RED NACIONAL UNIVERSITARIA UNIDAD ACADÉMICA DE SANTA CRUZ FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD BIOQUÍMICA Y FARMACIA TERCER SEMESTRE

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1 1 RED NACIONAL UNIVERSITARIA UNIDAD ACADÉMICA DE SANTA CRUZ FACULTAD DE CIENCIAS DE LA SALUD BIOQUÍMICA Y FARMACIA TERCER SEMESTRE SYLLABUS DE LA ASIGNATURA DE ANALISIS INSTRUMENTAL Elaborado por: Lic. Marcos Quevedo Ribera Gestión Académica I/2013

2 2 UDABOL UNIVERSIDAD DE AQUINO-BOLIVIA Acreditada como PLENA mediante R. M. 288/01 VISIÓN DE LA UNIVERSIDAD Ser la universidad líder en calidad educativa. MISIÓN DE LA UNIVERSIDAD Desarrollar la educación superior universitaria con calidad y Competitividad al servicio de la sociedad. Estimado(a) estudiante: El Syllabus que ponemos en tus manos es el fruto del trabajo intelectual de tus docentes, quienes han puesto sus mejores empeños en la planificación de los procesos de enseñanza para brindarte una educación de la más alta calidad. Este documento te servirá de guía para que organices mejor tus procesos de aprendizaje y los hagas mucho más productivos. Esperamos que sepas apreciarlo y cuidarlo. Aprobado por: Fecha: Diciembre 2012 SELLO Y FIRMA JEFATURA DE CARRERA

3 3 SYLLABUS Asignatura: ANALISIS INSTRUMENTAL Código: BTG-332 Requisito: BTG 332, BTG-233 Carga Horaria: 100 Horas / Semestre Horas teóricas 60 horas Horas Prácticas 40 horas Créditos: 10 I. OBJETIVOS GENERALES DE LA ASIGNATURA. Conocer las herramientas del análisis químico instrumental, para obtener información cualitativa y cuantitativa. Conocer los fundamentos, características y aplicaciones de los principales métodos instrumentales empleados en el análisis químico. Conocer y comprender las fuentes de error y la metodología de las técnicas ópticas, electroquímicas y cromatográficas. Conocer y comprender las posibilidades analíticas y limitaciones de las técnicas instrumentales básicas de la Química Analítica. Capacitar al estudiante para obtener y expresar adecuadamente un resultado analítico a partir de un método instrumental. Fomentar y favorecer el desarrollo de valores y actitudes positivas como ser humano. Fomentar y favorecer el desarrollo de valores y actitudes que deben estar presentes en la actividad científica. Favorecer el desarrollo de las capacidades del alumno para trabajar en equipo.

4 4 II. PROGRAMA ANALÍTICO DE LA ASIGNATURA. UNIDAD I ESTUDIO DEL ANALISIS INSTRUMENTAL TEMA 1: INTRODUCCION AL ANALISIS INSTRUMENTAL 1. Introducción 2. Clasificación de los métodos analíticos 2.1. Métodos clásicos 2.2. Métodos instrumentales 2.3. Ventajas e inconvenientes de los métodos instrumentales 2.4. Importancia de las técnicas instrumentales en el campo farmacéutico 2.5. Clasificación de las técnicas instrumentales 3. Instrumentos para el análisis 3.1. Componentes básicos de los instrumentos 4. Concepto de señal/propiedad analítica. 5. Señal instrumental 6. El ruido 6.1. Características y tipos 6.2. Fuentes de ruido 6.3. Eliminación del ruido TEMA 2: METODOS DE CALIBRACION Y VALIDACION DE METODOS ANALITICOS 1. Parámetros característicos y selección de un método analítico. 2. Calibración de los métodos instrumentales. 3. Patrones analíticos. 4. Métodos de calibración: 4.1. Calibración externa, 4.2. Método de la adición de estándar, 4.3. Método del estándar interno. 5. Importancia de los blancos. 6. Calibración de equipos. 7. Validación de métodos analíticos a) Exactitud b) Precisión c) El límite de detección d) El límite de cuantificación e) La especificidad, f) La linealidad, g) La sensibilidad h) La robustez

