5. Wykonywanie analizy jakościowej i ilościowej produktów leczniczych

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego”

MINISTERSTWO EDUKACJI NARODOWEJ

Małgorzata Klimczak

Wykonywanie analizy jakościowej i ilościowej produktów leczniczych 322[10].Z1.01

Poradnik dla ucznia

Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy Radom 2007

„Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Społecznego” 1

Recenzenci: dr hab. n. farm. Anna Gumienniczek dr n. farm. Dorota Kowalczuk Opracowanie redakcyjne: mgr Alina Krawczak Konsultacja: dr hab. inż. Henryk Budzeń Poradnik stanowi obudowę dydaktyczną programu jednostki modułowej „Wykonywanie analizy jakościowej i ilościowej produktów leczniczych” 322[10].Z1.01 zawartego w modułowym programie nauczania dla zawodu technik farmaceutyczny. Wydawca Instytut Technologii Eksploatacji – Państwowy Instytut Badawczy, Radom 2007


SPIS TREŚCI 1. Wprowadzenie 3 2. Wymagania wstępne 5 3. Cele kształcenia 6 4. Materiał nauczania 7

4.1. Analiza jakościowa związków nieorganicznych i organicznych 7 4.1.1. Materiał nauczania 7 4.1.2. Pytania sprawdzające 12 4.1.3. Ćwiczenia 13 4.1.4. Sprawdzian postępów 16

4.2. Analiza ilościowa 17 4.2.1. Materiał nauczania 17 4.2.2. Pytania sprawdzające 22 4.2.3. Ćwiczenia 23 4.2.4. Sprawdzian postępów 28

5. Sprawdzian osiągnąć 29 6. Literatura 34


1. WPROWADZENIE

Poradnik będzie Ci pomocny w przyswojeniu wiedzy teoretycznej i nabyciu umiejętności praktycznych związanych z wykonywaniem analizy jakościowej i ilościowej produktów leczniczych.

W poradniku zamieszczono: − wymagania wstępne, czyli wykaz niezbędnych umiejętności i wiedzy, które powinieneś

mieć opanowane, aby przystąpić do realizacji tej jednostki modułowej, − cele kształcenia tej jednostki modułowej, − materiał nauczania (rozdział 4), który umożliwia samodzielne przygotowanie się do

wykonania ćwiczeń i zaliczenia sprawdzianów. Wykorzystaj do poszerzenia wiedzy wskazaną literaturę oraz inne źródła informacji. Obejmuje on również ćwiczenia, które zawierają:

− treść ćwiczeń, − sposób ich wykonania, − wykaz materiałów i sprzętu potrzebnego do realizacji ćwiczenia, − sprawdzian postępów, który umożliwi Ci sprawdzenie opanowania zakresu materiału po

zrealizowaniu każdego podrozdziału – wykonując sprawdzian postępów powinieneś odpowiadać na pytanie tak lub nie, co oznacza, że opanowałeś materiał albo nie,

− sprawdzian osiągnięć, czyli zestaw zadań testowych sprawdzających Twoje opanowanie wiedzy i umiejętności z zakresu całej jednostki. Zaliczenie tego ćwiczenia jest dowodem osiągnięcia umiejętności praktycznych określonych w tej jednostce modułowej. Jeżeli masz trudności ze zrozumieniem tematu lub ćwiczenia, to poproś nauczyciela

o wyjaśnienie i ewentualne sprawdzenie, czy dobrze wykonujesz daną czynność. Po opracowaniu materiału spróbuj rozwiązać sprawdzian z zakresu jednostki modułowej.


Schemat układu jednostek modułowych

322[10].Z1 Podstawy analizy i wytwarzania produktów

leczniczych

322[10].Z1.01 Wykonywanie analizy jakościowej i ilościowej produktów leczniczych

322[10].Z1.02 Pozyskiwanie i przetwarzanie roślinnych

surowców leczniczych

322[10].Z1.03 Analizowanie procesów technologicznych

produkcji leków


2. WYMAGANIA WSTĘPNE

Przystępując do realizacji programu jednostki modułowej, powinieneś umieć: − korzystać z różnych źródeł informacji, − przestrzegać przepisów bezpieczeństwa i higieny pracy, ochrony przeciwpożarowej oraz

ochrony środowiska, − organizować stanowisko pracy zgodnie z wymaganiami ergonomii, − udzielać pierwszej pomocy w stanach zagrożenia życia i zdrowia. − zadbać o stan wyposażenia oraz ład i porządek w miejscu pracy,


3. CELE KSZTAŁCENIA W wyniku realizacji programu jednostki modułowej powinieneś umieć:

− wykonać podstawowe czynności laboratoryjne, − obsłużyć sprzęt, aparaturę oraz urządzenia stosowane w laboratoriach, − wypełnić dokumentację laboratoryjną, − wykonać oznaczenia z zakresu analizy jakościowej związków nieorganicznych

i organicznych, − określić tożsamość surowców farmaceutycznych i środków leczniczych, − pobrać i przygotować próbki do badań, − przeprowadzić wybranymi metodami analizę jakościową i ilościową, klasyczną

i instrumentalną leków, surowców farmaceutycznych i produktów leczniczych, − obliczyć wyniki analizy ilościowej z wykorzystaniem metod matematycznych, graficznych i

statystycznych, − przechować zgodnie z zasadami próbki analityczne substancji leczniczych, − zastosować metody wagowe, miareczkowe i instrumentalne do badania czystości

i zawartości substancji leczniczych, − ocenić czystość surowców i produktów leczniczych, − dokonać rozdziału leków złożonych metodą: destylacji, ekstrakcji, wytrącania osadów,

sączenia, przemywania, wirowania, krystalizacji, − zinterpretować wyniki przeprowadzonych badań, − zastosować obowiązujące normy oceny jakości produktów leczniczych i surowców

różnego pochodzenia, − zastosować zasady Dobrej Praktyki Laboratoryjnej.


4. MATERIAŁ NAUCZANIA

4.1. Analiza jakościowa związków nieorganicznych i organicznych

4.1.1. Materiał nauczania

Organizacja pracy i wyposażenie laboratorium. W celu zapewnienia bezpieczeństwa w laboratorium należy przestrzegać następujących

zasad: − używaj zawsze fartucha, okularów ochronnych i rękawic ochronnych, − podczas pracy w laboratorium noś odpowiednie obuwie na podeszwie antypoślizgowej,

długie włosy powinny być krótko upięte, − przed przystąpieniem do pracy zapoznaj się z kartami charakterystyk substancji

niebezpiecznych, dotyczącymi danego ćwiczenia, − na stanowisku pracy gromadź wyłącznie sprzęt i odczynniki niezbędne do wykonywania

ćwiczenia, − prace z substancjami łatwopalnymi i żrącymi wykonuj pod sprawnym wyciągiem, − prace z substancjami łatwopalnymi (eter, chloroform) wykonuj z dala od ognia, − zapoznaj się z lokalizacją sprzętu ratunkowego oraz drogami ewakuacji, − w laboratorium nie wolno pić, jeść, żuć gumy, − nie prowadź głośnych rozmów w czasie ćwiczeń, nie używaj telefonu komórkowego, − nie pipetuj ustami, nie badaj smaku analizowanych substancji, − utrzymuj porządek na stanowisku w trakcie pracy, − odstawiaj wszystkie odczynniki na miejsce, − odpady chemiczne składaj do właściwych pojemników, − po zakończeniu ćwiczenia uprzątnij stanowisko pracy, − po zakończeniu ćwiczeń umyj dokładnie ręce.

Przepisy bezpieczeństwa i higieny pracy obowiązują na terenie laboratorium. W laboratorium znajduje się sprzęt do usuwania skutków wypadków: sprzęt ochrony

przeciwpożarowej (gaśnica śniegowa i proszkowa, koc gaśniczy), zestaw adsorbentów i środków do neutralizacji rozlanych chemikaliów, apteczka ze środkami pierwszej pomocy. O każdym wypadku przy pracy należy natychmiast powiadomić nauczyciela.

Postępowanie w nagłych wypadkach Skaleczenia Ranę przemyć wodą utlenioną, obejrzeć, czy nie tkwią w niej odłamki szkła. Z rany

można usunąć, przy pomocy pęsety, wyłącznie luźno leżące szklane odłamki, nie wolno penetrować wnętrza rany. Zranienie należy zabezpieczyć jałowym opatrunkiem.

Oparzenia termiczne Pierwsza pomoc polega na ochładzaniu uszkodzonego miejsca dużą ilością bieżącej

zimnej wody. Oparzenie chemiczne Pierwsza pomoc polega na natychmiastowym zmyciu żrącej substancji dużą ilością

bieżącej zimnej wody. W przypadku oparzenia zasadą należy przemyć oparzone miejsce w celu zobojętnienia 1% roztworem kwasu octowego lub borowego, przy oparzeniu kwasem


oparzone miejsce należy przemyć 1% roztworem wodorowęglanu sodu. Jeżeli oparzenie jest rozległe, to należy skonsultować się z lekarzem.

