Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 1 NOÇÕES ELEMENTARES DE SEGURANÇA Quando estamos no Laboratório de Química, estamos expostos às mais variadas situações de risco devido à própria natureza da atividade que se desenvolve aqui. Por exemplo: substâncias corrosivas e/ou tóxicas, materiais radioativos e radiações de uma maneira geral fazem parte de nosso dia-a-dia. O primeiro passo para se evitar um acidente é saber reconhecer as situações que podem desencadeá-lo, a partir daí há uma série de regras básicas de proteção individual e coletiva que devem ser conhecidas e aplicadas. Nas páginas seguintes você encontrará um grande número dessas recomendações; segui-las não somente contribuirá para seu bem estar pessoal como também para sua formação profissional. SEGURANÇA NO LABORATÓRIO SEGURANÇA é assunto de máxima importância e especial atenção deve ser dada às medidas de segurança pessoal e coletiva em laboratório. Embora não seja possível enumerar aqui todas as causas de possíveis acidentes em um laboratório, existem certos cuidados básicos, decorrentes do uso de bom senso, que devem ser observados: 1. Siga rigorosamente as instruções fornecidas pelo professor. 2. Nunca trabalhe sozinho no laboratório. 3. Não brinque no laboratório. 4. Em caso de acidente, procure imediatamente o professor, mesmo que não haja danos pessoais ou materiais. 5. Encare todos os produtos químicos como venenos em potencial, enquanto não verificar sua inocuidade, consultando a literatura especializada. 6. Não fume no laboratório. 7. Não beba e nem coma no laboratório. 8. Use jaleco apropriado. 9. Caso tenha cabelos longos, mantenha-os presos durante a realização dos experimentos. 10. Nunca deixe frascos contendo solventes inflamáveis (acetona, álcool, éter, etc.) próximos à chama. 11. Nunca deixe frascos contendo solventes inflamáveis expostos ao sol. 12. Evite contato de qualquer substância com a pele. 13. Trabalhe calçado e nunca de sandálias. 14. Todas as experiências que envolvem a liberação de gases e/ou vapores tóxicos devem ser realizadas na câmara de exaustão (capela). 15. Ao preparar soluções aquosas diluídas de um ácido, coloque o ácido concentrado na água, nunca o contrário. Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 2 16. Nunca pipete líquidos cáusticos ou tóxicos diretamente, utilize pipetadores. 17. Nunca aqueça o tubo de ensaio, apontando sua extremidade aberta para um colega ou para si mesmo. 18. Sempre que necessário proteja os olhos com óculos de proteção. 19. Não jogue nenhum material sólido dentro da pia ou nos ralos. 20. Não jogue resíduos de solventes na pia ou no ralo; há recipientes apropriados para isso. 21. Não jogue vidro quebrado ou lixo de qualquer espécie nas caixas de areia. Também não jogue vidro quebrado no lixo comum. Deve haver um recipiente específico para fragmentos de vidro. 22. Não coloque sobre a bancada de laboratório bolsas, agasalhos, ou qualquer material estranho ao trabalho que estiver realizando. 23. Caindo produto químico nos olhos, boca ou pele, lave abundantemente com água. A seguir, procure o tratamento específico para cada caso. 24. Saiba a localização e como utilizar o chuveiro de emergência, extintores de incêndio e lavadores de olhos. 25. Nunca teste um produto químico pelo sabor (por mais apetitoso que ele possa parecer). 26. Não é aconselhável testar um produto químico pelo odor, porém caso seja necessário, não coloque o frasco sob o nariz. Desloque com a mão, para a sua direção, os vapores que se desprendem do frasco. 27. Se algum produto químico for derramado, lave o local imediatamente. 28. Verifique que os cilindros contendo gases sob pressão estão presos com correntes ou cintas. 29. Consulte o professor antes de fazer qualquer modificação no andamento da experiência e na quantidade de reagentes a serem usados. 30. Caso esteja usando um aparelho pela primeira vez, leia sempre o manual antes. 31. Não aqueça líquidos inflamáveis em chama direta. 32. Lubrifique tubos de vidro, termômetros, etc., antes de inseri-los em rolhas e proteja sempre as mãos com um pano. 33. Antes de usar qualquer reagente, leia cuidadosamente o rótulo do frasco para ter certeza de que aquele é o reagente desejado. 34. Verifique se as conexões e ligações estão seguras antes de iniciar uma reação química, 35. Abra os frascos o mais longe possível do rosto e evite aspirar ar naquele exato momento. 36. Não use lentes de contato. 37. Apague sempre os bicos de gás que não estiverem em uso. 38. Nunca torne a colocar no frasco um regente retirado em excesso e não usado. Ele pode ter sido contaminado. 39. Não armazene substâncias oxidantes próximas a líquidos voláteis e inflamáveis. 40. Dedique especial atenção a qualquer operação que necessite aquecimento prolongado ou que libere grande quantidade de energia. Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 3 41. Cuidado ao aquecer vidro em chama: o vidro quente tem exatamente a mesma aparência do frio. 42. Ao se retirar do laboratório, verifique se não há torneiras (água ou gás) abertas. Desligue todos os aparelhos, deixe todo o equipamento limpo e lave as mãos. LIMPEZA DE MATERIAL DE VIDRO Todo material de vidro que vai ser utilizado em análise quantitativa deve estar rigorosamente limpo. Para isso, deve-se lavá-lo com água e detergente, 1 a 2% (aquecer quando necessário), enxaguá-lo várias vezes com água e água destilada (várias porções de 5,00 a 20,00 mL). Após isso, se necessário, apenas pipeta, bureta e balões devem se tratados com mistura sulfonítrica ou alcolato de sódio ou potássio (10%m/v). Toda vez que se utiliza mistura sulfonítrica, deve-se tampar o recipiente que a contém. Após 15 minutos retorna-se tal mistura para o seu frasco de origem, escoando o máximo possível. Lava-se o material com água corrente (6 ou 7 vezes) e a seguir, com água destilada (3 vezes). Nunca adicionar a mistura sulfonítrica a um recipiente sujo; este deve ser previamente lavado com água e detergente. Nunca adicionar essa mistura a um recipiente que contenha água. ATENÇÃO: a mistura sulfonítrica é extremamente corrosiva. Deve ser manipulada com cuidado evitando respingos. PESAGEM EM BALANÇAS ANALÍTICAS As balanças analíticas são balanças de precisão que permitem a determinação de massas com um erro absoluto da ordem de 0,10 mg. Por se tratar de instrumentos delicados e caros, seu manejo envolve a estrita observância dos seguintes cuidados gerais: 1. As mãos do operador devem estar limpas e secas; 2. Durante as pesagens as portas laterais devem ser mantidas fechadas; 3. Destravar e travar (inclusive a meia trava) com movimentos lentos; 4. Nunca pegar diretamente com os dedos o objeto que vai pesar. Conforme o caso, usar uma pinça ou uma tira de papel impermeável; 5. Nunca colocar ou retirar massas do prato sem antes ter travado a balança. Em seguida retornar os pesos a zero e descarregar imediatamente a balança após a pesagem; 6. Para sucessivas pesagens no decorrer de uma análise, usar sempre a mesma balança; 7. O recipiente e/ou as substâncias que serão pesadas devem estar em equilíbrio com o ambiente. Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 4 OBS: As salas de balanças devem ser mantidas na mais absoluta ordem e limpeza. Os conhecimentos necessários ao manejo dos diferentes tipos de balanças analíticas serão ministrados pelo responsável ou adquiridosatravés de consulta ao manual. Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 5 EXPERIMENTO 1 CALIBRAÇÃO DE MATERIAL DE VIDRO Em análise química quantitativa, como aquela que é realizada em um laboratório de controle de qualidade farmacêutico, a pipeta volumétrica é um instrumento muito utilizado e nestas análises os volumes devem ser precisos para assegurar resultados precisos. Como estes aparelhos não possuem escalas graduadas, não podemos estimar o erro absoluto como sendo “metade da menor divisão da escala”. Portanto estes instrumentos devem ser aferidos com no máximo um erro relativo de 0,1% entre as calibrações. Como podemos ver na Tabela 1, para uma pipeta de 25,00 mL o desvio máximo aceitável é de ± 0,02 mL, isto é, a capacidade da pipeta deve ser expressa como 25,00 ± 0,02 mL. Tabela 1 - Limite de erro tolerável em pipetas volumétricas Capacidade, mL Erro absoluto, mL 5 0,005 10 0,01 25 0,02 50 0,05 100 0,1 Para uma pipeta volumétrica não só a sua capacidade deve ser aferida, mas também o seu tempo de escoamento. Se o escoamento for muito rápido, o diâmetro da abertura da ponta da pipeta deve ser diminuído, convenientemente, na chama de um bico de Bunsen e se for muito lento torna-se necessário aumentá-lo, lixando levemente a ponta da pipeta, até que o tempo de escoamento requerido seja obtido. O tempo de escoamento para qualquer pipeta volumétrica deve ser tal que o escoamento livre do líquido não ultrapasse um minuto e não seja inferior ao valor para os respectivos volumes especificados na Tabela 2. Tabela 2 - Tempo mínimo de escoamento para pipetas Capacidade, mL Tempo, s 5 15 10 20 25 25 50 30 100 40 Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 6 Neste intervalo de tempo o escoamento é mais uniforme, pois o líquido aderido nas paredes internas da pipeta tem uma velocidade de escoamento aproximadamente igual a do menisco. Além disso, este tempo