5 5 UNIDAD II INTRODUCCION A LOS METODOS ESPECTROSCOPICOS DE ANALISIS TEMA 3: METODOS BASADOS EN LA INTERACCION DE LA RADIACION CON LA MATERIA 1. Radiación electromagnética 1.1. Parámetros ondulatorios 1.2. Propiedades corpusculares de la radiación electromagnética 1.3. Espectro electromagnético Interacción entre la materia y la energía radiante (ER) Absorción de la radiación Absorción molecular Espectro de absorción 2. Componente de los instrumentos espectroscópicos 2.1 Fuentes de radiación 2.2. Selectores de longitud de onda Filtros Monocromadores Componentes del monocromador 2.3. Recipientes para la muestra 2.4. Detectores: TEMA 4: POLARIMETRIA Y REFRACTOMETRIA 1. POLARIMETRIA: 1.1. Luz Natural y luz polarizada 1.2. Procedimiento de la polarización 1.3. Polarización por refracción doble 1.4. Actividad óptica 1.5. Polarímetro 1.6. Aplicaciones 2. REFRACTOMETRIA 2.1. Definiciones generales 2.2. Fundamento e La técnica 2.3. Refractometro de Abbe 2.4. Aplicaciones cualitativas 2.5. Aplicaciones cuantitativas TEMA 5: ESPECTROSCOPIA DE ABSORCION MOLECULAR ULTRAVIOLETA VISIBLE 1. Introducción 2. Grupos cromoforos y auxocromos 3. Análisis cualitativo y cuantitativo por espectrofotometría ultravioleta visible 4. Técnicas cualitativas Análisis cualitativo 5. Procedimiento en el análisis cuantitativo 5.1. Errores en la determinación de concentración 6. Aplicaciones de la espectroscopia de absorción molecular UV-VIS 6.1..Análisis de multicomponentes.

6 6 TEMA 6: ESPECTROSCOPIA DE ABSORCION INFRARROJA 1. Introducción a la espectroscopia infrarroja 2. Instrumentación en la espectroscopia de absorción infrarroja 3. Manejo de muestras 4. Características de un espectro infrarrojo 5. Aplicaciones e la espectroscopia infrarroja TEMA 7: ESPECTROSCOPIA DE ABSORCION ATOMICA 1. Fundamento de la espectroscopia de absorción atómica 2. Instrumentación analítica 3. Elección de la longitud de onda 4. Interferencias 5. Corrección del ruido de fondo 6. Procesamiento de muestras para el análisis por EAA 7. Aplicaciones 8. Análisis cuantitativo por espectrofotometría de absorción atómica UNIDAD III INTRODUCCION A LOS METODOS ELECTROQUIMICOS TEMA 8: POTENCIOMETRIA 1. Potenciales de electrodo 2. Tipos de electrodo 3. Potenciómetros 4. Aplicación de la potenciometria 4.1. Titulaciones potenciométrica (Acido - base) TEMA 9: CONDUCTIMETRIA 1. Conducción electrolítica 2. Conductancia 3. Medidas de conductividad 4. Aplicaciones farmacéuticas de la conductimetria 4.1. Titulaciones conductimetricas (Acido - base) UNIDAD IV METODOS FISICOS DE SEPARACION TEMA 10: CROMATOGRAFIA PLANA 1. Generalidades 2. Cromatografía en papel (PC) 3. Cromatografía en capa fina (CCF) o (TLC) 3.1. Preparación de la cromatoplaca 3.2. Visualización de las manchas 3.3. Cálculo del factor de retención Rf 4. Cromatografía de alta eficacia en capa delgada (HPTLC)

7 7 TEMA 11: CROMATOGRAFIA DE LIQUIDOS 1. Cromatografía 2. Teoría de la columna 3. Parámetros intrínsecos de la columna 4. Eficacia de la columna 5. Evaluación de la calidad de la separación cromatografíca 6. Técnica de la cromatografía clásica en columna 7. Cromatografía de líquidos de alta eficacia HPLC 7.1. Componentes del cromatografo de líquidos 7.2. Acoplamiento del cromatografo de líquidos a detectores 7.3. Cromatograma 7.4. Identificación y cuantificación por HPLC/UV-VIS 7.5. Aplicaciones de la cromatografía de líquidos en farmacia 8. Derivatizacion para la cromatografía de líquidos 9. Cromatografía de adsorción 10. Cromatografía de partición 11. Cromatografía de par iónico 12. Cromatografía de intercambio iónico 13. Cromatografía iónica 14. Cromatografía de exclusión TEMA 12: CROMATOGRAFIA DE GASES 1. Características fundamentales de la cromatografía de gases 2. Cromatografo de gases 3. Acoplamiento del cromatografo de gases a detectores 4. Identificación y cuantificación por Cromatografía de gases/ FID 5. Aplicaciones de la cromatografía de gases UNIDAD V ESPECTROMETRIA DE MASAS TEMA 13: ESPECTROMETRIA DE MASAS 1. Fundamento 2. Espectrómetro de masas 3. Fuentes de ionización en espectrometría de masas 4. Espectro de masas 5. Aplicaciones