Ciało obce w oku Pierwsza pomoc polega na przemywaniu uszkodzonego oka dużą ilością bieżącej wody

przez co najmniej 10 minut, przy szeroko rozwartej powiece, pamiętając aby strumień wody nie był zbyt silny.

Zatrucie W przypadku zatrucia parami substancji należy wyprowadzić poszkodowanego

z laboratorium i ulokować go wygodnie w pobliżu otwartego okna. W cięższych przypadkach należy wezwać pomoc lekarską. W przypadku połknięcia substancji toksycznej należy podać do wypicia czystą wodę i wezwać lekarza.

Porażenie prądem Należy wyłączyć instalację elektryczną. Udzielić pierwszej pomocy. Natychmiast wezwać

pomoc lekarską. Postępowanie w razie pożaru Należy natychmiast ewakuować ludzi z zagrożonego pomieszczenia, wyłączyć źródła

ognia (instalację gazową i elektryczną). Laboratorium wyposażone jest w różne środki gaśnicze: gaśnice, koce gaśnicze, piasek i wodę. Dobór odpowiedniego sposobu gaszenia zależy od rodzaju płonącego materiału i wielkości pożaru.

Postępowanie w przypadku awarii sieci gazowej W przypadku awarii sieci gazowej, należy zamknąć główny zawór gazowy, wyłączyć

wszystkie źródła ognia, ewakuować ludzi z zagrożonego laboratorium i otworzyć szeroko okna.

Wyposażenie laboratorium Pomieszczenia laboratorium wyposażone są w instalację wodną, gazową, elektryczną

i wentylacyjną. Podstawowy sprzęt w laboratorium: stół laboratoryjny z szufladami, półkami i szafkami, dygestorium z pełnym wyposażeniem. Podstawowy sprzęt laboratoryjny: − szklany (zlewki, kolbki stożkowe, lejki, cylindry miarowe, probówki, bagietki szklane,

szkiełka zegarkowe, kolby miarowe, pipety, biurety), − metalowy (statywy, łączniki, łapy, kółka, trójnogi, trójkąty, szczypce),

porcelanowy (parownice, łyżki, tygle), − gumowy (węże, korki), − z tworzyw sztucznych (łyżki, statywy do pipet, tace, koszyczki), − drewniany (łapy), − ponadto komory chromatograficzne, pipety automatyczne, aparat do wywoływania

chromatografów. Urządzenia:

− suszarka laboratoryjna, − łaźnia wodna, piaskowa, − wirówka, − piec do spalania, − destylarka do wody, − lampa kwarcowa laboratoryjna.

Sprzęt i aparatura pomiarowa: − wagi laboratoryjne i analityczne,


− areometr, pehametr, potencjometr, kolorymetr, refraktometr, polarymetry, spektrofotometry UV i VIS, chromatografy gazowy lub cieczowy HPLC, spektofotometr płomieniowy,

− odczynniki chemiczne do wykonania przewidzianych w programie zadań, butle z wodą destylowaną. Dokumentacja laboratoryjna Każdy uczeń powinien posiadać odpowiedni zeszyt (dziennik laboratoryjny), w którym

podczas wykonywania ćwiczeń dokonuje zapisu: obserwacji, naważek, wyników. W zeszycie przeprowadza obliczenia i analizę błędów. Dobra Praktyka Laboratoryjna Zasady Dobrej Praktyki Laboratoryjnej zostały wprowadzone formalnie

„Rozporządzeniem Ministra Zdrowia z dnia 4 czerwca 2003 r. w sprawie kryteriów, które powinny spełniać jednostki organizacyjne wykonujące badania substancji i preparatów chemicznych oraz kontroli spełnienia tych kryteriów” (Dz. U. Nr 116, poz.1103). Dobra Praktyka Laboratoryjna jest systemem zapewnienia jakości badań, określającym zasady organizacji jednostek badawczych wykonujących nie kliniczne badania z zakresu bezpieczeństwa i zdrowia człowieka i środowiska, w szczególności badania substancji i preparatów chemicznych wymagane ustawą i warunki, w jakich te badania są planowane, przeprowadzane i monitorowane, a ich wyniki są zapisywane, przechowywane i podawane w sprawozdaniu. Celem Dobrej Praktyki Laboratoryjnej jest promowanie jakości i wiarygodności uzyskiwanych wyników badań, od momentu ich planowania, aż po właściwe przechowywanie danych źródłowych i sprawozdań, tak aby możliwe było prześledzenie toku badania lub jego całkowite odtworzenie. Zasady Dobrej Praktyki Laboratoryjnej dotyczą tak całości działania laboratorium, jak i poszczególnych etapów procesu analitycznego. Szczególnie istotne są Zasady Dobrej Praktyki Laboratoryjnej w następujących procesach: − pobierania i przygotowywania próbek, − walidacji metod, − kalibrowania aparatury, − gospodarki chemikaliami, − dokumentowania i nadzoru nad sporządzoną dokumentacją.

Pobranie próbki do analizy Partia produktu to cała ilość materiału tej samej jakości, którą mamy ocenić na podstawie

analizy. Wielkość partii określają normy przedmiotowe. Próbka pierwotna to porcja materiału pobrana jednorazowo z wielu miejsc wybranych

losowo za pomocą zgłębników, czerpaków. Próbka jednostkowa – próbka pierwotna pobrana z mniejszego opakowania (worka,

skrzyni, beczki). Próbka ogólna – połączone próbki pierwotne pobrane z partii materiału, stanowi 1‰

partii. Średnia próbka laboratoryjna – zmniejszona, wymieszana próbka ogólna zamknięta

hermetycznie, wysłana do laboratorium. Z tej próbki pobieramy próbkę do badań.

Metody oczyszczania i rozdziału związków chemicznych Destylacja jest metodą rozdziału wieloskładnikowych mieszanin ciekłych czyli

oczyszczania substancji lotnych. Polega ona na odparowaniu najbardziej lotnego w danych warunkach ciśnienia i temperatury składnika, następnie na skropleniu par i zebraniu skroplonej


cieczy (destylatu). W trakcie ogrzewania cieczy prężność pary wzrasta aż do chwili, gdy staje się równa ciśnieniu atmosferycznemu i rozpoczyna się wrzenie czyli parowanie w całej objętości cieczy. Rozróżnia się cztery typy destylacji: destylację prostą, destylację frakcyjną, destylację z parą wodną i destylację pod zmniejszonym ciśnieniem.

W destylacji prostej pary cieczy poddaje się skropleniu przez bezpośrednie oziębianie, co pozwala tylko na zagęszczenie składników mieszaniny w poszczególnych coraz wyżej wrzących frakcjach. Stosujemy ją w przypadku, gdy temperatury wrzenia destylowanych cieczy zawarte są w granicach 40-150oC.

W czasie destylacji frakcyjnej pary cieczy podążają ku górze kolumny destylacyjnej ulegając w tym czasie częściowemu skropleniu. Utworzony kondensat spływa w dół kolumny i spotyka się z dążącymi ku górze gorącymi parami. Dochodzi do wymiany cieplnej pomiędzy dwiema fazami, a pary wzbogacają się w składnik bardziej lotny. Stosujemy ją w przypadku, gdy rozdzielanie mieszaniny przez jednorazową prostą destylację jest niewystarczające, zazwyczaj, gdy różnice temperatur wrzenia są mniejsze od 80oC.

Destylacja z parą wodną jest metodą oczyszczania substancji stałych i ciekłych, nie mieszających się z wodą, lotnych zaś z parą wodną. Metodę tę stosuje się do destylacji cieczy lub ciał stałych o wysokich temperaturach wrzenia lub do wydzielania lotnego z parą wodną składnika ze złożonych mieszanin.

Destylacja pod zmniejszonym ciśnieniem służy do oczyszczania lub rozdzielania cieczy o bardzo wysokich temperaturach wrzenia (znacznie powyżej 200 °C) lub takich, które ulegają znacznemu rozkładowi przed osiągnięciem temperatury wrzenia pod ciśnieniem atmosferycznym.

Metody ekstrakcyjne Ekstrakcja w układzie ciecz-ciecz to proces przenoszenia substancji rozpuszczonej

w jednej fazie ciekłej do drugiej fazy ciekłej, nie mieszającej się z pierwszą. Jedną fazą ciekłą jest zwykle roztwór wodny, drugą organiczny rozpuszczalnik lub mieszanina rozpuszczalników, które trudno mieszają się z wodą. Aby szybko osiągnąć równowagę między fazami trzeba zwiększyć i odnawiać powierzchnię zetknięcia faz poprzez ręczne lub mechaniczne wstrząsanie całości. Do ekstrakcji i rozdzielania warstw nie mieszających się ze sobą cieczy używa się rozdzielaczy. Ekstrakcję analitu z fazy wodnej prowadzi się używając rozpuszczalników o gęstości mniejszej lub większej niż gęstość wody. Ekstrakcję w układzie ciało stałe – ciecz przeprowadza się w sytuacji gdy trzeba wyekstrahować z próbki stałej składnik rozpuszczalny w użytym rozpuszczalniku.

