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UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS
(Universidad del Per, DECANA DE AMERICA)
FACULTAD DE FARMACIA Y BIOQUMICA
EAP de Farmacia y Bioqumica
CTEDRA DE QUMICA ANALTICA INSTRUMENTAL
Mesa: 2
Docente: Mg. Norma Anglica Carlos Casas
Alumnos:
Acua Alayo, Manuel Antonio 13040089
Castro Rojas, Elizabeth 13040129
Hijar Lpez, Julio Armando 13040011
Miranda Zevallos, Wilfredo Daniel 13040110
Palma Albino, Cleni Teodora 13040019
Santa Cruz, Luca del Pilar 13040062
Vsquez Quispe, Kelly Lizbet 13040030
Grupo de laboratorio: Viernes // 8:00 am. 2:00 pm.
Ciclo acadmico: 2014-II
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1. OBJETIVO
Aplicar el mtodo espectrofotomtrico para la determinacin
cuantitativa de un
principio activo por medio de la formacin de complejos
coloreados.
2. MARCO TERICO
El anlisis cuantitativo utilizando la espectrofotometra
UV-visible se puede
realizar a travs de una solucin patrn de concentracin conocida
seguido del
anlisis del compuesto desconocido. La concentracin de la
muestra
desconocida se calcular mediante la expresin siguiente:
= (
)
Donde: C = concentracin del problema
Cs = concentracin del patrn
Ap = absorbancia que presenta la muestra
As = absorbancia que presenta la muestra patrn
En este caso el clculo de la concentracin del problema depende
del hecho de
que problema y patrn se vean sometidos a un tratamiento
experimental
idntico. Adems ha de asumirse que existe proporcionalidad lineal
entre la
absorbancia y la concentracin, en el intervalo de
concentraciones objeto de
estudio; es decir, que si la solucin problema posee una
concentracin doble
que la solucin patrn, deber por tanto, mostrar doble valor de
absorbancia
que el patrn. Es frecuente utilizacin de dicha ecuacin en qumica
clnica,
como ejemplo tenemos la determinacin de cido rico por el
mtodo
propuesto.
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3. PARTE EXPERIMENTAL
3.1. Materiales, equipos y reactivos
Espectrofotmetro UVvisible, celdas de vidrio y de cuarzo
Pipetas volumtricas de 1,0; 2,5; 5,0 mL al centsimo, vasos
de
precipitados, fiolas de 10 mL.
Framicetina al 1% (FRAMIDEX), nitroprusiato de sodio al 10%,
acetona,
tetraborato de sodio (sol. saturada)
Fig. 1. Materiales y equipo. A. Espectrofotmetro UV-Vis. B.
Celdas de vidrio. C. Fiola
de 10mL. D. Pipetas de 1, 5, 10mL. E. Vaso de precipitacin
3.2. Mtodos
Se dispone de tres fiolas 10mL cada una, marcando
respectivamente
estndar (St), muestra problema (MP) y blanco (Bl).
Se midi 1mL de Framicetina al 1% (Framidex) y se coloc en la
fiola St.
Para la segunda se agreg un volumen adecuado de Framicetina a la
fiola
MP y en la ltima fiola se llen con 1mL de agua; ya que la
Framicetina es
incolora, no se puede leer en el espectrofotmetro UV-Vis es por
eso que
se le agrega otros compuestos para as poder colorearlo y tener
una
lectura.
A B
D E
C
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Para ello se pes 1g de nitroprusiato de sodio y se llev a una
fiola de
10mL para as tener una solucin al 10%, tambin se prepar una
solucin
sobresaturada de tetraborato de sodio disolviendo una cierta
cantidad
hasta que dejara de disolver.
Despus a cada una de las fiolas se les agrega de manera ordenada
lo
siguiente: 0.4mL de nitroprusiato de sodio al 10% que sirve para
poder
darle color a la Framicetina formando un complejo color prpura,
0.8mL de
acetona que ayuda a la solubilidad del compuesto y 2mL de una
solucin
sobresaturada de tetraborato de sodio que acta como un buffer;
luego se
llena con agua destilada hasta el aforo y se homogeniza.