foi calculado de modo que houvesse reprodutibilidade na quantidade de líquido retido na ponta da pipeta, após a sua utilização. Um escoamento rápido pode levar a resultados não reprodutíveis, enquanto que um escoamento muito lento tem como único inconveniente o tempo excessivo necessário para uma operação de transferência de líquido. A aferição da capacidade da pipeta volumétrica é feita pela pesagem da quantidade de água que dela é escoada. Mede-se a temperatura da água utilizada na calibração e verifica-se o valor de sua densidade, Tabela 3, nesta temperatura. Conhecendo-se a massa da água escoada e sua densidade na temperatura da calibração, calcula-se o volume da pipeta. Tabela 3 - Densidade absoluta da água Temperatura, oC Densidade, g.cm-3 Temperatura, oC Densidade, g.cm-3 18 0,998585 24 0,997296 19 0,998405 25 0,997044 20 0,998203 26 0,996783 21 0,997992 27 0,996512 22 0,997770 28 0,996232 23 0,997538 29 0,995944 OBS: Informação adicional Tabela 4 - Limites de erros associados aos volumes nominais de balões volumétricos Capacidade, mL Limite de erro, mL 1 ± 0,010 2 ± 0,015 5 ± 0,020 10 ± 0,02 25 ± 0,03 50 ± 0,05 100 ± 0,08 250 ± 0,12 500 ± 0,20 1000 ± 0,30 2000 ± 0,50 Balões volumétricos geralmente exibem a sigla C, IN ou TC (“to contain”) – são utilizados para conter certo volume. Pipetas geralmente exibem a sigla D, EX ou TD (“to deliver”) – são utilizadas para transferir certo volume. Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 7 EXPERIMENTO Calibração de pipeta volumétrica de 10,00 mL e/ou de 20,00 mL. MATERIAL E REAGENTES Pipeta volumétrica de 10,00 mL. Pipeta volumétrica de 20,00 mL. Béquer de 50 mL. Béquer de 250 mL. Termômetro, 0 a 100 oC. Cronômetro. Balança analítica. Papel absorvente. Solução de detergente Solução sulfonítrica (1 parte de H2SO4 para 1 parte de HNO3 em volume). (para limpeza pesada) PROCEDIMENTO Colocar na sala de balança o béquer de 250 mL com água destilada para que o conjunto entre em equilíbrio térmico com o ambiente. Deixar o termômetro dentro do béquer para verificação da temperatura. Enquanto aguarda o equilíbrio térmico da água e o ambiente, aferir o tempo de escoamento das pipetas, no mínimo 3 vezes. Lavar sua pipeta com solução de detergente cuidadosamente, enxágüe várias vezes com água da torneira e duas a três vezes com água destilada. Faça o teste do filme homogêneo de líquido na parede interna da pipeta. Pesar o béquer de 50 mL. Anotar. Pipetar, convenientemente, a água em equilíbrio térmico com o ambiente e transferir para o béquer de 50 mL (consulte o professor). Pesar o béquer com água. Por diferença de pesagem obter a massa da água livrada pela pipeta. Repetir o experimento a partir do item 04 pelo menos 3 vezes e para as duas pipetas, 10,00 mL e 20,00 mL. QUESTÕES 1. Qual a diferença entre um material volumétrico TD e TC? O que significam essas siglas? 2. A pipeta é um material volumétrico TD ou TC? 3. Por que não se deve remover o líquido que fica mantido na ponta da pipeta? 4. O que é menisco? Como deve ser observado para evitar erro em análise quantitativa? Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 8 5. Qual o tempo mínimo de escoamento indicado para a pipeta calibrada? E o tempo máximo? Qual a importância do acerto desses tempos? 6. Por que é necessário que os erlenmeyers, a pipeta e a água fiquem algum tempo próximas à balança quando é realizada sua calibração? Situação problema: Leitura de volumes em uma proveta a) e uma bureta b). O sucesso de uma análise depende de uma série de fatores inerentes ao processo analítico. Aqui é destacada a leitura correta de um menisco e, a forma correta de expressar o resultado final da leitura. Sendo assim, faça a leitura correta dos dois meniscos abaixo e expresse os resultados com o número correto de casas decimais. a) Proveta V = ________ mL b) Bureta V = ________ mL Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 9 EXPERIMENTO 2 PREPARO E PADRONIZAÇÃO DE SOLUÇÃO Em análise volumétrica, a concentração ou massa da amostra é determinada a partir do volume da solução titulante de concentração conhecida. Qualquer erro na concentração da solução titulante levará a um erro na análise, e quando se trata de analisar medicamentos este erro pode até mesmo colocar em risco a vida dos consumidores. O processo da adição da solução padrão até que a reação esteja completa é chamado de titulação. O reagente de concentração exatamente conhecida é chamado de titulante e a substância a ser determinada é chamada titulada. Sabendo-se qual a quantidade da solução padrão necessária para reagir totalmente com a amostra e a reação química envolvida calcula-se a concentração da substância analisada. O ponto exato onde reação se completa é chamado de ponto de equivalência ou ponto final teórico. O término da titulação é percebido por alguma modificação física provocada pela própria solução ou pela adição de um reagente auxiliar, conhecido como indicador. O ponto em que isto ocorre é o ponto final da titulação. A determinação da concentração do titulante deve ser realizada, preferencialmente, através do mesmo método que será aplicado na análise, neste caso a titulação de neutralização, mas ela aplica-se às outras volumetrias, gravimetria e métodos instrumentais. Em qualquer reação estequiométrica, o número de mols dos reagentes deve relacionar-se com o número de mols de outros reagentes e produtos. Partindo-se desse princípio, temos: A + B → C, onde A é a amostra e B o titulante n A = nB MA .VA = MB . VB dependendo se foi realizada a medida de massa da amostra ou volumede uma solução desta. A solução padrão a ser usada em uma análise volumétrica deve ser cuidadosamente preparada, pois, caso contrário, a determinação resultará em erros. A preparação dessas soluções requer direta ou indiretamente, o uso de um reagente quimicamente puro e com composição perfeitamente definida. Os reagentes com essas características são chamados de padrões primários. Os reagentes usados na análise quantitativa devem satisfazer certos requisitos, mais ou menos rigorosos conforme o caso, no tocante ao seu grau de pureza. Os reagentes são encontrados com diferentes graus de pureza, nem sempre adequados para a prática da análise. Padrões primários, de trabalho e secundários. São reagentes com alto grau de pureza definidos pela Seção de Química Analítica da União Internacional de Química Pura e Aplicada da seguinte maneira: a) padrão primário é uma substância disponível comercialmente com pureza de 100±0,02%; b) padrão de trabalho é uma substância disponível comercialmente com pureza de 100±0,05%; Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 10 c) padrão secundário é uma substância de menor pureza que pode ser padronizada contra um padrão primário. Os fabricantes não fazem distinção entre padrões primários e de trabalho. Cada lote de fabricação é cuidadosamente analisado e o reagente é fornecido com o certificado de análise. Os reagentes padrões com pureza não menor do que 99,95% são disponíveis em número muito limitado. Uma excelente fonte de padrões primários é o U. S. National Bureau of Standards. Reagentes analisados. São os reagentes comumente usados na química analítica. São reagentes de elevada qualidade, que o fabricante garante estarem em conforme com as especificações mínimas em matéria de pureza. Nos Estados Unidos, por exemplo, o Comitê de Reagentes Analíticos da Sociedade Americana de Química preparou as especificações e os ensaios para verificar a pureza de centenas de reagentes; então, os fabricantes de reagentes analíticos, interessados em apresentar seus produtos como enquadrados nas especificações daquela entidade, usam o dístico "A.C.S. Reagent" no rótulo da embalagem. Em certos casos, os fabricantes de reagentes analisados exibem os resultados da análise do lote de seus produtos através de um certificado impresso no rótulo da embalagem. Assim, os reagentes analíticos analisados podem ser classificados em duas categorias: os que simplesmente atendem às especificações de pureza e aqueles que, além disso, dão indicações quantitativas sobre as diferentes impurezas. Dentro da última categoria, alguns fabricantes incluem ainda reagentes com níveis de impurezas particularmente baixos (por exemplo, os reagentes "suprapuro" da firma Merck), que são produtos muito caros e destinados para usos que requeiram reagentes de qualidades excepcionais. Reagentes segundo a farmacopéia. São os reagentes que atendem às especificações da farmacopéia, por exemplo, os reagentes "U.S.P. Grade" de fabricação norte-americana. As tolerâncias especificadas para as impurezas são fixadas à base de critérios de nocividade à saúde. Isso significa que os reagentes segundo a farmacopéia podem estar, eventualmente, bastante con- taminados com impurezas fisiologicamente inócuas. Às vezes são suficientemente puros e satisfatórios para certos fins analíticos, mas isso não ocorre obrigatoriamente. Reagentes quimicamente puros. Esta designação e outras semelhantes não correspondem a uma graduação de pureza definida. Em geral, são reagentes de melhor qualidade do que os qualificados como técnicos ou comerciais, mas o certo é que os diferentes fabricantes ao adotar as designações em questão não usam critérios uniformes. O mais prudente é evitar