Krystalizacja to sposób oczyszczania substancji stałych, opierający się na różnicy rozpuszczalności danego związku w danym rozpuszczalniku w różnych temperaturach. Substancja powinna rozpuszczać się bardzo dobrze na gorąco, a słabo po oziębieniu. Przy krystalizacji stosuje się kolbę kulistą zaopatrzoną w chłodnicę zwrotną. Źródłem ciepła najczęściej jest płaszcz grzejny ewentualnie łaźnia wodna.

Odwirowanie osadu to sposób oddzielenia osadu od roztworu. Przeprowadza się je w probówkach stożkowych, przy użyciu wirówki.

Analiza chemiczna Analiza chemiczna – zespół czynności prowadzących do ustalenia składu chemicznego,

jakościowego i ilościowego badanej substancji. Analizę chemiczną dzieli się tradycyjnie na dwa zasadnicze działy – analizę jakościową i ilościową.

Analiza jakościowa ma za zadanie określić skład jakościowy badanego ciała tzn. ustalenie z jakich pierwiastków, grup atomów lub związków chemicznych ciało to się składa. Analiza jakościowa zajmuje się wykrywaniem i identyfikacją składników ciała.


Zadaniem analizy ilościowej jest określenie ilości pojedynczych składników (pierwiastków, jonów, itp.) w badanej substancji. Analiza chemiczna stanowi nierozerwalną całość i często te same reakcje chemiczne, zjawiska fizyczne i fizykochemiczne mogą służyć zarówno do wykrywania, identyfikacji jak i do oznaczania danego pierwiastka.

Metoda analityczna to określony sposób postępowania, według którego wykonuje się analizę (wykrywanie lub oznaczanie).

Technika analityczna to grupa metod analitycznych opartych na tej samej zasadzie fizycznej.

Klasyczna analiza jakościowa Klasyczna, mokra analiza jakościowa polega na tym, że do badanego roztworu dodaje się

odczynnika chemicznego, pod wpływem którego zachodzi jakaś zauważalna, charakterystyczna reakcja analityczna: roztwór zabarwia się, powstaje lub rozpuszcza się osad, wydziela się gaz. Odczynnik i substancja badana znajdują się w roztworze wodnym, są zdysocjowane, reakcja zachodzi między jonami.

Odczynniki stosowane w analizie jakościowej można podzielić na specyficzne, selektywne, grupowe, charakterystyczne i maskujące.

Odczynniki specyficzne – w określonych warunkach dają reakcję z danym jonem, pozwalają go wykryć w obecności innych jonów.

Odczynniki selektywne – dają podobną reakcję z pewną ograniczoną grupą jonów. Odczynniki maskujące – łączą się z jonem ubocznym, wyłączają go z udziału w roztworze. Odczynniki grupowe – wytrącają pewną określoną kategorię jonów z roztworu

w pewnych określonych warunkach; pozwalają na rozdzielenie jonów znajdujących się w badanym roztworze na grupy analityczne.

Odczynniki charakterystyczne – służą do wykrywania poszczególnych jonów w obrębie grupy analitycznej.

Jakościowa analiza kationów Podstawą systematycznej analizy kationów jest wynik reakcji z odczynnikiem grupowym.

Systematyczna analiza jakościowa kationów opiera się na ich podziale na grupy analityczne. Każda z nich posiada odpowiedni odczynnik grupowy.

Grupa I Do I grupy kationów zaliczamy następujące jony:Ag+,Hg2

2+,Pb2+. Odczynnikiem grupowym jest kwas solny HCl, z którym wymienione jony tworzą chlorki nierozpuszczalne w wodzie i rozcieńczonych kwasach. PbCl2 jest rozpuszczalny w gorącej wodzie.

Grupa II Do II grupy kationów zaliczamy następujące jony: Hg2+, Bi3+, Cu2+, Cd2+, Sn2+, Sn4+,

As3+,As5+,Sb3+,Sb5+.Odczynnikiem grupowym jest roztwór AKT - amid kwasu tiooctowego, CH3CSNH2 w 0,3 mol/l HCl. Iloczyny rozpuszczalności siarczków metali tej grupy są bardzo małe, łatwo je przekroczyć przy małym stężeniu jonów S2- powstałych na skutek dysocjacji siarkowodoru w środowisku kwaśnym.

Grupa III Do III grupy kationów zaliczamy następujące jony:Al3+, Cr3+, Fe2+, Fe3+, Ni2+, Co2+,

Mn2+,Zn2+.Odczynnikiem grupowym jest roztwór AKT w obecności NH3.H2O i NH4Cl.

Kationy tej grupy wytrącają się w postaci siarczków lub wodorotlenków(Al3+,Cr3+). Grupa IV Do IV grupy kationów zaliczamy następujące jony: Ba2+, Sr2+, Ca2+.Odczynnikiem

grupowym jest (NH4)2CO3 w obecności NH4Cl i NH3.H2O. Kationy wytrącają się w postaci

węglanów. Grupa V


Do V grupy kationów zaliczamy następujące jony:Mg2+,NH4+,K+,Na+. Grupa V nie

posiada odczynnika grupowego, który by je strącił jednocześnie. Sole ich w większości są łatwo rozpuszczalne.

Jakościowa analiza anionów Podział anionów na grupy analityczne wg Bunsena. Podział ten jest oparty na reakcji

z jonami Ag+ i Ba2+. Grupa I Do grupy I anionów zaliczamy następujące jony: Cl-, Br-, I-, CN-, SCN-, Fe(CN)6

4-, Fe(CN)6

3-, ClO- (jony Ag+ wytrącają osady nierozpuszczalne w rozcieńczonym HNO3, jony Ba2+ nie tworzą osadów).

Grupa II Do grupy II anionów zaliczamy następujące jony: S2-, NO2-, CH3COO- (jony Ag+

wytrącają białe osady rozpuszczalne w rozcieńczonym HNO3, jony Ba2+ nie tworzą osadów). Grupa III Do grupy III anionów zaliczamy następujące jony: BO2-, SO3

2-, CO32-, C2O4

2- C4H4O62-

(jony Ag+ wytrącają białe osady rozpuszczalne w rozcieńczonym HNO3, jony Ba2+ wytrącają osady rozpuszczalne w rozcieńczonym HNO3

Grupa IV Do grupy IV anionów zaliczamy następujące jony: PO4

3-, AsO4-, AsO33-, S2O3

2-, CrO42-

Cr2O72- (jony Ag+ wytrącają barwne osady rozpuszczalne w rozcieńczonym HNO3, jony Ba2+

wytrącają osady rozpuszczalne w rozcieńczonym HNO3) Grupa V Do grupy V anionów zaliczamy następujące jony: NO3-, ClO3-, Mno4- ClO4-, (jony Ag+

nie wytrącają osadu, jony Ba2+ nie wytrącają osadu). Grupa VI Do grupy VI anionów zaliczamy następujące jony: SO4

2-, F-, SiF62-, (jony Ag+ nie

wytrącają osadu, jony Ba2+ wytrącają osad). Grupa VII Do grupy VII anionów zaliczamy następujące jony: SiO3

2- (jony Ag+ wytrącają żółty osad rozpuszczalny w HNO3, jony Ba2+ wytrącają biały osad rozpuszczalny w HNO3).

Analiza jakościowa związków organicznych Identyfikację związków organicznych rozpoczynamy od przeprowadzenia próby spalenia,

badania rozpuszczalności, oznaczania temperatury topnienia i wrzenia. Kolejno przystępujemy do wykrywania grup funkcyjnych charakterystycznych dla danej grupy związków. 4.1.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń.

1. Czy znasz zasady bezpieczeństwa obowiązujące w laboratorium? 2. Czy znasz zasady postępowania w przypadku pożaru? 3. Czy umiesz pobrać próbkę do badań laboratoryjnych? 4. Czy wiesz czym zajmuje się analiza jakościowa? 5. Czy wiesz jak postępować w przypadku oparzenia chemicznego? 6. Czy potrafisz podzielić kationy i aniony na grupy analityczne? 7. Czy potrafisz wyliczyć odczynniki grupowe? 8. Czy znasz sposoby identyfikacji kationu? 9. Czy wiesz co to jest systematyczna analiza anionów i kationów? 10. Czy wiesz na czym polega Dobra Praktyka Laboratoryjna? 11. Czy potrafisz wyjaśnić pojęcia: ekstrakcja i krystalizacja?


