Chimica analitica e analisi dei medicinali

TM

T, noto anche come Calcon .

Questo indicatore presenta un gruppo solfonico che in acqua è

completamente dissociato e due ossidrili fenolici che si dissociano

-7 -12

secondo il pH (K = 5∙10 , K = 2.8∙10 ).

1 2

Un tipico esempio è costituito dalla titolazione di Mg con EDTA

2+

usando come indicatore il nero eriocromo T:

→

MgIn + EDTA MgEDTA + In

N.B. Poiché il colore dell’indicatore libero dipende dal pH, molti indicatori possono essere

utilizzati solo in determinati intervalli di pH. Le soluzioni di indicatori azoici (composti con

legami N=N) si deteriorano rapidamente e andrebbero preparate al momento dell’uso.

AA. 2022-2023

113 Chimica analitica e Analisi dei medicinali

Agenti complessanti ausiliari

Molti cationi formano con l’EDTA complessi sufficientemente stabili solo per valori di pH ai

quali il catione forma precipitati di ossidi idrati. Quando s’incontra questo problema,

è necessario un agente complessante ausiliario (ammoniaca, tartrato, citrato). Un

agente complessante ausiliario è un legante che lega il metallo in modo

sufficientemente forte da prevenire la precipitazione dell’idrossido, ma anche in

modo sufficientemente debole da rilasciare il metallo quando viene aggiunto EDTA. La

2+

titolazione di Zn ad esempio richiede la presenza di un tampone ammoniacale.

Agenti mascheranti e demascheranti

Un agente mascherante è un reagente che protegge alcuni componenti del

campione dalla reazione con EDTA. Viene utilizzato per prevenire l’influenza di un

elemento nella determinazione di un altro. Un esempio di agente mascherante è il cianuro

2+ 2+ 2+ 2+ + + 2+ 2+ 2+ 2+ 3+ 2+

che maschera Cd , Zn , Hg , Co , Cu , Ag , Ni , Pd , Pt , Fe e Fe ma non Mg ,

2+ 2+ 2+ 2+ 2+

Ca , Mn o Pb . Quando si aggiunge il cianuro ad una soluzione contenente Cd e Pb ,

2+

solo Pb reagisce con EDTA. Altri esempi di agenti mascheranti sono il fluoruro, che

3+ 3+ 4+ 2+ 3+ 3+ 2+

maschera Al , Fe , Ti e Be , e la trietanolammina che maschera Al , Fe e Mn .

Gli agenti demascheranti sono invece composti che effettuano un demascheramento

ovvero causano il rilascio di uno ione metallico da un agente mascherante. Ad

esempio i complessi del cianuro possono venire demascherati mediante trattamento con

formaldeide (ag. demascherante).

N.B. La selettività delle titolazioni complessometriche è permessa dal controllo del pH,

dal mascheramento e dal demascheramento e permette di determinare mediante

titolazione con EDTA i singoli componenti di miscele complesse di ioni metallici.

TECNICHE DI TITOLAZIONE CON EDTA

Le possibili tecniche di titolazione con EDTA sono:

• Titolazione diretta;

• Retrotitolazione;

• Per spostamento;

• Titolazione indiretta;

Titolazione diretta

La soluzione in esame viene addizionata dell’opportuno tampone e dell’indicatore. L’EDTA

2+

a titolo noto è in buretta. Un esempio di titolazione diretta è la titolazione di Mg in presenza

di nero eriocromo T come indicatore. →

4- - + 2- 2-

Y + MgIn + H MgY +Hin

→

MgIn + EDTA MgEDTA + In

Retrotitolazione

Si usa se la reazione è lenta o non è disponibile un indicatore efficace. Si aggiunge

alla soluzione in esame un eccesso noto di soluzione standard di EDTA, poi tampone e

indicatore. Quando la reazione si ritiene completa, l’eccesso di EDTA viene retrotitolato

con una soluzione standard di un secondo ione metallico che formi con EDTA un complesso

a stabilità inferiore rispetto a quella del Me-EDTA da titolare (non deve spostare lo

ione Metallico dell’analita dal suo complesso con EDTA). AA. 2022-2023

114 Chimica analitica e Analisi dei medicinali

Per spostamento

Si usa quando non c’è un indicatore adatto. L’analita in esame viene trattato

2- 2+

generalmente con un eccesso di complesso MgY da cui sposta Mg (K’ > K’ ), che

MeY MgY

viene successivamente titolato con EDTA standard.

→

2- n+ 2+ n-4

MgY + Me Mg + MeY

→

2+ 4- 2-

Mg + Y MgY

Titolazione indiretta

Permette di titolare anioni al posto di cationi. Gli anioni che formano precipitati con ioni

metallici possono essere determinati con EDTA mediante titolazione indiretta. Un anione

può essere precipitato con lo ione metallico in eccesso noto. Il precipitato viene

32-

filtrato e lavato e lo ione in eccesso nel filtrato viene titolato con EDTA. Anioni come CO ,

42- 2- 42-

CrO , S e SO possono essere determinati mediante titolazione indiretta con EDTA.

DETERMINAZIONE COMPLESSOMETRICA DEL CALCIO (CaCO ,

3

PM=100.01)

In una beuta da 250 mL, disciogliere 0.250 g di CaCO , esattamente pesati in 20 mL di acqua

3

e aggiungere 3 mL di HCl diluito. Bollire per due minuti, raffreddare e diluire a 200 mL con

acqua. Aggiungere 5 mL di sodio idrossido concentrato e 15 gocce di calcon™. Titolare con

sodio EDTA 0.1 M fino a viraggio da violetto ad azzurro.

Equivalente volumetrico: 1 mL di EDTA 0.1 M equivale a 10.01 mg di CaCO .