o uso de reagentes "quimicamente puros" nos trabalhos analíticos; quando isso não for possível, o próprio analista deverá testar o reagente para certificar-se da ausência de impurezas prejudiciais. Reagentes técnicos e comerciais. São reagentes de qualidade indeterminada e variável, fabricados para fins em que uma elevada pureza não é essencial. Via de regra, os reagentes técnicos e comerciais não são usados nos trabalhos analíticos. Conforme foi assinalado, os trabalhos analíticos são em geral realizados com o auxílio de reagentes analisados. Obviamente, o rótulo do fabricante garante a qualidade do reagente apenas até o momento em que é rompido o selo original do recipiente. Então, começa a responsabilidade do usuário. A confiança com que se pode continuar usando um reagente, depois de aberta a Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 11 embalagem original, depende inteiramente do cuidado com que foi sucessivamente manipulado. Uma série de regras deve ser rigorosamente obedecida para evitar a contaminação dos reagentes. Em primeiro lugar, é recomendável recorrer à menor embalagem disponível capaz de suprir a quantidade do reagente. O recipiente somente deve ser aberto depois que a parte externa, parti- cularmente a tampa e o gargalo, tenham sido convenientemente limpos. A introdução de colheres ou espátulas nos recipientes contendo um reagente deve ser evitada sempre que possível; quando necessário, o instrumento deve, ter sido rigorosamente limpo no momento. O mais seguro é agitar vigorosamente o recipiente com a tampa no lugar para deslocar o seu conteúdo e, então, verter para fora apenas à quantidade requerida do reagente. A tampa do recipiente deve ser recolocada imediatamente para evitar a contaminação do reagente com poeiras, gases ou vapores presentes na atmosfera. Nunca se deve retornar ao recipiente algum excesso de reagente, antes retirado e não utilizado. Um reagente nunca deve ser vertido diretamente para dentro de um recipiente contendo uma solução da qual se desprendam gases, vapores ou borrifos, que ocasionariam sérias contaminações da parte restante; o reagente deve ser transferido primeiramente para um recipiente auxiliar e, depois, deste para o recipiente definitivo. QUESTIONÁRIO 1. O que é solução padrão? Por que nem todas as soluções são padrões? 2. O que é padrão primário? Quais os requisitos para que uma substância seja um padrão primário? Por que é preciso secá-lo antes de sua utilização? 3. O que é padronização? Quando ela é necessária? 4. Por que a reação envolvida na padronização deve ser estequiométrica? 5. Por que NaOH e HCl não são padrões primários? 6. Quais as reações envolvidas nesta prática? 7. Descreva sucintamente como é realizada a padronização do HCl empregando carbonato de sódio? Por que ele pode ser padronizado com uma solução padrão de NaOH? 8. Quais dos equipamentos utilizados nesta prática devem estar necessariamente secos: espátula, recipiente de pesagem, balão volumétrico, bastão de vidro, funil, pipeta, erlenmeyer e bureta. 9. Quais são as fontes de erros no preparo e padronização de soluções? PRÁTICA Calcular a massa de NaOH necessária para preparar 250 mL de uma solução 0,1 mol/L. Pesar a massa calculada em balança técnica, preparar a solução e transferi-la para um recipiente plástico. Secar biftalato de potássio (padrão primário) em estufa a 110 oC por 1 a 2 h. Resfriar em dessecador. Calcular a massa de biftalato de potássio necessária para reagir com aproximadamente 25 mL da solução de NaOH preparada. Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 12 Utilizando um béquer pequeno, pesar em uma balança analítica a massa biftalato de potássio necessária e em seguida transferir quantitativamente para um erlenmeyer, utilizando cerca de 25 mL de água. Adicionar 2 gotas de fenolftaleína e titular com NaOH. Repetir o procedimento pelo menos mais uma vez. Calcular a concentração da base. Calcular o erro relativo entre as determinações em partes por mil. Um pouco de estequiometria O- K+ O O OH Grupo Ácido Carboxílico + NaOH H2O O- K+O O O- Na+ + Ftalato de Sódio e PotássioBf talato de potássio Fórmula Molecular: C8H5KO4 Massa Molar: 204,22120 g/mol Para pensar! Sugira uma razão para o fato de não ser utilizado o ácido ftálico na padronização. Fator de Correção Fc Na indústria prepara-se uma grande quantidade de solução de uma única vez. Quando se prepara, por exemplo, uma solução de HCl ou NaOH, dificilmente a concentração real será igual àquela estipulada na preparação. Dessa forma, teremos que colocar no rótulo do frasco a concentração desejada (por exemplo, 0,1 mol/L; 1 mol/L) e para corrigir o valor da concentração usaremos o que se denomina de Fator de Correção (Fc). Rótulo al c C C F Re= Onde CReal é a concentração encontrada na padronização e CRótulo é a concentração que aparece no rótulo. Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 13 EXPERIMENTO 3 PREPARAÇÃO DE UMA SOLUÇÃO TAMPÃO Muitas vezes existe a necessidade de manter o pH de uma formulação farmacêutica em valores inalteráveis durante o período de armazenamento, não apenas satisfazendo um simples ajuste do mesmo a um valor desejado, mas também como uma forma de conservar a integridade de tal preparação. Nestes casos, usa-se acrescentar uma solução tampão que tem um valor de pH definido e que consiste numa mistura de um ácido fraco com o seu sal. A quantidade adicionada numa preparação farmacêutica pode ir de 1% até o uso do tampão puro. Quando o tampão a ser acrescentado tiver um valor de pH muito distante do valor em que se encontra a preparação farmacêutica, o melhor a fazer é acertar o pH e depois acrescentar o tampão. Se o valor do pH da preparação estiver próximo ao do tampão que será acrescido, basta acrescentar quantidade suficiente do tampão. A equação de Henderson-Hasselbach permite calcular a composição que uma dada solução deve ter para se obter um determinado pH, conhecendo-se o pKa do par ácido/base que a compõe. ][ ][log HA ApKpH a − += , onde A- é a base conjugada de HA. Pode-se preparar um tampão de duas formas: (1) pesar e/ou medir separadamente os dois componentes de maneira a se obter a razão desejada entre eles e dissolvê-los em água, ou (2) obter ambos os componentes da mistura a partir de uma dada quantidade de um dos componentes da mistura, sendo o segundo formado pela adição de uma quantidade especificada de um ácido ou base forte. Nesta aula vamos utilizar o método indicado em (1). PRÁTICA Em um béquer pesar com exatidão 0,4100 g de acetato de sódio (M = 82,03 g/mol) e em seguida transfira-o quantitativamente para um balão de 50,0 mL sem completar o volume. Com uma pipeta graduada de 1,00 mL pipetar 0,30 mL de ácido acético concentrado (17,5 mol/L; M = 60,05 g/mol; Ka = 1,8 x 10-5) e transferir para o balão 50,0 mL do item anterior e completar o volume com água destilada até a marca e homogeneizar. Transferir uma alíquota de 25 mL da solução-tampão preparada anteriormente para um béquer de 50 mL e meça o pH da solução conforme instruções do professor. (Compare esse valor de pH com aquele previsto teoricamente). Em seguida adicione 10 mL de uma solução de hidróxido de sódio 0,1 mol/L e meça novamente o pH. Calcule a variação de pH. Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 14 Transferir os outros 25,0 mL restantes da solução-tampão para um béquer de 50 mL e adicionar 10 mL de uma solução de HCl 0,10 mol/L. Em seguida meça o pH. Em outros dois béqueres coloque uma alíquota de 25 mL de água destilada meça o pH e em seguida adicione 10 mL de NaOH 0,1 mol/L ao primeiro e 10 mL de HCl 0,1 mol/L ao segundo, medindo novamente o pH de cada um deles. Calcule a variação de pH. Compare os resultados obtidos no item 4 e 5 com aqueles obtidos em 6. Tabela 1 – Resultados experimentais da verificação de eficiência do tampão. Tampão HAc/NaAc Água destilada pH previsto teoricamente pH antes da adição de NaOH ou HCl pH após a adição de NaOH pH após a adição de HCl ΔpH Variação de pH (pHfinal-pHinicial) Adição de Ácido Adição de Base Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 15 EXPERIMENTO 4 DETERMINAÇÃO DO TEOR DE ÁCIDO ACETILSALICÍLICO Titulação é usada para determinar o conteúdo de ingredientes ativos em produtos farmacêuticos, como por exemplo, ácido acetilsalicílico em Aspirina, ou vitamina C em tabletes de polivitamínicos, e para a determinação e controle de pureza de elementos aditivos das drogas usados para a síntese de preparações medicinais. Titulações ácido-base, i.e. a reação de neutralização entre ácidos e bases, muito freqüentemente é executado na indústria farmacêutica. O ácido acetílsalicílico (aspirina) é um analgésico usado no tratamento de cefaléias, nevralgias e outras dores. Analgésicos são depressores do sistema nervoso central empregado para aliviar a dor sem causar a perda da consciência. Em soluções aquosas, as titulações de neutralização são aquelas nas quais íons hidrogênio (H3O+), são titulados com íons hidroxila (OH-) ou vice-versa. O ponto final é sinalizado com auxílio de indicadores ácido-base. Cada indicador possui uma zona de transição própria. Deve- se, portanto, conhecer o ponto da escala do pH em que se situa o ponto de equivalência da titulação, particularmente em torno do ponto de equivalência. O