4.1.3. Ćwiczenia Ćwiczenie 1

Zmierz gęstość alkoholu izopropylowego za pomocą areometru i piknometru. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeczytać materiał nauczania z poradnika dla ucznia i poszerzyć wiadomości z literatury uzupełniającej,

2) uważnie przeczytać treść zadania, 3) napełnić alkoholem cylinder o pojemności 50 ml, 4) zanurzyć w alkoholu areometr, 5) odczytać poziom zanurzenia na skali, zapisać wynik w zeszycie, 6) napełnić piknometr alkoholem izopropylowym, 7) zważyć napełniony piknometr na wadze analitycznej, 8) zważyć taką samą objętość wody, 9) obliczyć gęstość wg wzoru

m D20= * 0,997 + 0,0012 [g/ml]

w m – masa badanej substancji w g w – masa takiej samej objętości wody w g 0,997 – gęstość wody 0,0012 – poprawka na ważenie w powietrzu wszystkie dane dotyczą temp. otoczenia 20oC 10) zapisać obserwacje i efekty pracy w zeszycie.

Wyposażenie stanowiska pracy: − poradnik dla ucznia, − literatura fachowa, − areometr, piknometr − szkło laboratoryjne, − waga analityczna, − tablice gęstości, − zeszyty, − przybory do pisania. Ćwiczenie 2

Rozpoznaj kationy w otrzymanej mieszaninie kationów. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeczytać materiał nauczania z poradnika dla ucznia i poszerzyć wiadomości z literatury uzupełniającej

2) uważnie przeczytać treść zadania, 3) przenieść część otrzymanej analizy do probówek, 4) przeprowadzić próby wstępne w celu identyfikacji kationu NH4

+,


5) przeprowadzić reakcje specyficzne jonów Fe2+, Fe3+, Mn2+, 6) dokonać rozdziału kationów na grupy analityczne dodając kolejne odczynniki grupowe, 7) po wytrąceniu grupy oddzielić osad przez wirowanie i przemyć wodą destylowaną, 8) przeprowadzić identyfikację kationu za pomocą reakcji charakterystycznych, 9) zapisać efekty pracy w zeszycie.

Wyposażenie stanowiska pracy: − poradnik dla ucznia, − literatura fachowa, − szkło laboratoryjne, − odczynniki chemiczne, substancje, − wirówka, − zeszyty, − przybory do pisania. Ćwiczenie 3

Rozpoznaj aniony w otrzymanej mieszaninie anionów. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:


2) uważnie przeczytać treść zadania, 3) przenieść część otrzymanej analizy do kilku probówek, 4) dodać odczynniki grupowe AgNO3 i BaCl2, 5) po otrzymaniu osadu sprawdzić jego rozpuszczalność w rozcieńczonym kwasie azotowym

(V), 6) po przeprowadzonych próbach zakwalifikować anion do jednej z grup analitycznych, 7) zidentyfikować anion w obrębie grupy za pomocą reakcji charakterystycznych, 8) przeprowadzić próbę z manganianem (VII) potasu, jeżeli anion należy do I, II, III i IV

grupy analitycznej anionów, 9) zapisać efekty pracy w zeszycie.

Wyposażenie stanowiska pracy: − poradnik dla ucznia, − literatura fachowa, − szkło laboratoryjne, − odczynniki chemiczne, substancje, − wirówka, − zeszyty, − przybory do pisania Ćwiczenie 4

Zbadaj tożsamość kwasu cytrynowego według Farmakopei Polskiej.


Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:


2) uważnie przeczytać treść zadania, 3) sprawdzić rozpuszczalność kwasu cytrynowego w 95o etanolu i eterze etylowym, 4) rozpuścić 50 mg substancji w 1 ml wody i zmierzyć pH roztworu, 5) przeprowadzić ostrożne ogrzewanie substancji, dokonać obserwacji, 6) wrzucić substancję do tetrachlorku węgla i obserwować czy tonie, 7) rozpuścić 1,0 g substancji w 10 ml wody, 8) przenieść po 2 ml roztworu do dwóch probówek, 9) zobojętnić roztwór w pierwszej probówce roztworem wodorotlenku sodu (20 g/l) i dodać

2 ml roztworu chlorku wapnia (100 g/l), 10) dokonać obserwacji a następnie zagotować, 11) do probówki drugiej dodać 0,25 ml etanolowego roztworu waniliny (10 g/l), odparować

na łaźni wodnej do sucha, 12) do suchej pozostałości dodać 0,1 ml kwasu siarkowego (178 g/l), ogrzewać 15 min.,

obserwować zabarwienie, 13) dodać do analizy wody, obserwować zabarwienie, 14) następnie dodać do analizy wodorotlenku amonu (96 g/l), obserwować zabarwienie, 15) zapisać efekty pracy w zeszycie.

Wyposażenie stanowiska pracy: − poradnik dla ucznia, − literatura fachowa, − szkło laboratoryjne, − pehametr, − odczynniki chemiczne, substancje, − waga analityczna, − łaźnia wodna, − zeszyty, − przybory do pisania Ćwiczenie 5

Zbadaj czystość azotanu srebra według Farmakopei Polskiej. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:


2) uważnie przeczytać treść zadania, 3) rozpuścić 5 g substancji w 50 ml wody, 4) obserwować przezroczystość roztworu, 5) przenieść po 5 ml roztworu do 4 probówek, 6) do pierwszej probówki dodać 0,1 ml roztworu czerwieni fenolowej i obserwować

zabarwienie, 7) do drugiej probówki dodać 0,1 ml roztworu zieleni bromokrezolowej,


8) do trzeciej probówki dodać 5 ml wody, 1 ml kwasu azotowego (287 g/l); 0,05 ml roztworu manganianu (VII) potasu (0,02 mol/l),

9) do czwartej probówki dodać kroplami wodorotlenek amonowy (96 g/l) do rozpuszczenia powstającego osadu,

10) do 10 ml roztworu wyjściowego dodać 10 ml wody, 4 ml kwasu solnego (105 g/l), silnie wytrząsnąć, ogrzać 5 min. na łaźni wodnej, przesączyć, odparować 12 ml przesączu i wysuszyć do stałej masy,

11) zapisać obserwacje i efekty pracy w zeszycie.

Wyposażenie stanowiska pracy: − poradnik dla ucznia, − literatura fachowa, − szkło laboratoryjne, − odczynniki chemiczne, substancje, − waga analityczna, − suszarka, − zeszyty, − przybory do pisania 4.1.4. Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) przeprowadzić reakcje charakterystyczne kationów i anionów? ¨ ¨ 2) przeprowadzić reakcje grupowe kationów i anionów? ¨ ¨ 3) identyfikować kationy i aniony? ¨ ¨ 4) identyfikować grupy funkcyjne? ¨ ¨ 5) oznaczyć gęstość piknometrem? ¨ ¨ 6) oznaczyć gęstość areometrem? ¨ ¨ 7) dokonać analizy mieszaniny kationów? ¨ ¨ 8) dokonać analizy mieszaniny anionów? ¨ ¨ 9) określić tożsamość środków leczniczych? ¨ ¨ 10) określić tożsamość substancji leczniczych? ¨ ¨ 11) określić czystość środków leczniczych? ¨ ¨ 12) określić czystość substancji leczniczych? ¨ ¨


4.2. Analiza ilościowa 4.2.1. Materiał nauczania Klasyczna (chemiczna) analiza ilościowa

Analiza wagowa (grawimetryczna) Analiza wagowa polega na dokładnym określeniu masy oznaczanego składnika.

Oznaczany składnik przeprowadza się w trudno rozpuszczalny osad. Do analizy wagowej należą metody, w których oznaczany składnik usuwa się z odważonej

próbki przez ogrzewanie i oblicza jego zawartość z ubytku masy. Wytrącanie osadu Osad w analizie wagowej musi być trudno rozpuszczalny, mieć ściśle określony skład

chemiczny, czysty i łatwy do sączenia. Strącenie osadu wykonuje się w zlewkach. Do rozcieńczonej, podgrzanej analizy dodaje się rozcieńczony roztwór odczynnika z pipety i miesza bagietką. Odczynnik strącający dodajemy w nadmiarze celem całkowitego wytrącenia osadu.

Oddzielanie osadu Osad należy oddzielić od roztworu macierzystego. Oddzielanie osadu od roztworu

macierzystego przeprowadza się poprzez sączenie na sączkach z bibuły lub lejki do sączenia pod zmniejszonym ciśnieniem. Jeżeli osad wymaga prażenia, oddzielamy go na sączkach z bibuły. Do sączenia, w zależności od tego czy osad jest grubo czy drobnokrystaliczny, stosujemy sączki gęste, średnie i rzadkie. Wielkość sączka dobieramy do masy osadu. Sączenie przeprowadza się przez lejek analityczny, w którym umieszcza się odpowiednio złożony sączek z bibuły. Lejek z sączkiem umieszcza się w statywie. Na początku ostrożnie zlewamy roztwór znad osadu po bagietce. Następnie przenosimy osad przy pomocy tryskawki. Aby pozbawić osad zanieczyszczeń należy przemyć go wodą destylowaną. Najczęściej przemywanie przeprowadza się na sączku. Osad zebrany na sączku przemywa się roztworem przemywającym z tryskawki. Przemywanie przez dekantację stosujemy wtedy, gdy cały osad opadł na dno. Przemywanie przeprowadza się w zlewce. Po przeniesieniu roztworu osad spłukuje się ze ścianek zlewki i ponownie pozostawia do opadnięcia. Klarowną ciecz przenosi się na sączek, a osad ponownie przemywa. Czynność powtarzamy 2-3 razy.