Fig. 2. Fiolas con sus respectivas soluciones. A. Fiola que
contiene al blanco. B. Fiola
que contiene al estndar. C. Fiola que contiene a la muestra
problema
Una vez obtenidas las tres soluciones se espera 15 minutos para
que se
d la reaccin, pasado ese tiempo se procedi a realizar la lectura
en el
espectrofotmetro modelo GENESYS 10S UV-VIS MARCA THERMO
SCIENTIFIC a una longitud de onda ptima de 585nm, ubicando en
la
posicin del blanco al blanco (agua destilada); en la posicin 1
al blanco
preparado; en la posicin 2 a la sustancia estndar y en la
posicin 3 a la
muestra problema.
A B C
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4. RESULTADOS
4.1. Desarrollar los clculos previos. Detallar los clculos
del
factor de dilucin (FD)
Se diluy la muestra problema, se tom 1 mL de muestra y se
trasvas a
una fiola de 10 mL, por lo que el factor de dilucin (FD) es
10
1 se
trabaj con un estndar de concentracin conocida de 1000 g/mL.
Los datos dados por el espectrofotmetro UV-visible a =585 nm son
los
siguientes:
Para la muestra en blanco (agua ms acetona y ms
nitroprusiato
de Na) se obtuvo T% 60.7, pasando a absorbancia fue de
A=0.2168.
Para la solucin estndar se obtuvo T% 17.1, pasando a
absorbancia fue de As=0.767
Para la solucin problema se obtuvo T%17, pasando a
absorbancia
fue de Ap= 0.770
Para hacer la aplicacin de la frmula primero debemos tener en
cuenta
la absorbancia del estabilizador (Nitroprusiato de Na) y el
solvente
(acetona), para eso debemos restar estas absorbancias a las del
estndar
y de la muestra problema.
Absorbancia del estndar=As-A=0.767-0.2168=0.5502
Absorbancia de la solucin problema =Ap-A=0.770-0.2168=0.5532
4.2. Hacer los clculos de la concentracin de la Framicetina
en
la forma farmacutica expresados en mg/Ml
Aplicando la frmula:
= (
)
-
= (0.5532
0.5502) 1000 /
= 1005.4525 /
Pero recordemos que hemos hecho una dilucin para eso
multiplicamos
por el Factor de dilucin
= = 1005.4525
10
1
1
1000
= 10.054525 /
4.3. Concluya si la muestra se acepta o se rechaza por qu?
El fabricante nos dice que la concentracin de Framicetina
(sulfato de
neomicina) en el frmaco es 10 mg/mL
Sacando el porcentaje con respecto a lo que nos da el fabricante
con lo
que calculamos, nos da:
% =10.054525 /
10 / 100% = 100.54525%
La USP nmero 36 nos indica que el sulfato de neomicina, usado
como
ungento oftlmico contiene el equivalente al no menos de 90.0% y
no
ms del 135.0% de la cantidad declarada de neomicina1; por lo
que
nuestra muestra es ACEPTADA ya que est dentro del rango
permitido de
concentracin (90.0% < 100.54525% < 135.0%)
5. CUESTIONARIO
5.1. Desarrolle la ecuacin qumica del fundamento
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5.2. Cul es la ventaja de esta forma de cuantificacin?
Se puede emplear en condiciones tales que la contribucin de
los
interferentes, sobre las medidas se mantiene constante, con lo
cual se
puede realizar la oportuna correccin del error determinado por
el
interferente2
5.3. En qu consiste un patrn externo? Ejemplos prcticos
Este mtodo de anlisis se aplica en la determinacin de un
analito, en el
cual los componentes de la matriz de la muestra como tambin
los
reactivos usados en la preparacin de la misma no interfieren en
el
anlisis, es decir no se tiene un efecto de la matriz en la seal
medida.
Tambin se puede emplear en condiciones tales que la contribucin
de los
interferentes, sobre las medidas se mantiene constante, con lo
cual se
puede realizar la oportuna correccin del error determinado por
el
interferente.
Los estndares de calibrado seleccionados deben aproximarse tanto
en la
concentracin del analito como en su composicin de los
diferentes
componentes qumicos, presentes en la matriz de la muestra.
Este
requerimiento es aplicado en todos los mtodos de calibracin
propuestos3
Ejemplo 1: Se tienen tres muestras de agua potable A, B y C de
10 mL
cada una, en la cual se debe cuantificar la cantidad de cobre
presente por
absorcin atmica. Para ello, la muestra es filtrada, acidificada
con cido
ntrico y se diluye a un volumen final de 25 mL.
Posteriormente, se mide la respuesta instrumental de cada
muestra de
agua.