indicador usado no experimento de hoje será a fenolftaleína, cuja faixa de viragem se encontra entre os pHs 8,0 a 9,6. Abaixo desta faixa a este indicador se apresenta incolor, enquanto que em pH acima desta faixa sua coloração é vermelha. PRÁTICA Pesar 3 amostras de 0,700 g de ácido acetilsalicílico (AAS); Transferir cada amostra para um erlenmeyer de 125 mL; Adicionar 30 mL de NaOH 0,5 mol L-1; Aquecer esta mistura brandamente por 10 minutos; Após esfriar, adicionar 3 gotas de fenolftaleína 0,1%; Titular o excesso de NaOH com HCl 0,5 mol L-1 até a solução tornar-se incolor; Anote o volume gasto de HCl; Repetir o procedimento mais duas vezes Fazer uma titulação em branco (sem adição do analgésico) Calcular a quantidade de ácido acetilsalicílico em gramas nas amostras analisadas a partir da médias encontrada na 3 determinações. QUESTÕES 1) A aspirina (ácido acetilsalicílico, massa molar – 180,16 g/mol) pode ser determinada analiticamente num laboratório, mediante sua hidrólise com uma quantidade conhecida de um excesso de uma base forte, tal como NaOH, fervendo-se por 10 minutos e depois titulando-se a base remanescente com um ácido padrão. Considerando que uma amostra de 0,2775 g foi Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 16 originalmente pesada, e que 50,0 mL de um solução de NaOH 0,100 mol L-1, foram usados no procedimento da hidrólise, e que 12,05 mL de uma solução de HCl 0,20 mol L-1, foram necessários para titular o excesso da base, usando-se o vermelho de fenol como indicador, qual é a porcentagem de pureza da amostra? 2) Apresente o teor de AAS na amostra analisada neste experimento bem como os cálculos envolvidos. 3) Demonstre que para este experimento podemos dizer que para cada 1 mL de NaOH 0,5 mol/L consumido equivale a 45,04 mg de ácido acetilsalicílico (C9H8O4). (Obs.: O que está em negrito vem junto ao procedimento descrito na Farmacopéia Brasileira, Farmacopéia Britânica, Farmacopéia Portuguesa, etc., daí a importância de se saber de onde esta recomendação surge). OHO O O + 2 NaOH O+Na-O OH + CH3COO-Na+ + H2O AAS 180,16 g/mol HCl + NaOH NaCl + H2O Reações envolvidas Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 17 EXPERIMENTO 5 DETERMINAÇÃO DE HIDRÓXIDO DE MAGNÉSIO EM LEITE DE MAGNÉSIA Uma das etapas mais importantes em uma análiseé a amostragem, pois, em geral, apenas uma pequena porção do material de interesse será analisado, e esta deve ser representativa do todo. Muitas vezes a amostra não está em condições de ser diretamente analisada, já que a maioria dos métodos analíticos empregam soluções, e nem sempre o material é solúvel em água. Pode ser necessária a abertura da amostra, e o método empregado depende de sua natureza. Após a obtenção da solução pode ser necessária uma separação ou imobilização de interferentes. Outro fator importante é a escolha do método, que depende fundamentalmente da concentração do analito. Métodos clássicos são aplicados a macrocomponentes e métodos instrumentais são aplicados a sistemas em que se deseja determinar os microcomponentes. Volumetria de Neutralização À amostra é adicionado excesso (Va) de solução padrão de ácido (Ma), ocorrendo a seguinte reação: Mg(OH)2 + 2 HClexc → MgCl2 + 2H2O O excesso de ácido é titulado com solução padrão de NaOH: HCl(que não reagiu) + NaOH(titulante) → NaCl + H2O Conhecendo-se o número de mols total de ácido (na) adicionado e o número de moles em excesso (naexc), determina-se o número de moles que reagiu (nar) com o Mg(OH)2, através da regra de três: 1mol Mg(OH)2 ⎯ 2 mol HCl nMg(OH)2 mol Mg(OH)2 ⎯ nar mol HCl 2.nMg(OH)2 = 1.nar mol HCl nar = na - naexc naexc = nNaOH = MNaOH . VNaOH na = Ma .Va onde MNaOH e VNaOH são a concentração e o volume de NaOH gastos na titulação. ∴ nMg(OH)2 = 1/2(Ma .Va - MNaOH . VNaOH) % Mg(OH)2 = [(nMg(OH)2 . PM Mg(OH)2)/massa da amostra].100 PRÁTICA Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 18 Agitar vigorosamente o frasco de leite de magnésia. Pesar imediatamente, com o auxílio de um conta gotas, não mais que 0,4 g da amostra em um béquer. Adicionar, com uma pipeta volumétrica, exatamente 25 mL de solução padrão de HCl 0,1 mol/L e agitar com bastão até dissolver completamente, tomando cuidado para que não haja perda. Usando no máximo 25 mL de água, transferir quantitativamente a amostra para um erlenmeyer de 125 mL. Adicionar 3 gotas de fenolftaleína ou vermelho de metila e titular com solução padrão de NaOH 0,1 mol/L. Repetir o procedimento pelo menos mais duas vezes. Calcular o valor médio e o desvio padrão. Calcular a porcentagem de hidróxido de magnésio no leite de magnésia Geralmente se encontram nos procedimentos de titulação a recomendação de que sejam adicionadas apenas algumas gotas (± 3 gotas) de indicador à solução que será titulada. Com base em seus conhecimentos justifique a razão para este fato. QUESTIONÁRIO 1. Qual a diferença entre amostra homogêneas e heterogêneas? Dê um exemplo de cada uma. 2. Qual o efeito do erro de amostragem no resultado da análise? 3. Como é realizada a amostragem de uma suspensão? 4. Por que é necessário realizar a abertura da amostra por dissolução com ácido em lugar de realizar a titulação diretamente na amostra? 5. O que é titulação direta? E retrotitulação ou titulação de retorno? Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 19 EXPERIMENTO 6 VOLUMETRIA DE NEUTRALIZAÇÃO: ESCOLHA DO INDICADOR Em análise volumétrica na indústria farmacêutica a quantidade de um constituinte de interesse presente em uma amostra é determinada a partir de sua reação com um determinado volume de solução padrão, chamada titulante. Na volumetria de neutralização o titulante deve ser um ácido forte ou uma base forte. A reação envolvida é a seguinte: H3O+ + OH- 2 H2O neqácido = neqbase Um grande número de substâncias denominadas indicadores ácido-base, mudam de cor conforme a concentração de íon hidrogênio na solução. Esta mudança de uma cor predominantemente “ácida” para uma cor predominantemente “alcalina” realiza-se num pequeno intervalo de pH denominado intervalo de mudança de cor do indicador. Deve-se escolher um indicador que exibe uma modificação de cor perceptível num pH próximo ao ponto de equivalência. Devido aos erros determinados e indeterminados que podem ocorrer em uma análise, resultados representativos são obtidos apenas quando as determinações são realizadas no mínimo em duplicata. A validade de dois resultados individuais pode ser avaliada através do cálculo do desvio relativo: dr = (M1 - M2).1000/M onde M1 e M2 são as concentrações individuais e M a concentração média. Quando forem realizadas pelo menos três determinações, a dispersão dos resultados pode ser expressa através do desvio padrão ou, preferencialmente, pelo desvio padrão relativo à média. PRÁTICA Pipetar 25 mL da solução de HCl e colocá-la em um erlenmeyer. Adicionar 2 ou 3 gotas de fenolftaleína (pH de viragem 8,3 – 10,0),. Titular com solução padrão de NaOH 0,1 mol/L até que a solução mude de incolor para levemente rosa. Realizar a análise, pelo menos, em duplicata. Repetir o procedimento anterior substituindo a fenolftaleína por vermelho de metila (pH de viragem 4,2-6,3), cuja viragem ocorre de vermelho para amarelo. Calcular a concentração do ácido e o desvio relativo entre as duas titulações realizadas com o mesmo indicador e, se necessário, repetir as titulações. Repetir os itens 1, 2 e 3 para ácido acético. Comparar as concentrações encontradas nas titulações com os dois indicadores e verificar com qual indicador o ponto final é detectado com mais facilidade. Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 20 0 2 4 6 8 10 12 14 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00 45,00 50,00 Volume de NaOH adicionado pH 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 0,0 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0 90,0 100,0 Volume de NaOH adicionado pH Titulação do HCl Indicador : ___________________ VNaOH gasto: V1 = ______ mL V2 = ______ mL Concentração HCl M1 = _________ mol/L M2 = _________ mol/L Mmédia = _________ mol/L dr = _________ Indicador : ___________________ VNaOH gasto: V1 = ______ mL V2 = ______ mL Concentração HCl M1 = _________ mol/L M2 = _________ mol/L Mmédia = _________ mol/L dr = _________ Figura 1 - Titulação de HCl 0,1 M com NaOH 0,1 M Figura 2 - Titulação de ácido acético 0,1 M com NaOH 0,1 M Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 21 Titulação do ácido acético Indicador : ___________________ VNaOH gasto: V1 = ______ mL V2 = ______ mL Concentração CH3COOH M1 = ________ mol/L M2 = ________ mol/L Mmédia = _________ mol/L dr = _________ Indicador : ___________________ VNaOH gasto: V1 = ______ mL V2 = ______ mL Concentração CH3COOH M1 = ________ mol/L M2 = ________ mol/L Mmédia = _________ mol/L dr = _________ QUESTIONÁRIO 1. O que é ponto de equivalência (PE) de uma titulação? E ponto final (PF)? Eles precisam ser necessariamente iguais? 2. Explique quando será possível usar cada um dos indicadores utilizados na titulação. Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 22 EXPERIMENTO 7 ANÁLISE DE BICARBONATO DE SÓDIO COMO MATÉRIA-PRIMA E DETERMINAÇÃO INDIRETA DE SUA CAPACIDADE DE NEUTRALIZAÇÃO Os comprimidos de antiácidos são compostos de uma variedade de substâncias que reagem com o ácido clorídrico do estômago que as neutraliza. Os mais comumente usados contêm bicarbonato de sódio, hidróxido de magnésio, carbonato de cálcio, hidróxido de alumínio e trissilicato de magnésio. Outras substâncias tais como aromatizantes, salicilatos e aspirinas são adicionadas em pequenas quantidades. Amostras podem ser analisadas são geralmente o Sildrox, Magnésia Bisurada, Sonrisal, etc. A capacidade de neutralização decada comprimido é medida adicionando-se um excesso de uma solução padrão de HCl 0,5 mol/L a um comprimido previamente pesado, deixando-o reagir e depois titulando-se o excesso do ácido com uma solução padrão de hidróxido de sódio 0,25 mol/L. Deve-se lembrar que a medida do pH do comprimido em água pode fornecer alguma informação quanto à sua composição. Bicarbonato de sódio e hidróxido de magnésio formam soluções básicas de pH 8-9, enquanto que os outros compostos são menos básicos, formando soluções de pH 6-8. PRÁTICA Pese exatamente 2,000 g de bicarbonato de sódio (NaHCO3) anidro. Transfira essa massa para um erlenmeyer de 125 mL e adicione 25 mL de água. Agitar por 5 minutos e depois meça o pH da solução, usando um tira de papel indicador universal. Isto dará uma boa indicação do valor de pH. Adicione 2 gotas do indicador verde de bromocresol. Titule com solução de padrão de H2SO4 0,5 mol/L, até a coloração mudar de azul para verde amarelada. Neste ponto aqueça cuidadosamente a solução (Para que?), resfrie-a e continue a titulação até que se obtenha uma coloração verde-amarelo. Repita a operação mais uma vez. Calcule o teor de NaHCO3 na amostra analisada. Calcule o número de milimoles (mmol) de HCl que seriam neutralizados, pela massa de antiácido que foi pesada e a quantidade de matéria de ácido clorídrico (em milimols) neutralizada por cada grama do antiácido. Considerando que o suco gástrico contém 0,4% (m/v) de ácido clorídrico, calcule o número de mililitros (mL) de suco gástrico neutralizados por cada grama do antiácido. Demonstre que cada 1 mL de H2SO4 0,5 mol/L consome 84,01 mg de NaHCO3. Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 23 EXPERIMENTO 8 VOLUMETRIA DE PRECIPITAÇÃO MÉTODO DE MOHR DETERMINAÇÃO DE CLORETO DE SÓDIO EM SORO FISIOLÓGICO A volumetria de precipitação envolve a reação na qual forma-se um produto de baixa solubilidade. Sua principal aplicação está na determinação de haletos e alguns íons metálicos. A curva de titulação e a determinação do ponto final são grandemente afetadas pela diluição das soluções e solubilidade do produto. A reação deve processar-se praticamente de forma quantitativa no ponto de equivalência, completar-se em tempo relativamente curto e oferecer condições para uma sinalização do ponto final. O titulante mais empregado é a solução padrão de AgNO3. O ponto final pode ser determinado de três formas diferente: • formação de um sólido colorido (ex: método de Mohr) • formação de um complexo solúvel (ex: método de Volhard) • mudança de cor associada com a adsorção de um indicador sobre a superfície de um sólido (ex: método de Fajans) Na determinação de cloreto, pelo método de Mohr, o ponto final é detectado através da formação de um precipitado vermelho entre o indicador K2CrO4 e AgNO3. As reações envolvidas são as seguintes: Ag+(aq) + Cl-(aq) AgCl(s) (reação do cloreto na amostra) 2 Ag+(aq) + CrO42-(aq) Ag2CrO4(s) (reação do indicador) Para que o ponto final seja visualizado é preciso adicionar-se um excesso e titulante, tornando necessária realização de um branco (Vb) que deve ser descontado do resultado da titulação da amostra (Va). A porcentagem de cloreto e NaCl pode ser assim determinada: VAg+ ⇒ volume gasto na titulação do Cl- neqCl- = neqAg+ ⇒ nCl- = nAg+ m Cl-/35,45 = (MAg+ . V Ag+) m Cl- = (MAg+ . V Ag+) . 35,45 % = (m Cl- . 100)/Vsoro VAg+ ⇒ volume gasto na titulação do Cl- neqNaCl = neqAg+ ⇒ nNaCl = nAg+ m NaCl/58,44 = (MAg+ . V Ag+) m NaCl = (MAg+ . V Ag+) . 58,44 % = (m NaCl . 100)/Vsoro O método de Volhard é um procedimento indireto para determinação de íons que precipitam com a prata. O excesso de prata é determinado por meio de titulação, com uma solução padrão de tiocianato de potássio ou de amônio usando-se íons ferro(III) como indicador. Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 24 QUESTIONÁRIO 1. Uma solução contendo 0,205 g de NaCl e KCl gastou cerca de 30 mL de uma solução de AgNO3 0,10 mol L-1 para completa precipitação do íon cloreto. Calcule o teor de cada sal na mistura. 2. PRÁTICA MÉTODO DE MOHR Secar AgNO3 por 2 h a 150 oC, resfriar e manter em dessecador. Solução padrão de AgNO3 a 0,1 mol/L: Pesar 4,25 g de AgNO3 em balança analítica, dissolver com água e diluir a 250 mL. Cuidado, esta solução provoca manchas escuras na pele e roupas. Solução do indicador K2CrO4 a 5%: Pesar 2,5 g de K2CrO4, dissolver com água e diluir a 50 mL Medir, em pipeta ou em bureta, 15 mL de uma solução de soro fisiológico (0,9%). Adicionar 25 mL de água e 1 mL de indicador. Titular com solução padrão de AgNO3 a 0,1 mol/L até mudança de cor de amarelo para marrom avermelhado. Repetir a análise de soro mais duas vezes. Calcular a porcentagem de NaCl e Cl- no soro e comparar com os dados da embalagem. Calcular o erro relativo, média e desvio padrão entre as medidas. Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 25 EXPERIMENTO 9 VOLUMETRIA DE PRECIPITAÇÃO MÉTODO DE VOLHARD DETERMINAÇÃO DE CLORETO DE SÓDIO EM SORO FISIOLÓGICO e COMPARAÇÃO COM MÉTODO DE MOHR O método de Volhard trata-se de um método indireto, onde se adiciona um excesso de uma solução padrão de nitrato de prata à solução contendo íons cloreto. O excesso de prata é em seguida determinado por meio de uma titulação com solução padrão de tiocianato de potássio usando íons Fe3+ como indicador do ponto final da titulação, devido a formação do complexo vermelho Fe(SCN)n3-n. Durante a titulação, há a formação do precipitado AgSCN (Kso = 1,1 x 10-12), portanto antes de titular adiciona-se no meio nitrobenzeno para proteger o precipitado AgCl e evitar erro de titulação. Ks (AgSCN) = 1,1 x 10-12 Ks (AgCl) = 1,6 x 10-10 Ks (AgBr) = 7,7 x 10-13 Ks (AgI) = 8,3 x 10-17 Importante: Na titulação indireta de cloreto, parte do precipitado de AgCl vai se dissolver para a formação de AgSCN, que menos solúvel, após titular o excesso de Ag+ com SCN-, o que introduz um grande erro na determinação. A reação mencionada é apresentada a seguir: AgCl(s) + SCN-(aq) AgSCN(s) + Cl-(aq) Volume gasto de solução de tiocianato será maior, levando a erros. PRÁTICA Pesar cerca de 2,43 g de KSCN seco por 1- 2 h a 150 oC, em estufa e resfriado e mantido em dessecador. Dissolver em água e completar o volume em balão de 250 mL com água destilada. Medir em pipeta ou bureta, 10 mL de uma solução de soro fisiológico (0,9%). Transferir para um erlenmeyer de 125 mL, e adicione 25 mL de nitrato de prata 0,1 mol/L, 3 mL de nitrobenzeno e 1,0 mL de indicador (solução saturada de sulfato férrico amoniacal ~ 40%, ) acidificar o meio com 5,0 mL de HNO3 6,0 mol/L. Agite por 3 minutos. Titular com solução de tiocianato de potássio 0,1 mol L-1 padrão até que apareça uma coloração marrom-avermelhada. Obs.: A primeira mudança perceptível de cor para o avermelhado ocorre cerca de 1% antes do ponto de equivalência, por que os íons prata ainda estão presentes na superfície do precipitado, por adsorção. Após o aparecimento da primeira mudança de cor, continua-se a Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 26 titulação forte até o aparecimento de uma coloração marrom-avermelhado, que persiste mesmo sob forte agitação. Anotar o volume gasto do titulante e repetir o procedimento pelo menos mais duas vezes Calcular a porcentagem de NaCl e Cl- no soro fisiológico e comparar com os dados da embalagem. Calcular o erro relativo, média e desvio padrão entre as medidas. Comparar os resultados obtidos com aquele encontrado pelo método de Mohr.Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 27 EXPERIMENTO 10 DETERMINAÇÃO DA DUREZA DA ÁGUA Dureza refere-se à concentração total de íons alcalino-terrosos na água. Como as concentrações de Ca2+ e Mg2+ são normalmente muito maiores do que as concentrações dos outros íons alcalino-terrosos, a dureza pode ser igualada a [Ca2+] + [Mg2+]. A dureza é normalmente expressa como número de equivalente de miligramas de CaCO3 por litro. O índice da dureza da água é usado para avaliar sua qualidade. Assim como na indústria farmacêutica, numerosos processos industriais, tais como de fábricas de cerveja, conservas, de papel e celulose, e muitas outras, requerem águas brandas. Para o caso de lavanderias as águas duras ocasionam um elevado consumo de sabão (em conseqüência da formação de sabões insolúveis de cálcio e de magnésio). Devido aos motivos expostos, pode-se deduzir facilmente a necessidade do controle prévio da dureza da água da água, a fim de adotar as medidas de correções necessárias, conforme o uso a que se destina. Existem dois tipos de dureza da água: a temporária e a permanente. A dureza temporária é aquela devido à presença dos bicarbonatos de cálcio e de magnésio. A permanente é aquela devido à presença de outros saís de cálcio e magnésio, usualmente os sulfatos, cloretos. A soma das durezas temporárias e permanente é conhecida como dureza total da água e é expressa e mg L-1 de CaCO3. Essa dureza pode também ser determinada separadamente para os sais de cálcio e magnésio, utilizando-se indicadores específicos. Para a dureza total utiliza-se o negro de eriocromo (erio-T) e para a dureza cálcica utiliza-se o calcon. A dureza em magnésio deve ser expressa pela diferença da total e da cálcica. A titulação é feita utilizando uma reação de complexação com o ácido etilenodiaminotetracético (na forma de sal dissódico) e os íons cálcio e magnésio presentes na água. A formação do complexo entre o EDTA e os íons cálcio pode ser visualizada na figura abaixo. O Ca O O N N O CH2 C O C CH2 O CH2 CH2 CH2 C O CH2 C O EDTA (sal dissódico) + Ca2+ 2- + 2Na+ + 2H+ Complexo [Ca-EDTA]2- N CH2 CH2 N CH2 C CCH2CH2C C CH2 OH O-Na+ O O HO O Na+-O O Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 28 PRÁTICA 1) DUREZA TOTAL Transfira 50mL da amostra de água a ser analisada para um erlenmeyer de 250mL. Adicione 1,0 mL de solução tampão amoniacal (pH = 10) e 3 gotas de indicador de negro de eriocromo (Erio-T). Em seguida faça o ambiente da bureta e preencha a mesma com solução de EDTA 0,01M. Titule a amostra de água até a coloração da solução passar da cor púrpura para azul. Anote o volume gasto de EDTA. Esse procedimento deverá ser realizado para 3 diferentes tipos de água. Faça os cálculos comparativos da dureza da água para as diferentes amostras. 2) DUREZA CÁLCICA A dureza cálcica expressa a quantidade de íons cálcio que estão presentes na amostra de água. Transfira 50 mL da amostra de água a ser analisada para um erlenmeyer de 250mL. Adicione 2,0 mL de solução tampão de cloridrato de hidroxilamina a 10%. Deixe em repouso por 5 minutos. Após esse tempo, adicionar 2,0mL de trietanolamina 1:1 e agitar vagarosamente. A seguir adicione 5mL de hidróxido de sódio 20% e titule com solução de EDTA 0,01 M usando o indicador Calcon (Atenção: o uso do indicador deve ser acompanhado pelo professor), até o desaparecimento da coloração rosa e passagem para o azul. Anote o volume gasto de EDTA. Esse procedimento deverá ser realizado para todas as amostras que foram feitas a dureza total. Em seguida faça os cálculos para a determinação da dureza cálcica. 3) DUREZA EM ÍONS MAGNÉSIO: Dureza de magnésio é a quantidade de sais de magnésio presentes na amostra. Esta é determinada pela diferença da dureza total e a dureza cálcica. (DT – DCa) x 0,84 = mg de carbonato de magnésio por litro da amostra DT = dureza total DCa = dureza cálcica Obs.: A reação e conseqüentemente a mudança de cor, é lenta próximo do ponto de final, por esta razão o titulante deve ser adicionado gota a gota em intervalos de 3 a 5 s e com forte agitação. A solução de indicador (Negro de Eriocromo T) é preparada pela dissolução de 0,2 g do corante em 15 mL de trietanolamina com adição de 5 mL de etanol absoluto a fim de reduzir a viscosidade; o reagente é estável durante vários meses. Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 29 A solução do indicador Calcon (Azul Eriocromo R) é preparada pela dissolução de 0,2 g do corante em 50 mL de metanol. Este indicador pode também ser usado na forma pura (em pó). Fundamento: Metal-In + EDTA Metal-EDTA + In Cor 1 Incolor Incolor Cor 2 Alguns Indicadores Metalocrômicos. S O O O- Na+ N+ O O- N N OH HO N egro de Eriocromo T S O O O- Na+N N H3C OH HO Calmagita HN HN NO NH NH O O- NH4+ O O O Murexida HO S O O O- Na+ N N OH Calcon (Azul de Eriocromo R) H2In- HIn2- In3- V ermelho Azul Laranja pH = 6,0-7,0 pH = 11,0-12,0 H2In- HIn2- In3- V ermelho Azul Claro V erm. -Laranja pH = 7,1-9,1 pH = 11,4-13,3 H4In- H3In2- H2In3- V ermelho- V ioleta V ioleta Azul pH = 9,0 pH = 11,0 Azul em pH elevad o Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 30 Desafio 1: No indicador Murexida tem-se quatro hidrogênios ionizáveis. Identifique em sua estrutura quais são eles e, explique como é possível tal fato. Desafio 2: O Losartan, um antagonista da Angiotensina II, foi introduzido no arsenal terapêutico como anti-hipertensivo em 1994. Na estrutura do Losartan tem-se um hidrogênio com força ácida comparada àquela de ácidos carboxílicos (pKa = 4,5). Analise a estrutura do Losartan e identifique qual é o hidrogênio ácido em sua estrutura, justificando como possível esta ocorrência. N N Cl N NN N OHH3C H Losartan (Uf a! M uito mais f ácil assim!) (1-((2'-(2H -tetrazol-5-il)bifenil-4-il)metil)-2-butil-4-cloro-1H -imidazol-5-il)metanol Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 31 EXPERIMENTO 11 DETERMINAÇÃO DE Mg(OH)2 POR COMPLEXOMETRIA A titulometria com formação de complexos ou complexometria baseia-se em reações que envolvem um íon metálico e um agente ligante com formação de um complexo suficientemente estável. Apesar de existir um grande número de compostos usados na complexometria, os complexos formados com o ácido etilenodiaminotetracético (EDTA), são um dos mais comuns. Onde vários íons metálicos reagem estequiometricamente com o EDTA. Este é um ácido tetracarboxílico, possuindo quatro hidrogênios ionizáveis, sendo simplificadamente representado por H4Y. A reação com íon metálico pode ser genericamente representa por: Mn+ +Y4- MY-(4-n) O EDTA na forma de ácido ou sal dissódico pode ser obtido em alto grau de pureza, podendo ser usado como padrão primário, porém, se necessário pode ser padronizado contra solução padrão de zinco. A solução aquosa de EDTA apresenta as espécies H4Y, H3Y-, H2Y2-, HY3- e Y4-, sendo que a forma predominante depende do pH. O EDTA é um ácido fraco para o qual pK1 = 2,0; pK2 = 2,7; pK3 = 6,2; pK4= 10,3. Estes valores demonstram claramente que os dois primeiros prótons são mais facilmente ionizáveis do que os outros dois restantes. Este reagente possui uma grande versatilidade que provém da sua potência como agente complexante e da disponibilidade de numerosos indicadores íon-metal, cada um efetivo em um intervalo limitado de pH. A espécie complexante é Y4-, portanto é necessário um ajuste de pH, a fim de obter uma constante de formação condicional (K’) favorável para o íon metálico em questão.K’= Kabs.α4 onde α4 é a fração da espécie Y4- em dado pH, e Kabs á a constante de formação absoluta do complexo formado por EDTA e o íon metálico. QUESTIONÁRIO 1. Por que na titulação do magnésio é preciso manter o pH igual a 10? 2. Por que o pH na titulação do magnésio não pode ser 12? 3. Como ocorre a detecção do ponto final na titulação de complexação com EDTA? 4. Por que o indicador Negro de Eriocromo T (Ério T) não pode ser usado na titulação de cálcio na ausência de magnésio? 5. Qual a função de tampões e agentes mascarantes? 6. O que é efeito quelante? Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 32 PRÁTICA Solução de EDTA 0,02 mol/L:Secar Na2H2Y.2H2O a 70-80 oC por 2h. Resfriar em dessecador. Pesar 1,9 g e dissolver a 250 mL. Solução tampão pH 10: Dissolver 6,4 g de NH4Cl em água, adicionar 57 mL de NH4OH e dissolver a 100 mL Agitar vigorosamente o fraco de leite de magnésia. Pesar imediatamente, com o auxílio de um conta gotas, não mais que 0,3 g da amostra em um béquer. Adicionar algumas gotas de HCl concentrado (apenas o necessário para completa dissolução). Usando no máximo 25 mL de água, transferir quantitativamente a amostra para um erlenmeyer de 125 mL. Adicionar 2 mL de solução tampão NH4OH/NH4Cl pH 10. Colocar uma pequena quantidade do indicador Ério T (chamar o professor antes de colocar o indicador). Titular com solução de EDTA 0,02 mol/L até que a cor da solução mude de vinho para azul. Repetir o procedimento pelo menos mais duas vezes. Calcular a porcentagem de hidróxido de magnésio no leite de magnésia. Calcular o desvio padrão relativo. Discutir os resultados baseado, pelo menos, no questionário acima. Comparar este resultado com o obtido na volumetria de neutralização. Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 33 EXPERIMENTO 12 DETERMINAÇÃO IODIMÉTRICA DE VITAMINA C EM COMPRIMIDO OU PÓ A titulometria de óxido redução envolve reações em que ocorrem transferências de elétrons. A vitamina C (C6H8O6), ou ácido ascórbico (com massa molar igual a 176,13 g mol-1) é facilmente oxidado ao ácido dehidroascórbico. A análise de ácido ascórbico normalmente é realizada através de reação com um agente oxidante, a qual deverá ser conduzida o mais rapidamente possível, visto que o ácido é facilmente oxidado pelo próprio oxigênio do ar. A semi-reação de oxidação do ácido ascórbico é a seguinte: O HO OH O HO HO O O HO HO O O + 2 H+ 2 e - + E o = - 0,390 V Ácido Ascórbico (Vitamina C) Ácido Deidroascórbico Já a semi-reação em que o iodo está envolvido é dada por: I2 + 2 e- 2 I- E o = + 0,535 V Ou ainda poderemos ter essa representação como sendo: I3- + 2 e- 3 I- E o = + 0,536 V O iodo é um oxidante de poder moderado, de tal modo que oxida o ácido ascórbico somente até ácido deidroascórbico. A reação global envolvida na titulação é: O HO OH O HO HO O O HO HO O O + 2 H+ 2 I - + ΔE o = + 0,145 V Ácido Ascórbico (Vitamina C) Ácido Deidroascórbico I2 + Neste experimento será realizada a determinação da concentração de vitamina C contida em uma amostra de comprimido efervescente, utilizando a técnica de titulação de óxido-redução baseado na reação de oxidação da vitamina C pelo iodo (I2) . Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 34 Conforme a vitamina C é oxidada pelo iodo, este se transforma em iodeto (I-). Quando o ponto final é atingido (toda vitamina C foi oxidada), o excesso de iodo irá interagir com a solução de amido (indicador) e formar um complexo de cor azul, indicando o final da titulação. I2 + amido (indicador) → complexo azul É importante salientar que embora a vitamina C seja muito estável quando seca, ela é rapidamente oxidada pelo oxigênio dissolvido na solução. Dessa forma as amostras devem ser imediatamente analisadas após a dissolução, a fim de se evitar erros nas determinações. PRÁTICA 1) Preparo da amostra: o Pesar um comprimido de aspirina efervescente em uma balança semi-analítica, anotar a massa; o Transferir o mesmo para um béquer e colocar 50 mL de água e esperar parar a efervescência; o Transferir o conteúdo do béquer para um balão volumétrico de 100,0 mL e completar o volume do mesmo com água destilada. 2) Determinação da Vitamina C. Utilizando pipeta volumétrica, pipetar exatamente 25,00 mL da solução para um erlenmeyer de 125 mL; Adicionar 5,0 mL de amido (solução indicadora) ao erlenmeyer; Fazer ambiente da bureta com solução de iodo 0,025 M e preencher a bureta com a mesma solução. Titular a solução de vitamina C com I2 0,025 M até o aparecimento de um complexo de cor azul e anotar o volume de iodo gasto. Repetir a determinação acima mais duas vezes. 3) QUESTIONÁRIO 1) Calcule o volume médio da solução de I2 gasto na titulação e o desvio padrão. 2) Calcular a quantidade de vitamina C em mg e em g (gramas) na amostra, comparando seu resultado com o da embalagem. 3) Calcular o erro relativo na determinação. Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 35 EXPERIMENTO 13 DETERMINAÇÃO DE DIPIRONA SÓDICA POR IODIMETRIA A dipirona (ácido 1-fenil-2,3-dimetil-5-pirazolona-4-metilaminometanossulfônico) (Figura 1) é o analgésico antipirético mais utilizado no Brasil. Quimicamente, a dipirona é um derivado 5- pirazolônico com a presença de um grupo metanossulfônico na estrutura 1. É comercializada principalmente na forma sódica em diferentes formulações farmacêuticas (solução oral, injetável, comprimidos e supositórios). A Farmacopéia Brasileira preconiza a iodimetria para a determinação quantitativa da dipirona sódica (matéria-prima). A titulação iodimétrica da dipirona está baseada na oxidação, em meio ácido, do grupo metanossulfônico a sulfato, de acordo com a reação: RHSO3- + I3- + H2O RSO42- + 3I- + 3H+ A fórmula estrutural da dipirona sódica é apresentada a seguir: N N N CH2 CH3 O CH3 CH3 SO3- Na+ C13H16N3NaO4S Massa Molar: 333,34 g/mol Figura 1 - Fórmula estrutural da dipirona sódica A detecção do ponto final da titulação será realizada pela adição de amido ao meio reacional de modo que ao primeiro excesso de iodo no meio ocorra a formação de um complexo de coloração azul intensa entre o iodo e o amido. Protocolo de Análise: Quantitativo Dissolva 0,200 g da amostra em 10 ml de ácido clorídrico 0,01 M previamente arrefecido em água gelada. Titule imediatamente, gota a gota, com iodo 0,05 M. Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 36 Dissolva por agitação o precipitado formado, antes de cada adição suplementar de iodo 0,05 M. No fim da titulação, junte 2 ml da solução de amido 1%. Titule até coloração azul, persistente durante 2 min, pelo menos. Durante a titulação a temperatura da solução não deve ultrapassar 10°C. Para tal pode se deixar o béquer em um banho de gelo por 2 minutos sob agitação ocasional. Decorrido este tempo proceder à titulação. Cada 1 ml de iodo (I2) 0,05 M corresponde a 16,67 mg de C13H16N3NaO4S. Protocolo de Análise: Qualitativo Identificação: Pese aproximadamente 20 mg de dipirona sódica e transfira‐a para um tubo de ensaio. Adicione 1 mL de peróxido de hidrogênio concentrado (aproximadamente 100 volumes) a tubo de ensaio e dissolva o sólido. Observe as mudanças. Dado: caso o sólido seja realmente a dipirona sódica irá aparecer uma cor azul que vai se desvanecendo para dar lugar a uma coloração vermelha intensa em poucos minutos. Acidez ou Alcalinidade: Qualitativo A uma solução 5% m/v de amostra de dipirona sódica, adicionar 0,1 mL do indicador fenolftaleína.Não mais do que 0,10 mL de NaOH 0,02 mol/L, deverão ser necessários para mudar a cor do indicador para róseo. Você deverá realizar a determinação quantitativa e o primeiro teste qualitativo. Obtenção e Tratamento dos dados: Solução utilizada como titulante:_______________ CRótulo = __________ mol/L Fcorreção = _________ Volume gasto de titulante: V1 = ______ mL e V2 = ______ mL Vmédio = ________ mL. Massa de amostra pesada: m1 = ______ g e m2 = ______ g mmédia = _______ g. Teor encontrado: _________ %. Parecer Quantitativo: Liberado Não Liberado Parecer Qualitativo: Aprovado Reprovado Norma: A amostra para ser liberada deve conter no mínimo 99% e no máximo 100,5% de dipirona sólida. Situação Problema Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 37 Brasília, 29 de julho de 2005 Lotes de dipirona são interditados A Anvisa determinou a interdição cautelar, em todo país, de três lotes do analgésico e anti‐térmico Dipimed (dipirona sódica), solução oral, fabricado pela Medquímica Indústria Farmacêutica Ltda, de Juiz de Fora (MG). Os números dos lotes interditados são: 23503L, 04104L, 012304L, data de fabricação 11/2003, 09/2004 e 03/2004, respectivamente. Também estão interditados os lotes 77004S, 15584S, 12974S, data de fabricação 06/2004, 12/2004 e 10/2004, do Dipimed, em comprimidos. Os resultados de análises realizadas nesses lotes do medicamento foram insatisfatórios em relação a aspecto, determinação de PH, dissolução e teor do princípio ativo (dipirona sódica). Os produtos estão interditados por 90 dias, período em que a empresas tem direito à contraprova do laudo oficial. Durante esse prazo, os lotes interditados não podem ser comercializados nem consumidos. Informação: Assessoria de Imprensa da Anvisa 1) Quais dos testes acima você realizou no experimento de hoje? 2) Quanto ao teste de alcalinidade e acidez, suponhamos que o farmacêutico responsável pela análise tenha gasto um volume de 0,40 mL de NaOH 0,02 mol/L para mudar a coloração da fenolftaleína, o que você poderá concluir sobre a amostra com relação a este teste? 3) Cite três pontos que você julga que foram essenciais para o seu sucesso (ou fracasso) no experimento de hoje. 4) Como você diferenciaria um teste qualitativo de um teste quantitativo. 5) Ao terminar essa aula suponha lhe seja pedido para realizar a determinação de acetilcisteína em uma formulação farmacêutica, porém você nunca ouviu falar sobre a dosagem de tal substância. O que você faria para resolver seu problema? Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 38 EXPERIMENTO 14 ANÁLISE DE UMA AMOSTRA DE ÁGUA OXIGENADA POR IODOMETRIA A água oxigenada comercial pode ser titulada pelo método iodométrico ou pelo método permanganométrico. Sob aspectos, a titulação com KMnO4 é menos indicada devido às interferências causadas pelos produtos preservativos e estabilizantes presentes, tais como ácido bórico, ácido salicílico ou ácido benzóico e glicerol. Desta forma, o método iodométrico é o de melhor escolha. Neste procedimento o peróxido de hidrogênio reage com íons iodeto em meio ácido, segundo a equação: H2O2 + 2 I- + 2 H+ I2 + 2H2O Esta reação é muito lenta, mas pode ser catalisada por íons molibdato, MoO42-. Na prática a solução de água oxigenada deve ser diluída a uma solução equivalente a 2 volumes ou menos – lembrar que o Perhidrol tem 120 volumes de oxigênio e é aproximadamente 33% (m/m). Para uma solução de H2O2 comercial 20 volumes, transferem-se exatamente 10,00 mL para um balão volumétrico de 250 mL e dilui-se com água destilada. Desta diluição, titulam- se alíquotas de 25,00 mL. Comercialmente a água oxigenada está disponível numa formulação de “porcentagem em massa” ou como soluções aquosas de 10, 20, 40 ou 100-volumes. Aqui o número de volumes corresponde a 10 vezes seu volume de O2 medido a 101,325 kPa (760 mmHg ou 1 atm) e 0 oC. Uma solução 10 volumes (1 mL da solução produzirá 10 mL de O2(g) nas CNTP) é 3% (m/v) em H2O2. PRÁTICA Importante: Os reagentes deverão ser adicionados na ordem exatamente na ordem descrita a seguir. Caso essa ordem de adição dos reagentes não seja obedecida a análise resultará em erros. Diluir, em um balão volumétrico de 250,0 mL; 1,0 mL da amostra de água oxigenada recebida (concentrada). Complete o volume com água destilada e homogeneíze a solução. Pipetar uma alíquota de 25,0 mL da última solução e transfira-a para um erlenmeyer de 250 mL. Adicionar 100 mL de ácido sulfúrico 1 mol/L. Pesar 1,0 g de iodeto de potássio (KI) e transfira para o erlenmeyer e agite a mistura. Em seguida adicione 3 gotas de uma solução neutra de molibdato de amônio, (NH4)2MoO4 a 3% (m/v). Titular com solução padrão de tiossulfato de sódio padrão 0,1 mol/L, até coloração levemente amarela. Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 39 Adicione 1,0 mL de amido 1% ao erlenmeyer em que se está realizando a titulação e, continue a adição de tiossulfato gota a gota até viragem do indicador (viragem: azul para incolor). Obs.: Cuidado com a cor original da solução ao adicionar-se o amido. Se ficar violeta, e não azul, isto demonstra que esta solução é imprópria para servir de indicador. Deve-se preparar outra solução de amido 1%. Calcular a concentração de H2O2 na amostra em mol/L; % (m/v) e em g/L. Pelas reações envolvidas, nota-se que cada mol de H2O2 (massa molar = 34,01 g/mol) reage com 2 mols de iodeto de potássio (KI) para produzir 1 mol de I2 que irá reagir com 2 mols de Na2S2O3. Assim a quantidade de matéria em H2O2 é igual a quantidade de matéria em S2O32-, dividida por 2. Semi-reações envolvidas: I2 + 2 e- 2 I - Eo = + 0,535 V H2O2 + 2H+ + 2 e- 2 H2O Eo = + 1,763 V S2O62- + 2 e- 2 S2O32- Eo = + 0,10 V Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 40 EXPERIMENTO 15 ANÁLISE DE UMA AMOSTRA DE ÁGUA OXIGENADA POR PERMANGANOMETRIA O peróxido de hidrogênio (H2O2) é normalmente encontrado em soluções que contêm cerca de 6%, 12% ou 30% de peróxido de hidrogênio em água, conhecidas como soluções de peróxido de hidrogênio a 20 volumes, 40 volumes e 100 volumes, respectivamente. Essa terminologia se baseia no volume de oxigênio liberado quando uma solução é decomposta por aquecimento até a ebulição. Nestas condições, 10 mL de H2O2 a 100 volumes libera 100 mL O2 na CNTP. A reação seguinte ocorre quando se adiciona a solução de permanganato de potássio (KMnO4) à solução de peróxido de hidrogênio em ácido sulfúrico diluído: 2 MnO4- + 5 H2O2 + 6H+ 2Mn2+ + 5 O2 + 8 H2O Essa reação é a base do método de análise descrito a seguir. É boa prática usar uma concentração razoavelmente elevada de ácido e uma velocidade e uma velocidade baixa de adição para reduzir a formação de dióxido de manganês (MnO2), que é um catalisador efetivo na decomposição do peróxido de hidrogênio. Quando se fizer uso de soluções ligeiramente coloridas ou soluções de KMnO4 muito diluída, recomenda-se o uso de ferroína como indicador. PRÁTICA Diluir, em um balão volumétrico de 100,0 mL; 2,5 mL da amostra de água oxigenada recebida (concentrada). Homogeneizar a solução. Pipetar uma alíquota de 10,00 mL da última solução e transfira-a para um erlenmeyer de 125 mL. Titular com uma solução padrão de KMnO4 0,02 mol/L até o aparecimento da primeira cor rósea permanente. Repetir a titulação mais duas vezes. Obs.: Duas determinações consecutivas não devem diferir de mais de0,10 mL. Calcular a concentração de H2O2 na amostra em mol/L; % (m/v), e em g/L. Exercício: Demonstre que cada 1 mL de KMnO4 0,02 mol/L equivale a 1,701 mg de H2O2 ou 0,56 mL de O2. Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 41 EXPERIMENTO 16 DETERMINAÇÃO DE FORMOL EM UMA AMOSTRA O aldeído fórmico é um gás (PE = -21 oC) incolor, de cheiro característico, irritante e bastante solúvel em água. Formalina, formaldeído ou formol é uma solução concentrada de metanal (CH2O 30,02 g/mol) em água. Algumas denominações são Formalina 100% ou Formalina 40, que significa que se tem 40 g de metanal por cada 100 mL de solução. Esta solução geralmente é apresentada com um título de 37,5 % a 40 % (m/v) de formaldeído. A densidade desta solução é de aproximadamente 1,081 g/cm3. Este último valor varia ligeiramente dependendo da concentração de metanol presente como anticongelante e preservativo. O aldeído fórmico é usado como desinfetante, na conservação de cadáveres e de peças anatômicas, na fabricação de plásticos, de medicamentos e de explosivos. Dependendo da finalidade em que se vai dar para uma solução de formol é importante certificar-se da sua concentração. Para tal podem ser empregadas várias metodologias, sendo que uma das mais simples seria aquela denominada de titulação de óxido-redução. Nesta determinação o formol é colocado na presença de um excesso de iodo (I2), um oxidante fraco, em meio básico. A reação envolvida é apresentada a seguir: C O H H + I2 (excesso) + 3OH- C O H -O + 2I- + 2H2O Formol Ânion metanoato Iodo em meio básico A quantidade de iodo (I2) em excesso é determinada facilmente pela titulação deste com tiossulfato de sódio (Na2S2O3), de acordo com a estequiometria a seguir: I2 + 2Na2S2O3 2I- + Na2S4O6 + 2Na+ Ou simplesmente I2 + 2S2O32- 2I- + S4O62- Dessa forma o volume de I2 consumido pelo formol é dado pela diferença de I2 adicionado inicialmente e o volume I2 consumido ao final pelo Na2S2O3. )()()( 322222 OSNaItotalIformolI VVV −= Protocolo de Análise: Quantitativo Em um balão de volumétrico de 100 mL contendo 2,5 mL de água e 1 mL de uma solução 8,5% m/v de NaOH, introduza 1,00 mL da solução a ser analisada. Agite e dilua a 100 mL com água destilada. Transfira 10 mL desta solução para um erlenmeyer de 125 mL e adicione 30 mL de uma solução de I2 0,05 mol/L. Misture e em seguida adicione 10 mL de NaOH 8,5% m/v. Após 15 minutos, adicione 25 Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 42 mL de H2SO4 5,5% m/v. Titule com tiossulfato de sódio (Na2S2O3) 0,1 mol/L, até uma cor levemente amarelada sinalizando a proximidade do ponto final da titulação. Adicione 2 mL de uma solução de amido 1% (recentemente preparada). Continue lentamente a titulação com Na2S2O3 0,1 mol/L, até o desaparecimento da coloração azul escura. 1 mL de I2 0,05 mol/L é equivalente a 1,501 mg de CH2O. Obtenção e Tratamento dos dados: Solução de I2: CRótulo = __________ mol/L Fcorreção = _________ Solução de Na2S2O3: CRótulo = __________ mol/L Fcorreção = _________ Volume gasto de titulante: V1 = ______ mL e V2 = ______ mL Vmédio = ________ mL. Teor encontrado: _________ % m/v. Teor encontrado: _________ % m/m Norma: A amostra para ser liberada deve conter no mínimo 37,5% e no máximo 40% m/v de metanal. Parecer Quantitativo: Liberado Não Liberado _____________________________________________ ________________________________________________ Analista 1 Analista 4 _____________________________________________ ________________________________________________ Analista 2 Analista 5 _____________________________________________ ________________________________________________ Analista 3 Analista 6 Uberaba, _________ de ______________________ de __________. Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 43 EXPERIMENTO 17 DETERMINAÇÃO DE Fe3+ E FERRO TOTAL EM PRODUTOS DE INTERESSE FARMACÊUTICO Uma grande variedade de distúrbios relacionados com anemia (deficiência em ferro) podem ser corrigidos ingerindo-se pílulas (comprimidos) de “ferro”. Em geral, estes comprimidos ou soluções contém sais ferrosos mais outros ingredientes. Três produtos comerciais típicos são Fergon (Sterling), Feosol (Smith & Kline) e Fer-in-Sol (Mead- Johnson), que são vendidos na forma de drágeas (pílulas) ou solução e são facilmente encontrados em farmácias. O Fergon é um comprimido (tablete) baseado em gluconato ferroso, o Feosol um comprimido baseado em sulfato ferroso (FeSO4) e o Fer-in-Sol uma solução de sulfato ferroso. Nesta experiência, a quantidade do íon férrico (Fe3+) por comprimido (que deve ser muito pequena) e quantidade de ferro total (Fe3+ + Fe2+) por comprimido serão determinadas por meio de titulação de óxido-redução, combinado iodometria e dicromatometria. As reações envolvidas são apresentadas a seguir: IODOMETRIA I2 + 2 e- 2 I - Eo = + 0,535 V Fe2+ + e- Fe3+ Eo = + 0,771 V S2O62- + 2 e- 2 S2O32- Eo = + 0,10 V DICROMATOMETRIA 6 Fe2+ + Cr2O72- + 14 H+ 6 Fe3+ + 2 Cr3+ + 7 H2O PRÁTICA É necessário preparar uma solução padrão de dicromato de potássio (K2Cr2O7) de concentração 0,05 mol/L e outra de tiossulfato de sódio (Na2S2O3.5H2O) de concentração 0,1 mol/L. Aproximadamente 30 comprimidos de Fergon ou Feosol são pesados, pulverizados em almofariz e depois mantidos em um pesa-filtro fechado até serem usados. O Fer-in-Sol já é uma solução. Titulação do ferro (III) por iodometria Dissolver 5 g de uma amostra precisamente pesada, em 100 mL de água, 10 mL de HCl concentrado (12 mol/L). Adicionar em seguida 3 g de KI. Agitar fortemente e deixar a solução repousar por 5 a 10 minutos dentro de um armário (no escuro). Depois, titular o iodo liberado com uma solução padrão de tiossulfato de sódio, usando-se uma solução 1% (m/m) de amido como indicador. Calcular quantos miligramas de Farmácia - Ciências Tecnológicas IV – Prof. Natal Junio Pires 44 Fe(III) existem por grama de amostra e quantos miligramas de Fe(III) existem por comprimido. Titulação do ferro (II) com K2Cr2O7 0,05 mol/L Pesar precisamente de 1,0 a 1,5 g de amostra e dissolver numa mistura de 75 mL de água e 15 mL de HCl concentrado (12 mol/L) em um erlenmeyer. Aquecer a solução resultante à ebulição e adicionar, gota a gota, e sob agitação, uma solução 15% (m/v) de SnCl2, até a solução problema se tornar incolor. Depois disso, colocar duas gotas a mais deste último reagente à solução, que em seguida deve ser resfriada sob fluxo de água da torneira, com agitação constante. À amostra fria adicionar, de uma só vez, 10 mL de uma solução 5% (m/v) de HgCl2 (Cuidado: TÓXICO!), após o que deverá aparecer um precipitado branco leitoso. Após não mais do que dois minutos verter, sobre a solução a ser titulada, 15 mL da solução de Zimmermann.1 Após a redução, resfriar, adicionar 5 a 10 gotas do indicador de difenilamina e titular com uma solução padrão de dicromato de potássio 0,05 mol/L. Calcular quantos miligramas de ferro existe por grama de amostra e quantos miligramas de ferro existem por comprimido.
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