Sączenie pod zmniejszonym ciśnieniem przeprowadza się w tyglach szklanych z dnem porowatym, gdy osad przed ważeniem nie wymaga suszenia.

Suszenie i prażenie osadu Odsączony osad suszy się w suszarkach w odpowiedniej temperaturze. Suszy się

w suszarkach elektrycznych przez 1–2 godziny. Po wysuszeniu osad umieszcza się w eksykatorze (naczynie, w którym znajdują się substancje pochłaniające wodę), gdzie substancja stygnie, nie pochłania wilgoci i dwutlenku węgla.

Sączki z osadami wymagającymi prażenia umieszcza się w tyglu porcelanowym, spala w palniku gazowym, a następnie praży osad w piecu elektrycznym do stałej masy.

Analiza objętościowa (miareczkowa) Polega na tym, że do roztworu zawierającego oznaczaną substancję wprowadza się

niewielkimi porcjami – „miareczkami” – równoważną ilości odczynnika w postaci roztworu mianowanego tj. roztworu o dokładnie znanym stężeniu. Miano roztworu ustala się na substancję wzorcową. Zawartość oznaczanej substancji (w gramach) oblicza się na podstawie zmierzonej objętości zużytego roztworu mianowanego - „titrantu”. Celem określenia momentu, w którym została doprowadzona ilość odczynnika równoważna ilości składnika oznaczanego (tzw. PR – punktu równoważności), stosujemy odpowiednie wskaźniki (indykatory).


Wskaźnikiem jest najczęściej substancja zmieniająca barwę w chwili zakończenia reakcji między roztworem mianowanym a roztworem miareczkowanym, rolę wskaźnika może również pełnić odczynnik miareczkujący np. manganian (VII) potasu. Wskaźniki można podzielić na dwubarwne (oranż metylowy) i jednobarwne (fenoloftaleina). Wskaźniki zmieniają barwy odpowiednio do zmian zachodzących w roztworach: wskaźniki alkacymetryczne w zależności od zmian pH, redoks w zależności od zmian potencjału redoks.

Zamiast wzrokowego określenia punktu równoważności można dokonać indykacji punktu równoważności miareczkowania (PR) metodami instrumentalnymi (zmiany właściwości elektrycznych lub optycznych).

Moment w którym wskaźnik zmienia barwę nazywa się punktem końcowym miareczkowania (PK). Dążymy do tego aby punkt równoważności pokrywał się z punktem końcowym miareczkowania.

Typy metod miareczkowych: − miareczkowanie bezpośrednie – polega na tym, że oznaczany składnik miareczkuje się

roztworem odczynnika, − odwrotne – dodajemy określoną ilość titrantu w nadmiarze, czekamy aby zaszła reakcja,

a następnie odmiareczkowujemy nie zużytą część titrantu innym odpowiednio dobranym roztworem mianowanym,

− podstawieniowe – polega na tym, że miareczkuje się nie oznaczany składnik lecz jego podstawnik tzn. substancję, która jest produktem reakcji składnika oznaczanego z jakimkolwiek odczynnikiem. Klasyfikacja metod miareczkowych według typu reakcji zachodzącej podczas

miareczkowania. Alkacymetria Metody miareczkowe oparte na reakcji kwas – zasada, stosuje się je powszechnie do

oznaczania kwasów i zasad nieorganicznych i organicznych.

Kompleksometria Podstawą kompleksometrii jest reakcja tworzenia trwałego, trudno dysocjującego,

rozpuszczalnego związku kompleksowego. Najczęściej stosuje się edetynian sodu, powszechnie oznacza się go skrótem Na2EDTA. Metody kompleksometryczne stosuje się do oznaczania metali. Służą między innymi do oznaczania bizmutu w preparatach farmaceutycznych.

Redoksymetria Dział analizy miareczkowej oparty na reakcjach utleniania i redukcji. Należą do niego

między innymi metody manganometryczne i jodometryczne. Manganometria Dział analizy miareczkowej w której roztworem mianowanym jest manganian (VII)

potasu, za pomocą którego oznaczamy reduktory. Przebieg redukcji manganianu (VII) potasu zależy od odczynu środowiska. Funkcję wskaźnika pełni manganian (VII) potasu.

Jodometria Dział redoksymetrii oparty na odwracalnej reakcji:

J2 + 2e ↔ 2J- (potencjał normalny Eo=0,535 V)

Oznaczenia jodometryczne można podzielić na dwie grupy: substancje, których potencjały utleniające są niższe od potencjału układu J2/2J- (reduktory) miareczkujemy bezpośrednio mianowanym roztworem jodu. Substancje o wyższym potencjale utleniającym niż potencjału układu J2/2J- (utleniacze) utleniają jony jodkowe do wolnego jodu, który odmiareczkowuje się mianowanym roztworem tiosiarczanu sodu.

2S2O32- + J2 → S4O6

2- + 2J-


Wskaźnikiem w oznaczeniach jodometrycznych jest skrobia, która tworzy z jodem połączenie o szafirowym zabarwieniu.

Jod słabo rozpuszcza się w wodzie, dobrze rozpuszcza się w stężonym roztworze jodku potasu. Roztwory jodu przechowuje się w butelkach z ciemnego szkła. Miano roztworu jodu nastawia się na tlenek arsenu (III).

Miareczkowe metody wytrąceniowe. Argentometria Analiza wytrąceniowa polega na reakcji tworzenia się trudno rozpuszczalnego osadu

o ściśle określonym składzie chemicznym. W celu zauważenia końca miareczkowania stosuje się odpowiednie wskaźniki, które są właściwe dla danego oznaczania. Instrumentalne metody analizy Metody instrumentalne to metody analizy chemicznej oparte na wykorzystaniu zjawisk fizycznych lub fizykochemicznych. Do wykonania analiz konieczna jest odpowiednia aparatura fizyczna lub fizykochemiczna. Metody instrumentalne charakteryzują się dużą czułością w związku z tym dużą wykrywalnością i oznaczalnością. Ich stosowanie pozwala uzyskać wyniki w krótkim czasie. Metody instrumentalne można podzielić na: − metody optyczne i metody spektroskopowe, − metody elektroanalityczne, − metody rozdzielcze, − metody radiometryczne.

Metody optyczne i spektroskopowe to metody analityczne wykorzystujące światło i jego oddziaływanie na materię. Zalicza się do nich między innymi: − refraktometrię, − interferometrię, − polarymetrię, − nefelometrię, − turbidymetrię, − spektrofotometrię UV (zakres nadfioletu), − spektrofotometrię VIS (zakres światła widzialnego), − spektrofotometrię IR (zakres podczerwieni).

Metody elektroanalityczne. Wykorzystują zjawiska związane z przepływem prądu elektrycznego przez roztwory elektrolitów lub związane z reakcjami zachodzącymi na elektrodach, które są zanurzone w takich roztworach. Do metod elektroanalitycznych należą: − metody potencjometryczne, − metody elektrolityczne, − metody kulometryczne, − metody oparte na pomiarze przewodnictwa lub pojemności elektrycznej roztworu, − metody woltamperometryczne.

Metody rozdzielcze. Do najczęściej stosowanych instrumentalnych metod rozdzielczych należą: − chromatografia, − ekstrakcja, − elektroforeza.

Metody radiometryczne. Polegają na pomiarze promieniowania jądrowego emitowanego przez naturalne i sztuczne izotopy promieniotwórcze.

Spektrofotometria w świetle widzialnym tradycyjnie nazywana kolorymetrią, mimo, że klasyczne oznaczenie kolorymetryczne polega na wizualnej ocenie intensywności barw roztworów. W nowoczesnej kolorymetrii mierzy się absorbancję roztworu. Oznaczanie kolorymetryczne składa się z dwóch etapów. Pierwszy – otrzymanie barwnego połączenia


(etap chemiczny), drugi – pomiar absorpcji światła przez roztwór (etap fizyczny). Pomiar absorbancji możemy wykonać za pomocą różnych przyrządów: kolorymetru, fotokolorymetru i spektofotometru.

Chromatografia Chromatografia jest techniką rozdzielania mieszanin na poszczególne składniki pomiędzy

dwie nie mieszające się fazy z których jedna jest fazą nieruchomą (stacjonarną), druga jest fazą ruchomą. Fazą nieruchomą może być ciało stałe lub ciecz, a fazą ruchomą gaz, ciecz.