Adicionalmente, se prepara una serie de patrones de Cu en agua
destilada
y desionizada que tambin se acidifica y se mide su respuesta
instrumental
junto con una solucin blanco (solucin que no contiene analito).
Los
resultados obtenidos se presentan en la tabla 1.
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Tabla 1. Resultados obtenidos con una serie de estndares de
Cu y la solucin blanco.
Una vez que se calibra el instrumento, utilizando los estndares
y
aplicando el mismo procedimiento, se miden las muestras de agua
y se
registran los resultados que se presentan en la tabla 2.
Muestra Respuesta instrumental
A 0,39
B 0,45
C 0,41
Tanto los resultados obtenidos de las seales medidas
correspondientes
a las soluciones estndares como a las muestras, deben
corregirse
utilizando la medida del blanco. Luego se procede a realizar el
anlisis
estadstico de la data experimental y la grfica
correspondiente.
A partir de la grfica 1, se observa que la relacin entre la
respuesta
instrumental y la concentracin de los estndares de cobre,
muestran una
relacin lineal indicativo de que la respuesta instrumental es
directamente
proporcional a la concentracin. Por ello, es posible relacionar
la respuesta
del instrumento con el contenido de Cu en las muestras de agua,
y la cual
puede expresarse por la ecuacin 1:
Seal analtica (y) = constante x conc. Est. + Seal Blanco
(Ec.1)
Por mnimos cuadrados se obtiene:
Constante = 0,1 seal analtica/concentracin
Intercepto=5,5 E-17 seal analtica
Sustituyendo estos valores en la Ec.1 se obtiene
Cu(mg/L) Respuesta instrumental
0 0,001
1 0,1
2 0,2
3 0,3
4 0,4
5 0,5
6 0,6
7 0,7
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Seal (y) = 0,1 x concentracin de Cu (mg/L) + 5,5E-17, la cual se
utiliza
para determinar las concentraciones de Cu en las muestras de
agua
potable analizadas, y que se presentan en la tabla 3.
Fig. 3. Curva de calibracin sencilla para el cobre
Tabla 3. Resultados del anlisis de las muestras de agua en
concentracin
Nmero muestra Cu(mg/L)
A 9,75
B 11,25
C 10,25
* Resultados aplicando el factor de dilucin, al cual se someti
inicialmente
las muestras de agua.
EJEMPLOS PRCTICOS
Determinar aproximadamente en las muestras a analizar los
intervalos de concentracin para cada componente de inters
por
normalizacin.
Preparar estndares de concentraciones similares a los
intervalos
en los que van a estar en el problema los componentes de
inters.
Si el intervalo de concentraciones a determinar de un
componente
es estrecho se pueden usar distintos volmenes de una nica
disolucin estndar.
-
Si el intervalo es amplio preparar disoluciones de distinta
concentracin para que los volmenes inyectados no sean muy
distintos.
Preparar una curva de calibrado para cada componente de
inters
a determinar.
5.4. Determinar el valor de K de los datos obtenidos en la
preparacin de la curva de calibracin y observe si es
constante o no. Interprete AST/CST = K
En la solucin estndar (st):
Ast=0.5502
Cst=1000 /
=0.55320
1000 /= 5.532104
En la solucin problema (p):
Ap=0.5532
Cp=1005.4525 /
=0.5532
1005.4525 g/mL = 5.502104
El valor K de los datos obtenidos en la muestra estndar y
problema son
casi constantes (no tiene una diferencia significativa), esto
quiere decir que
la framicetina ser aceptada para su uso.
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5.5. Cmo se puede calibrar la influencia de la matriz en el
mtodo?
Las interferencias multiplicativas o de la matriz son causadas
por
componentes de la matriz que alteran la respuesta de la seal
del
componente analito en una forma proporcional a la seal (por
ejemplo
cambio en la pendiente de la lnea de calibracin)4
Una posibilidad para evitar el efecto matriz sera construir
siempre la recta
de calibrado tomando una muestra parecida a la muestra problema
pero
libre del constituyente a determinar (un blanco de muestra), y
aadirle
cantidades conocidas del constituyente para formar soluciones
patrn. Sin
embargo, esta aproximacin resulta, en numerosos casos,
impracticable,
pues el efecto matriz puede variar de una muestra a otra y
adems, no
siempre se puede disponer de una muestra sin el constituyente
en
cuestin.