3

I composti contenenti calcio riportati nella FU X sono : calcio carbonato, calcio cloruro

esaidrato, calcio folinato, calcio fosfato, calcio glicerofosfato, calcio gluconato, calcio lattato,

calcio solfato triidrato, calcio stearato. AA. 2022-2023

115 Chimica analitica e Analisi dei medicinali

GENERALITÀ SULL’ANALISI STRUMENTALE

E VARIE TECNICHE

I metodi di analisi quantitativa visti finora, come titolazioni ed analisi gravimetrica, sono

molto datati e non richiedono l’uso di strumentazione, con esclusione di bilance e vetreria.

A partire dalla metà del XX secolo, nei laboratori di analisi hanno iniziato ad apparire nuovi

metodi basati sull’uso di strumentazione dedicata, e non sempre basati su reazioni

chimiche. Si usa distinguere queste due grandi categorie di metodi in:

• Metodi chimici di analisi;

• Metodi chimico-strumentali (o “strumentali”) di analisi;

N.B. I metodi chimico strumentali sono più recenti dei metodi chimici ma non per questo

sono migliori.

Per capire in cosa un metodo può essere migliore o peggiore di un altro è prima necessario

conoscere le caratteristiche di un metodo di analisi:

1. Limite di rivelabilità: Tutti i metodi sono in grado di rilevare gli analiti solo se

questi superano una certa concentrazione limite. La minima concentrazione

rivelabile è detta limite di rivelabilità (LOD, limit of detection). Il LOD di un

metodo dovrebbe idealmente essere il più basso possibile. −4

Per le titolazioni e per le analisi gravimetriche si è visto che il LOD è circa 10

M. Tale LOD è insoddisfacente in molte situazioni, soprattutto nelle analisi

ambientali e mediche, dove gli inquinanti possono essere presenti anche a

concentrazioni bassissime. Spesso è invece adeguato per le analisi farmaceutiche

−4

dove le concentrazioni degli analiti sono raramente minori di 10 M.

2. Selettività: Capacità di un metodo di rilevare e quantificare l’analita anche se

il campione contiene tante altre sostanze chimicamente simili ad esso. La

selettività di un metodo dovrebbe idealmente essere la migliore possibile, perché ciò

permetterebbe di discriminare e quantificare analiti simili tra loro.

Per le titolazioni e per le analisi gravimetriche si è visto che la selettività è tale da

poter quantificare uno o due (massimo tre) sostanze dello stesso tipo presenti in

miscela. Tale selettività è insoddisfacente in molte situazioni, soprattutto nelle

analisi ambientali e mediche dove le matrici sono molto ricche, ma a volte è adeguata per

le analisi farmaceutiche poiché i farmaci sono sempre costituiti da un numero modesto

di sostanze (solo quelle che servono).

3. Rapidità: Tempo impiegato per ottenere il risultato sperimentale voluto, più un

metodo è rapido, meglio è. Le titolazioni sono i metodi più rapidi che ci siano.

4. Economicità: Costi complessivi di strumenti, reagenti, manutenzione, costo

personale, ecc. (più un metodo è economico, meglio è). Le titolazioni sono i metodi

più economici che ci siano.

5. Semplicità: Facilità di esecuzione di un metodo, più un metodo è semplice,

meglio è. Le titolazioni sono i metodi più semplici che ci siano.

6. Precisione: Entità degli errori casuali che si possono commettere in un metodo.

Un metodo deve essere il più preciso possibile.

7. Esattezza: Entità degli errori sistematici che si possono commettere in un

metodo. Un metodo deve essere il più preciso possibile. Le titolazioni sono i metodi

più precisi ed esatti che ci siano. AA. 2022-2023

116 Chimica analitica e Analisi dei medicinali

Riassumendo.

-Titolazioni: Le titolazioni, inventate nel XIX secolo, si basano su reazioni chimiche in

soluzione e non richiedono strumentazione. Presentano un bassa selettività e alti LOD,

che però non rappresentano gravi problemi nelle analisi farmaceutiche. Sono

metodi rapidi, economici e semplici con precisione ed esattezza ottime.

-Metodi chimico-strumentali: Questi metodi, inventati nel XX secolo, non sono sempre

basati su reazioni chimiche e richiedono l’uso di strumentazione. Presentano una

selettività buona o ottima e LOD anche molto bassi. Tuttavia i metodi chimico-

strumentali sono più lenti, costosi e complicati delle titolazioni e sono caratterizzati da

una precisione ed esattezza peggiori.

Quindi, se il campione e l’analita lo permettono, è meglio fare una titolazione,

altrimenti si deve usare un metodo strumentale.

Classificazione dei metodi strumentali di analisi

I metodi strumentali sono classificabili in base alla grandezza che viene misurata, e quindi

in base a quale proprietà dell’analita viene evidenziata.

1. Metodi spettroscopici: Basati sull’interazione con la radiazione elettromagnetica.

Misurano l’intensità luminosa.

–5 –10

a. LOD da discreto (10 M) ad eccellente (10 M);

b. Selettività: da uguale a molto migliore di quella delle titolazioni;

c. Semplicità, rapidità, economicità, precisione, esattezza: Mediamente

ottime, peggio rispetto alle titolazioni, meglio rispetto agli altri metodi

strumentali;

2. Metodi termici: Basati sulle proprietà termiche degli analiti, misurano il calore.

Sono usati solo in ambiti specifici (praticamente mai in analisi farmaceutiche), poiché

quasi tutte le loro caratteristiche sono modeste.

3. Metodi di massa: Basati sulla ionizzazione degli analiti e analisi del loro peso

molecolare. Si misura l’intensità elettrica. Sono i metodi forse più importanti in

assoluto, e in futuro si prevede c