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UNAM Facultad de Estudios Superiores ZARAGOZA Análisis de Fármaco y Materias Primas II

DETERMINACIÓN DE AGUA EN AMPICILINA

Semestre: 5to Grupo: 1552 No. De Equipo: 2 Fecha: 16 de Noviembre del 2016

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Revisó informe

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Nombre del alumno Evaluación Experimental Informe Becerril Bonilla Juan Gómez Barrera Antonio Rosas Torres Sandra F. Sandoval Ávila Adriana

Bitácora

I.-Antecedentes Existe una gran diversidad de métodos analíticos para la determinación del contenido de agua en diferentes tipos de muestras, estos pueden basarse en las propiedades físicas, eléctricas o químicas del agua; entre los métodos podemos encontrar la determinación de humedad basada en el método Karl Fischer, recibe este nombre debido a que la reacción fue descubierta por el científico alemán del mismo nombre, es considerada como la más fiable y más ampliamente aceptada. La valoración de Karl Fischer es un clásico método usado en química analítica que utiliza una valoración coulométrica o volumétrica, para determinar trazas de agua en una muestra, se utiliza como método de referencia para numerosas sustancias. La valoración se puede realizar de forma volumétrica o coulométrica. En el método volumétrico se añade una solución Karl Fischer que contiene yodo hasta que se advierte la primera traza de yodo sobrante. La cantidad de yodo convertido se determina a partir del volumen en bureta de la solución Karl Fischer con contenido en yodo. En el método coulométrico, el yodo que toma parte en la reacción se genera directamente en la célula de valoración por oxidación electroquímica de yoduro hasta que se detecta una traza de yodo sin reaccionar. Puede utilizarse la ley de Faraday para calcular la cantidad de yodo generado a partir de la cantidad de electricidad consumida. Principio de la reacción El método Karl Fischer puede basarse en dos principios distintos de aplicación si bien la reacción es la misma: Valoración Coulombimétrica. Valoración Volumétrica. El principio fundamental se basa en la reacción de Bunsen entre el yodo y el dióxido de azufre (SO2) en un medio acuoso. Karl Fischer descubrió que esta reacción podría ser modificada para utilizarse en la determinación de agua en un sistema no acuoso conteniendo un exceso de dióxido de azufre. Las reacciones químicas involucradas en la titulación KF son las descritas a continuación: ROH + SO 2 + RN → (RNH )SO 3 R(RNH )SO 3R + 2RN + I2 + H 2O →(RNH)SO R 2(RNH)1 (ROH = Alcohol) (RN = Base Durante la medición se genera de forma electroquímica yodo (mediante la oxidación del ion yoduro en el electrodo de generación) que junto con el dióxido de azufre y en presencia de un alcohol (generalmente metanol, al 20 %) y una base reaccionan con el agua. De acuerdo a la Ley de Faraday

n=(1/zF)(l)(t) En donde: n es la cantidad de sustancia en moles del analito I la corriente de titulación en amperes (A) t el tiempo en segundos (s) z los electrones involucrados en la reacción (adimensional) F la constante de Faraday. (96 485,3383 C mol-1). Un coulomb C, es la cantidad de carga que es transportada por una corriente de un ampere en un segundo 1C = A · 1 s. Para producir un mol de una sustancia que requiere un electrón se necesita 96 485 C. En la reacción de Karl Fischer, 2 iones de yoduro con un total de dos electrones son convertidos a yodo, que reaccionan con el agua. 2 I-→ I2 → H2O Por lo tanto, 2 x 96 485 C son necesarios para un mol de agua ó expresado de otra forma, 1 mg de agua corresponde a 10.72 C. En otras palabras, la cantidad de yodo producido y, por lo tanto la cantidad de agua que ha reaccionado con el yodo, puede calcularse midiendo la corriente (amperes) y el tiempo (segundos), asumiendo que la cantidad total de la corriente ha sido utilizada para la producción del yodo. Descripción del sistema Sistema cerrado. El coulómetro está integrado por una celda electroquímica con dos compartimientos: el ánodo y el cátodo. La conducción de la corriente eléctrica a través de la celda se realiza con los electrodos de platino ubicados en ambos compartimientos. La implementación de la titulación coulombimétrica Karl Fischer para medir el contenido de agua es una parte integral de las mediciones de pureza que realiza la división de materiales orgánicos.