La mejor alternativa, sin embargo, para soslayar el efecto
matriz es utilizar
la tcnica de las adiciones estndar, que consiste en la adicin
de
cantidades conocidas y crecientes del constituyente a la propia
muestra
problema, la lectura de las correspondientes respuestas
instrumentales y
la posterior construccin de la recta de adiciones estndar. La
posterior
cuantificacin del constituyente se realiza por extrapolacin de
la recta de
calibrado al punto del eje de abscisas donde la respuesta es
cero. El mayor
inconveniente de esta tcnica es que se necesita construir una
recta de
adiciones estndar para cada muestra que se quiera analizar, lo
cual
supone un incremento sustancial en el volumen de trabajo del
laboratorio.
La separacin del elemento objetivo de los elementos de la matriz
es una
forma eficiente de evitar tales problemas pero por lo general,
ocupa mucho
tiempo y es costosa. Por lo tanto, se escogen otros enfoques
para
minimizar las interferencias de la matriz tales como el mtodo
del estndar
interno, la compatibilizacin de matrices o el mtodo de adicin
de
estndar5
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6. DISCUSIN
Para cuantificar por espectrofotometra hay tres maneras, de las
cuales
necesitamos saber la longitud ptima, esta se obtiene de la curva
espectral; con
esta longitud podemos usarla indirectamente para cuantificar;
puesto que, este
dato es fundamental para hacer la curva de calibracin, y para
hacer las lecturas
de absorcin respectivas. Para mejorar esta cuantificacin, se usa
la
espectrofotometra de derivada, que tiene aplicacin para la
investigacin
farmacutica y toxicolgica en cualquiera de sus reas de aplicacin
para
contribuir al desarrollo de mejores medicamentos, tratamientos
ms eficaces de
intoxicaciones y la prevencin de reacciones indeseables. Esta
tcnica es
obtenida por diferenciacin de espectros ultravioleta y visible
permite una
medicin muy exacta de la longitud de onda de mxima absorbancia y
una
perfecta resolucin de los espectros, suministrando una
informacin de la
sustancia analizada mucho ms completa que el espectro original,
al tiempo
que permite eliminar las interferencias en las medidas, causadas
por la
presencia en el medio de la matriz biolgica, de excipientes,
disolventes6
Segn la revista IMBIOMET las concentraciones de los problemas se
obtendrn
por procedimientos que dependen del tipo de relacin obtenida: a)
si es lineal y
parte de cero, se determinar el factor de calibracin qumica (se
le llama as
para distinguirlo de la calibracin instrumental), que es el
inverso de la pendiente
de la recta, que a su vez es una constante y se denomina
absortividad; al
multiplicar el factor por las absorbencias de los problemas se
obtienen las
concentraciones buscadas. b) Si es una recta que no parte de
cero, entonces
las concentraciones buscadas se calcularn por regresin lineal.
c) Si la relacin
no es lineal, se debern aplicar otros modelos matemticos o en su
defecto,
interpolar en la grfica correspondiente para obtener los
resultados buscados.
Desafortunadamente, la comercializacin de juegos de reactivos ya
preparados
ha propiciado una prctica mala de laboratorio, que es el uso del
factor de
calibracin qumica (o cotangente), que proviene de un slo patrn
de
concentracin conocida en sustitucin de las curvas de calibracin,
olvidando
que esto slo es vlido cuando la relacin entre absorbencia y
concentracin es
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una lnea recta que parte de cero. Lo inconveniente de esta
prctica es que se
desconozca el tipo de relacin geomtrica y los lmites de
concentracin o
linealidad, en los que se cumple la ley de Beer. Adicionalmente
se ignora el
hecho de que estos lmites pueden cambiar, dependiendo de las
condiciones
de transporte y conservacin de los reactivos7
Se debe tomar en cuenta las interferencias que puede haber en
una
cuantificacin por comparacin con un estndar. Idealmente, los
estndares y
el blanco deberan contener exactamente la misma concentracin de
todos los
elementos de la matriz que la muestra excepto para el analito. A
menudo en la
prctica, esto no puede realizarse. Entonces, debe verificarse
que no existan
interferencias que comprometan la exactitud del resultado
analtico. Las
interferencias surgen debido a las diferencias en composicin de
la muestra
analizada y de los estndares externos y los blancos utilizados
para la
calibracin. Pueden subdividirse en interferencia por el blanco o
aditiva e
interferencia por la matriz o multiplicativa. Una interferencia
aditiva puede ser
causada por los componentes de la matriz que producen una seal
no
compensada independiente de la concentracin de analitos8 9
En la USP 36 se especifica los rangos de valores para el sulfato
de neomicina
en diferentes preparados, por ejemplo para una suspensin tica se
acepta para
valores entre 90% a 130%, para una crema o ungento con
hidrocortisona se
acepta el rango de 90% a 135%, as para un ungento de sulfato de
neomicina
con gramicidina se acepta un rango de 90% a 140%. En contraste
con nuestros
resultados. Una solucin oftlmica de sulfato de neomicina y
fosfato sdico de
dexametasona se acepta un rango de 90% a 130% y no de 90% a 135%
como
en nuestro caso.1
Todos los resultados analticos dependen de la medida final de
una propiedad
fsica o qumica del analito. Las valoraciones o titulaciones se
encuentran entre
los mtodos analticos ms precisos. En una valoracin, el analito
reacciona con
un reactivo estandarizado mediante una reaccin de estequiometria
conocida.