Chromatografia gazowa (GC) Chromatografia gazowa to wszystkie metody chromatograficzne, w których fazą ruchomą

jest gaz. Fazą nieruchomą może być ciało stałe lub ciecz. W związku z tym wyróżnia się chromatografię w układzie gaz-ciecz (podziałowa) i gaz-ciało stałe (adsorpcyjna).

Chromatografia cieczowa to wszystkie metody chromatograficzne, w których fazą ruchomą jest ciecz. Obecnie szerokie zastosowanie w analizie jakościowej i ilościowej znajduje chromatografia kolumnowa z użyciem eluentu (faza ruchoma) pod wysokim ciśnieniem tzw. HPLC chromatografia cieczowa wysokosprawna.

Chromatografia cienkowarstwowa (TLC) Chromatografia cienkowarstwowa (TLC) obejmuje procesy chromatograficzne, w których

fazę nieruchomą stanowi cienka warstwa adsorbentu, a fazę ruchomą rozpuszczalnik. Adsorbent o grubości ok. 0,2 mm umieszczony jest na płytkach szklanych, plastikowych, folii aluminiowej. Na płytkę chromatograficzną nanosi się substancję badaną i substancję wzorcową za pomocą mikropipety w odległości ok. 20 mm od krawędzi płytki. Po wyschnięciu płytki umieszcza się ją w komorze chromatograficznej z faza ruchomą. Po przejściu fazy ruchomej na wysokość ok. 15 cm wyjmujemy chromatogram i suszymy. W przypadku substancji barwnych lub po wywołaniu substancji odczynnikiem chemicznym (odczynnik reaguje z substancją tworząc z nią barwny produkt) ustalamy miejsce położenia plamki wizualnie w świetle widzialnym i UV, w przypadku substancji bezbarwnych stosujemy odpowiedni odczynnik wywołujący. Chromatografię cienkowarstwową używa się do badania tożsamości środków farmaceutycznych oraz badania zanieczyszczeń w środkach farmaceutycznych.

Stosunek wielkości przesunięcia badanej substancji do wielkości przesunięcia się rozpuszczalnika dla danego związku i dla danego rozpuszczalnika ma wartość stałą, zależną od współczynnika podziału – oznaczamy go symbolem Rf.

Znając wartość Rf substancji można wykryć ich obecność na podstawie położenia plamek. Ocena jakości produktów leczniczych Analiza środków farmaceutycznych polega na identyfikacji (badaniu tożsamości), badaniu

czystości i określaniu zawartości związków stosowanych w terapii. Oceny jakości środków leczniczych dokonuje się zgodnie z obowiązującymi normami.

Zbiór podstawowych wymagań (norm) odnoszących się do składu i jakości środków farmaceutycznych oraz metod badania surowców farmaceutycznych i leków znajduje się w Farmakopei Polskiej. Zawiera ona również podstawowe wymagania dla niektórych artykułów sanitarnych i opakowań środków farmaceutycznych. Związek chemiczny przed wprowadzeniem do lecznictwa musi odpowiadać, pod względem czystości, ściśle określonym wymaganiom. Wskazówki dotyczące określania zanieczyszczeń zawarte są w odpowiednich monografiach substancji. Oceny zanieczyszczeń dokonuje się w porównaniu z roztworami wzorcowymi lub próbami kontrolnymi. Preparat uznaje się za czysty jeśli zawartość zanieczyszczeń nie przekracza zawartości związków w próbie wzorcowej. Badanie czystości środków farmaceutycznych można również przeprowadzić posługując się metodami TLC i HPLC.

Badanie tożsamości polega na identyfikacji pierwiastków, kationów, grup funkcyjnych.


Do badania zawartości wykorzystuje się metody analizy ilościowej, klasyczne i instrumentalne. W badaniach ilościowych (zawartości) wykonujemy dwie równoległe próby a wynik jest średnią arytmetyczną.

Ocena i interpretacja wyników analizy chemicznej Czułość metody określa najmniejszą ilość substancji lub jej stężenie jakie można zmierzyć

daną metodą analityczną. Dokładność metody oznacza stopień zgodności z wartością rzeczywistą. Precyzja metody to zgodność uzyskanych wyników między sobą. Szacowanie niepewności pomiarów i metody obliczania niepewności pomiarowych. Niepewność pomiaru jest miarą rozrzutu wyników powtarzanych pomiarów badań.

Zapisując wynik analizy x należy napisać jednostkę podanej wartości i opatrzyć przedziałem niepewności ∆x:

x ± ∆x Z powodu występowania przypadkowych niepewności (błędów) pomiarowych

powtarzanie pomiaru daje różne wyniki. Otrzymane wyniki rozkładają się wokół wartości rzeczywistej a ich rozrzut zależy od dokładności prowadzonych badań.

Występowanie niepewności przypadkowych podlega pewnym prawidłowościom. Małe odchylenia od wartości rzeczywistej występują częściej niż odchylenia duże. Oszacowanie wartości niepewności przypadkowych można wykonać korzystając z metod statystyki matematycznej.

Oprócz statystycznie rozłożonych niepewności przypadkowych podczas badań mogą też wystąpić błędy grube i błędy systematyczne.

Błędy grube powstają w wyniku nieprawidłowego odczytu lub pomyłki osoby wykonującej analizę. Błędy grube powodują, że wyniki różnią się znacznie od pozostałych wyników i można je łatwo zauważyć.

Błędy systematyczne występują stale podczas wykonywania oznaczenia daną metodą. Ocena niepewności przypadkowych Wielokrotne powtarzanie analizy pozwala otrzymać serię wyników x1, x2, x3 ...... xn

gdzie n – liczba wykonanych pomiarów. Rzeczywista wartość analizy jest zbliżona do średniej arytmetycznej otrzymanych wyników x

xn

xii

n=

=∑1

1 Odchylenie standardowe jest miarą niepewności pojedynczego wyniku pomiaru.

( )σ =−

−=∑1

12

1nx xi

i

n

Miarą niepewności średniej arytmetycznej x jest:

( )σσ

x ii

n

n n nx x= =

−−

=∑1

12

1( ) Rozkład prawdopodobieństwa Gaussa daje możliwość obliczenia prawdopodobieństwa, że

dowolny wynik pomiaru znajduje się w zadanym przedziale wartości x.


W przedziale: ( x - σ , x + σ ) mieści się 68,27% wyników, ( x - 2 σ , x + 2 σ ) mieści się 95,45% wyników, ( x - 3 σ , x + 3 σ ) mieści się 99,73% wyników.

f(x)

x xσ 2σ 3σσ2σ3σ

2,14%2,14%

13,60%13,60%

34,13%34,13%

Rys 2. Krzywa Gaussa rozkładu niepewności przypadkowych. Wartości liczbowe określają procentowe prawdopodobieństwa pojawienia się wyniku pomiaru w wyznaczonych przedziałach.

4.2.2. Pytania sprawdzające

Odpowiadając na pytania, sprawdzisz, czy jesteś przygotowany do wykonania ćwiczeń. 1. Czy wiesz czym zajmuje się analiza ilościowa? 2. Czy znasz sposoby oddzielenia osadu ? 3. Czy potrafisz wyliczyć metody analizy miareczkowej? 4. Czy potrafisz scharakteryzować poszczególne sposoby przeprowadzania miareczkowania? 5. Czy wiesz jaki rodzaj reakcji zachodzi podczas miareczkowania kompleksometrycznego? 6. Czy wiesz na czym polegają metody manganometryczne? 7. Czy potrafisz scharakteryzować metody optyczne? 8. Na czym polega chromatografia cienkowarstwowa? 9. Co jest roztworem mianowanym w jodometrii? 10. Co to jest kolorymetria?


4.2.3. Ćwiczenia Ćwiczenie 1

Oznacz alkacymetrycznie kwas cytrynowy. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:

1) przeczytać materiał nauczania z poradnika dla ucznia i poszerzyć wiadomości z literatury uzupełniającej

2) uważnie przeczytać treść zadania, 3) odważyć na wadze analitycznej dokładnie ok. 0,50 g substancji, 4) rozpuścić substancję w 50 ml wody w kolbie stożkowej o pojemności 250 ml, 5) dodać 0,05 roztworu ml fenoloftaleiny, 6) miareczkować roztworem 0,5 mol/l wodorotlenku sodu, 7) obliczyć zawartość kwasu cytrynowego wykorzystując do obliczeń informację, że 1 ml

roztworu wodorotlenku sodu 0,5 mol/l odpowiada 32,02 mg bezwodnego kwasu cytrynowego,

8) zapisać efekty pracy w zeszycie.