Aplicación Éste procedimiento es especialmente útil para determinar el contenido de humedad de aceites, de sales inorgánicas y de una extensa variedad de productos comerciales. Es

también de gran valor funcional orgánico puesto que se pueda hacer el estudio de cualquier reacción del que se produzca agua. Se considera que es apto para muestras con un gran contenido en humedad (análisis por volumetría) o con contenidos de agua dentro del margen ppm (coulométrica). II. Objetivo Determinar el % de agua contenido en una muestra comercial de cápsulas de ampicilina trihidratada por el método de Karl Fisher. III. Hipótesis Contiene entre 12,0 por ciento y 15,0 por ciento de agua (Para ampicilina trihidratada en 100mg de la muestra), según la Farmacopea de los Estados Unidos Mexicanos, Novena edición, Volumen 1, página 801-802. IV. Procedimiento experimental 1) Se midió 15 mL de etanol y se colocaron en el titulador con agitación. 2) Se adicionó reactivo de Karl-Fisher hasta que se tornó color marrón y se obtuvo una lectura de 80 mv y se tomó nota del volumen utilizado. 3) Juan Bonilla pesó una masa de 102.6 mg de tartrato de sodio en la balanza No. 3, se agregó a la mezcla de etanol con reactivo de Karl Fisher y se tituló con reactivo de Karl Fisher hasta que se tornó marrón. Se obtuvo una lectura de 80 mv y se tomó nota del volumen utilizado. 4) Se pesó una masa de 100.1 mg de tartrato de sodio, se agregó a la mezcla de etanol con reactivo de Karl Fisher y se tituló con reactivo de Karl Fisher hasta que se tornó marrón Se obtuvo una lectura de 80 mv y se tomó nota del volumen utilizado. 5) Se tomó una cápsula de ampicilina y se pesó una cantidad de 50.1 mg 6) Se agregó al titulador y se tituló con reactivo de Karl Fisher hasta que se tornó de un color marrón persistente y el equipo marcó 80 mv y se tomó nota del volumen utilizado. V. Propiedades e insumos Reactivo de Karl Fisher -SO2 Líquido PM: 64.06 g/mol P.Fus: -73ºC

Metanol Líquido PM: 32,04g/mol P.Fus:-98ºC P.Ebu: 64.7ºC

Tartrato de sodio dihidratado Sólido PM: 230.08 g/mol P. Fus: 120ºC

Ampicilina Sólido PM: 349.40 P. fus: 208ºC

P.Ebu: -10ºC Pureza: 99.98% Densidad: 1.25 g/mol

Densidad: 0.791g/mL Pureza: 99.5%

Pureza: 99% Densidad: 1.545 g/mL

-Piridina Líquido PM: 79.10g/mol P. Fus: -42ºC P. Ebu: 115ºC Pureza: 99.8& Densidad: 0.978g/mL -Yodo Sólido PM: 253.81g/mol Pureza:99.8% P. Fus:113ºC P. Ebu:184ºC

VI. Insumos Material -Probeta 50 mL

Equipo -Titulador de Karl Fisher (Metrohm Herisau. MultiBurette E485, Karl FisherTitrator E551) -Balanza Analítica No. 3 (Precisa XB22OA)

Reactivos -Reactivo de Karl Fisher -Tartrato de Sodio dihidratado RA -Capsula de ampicilina -Metanol RA