8 8 PRÁCTICAS DE LABORATORIO 1. Normas de seguridad en el laboratorio de química 2. Uso correcto de la balanza analítica 3. Calibración de material volumétrico 4. Titulaciones potenciometria 5. Potenciometria directa 6. Espectro de absorción visible de dos colorantes 7. Determinación de la longitud de Onda optima de dos especies químicas, Manganeso y cromo 8. Curva de calibración del Manganeso 9. Análisis cuantitativo de una mezcla de permanganato y dicromato potásicos por espectrofotometría UV-Visible 10. Determinación de la constante de disociación de un indicador acido base por espectrofotometría 11. Análisis cualitativo y cuantitativo por Refractometria 12. Polarimetría 13. Separaciones analíticas por cromatografía en capa fina 14. Cromatografía de líquidos HPLC 15. Cromatografía de gases 16. Espectrometría de masas

9 9 II. ACTIVIDADES A REALIZAR DIRECTAMENTE EN LA COMUNIDAD. i. Tipo de asignatura Asignatura de Apoyo ii. Resumen de los resultados del diagnóstico realizado para la detección de los problemas a resolver en la comunidad. En todo el país se consumen medicamentos de diferentes laboratorios, nacionales y extranjeros que varían en precio, presentación, etc. A pesar que los medicamentos legalmentes comercializadfos tienen cierta seguridad con respecto al contenido de principio activo muchos medicamentos de contrabando no garantizan la valoración del componente activo iii. Nombre del proyecto al que tributa la asignatura. Análisis cuantitativo de principios activos de diferentes medicamentos, mediante técnicas espectroscópicas y potenciométricos. iv. Contribución de la asignatura al proyecto. Las técnicas analíticas instrumentales estudiadas a lo largo de la materia serán la base para la determinación cualitativa y cuantitativa de los diferentes preparados

10 10 v. Actividades a realizar durante el semestre para la implementación del proyecto. Trabajo a realizar por los estudiantes Designación a los diferentes grupos la muestra con la cual desarrollara su trabajo Localidad, aula o laboratorio Aula Incidencia social Organización y planificación del proyecto Fecha. Primera semana de abril Revisión bibliográfica para determinar la metodología analítica adecuada para la muestra problema Recolección de la muestra, selección del material a utilizar y puesta a punto de la metodología que se utilizara en el análisis Defensa y presentación de resultados y conclusiones al docente Aula Diferentes farmacias privadas e institucionales Laboratorio de Analisis instrumental Información adecuada del tema basado en técnicas actuales, que se desarrollan en nuestro medio. Concienciación a la población y a los mismos estudiantes sobre la utilización y riesgos sobre el consumo de alimentos expuestos a plaguicidas. Aplicación de los conocimientos y las practicas aprendidas en la materia Aula Verificar que los resultados están correctamente presentados Segunda, tercera y cuarta semana de abril Primera, segunda, tercera y cuarta semana de mayo Primer, segunda, tercera y cuarta semana de junio Primera, segunda tercera semana de junio