La cantidad de reactivo estandarizado necesario para alcanzar la
condicin de
-
equivalencia se relaciona con la cantidad de analito presente.
Por tanto, la
valoracin es un tipo de comparacin qumica10
En nuestra prctica, analizamos el contenido declarado de la
Framicetina
haciendo uso del mtodo externo en espectroscopia y comparndola
con otra
muestra de Framicetina a la misma concentracin, lo cual nos
arroj una
diferencia de 0.5% de concentracin con respecto al estndar, lo
cual nos indica
y corrobora la correcta concentracin de la Framicetina con
respecto a lo
declarado en concentracin y adems nos permite observar de manera
practica
la aplicacin del mtodo externo.
7. CONCLUSIONES
Concluimos que debe verificarse que no existan interferencias
que
comprometan la exactitud del resultado analtico, para ello se
minimizan
utilizando el mtodo del estndar interno, la compatibilizacin de
matrices o el
mtodo de adicin de estndar.
Se concluy que el rango de porcentaje de aceptacin de un frmaco
(USP) no
es el mismo para otro frmaco, as tenga el mismo principio
activo, es decir, el
rango de aceptacin cambia con respecto a todos los componentes
del frmaco
(principio activo y excipientes)
El mtodo del patrn externo nos permite realizar anlisis con
mayor exactitud
ya que solo se trabaja con 2 muestras y el error instrumental se
omite ya que
ambas se pueden analizar bajo las mismas circunstancias.
Se aplic el mtodo de Espectrofotomtrico para la determinacin
cuantitativa
de un principio activo como es la Framicetina en una solucin
oto-oftalmica por
medio de la formacin de complejos coloreados donde participaron
el
nitroprusiato de sodio, acetona y tetraborato de sodio
respectivamente.
8. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS
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31.
Farmacopea de los Estados Unidos de Amrica Formulario
Nacional.
Vol. 3; 2013 p. 4893
-
(2) D. C. Harris, Anlisis qumico cuantitativo, 6ta Edicin,
Reverte, Espaa
2007
(3) B. Welz, Atomic Absorption Spectrometry, 2da Edicin, VCH,
Alemania,
1985
(4) ANALISIS DE MINERALES Y ELEMENTOS TRAZA EN ALIMENTOS
[Acceso el 11 de setiembre del 2014]. Disponible en:
http://www.fao.org/docrep/010/ah833s/ah833s22.htm
(5) EVALUACIN DE MTODOS [Acceso el 11 de setiembre del
2014].
Disponible en: www.seqc.es/dl.asp?175.145.205.255.15.
(6) Farhat. La aplicacin de la espectrofotometra de derivada al
anlisis de
benzodiazepinas en medios qumicos, biolgicos y formas
farmacuticas
diversas. Universidad de Granada. (Acceso 6 de Setiembre del
2014).
2002 Disponible en:
http://dialnet.unirioja.es/servlet/tesis?codigo=12144.
(7) Alva S. Elvia M. Cabaas C. Programa de evaluacin de la
calidad entre
laboratorios. Revista IMBIOMET. Brito LAB-acta 2000;
12:85-92
(8) Skoog, D. West, D. Introduccin a la qumica analtica. 1 ed.
Barcelona:
Editorial Revert S.A.; 1986 p. 502
(9) Hernandez H. Lucas. Introduccin al anlisis instrumental.
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Editorial Ariel. 2002. p 413
(10) Campillo Seva N. Introduccin al anlisis qumico. Anlisis
Bioquimico.
Universidad de Murich. 2012. pp 8.