Masa pesada (mg) 102.6 100.1 50.2

Volumen gastado (mL) 3.27 3.6 2.1

VII. Resultados Sustancia Tartrato de sodio 1 Tartrato de sodio 2 Cápsula de ampicilina

Tartrato de sodio 1 230.08 mg 36 mg H2O

102.6 mg  X 𝑋 = 16.0535 mg H20

16.0535 mg 𝐻20 3.27 mL 𝑋1 mL KF 𝑋 = 4.9093 mg 𝐻20 Tartrato de sodio 2 230.08 mg 36 mg H2O 100.1 mgX X = 15.6624 mg H20 15.6624 𝑚𝑔 𝐻20 3.6 ml X1 mL KF 𝑋 = 4.3507 mg H20 Calculado P promedio, DS y CV. 𝑃𝑝𝑟𝑜𝑚𝑒𝑑𝑖𝑜 =

𝐷𝑆 = √

4.9093 + 4.3507 = 4.63 2

(4.9093 − 4.63)2 + (4.3507 − 4.63)2 = 0.394989848 1

𝐶𝑉 = (

0.394989848 ) (100%) = 8.531098228% 4.63

Corrección 4.63 mg H20  1 mL KF 𝑋  11.5 mL KF 𝑋 = 53.245 mg H20 53.245 mg 𝐻20 11.5 mL MeOH 𝑋100 mL MeOH 𝑿 = 𝟎. 𝟒𝟔𝟑 𝒈

𝑯𝟐𝟎 𝟏𝟎𝟎𝒎𝑳 𝑴𝒆𝑶𝑯

Cápsulas de ampicilina trihidratada 230.08 mg 36 mg H2O 50.2 mgX X = 7.8546 mg H20 4.63 mg 𝐻20 1 ml KF X2.1 mL KF 𝑋 = 9.723 mg H20 9.723 mg 𝐻20 50.2 mg ampicilina X100 mg ampicilina 𝑿 = 𝟏𝟗. 𝟑𝟔𝟖𝟓 𝐦𝐠 𝐇𝟐𝟎/𝟏𝟎𝟎 mg

VIII. Crítica a la técnica utilizada La práctica se realizó de una forma rápida y sencilla, por lo que la técnica es bastante eficiente en cuestión de tiempo, sin embargo el reactivo utilizado (ya estaba preparado), tenía cierto grado de degradación por lo que pudo haber afectado la determinación. IX. Análisis de resultados De acuerdo a los resultados obtenidos podemos observar que el valor de CV de la estandarización con tartrado de sodio fue mayor al 3 por ciento, lo que nos indica que no es reproducible y por lo tanto no confiable, esto se debe principalmente a que sólo se realizaron dos determinaciones, además de considerar que los reactivos utilizados no son nuevos y debido al tiempo que tienen en almacenamiento son más susceptibles a contaminarse con el agua del medio, lo que afecta drásticamente la determinación. Por otra parte, en la titulación debido a falta de tiempo solo fue posible realizar una determinación, el por ciento de contenido calculado en la capsula de ampicilina fue mayor al estipulado en la FEUM obteniendo un valor de 19.3685 por ciento, se considera que esto se debe a la caducidad de las cápsulas de ampicilina. X. Conclusiones La cápsula de ampicilina no cumple con las especificaciones según la Farmacopea de los Estados Unidos Mexicanos, novena edición, volumen 1, página 801-802, ya que indica que contienen entre 12,0 por ciento y 15,0 por ciento de agua, y el contenido de agua

calculado en una cápsula de ampicilina fue de 19.3685 por ciento, se recomienda realizar tres determinaciones para corroborar el por ciento de agua. XI. Grupo funcional cuantificado

Se cuantifico el contenido de agua en una muestra comercial de cápsulas de ampicilina.

XII. Referencias    

Farmacopea de los Estados Unidos Mexicanos, Noventa edición, Volumen 1, página 801-802, 233-234. K.A. Connors, Curso de análisis farmacéutico (ensayo del medicamento), Segunda edición, 1981, Editorial Reverté, España, página 522-523. Pickering W.F. Química analítica moderna, Editorial Reverté, España, 1980, página 401. The Merck Index, Doceava edición, E.U.A., 1996.