11 11 IV. EVALUACIÓN DE LA ASIGNATURA. PROCESUAL O FORMATIVA. Las actividades evaluativas, que comprenden la evaluación procesual y de resultados se realizara como sigue: ACTIVIDAD PARÁMETROS PONDERACIÓN FECHA EVALUATIVA Preguntas orales y escritas Resolución de casos Prácticas de laboratorio Conocimiento del tema. Originalidad Conocimiento del tema. Originalidad TOTAL Presentación trabajos (Cuestionarios, informes) Conocimientos Destreza en la práctica TOTAL 25 puntos 25 puntos 50 puntos 30 puntos 20 puntos 50 puntos 10 Puntos 30 Puntos 10 Puntos 50 Puntos En todas las clases teóricas y prácticas. Cuarta, quinta, octava y novena semana En todas las clases prácticas. El trabajo, la participación y el seguimiento realizado a estos tres tipos de actividades se tomarán como evaluación procesual calificando cada una entre 0 y 50 puntos independientemente de la cantidad de actividades realizadas por cada alumno. La nota procesual o formativa equivale al 50% de la nota de la asignatura. DE RESULTADOS DE LOS PROCESOS DE APRENDIZAJE O SUMATIVA (examen parcial o final) Se realizarán 2 evaluaciones parciales con contenido teórico y práctico. El examen final consistirá en un examen escrito con un valor del 75% de la nota y la presentación de los informes y documentos del proyecto con el restante 25%. V. BIBLIOGRAFÍA BÁSICA Principios de Análisis Instrumental, D.A. Skoog, F.J. Holler y T.A. Nieman, 5ª Edición, McGraw-Hill, Madrid, Fundamentos de Química Analítica, D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler y S.R.Crouch, 8ª Edición, Thomson-Paraninfo, Madrid, Estadística y Quimiometría para Química Analítica, J.N. Miller y J.C. Miller, Prentice Hall, Pearson Educación, Madrid, BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA Química Analítica moderna. D. Harvey, McGraw-Hill, Madrid, Análisis Químico Cuantitativo, D.C. Harris, 3ª Edición, Reverté, Barcelona, Introducción al Análisis Instrumental, L. Lucas Hernández y C. González-Pérez, Ariel. Ciencia, Barcelona, Chang, R., Química. Edit. Mc-Graw Hill. México, 1992.

12 12 VI. PLAN CALENDARIO SEMANA ACTIVIDADES ACADÉMICAS OBSERVACIONES 1ra. Avance de materia UNIDAD I TEMA 1 2da. Avance de materia UNIDAD I TEMA 2 3ra. Avance de materia UNIDAD II TEMA 3 UNIDAD II TEMA 4 4ta. Avance de materia Actividades de Brigadas UNIDAD II TEMA 5 6ta. Avance de materia Actividades de Brigadas 7ma. Avance de materia UNIDAD II TEMA 6 8va. Avance de materia UNIDAD II TEMA 7 UNIDAD III TEMA 8 9na. Avance de materia Actividades de Brigadas Actividades de Brigadas 10ma. Avance de materia UNIDAD III TEMA 9 Actividades de Brigadas 11ra. Avance de materia UNIDAD IV TEMA 10 12da. Avance de materia UNIDAD IV TEMA 11 13ra. Avance de materia UNIDAD IV TEMA 11 14ta. Avance de materia UNIDAD V TEMA 12 resolución 15ta. Avance de materia UNIDAD V TEMA 12 16ta. Avance de materia UNIDAD V TEMA 13 Repaso escrito Exposición, GIP Repaso oral, resolución Work paper 1, GIP Resolución Work paper 2, GIP, 1ra. Incursión Exposición, GIP Exposición, GIP Primera Evaluación Exposición, 3ra. Incursión, GIP Repaso oral, 4ta. Incursión, GIP Exposición, GIP Exposición, GIP Segunda Evaluación de Work paper 4,GIP Exposición, repaso oral, GIP, resolución, Work paper 5 Repaso escrito 17ma. Avance de materia UNIDAD V TEMA 13 repaso oral, resolución de Work paper 6 18va. Avance de materia Evaluación final Presentación proyecto final 19na. Avance de materia Evaluación final Presentación de notas 20va Segunda instancia Presentación de notas