Wyposażenie stanowiska pracy: − poradnik dla ucznia, − literatura fachowa, − szkło laboratoryjne: naczynko wagowe, zlewka, kolba stożkowa, biureta, pipety, − odczynniki chemiczne, substancje, − waga analityczna, − zeszyty, − przybory do pisania. Ćwiczenie 2

Oznacz metodą jodometryczną kwas askorbowy. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:


2) uważnie przeczytać treść zadania, 3) odważyć na wadze analitycznej dokładnie ok. 0,10 g substancji, 4) rozpuśćić substancję w 20 ml świeżo przegotowanej i ochłodzonej wody kolbie stożkowej

o pojemności 250 ml, 5) dodać do analizy 10 ml kwasu siarkowego o stężeniu 178 g/l, 6) dodać 1 ml skrobi (100g/l), 7) miareczkować roztworem jodu (0,05 mol/l) do pojawienia się trwałego niebieskiego

zabarwienia roztworu, 8) obliczyć zawartość kwasu askorbowego wiedząc, że 1 ml jodu 0,05 mol/l odpowiada

8,81 mg kwasu askorbowego, 9) zapisać wyniki pracy w zeszycie.


Wyposażenie stanowiska pracy: − poradnik dla ucznia, − literatura fachowa, − szkło laboratoryjne: naczynko wagowe, zlewka, kolba stożkowa, pipety, − odczynniki chemiczne, substancje, − waga analityczna, − zeszyty, − przybory do pisania. Ćwiczenie 3

Oznacz stratę masy po suszeniu w mieszance ziołowej. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:


2) uważnie przeczytać treść zadania, 3) rozdrobnić i przesiać mieszankę ziołową przez sito o wielkości oczek 0,5 mm, 4) wysuszyć naczynko wagowe w suszarce przez 2 h w temperaturze 105o C, 5) ostudzić naczynko w eksykatorze, 6) zważyć naczynko z dokładnością do czwartego miejsca po przecinku, 7) powtórzyć czynności suszenia i ważenia do uzyskania stałej masy naczynka wagowego,

wyniki nie powinny się różnić między sobą o więcej niż 0,0002 g, 8) odważyć dokładnie ok. 2 g mieszanki ziołowej i suszyć w temperaturze 105o C przez 2 h,

ochłodzić w eksykatorze, 9) zważyć naczynko z mieszanką (i ponownie suszyć do stałej masy), 10) obliczyć zawartość wody, 11) zapisać efekty pracy w zeszycie.

Wyposażenie stanowiska pracy: − poradnik dla ucznia − literatura fachowa, − zestaw sit, − szkło laboratoryjne: naczynko wagowe, − waga analityczna, − eksykator, − suszarka, − zeszyty, − przybory do pisania. Ćwiczenie 4

Oznacz glukozę w syropie przeciwkaszlowym. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:



2) uważnie przeczytać treść zadania, 3) uzupełnić otrzymany roztwór do kreski, w kolbie miarowej o pojemności 100 ml, wodą

z dodatkiem 2-3 kropli wodorotlenku amonu (96 g/l), 4) napełnić roztworem rurkę polarymetryczną o długości 1 dm, 5) wykonać pomiar skręcalności optycznej w temperaturze 20o C w świetle sodowym, 6) obliczyć procentową zawartość glukozy posługując się wzorem:

α *100 c=

l*[ α]D20

c – stężenie roztworu α – odczytany kąt skręcenia płaszczyzny polaryzacji (w stopniach)

αD20 – skręcalność dla linii D sodu (dcm)

l – długość rurki polarymetrycznej 7) zapisać obserwacje, wyniki i obliczenia w zeszycie.

Wyposażenie stanowiska pracy: − poradnik dla ucznia, − literatura fachowa, − polarymetr, − szkło laboratoryjne, − odczynniki chemiczne, substancje − waga analityczna, − zeszyty, − przybory do pisania. Ćwiczenie 5

Oznacz żelazo metodą krzywej wzorcowej za pomocą kolorymetru. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:


2) uważnie przeczytać treść zadania, 3) odmierzyć z biurety do kolb miarowych o pojemności 100 ml następujące objętości

roztworu wzorcowego żelaza (III) wg podanych objętości: − kolba 1 – 2 ml − kolba 2 – 4 ml − kolba 3 – 6 ml − kolba 4 – 8 ml − kolba 5 – x – badana analiza

4) dodać do każdej kolby 1 ml roztworu 6 mol/l kwasu azotowego, 5) następnie dodać do każdej z kolb po 5 ml roztworu 10% tiocyjanianu potasu, 6) uzupełnić roztwory w kolbach wodą do objętości 100 ml i dokładnie wymieszać, 7) zmierzyć po 5 minutach absorbancję stosując wodę jako odnośnik, 8) wyniki zestawić w tabeli, 9) wykreślić na podstawie uzyskanych wyników krzywą wzorcową A=f(C), 10) odczytać z krzywej wzorcowej stężenie roztworu badanego, 11) zapisać efekty pracy w zeszycie.


Wyposażenie stanowiska pracy: − poradnik dla ucznia, − literatura fachowa, − szkło laboratoryjne: biureta, naczynko wagowe, zlewka, kolba miarowa, pipety, − odczynniki chemiczne, substancje, − waga analityczna, − kolorymetr, − zeszyty, − przybory do pisania. Ćwiczenie 6

Dokonaj badania czystości hydroksybenzoesanu etylu metodą chromatografii cienkowarstwowej według Farmakopei Polskiej.

Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:


2) uważnie przeczytać treść zadania, 3) sporządzić roztwór A substancji badanej w acetonie o stężeniu 50 mg/ml, 4) sporządzić roztwór B substancji badanej w acetonie o stężeniu 0,15 mg/ml, 5) nanieść po 5 μl roztworu A i B na płytkę chromatograficzną, 6) umieścić płytkę w komorze chromatograficznej zawierającej fazę ruchomą: chlorek

metylenu – octan etylu – kwas siarkowy (1,762 kg/l) w stosunku 90: 10 : 0,5, 7) rozwinąć chromatogram na wysokość 10 cm, 8) wyjąć płytkę i wysuszyć w temperaturze pokojowej, 9) obejrzeć chromatogram w świetle nadfioletowym (254 nm), jeżeli na chromatogramie

roztworu A wystąpią inne plamy poza plamą główną, nie mogą być większe ani intensywniejsze niż plama główna na chromatogramie roztworu B,

10) zapisać obserwacje i efekty pracy w zeszycie.

Wyposażenie stanowiska pracy: − poradnik dla ucznia, − literatura fachowa, − płytki chromatograficzne GF254, − lampa kwarcowa laboratoryjna, − komora chromatograficzna, − mikropipety, − szkło laboratoryjne, − odczynniki chemiczne, substancje, − waga analityczna, − zeszyty, − przybory do pisania.


Ćwiczenie 7 Oznacz chloramfenikol metodą spektrofotometryczną w zakresie światła nadfioletowego. Sposób wykonania ćwiczenia Aby wykonać ćwiczenie, powinieneś:


2) uważnie przeczytać treść zadania, 3) odważyć dokładnie ok. 0,10 g substancji, 4) rozpuścić substancję ogrzewając w 80 ml wody w zlewce, 5) po ochłodzeniu roztwór przenieść ilościowo do kolby miarowej, 6) popłukać zlewkę, przenieść popłuczyny do kolby i uzupełnić do kreski, 7) odmierzyć 2,0 ml tego roztworu i rozcieńczyć do 100 ml wody, 8) zmierzyć absorbancję rozcieńczonego roztworu przy długości fali 278 nm, 9) obliczyć zawartość chloramfenikolu przyjmując absorpcję właściwą α1%

1 cm= 297 wykorzystując wzór:

A·b c=

a1cm1%·l·d

a1cm

1% – wartość absorpcji właściwej badanego związku A – zmierzona absorbancja

b – współczynnik rozcieńczenia l – grubość warstwy w cm d – odważka w g 10) zapisać obserwacje i efekty pracy w zeszycie.

Wyposażenie stanowiska pracy: − poradnik dla ucznia, − literatura fachowa, − spektrofotometr, − szkło laboratoryjne, − odczynniki chemiczne, substancje, − waga analityczna, − zeszyty, − przybory do pisania.