CUESTIONARIO 1. Indique como prepararía el reactivo de K.F. Adicional 125g de yodo en una solución de 670 mL de metanol y 170 mL de piridina, enfriar. Pasar dióxido de azufre seco a 100 mL de piridina, contenidos en una probeta graduada de 250 mL, sumergida en baño de hielo, hasta que el volumen llegue a 200 mL. Adicionar lentamente esta solución a la mezcla de yodo fría, agitar para disolver el yodo. Guardar en frasco color ámbar con tapón de vidrio protegido de luz y en refrigeración. 2. Explique el fundamento de la técnica El método Karl Fischer se utiliza como método de referencia para numerosas sustancias. Se trata de un procedimiento de análisis químico que se basa en la relación cuantitativa que se produce en el agua y un reactivo constituido por dióxido de azufre y yodo en piridina anhidra y metanol anhidro, de acuerdo a las siguientes reacciones: 3 C5H5N + I2 + H2O  2 C5H5N . HI + C5H5N . SO3 C5H5N . SO3 + CH3OH  C5H5N . HSO4CH3 La valoración se puede realizar de forma volumétrica o coulométrica. En el método volumétrico se añade una solución Karl Fischer que contiene yodo hasta que se advierte la primera traza de yodo sobrante. La cantidad de yodo convertido se determina a partir del volumen en bureta de la solución Karl Fischer con contenido en yodo. En el método coulométrico, el yodo que toma parte en la reacción se genera directamente en la célula de valoración por oxidación electroquímica de yoduro hasta que se detecta una traza de yodo sin reaccionar. 3. Escriba con que se estandariza el reactivo de K.F. y cuál es la reacción estequiométrica. Se realiza la estandarización utilizando tartrato de sodio en un disolvente no acuoso.

4. Precauciones al usar el equipo y la técnica.

Para hombres tener precaución con el manejo de piridina contenida en el reactivo de KarlFisher debido a que es altamente tóxica, provocando infertilidad. Es necesario el uso de trampas de humedad para no afectar los resultados de la determinación. Los desechos son altamente tóxicos. 5. Esquematice un equipo de Karl-Fisher

6. ¿Cómo funciona un equipo de Karl-Fisher? Los aparatos comerciales generalmente constan de un sistema cerrado, consistente en una o dos buretas automáticas y un vaso de titulación cubierto herméticamente, equipado con los electrodos necesarios y un agitador magnético. El aire en el sistema se mantiene seco con un desecante adecuado y el vaso de titulación se puede purgar mediante una corriente de nitrógeno o aires secos. 7. ¿Cómo detecta el punto final de la reacción? Después de que el agua reacciona con el yodo libre en la solución, se produce un cambio de color y el punto de final de la titulación puede determinarse electrométricamente utilizando un microamperímetro, debido a que se produce una diferencia de potencial en el seno de la reacción. 8. ¿Qué tipo de agua se puede cuantificar? No se puede realizar en muestras que contengan compuestos que consuman yodo debido a que la enmascaran, entre estos encontramos: tioles, ácido ascórbico, compuestos carbonílicos debido a la formación de acetales y cetales con el metanol, ácidos carboxílicos debido a que pueden presentar una reacción de esterificación con el metanol.

9. ¿En qué sustancias se puede hacer la determinación? El método coulombimétrico de Karl- Fischer (KF) es un método ampliamente usado en diversos sectores industriales interesados en conocer el contenido de agua presente en sus productos debido a las posibles reacciones de deterioro y/o especificaciones de calidad. Se puede emplear para determinar el contenido de humedad de aceites, de sales inorgánicas y de una extensa variedad de productos comerciales, ejemplos: medicamentes, alimentos, etc.