4.2.4. Sprawdzian postępów Czy potrafisz: Tak Nie 1) określić co to jest Punkt Równoważnikowy? ¨ ¨ 2) jaka jest zasada wytrącania osadów w analizie wagowej? ¨ ¨ 3) oznaczyć kwas cytrynowy metodą alkacymetryczną? ¨ ¨ 4) oznaczyć stratę masy po suszeniu? ¨ ¨ 5) odmierzyć ciecz za pomocą naczyń miarowych? ¨ ¨ 6) sporządzić roztwór o określonym stężeniu? ¨ ¨ 7) przygotować roztwór z fiksanali? ¨ ¨ 8) wykonać obliczenia do ćwiczeń? ¨ ¨ 9) oznaczyć stężenie glukozy metodą polarymetryczną? ¨ ¨ 10) przeprowadzić identyfikację metodami chromatograficznymi? ¨ ¨ 11) wykonać krzywą wzorcową w oparciu o przeprowadzone pomiary

w kolorymetrii ? ¨ ¨

12) oznaczyć spektrofotometrycznie substancje lecznicze? ¨ ¨ 13) nastawić miano roztworu? ¨ ¨ 14) oznaczyć kwas askorbowy metodą jodometryczną? ¨ ¨


5. SPRAWDZIAN OSIĄGNIĘĆ INSTRUKCJA DLA UCZNIA 1. Przeczytaj uważnie instrukcję. 2. Podpisz imieniem i nazwiskiem kartę odpowiedzi. 3. Zapoznaj się z zestawem zadań testowych. 4. Test zawiera 20 zadań dotyczących jednostki „Wykonywanie analizy jakościowej

i ilościowej produktów leczniczych” 5. Zadania są zamknięte wielokrotnego wyboru. 6. Tylko jedna odpowiedź jest prawidłowa. 7. Udzielaj odpowiedzi na załączonej karcie odpowiedzi. 8. Prawidłowe odpowiedzi zaznacz w odpowiedniej rubryce znakiem X. 9. Na rozwiązanie testu masz 45 minut. 10. Kolejność rozwiązań jest dowolna. 11. W przypadku pomyłki błędną odpowiedź zakreśl kółkiem, a następnie prawidłową

zaznacz X. 12. Uważnie czytaj zestaw zadań testowych. 13. Jeżeli będziesz miał problem z udzieleniem odpowiedzi na jakieś pytanie, zostaw je,

przejdź do następnych a do niego wrócisz na końcu. 14. Po zakończeniu rozwiązywania zadań, sprawdź w karcie odpowiedzi, czy dla wszystkich

zadań zaznaczyłeś odpowiedź. 15. Rozwiązuj zadania samodzielnie.

Powodzenia!


ZESTAW ZADAŃ TESTOWYCH 1. Próbka ogólna to

a) próbka jednostkowa pobrana z partii materiału. b) próbka pierwotna pobrana z partii materiału. c) połączone próbki pierwotne pobrane z partii materiału. d) próbka przeznaczona do badań.

2. Pomiar skręcalności właściwej wykonujemy

a) refraktometrem. b) polarymetrem. c) spektofotometrem z przystawką TR. d) spektofotometrem z przystawką TK.

3. Odczynnikiem grupowym kationów III grupy według podziału Bunsena jest

a) amid kwasu tiooctowego wobec HCl. b) amid kwasu tiooctowego wobec NH3* H2O. c) amid kwasu tiooctowego wobec NH4 Cl. d) amid kwasu tiooctowego wobec NH3 *H2O,NH4Cl.

4. Aniony grupy II z roztworem AgNO3

a) nie tworzą osadu. b) wytrącają się w postaci białego osadu. c) wytrącają się w postaci osadu rozpuszczalnego w HNO3. d) wytrącają się w postaci osadu nierozpuszczalnego w HNO3.

5. W przypadku poparzenia ręki stężonym kwasem solnym w pierwszej kolejności należy

ranę a) przemyć wodą utlenioną. b) przemyć roztworem amoniaku. c) przemyć dużą ilością wody. d) przemyć 1 % roztworem NaHCO3.

6. Miareczkowanie podstawieniowe polega na tym, że

a) miareczkujemy substancję będącą produktem reakcji składnika oznaczanego z jakimkolwiek odczynnikiem.

b) miareczkujemy bezpośrednio mianowanym roztworem. c) dodajemy do analizy roztworu mianowanego w nadmiarze, nadmiar

odmiareczkowujemy. d) miareczkujemy roztworem pomocniczym.

7. W metodach miareczkowych przy doborze wskaźnika wskazane jest aby

a) PK=PR. b) PK>PR. c) PK<PR. d) PKP≠R.


8. Do metod optycznych, które wykorzystują światło i jego oddziaływanie na materię nie należy a) spektrofotometria. b) polarografia. c) refraktometria. d) polarymetria.

9. Zawartość kwasu askorbowego oznaczamy

a) metodą jodometryczną. b) metodą manganometryczną. c) metodą alkacymetryczna. d) metodą argentometryczną.

10. Jodometria to dział analizy miareczkowej, w którym wskaźnikiem jest

a) roztwór jodu. b) roztwór KMnO4. c) skrobia. d) wskaźniki redoks.

11. Stratę masy po suszeniu substancji sproszkowanych przeprowadzamy a) w temperaturze 50-60oC. b) w temperaturze 60-90oC. c) w temperaturze 100-105oC. d) w temperaturze dobranej do rodzaju substancji.

12. Roztwór mianowany to

a) roztwór odczynnika chemicznego. b) roztwór do badania tożsamości. c) roztwór do badania czystości. d) roztwór o dokładnie znanym stężeniu.

13. Do wykonania miareczkowania potrzebny jest następujący zestaw szkła

a) biureta, kolba stożkowa, pipeta. b) biureta, kolba miarowa, pipeta. c) biureta, kolba miarowa, cylinder. d) biureta, kolba miarowa, pipeta jednomiarowa.

14. Badanie tożsamości polega na

a) identyfikacji. b) określeniu zawartości. c) określeniu czystości. d) wszystkie odpowiedzi są poprawne.

15. Sączenie osadów drobnoziarnistych przeznaczonych do prażenia przeprowadzamy na

a) sączkach gęstych. b) sączkach średnich. c) sączkach rzadkich. d) saczkach z dnem porowatym.


16. Metodą rozdzielania i oczyszczania wykorzystującą prężność pary jest a) ekstrakcja. b) destylacja. c) krystalizacja. d) sublimacja.

17. W laboratorium najwłaściwszymi metodami badań są metody

a) precyzyjne i dokładne. b) precyzyjne i mało dokładne. c) mało precyzyjne i dokładne. d) mało precyzyjne i mało dokładne.

18. Roztwór azotanu srebra używamy do określenia tożsamości:

a) jonów azotanowych (V) [NO3-].

b) jonów chlorkowych [Cl-]. c) jonów wapnia [Ca2+]. d) jonów cynku [Zn2+].

19. Do badania tożsamości syropu zwykłego używamy

a) odczynnika Fehlinga. b) roztworu Lugola. c) odczynnika Nesslera. d) odczynnika Schiffa.

20. Ile wodorotlenku sodu należy odważyć aby sporządzić 1 l roztworu o stężeniu

0,05 mol/l? a) 0,2 g. b) 2 g. c) 0,5 g. d) 5 g.


KARTA ODPOWIEDZI Imię i nazwisko.......................................................................................... Wykonywanie analizy jakościowej i ilościowej produktów leczniczych Zakreśl poprawną odpowiedź.

Nr zadania Odpowiedź Punkty

1 a b c d 2 a b c d 3 a b c d 4 a b c d 5 a b c d 6 a b c d 7 a b c d 8 a b c d 9 a b c d 10 a b c d 11 a b c d 12 a b c d 13 a b c d 14 a b c d 15 a b c d 16 a b c d 17 a b c d 18 a b c d 19 a b c d 20 a b c d

Razem:


6. LITERATURA 1. Cygański A.: Chemiczne metody analizy ilościowej. WNT, Warszawa 1999 2. Cygański A.: Metody spektroskopowe w analizie chemicznej. WNT, Warszawa 1997 3. Kocjan R. i wsp.: Chemia analityczna Tom I i II. PZWL, Warszawa 2001 4. Kohlmunzer S.: Farmakognozja. PZWL, Warszawa 2003 5. Lipiec T., Szmal Z.: Chemia analityczna z elementami analizy instrumentalnej. PZWL,

Warszawa 1996 6. Minczewski J., Marczenko Z.: Chemia analityczna Tom I i II. PWN, Warszawa 2001 7. Pawełczyk E., Płotkowiak Z., Zając M.: Chemiczna analiza leków. PZWL, Warszawa

1981 8. Sthal E.: Chromatograficzna i mikroskopowa analiza surowców roślinnych. PZWL,

Warszawa 1987 9. Strzelecka H., Kamińska J., Kowalski J., Walewska E.: Chemiczne metody badań

roślinnych surowców leczniczych. PZWL, Warszawa 1987 10. Szczepaniak H.: Metody instrumentalne w analizie chemicznej. PWN, Warszawa 2004 11. Zejc A., Gorczyca M.: Chemia leków. PZWL, Warszawa 2002 12. Farmakopea Polska IV PZWL, Warszawa 1970 13. Farmakopea Polska V PTFarm., Warszawa 1995-1999 14. Farmakopea Polska VI PTFarm, Warszawa 2002 15. Farmakopea Polska VII PTFarm, Warszawa 2006

5. Wykonywanie analizy jakościowej i ilościowej produktów leczniczych

Science

Transcript of 5. Wykonywanie analizy jakościowej i ilościowej produktów leczniczych