13 13 VII. WORK PAPER S UNIDAD: I Tema: 1 PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD WORK PAPER # 1 TÍTULO: Introducción al análisis instrumental FECHA DE ENTREGA: 10ma semana PERÍODO DE EVALUACIÓN: 11va semana 1. Introducción La química analítica se ocupa de los métodos de la determinación de la composición química de la materia, Un método cualitativo informa sobre la identidad de las especies atómicas o moleculares de la muestra o de los grupos funcionales que hay en ella por otra parte un método cuantitativo aporta información numérica de la cantidad relativa que hay de uno o varios de estos componentes 2. Clasificación de los métodos analíticos Los métodos analíticos se suelen clasificar en clásicos e instrumentales. Esta clasificación es, en gran medida histórica, ya que los métodos clásicos a veces denominados métodos de química húmeda, precedieron en un siglo o mas a los métodos instrumentales 3. Métodos clásicos En los primeros años de la química la mayor parte de los análisis se realizaban separando los componentes de interés (analito) de una muestra mediante precipitación, extracción o destilación. Una vez separado el analito de interés, se procedía a su identificación, mediante la medición de sus propiedades físicas como el punto de fusión, el punto de ebullición, el índice de refracción, la rotación óptica específica, o mediante la identificación de los grupos funcionales mediante el empleo de reactivos específicos que forman un color característico con el analito buscado. En los análisis cuantitativos la cantidad de analito se determinaba por medidas gravimétricas o volumétricas en las primeras se determinaba la masa del analito o la de algún compuesto producido en una reacción química a partir del mismo. En los procedimientos volumétricos se determinaba el volumen o el peso de un reactivo estándar que reaccionase completamente con el analito.

14 14 Métodos clásicos de separación Precipitación ELL ESL Destilación Métodos clásicos en el Análisis Cualitativos Constantes físicas: Punto de fusión, punto de ebullición, IR, rotación especifica Reactivos específicos Métodos clásicos en Análisis Cuantitativo Volumetría Gravimetría Estos métodos clásicos para la separación y determinación de analito todavía se usan en algunos laboratorios de análisis químico, los cuales hoy en día con el avance de la ciencia y la tecnología. Están siendo reemplazados por los métodos instrumentales. 4. Métodos instrumentales A principios del siglo XX los químicos comenzaron a utilizar fenómenos distintos de los utilizados en los métodos clásicos para resolver los problemas analíticos. Así para el análisis cuantitativo de una gran variedad de analitos inorgánicos, orgánicos y bioquímicos se empezaron a utilizar las medidas de sus propiedades físicas tales como la conductividad, el potencial de electrodo, la absorción, fluorescencia, Además, en la separación de mezclas complejas, técnicas cromatograficas y electroforesis muy eficaces empezaron a reemplazar a la destilación, extracción y precipitación como etapa previa a su determinación cualitativa o cuantitativa. A estos métodos más modernos para la separación y determinación de especies químicas se les conoce en conjunto como métodos instrumentales de análisis. Muchos de los fenómenos en los que se fundamentan los métodos instrumentales se conocen desde hace más de un siglo. Sin embargo, su aplicación por la mayor parte de los químicos se retraso por falta de una instrumentación sencilla y fiable. De hecho el crecimiento de los métodos instrumentales de análisis modernos ha ido paralelo al desarrollo de la industria electrónica e informática 5. Definición de análisis instrumentales: Son métodos que basados en la medida de magnitudes de tipo físico o fisicoquímico requieren disposiciones de trabajo totalmente distinto de los habituales en el laboratorio químico y en cuya estructura y realización intervienen determinados instrumentos de medida.

15 Ventajas e inconvenientes de los métodos instrumentales VENTAJAS Resultados más objetivos, pues los resultados están reflejados en escalas numéricas, gráficos o números. Tienen mayor precisión Mayor sensibilidad, pueden medir unidades de microgramo, nanogramos y picogramos Menor duración en el tiempo de análisis En muchos casos no se altera la muestra Selectividad Permiten su adaptación a aparatos de registro grafico y a instrumentos de cálculo, DESVENTAJAS Mayor costo Requieren de calibración previa con un patrón de calidad que debe haberse controlado anteriormente por un procedimiento químico o con otro aparato controlado correctamente. Requiere técnicos expertos para su manejo 5.2. Importancia de las técnicas instrumentales en el campo bioquímico y farmacéutico Estos métodos proporcionan información precisa y completa de las propiedades físicas de las sustancias medicinales así pueden mencionarse:: a) Determinación cuantitativa de los metabolitos secundarios presentes en el cuerpo humano Glicemia, creatinina, concentración de elementos inorgánicos como calcio, potasio, fosforo. b) Identificación y determinación de la estructura química del medicamento Antiguamente la información estructural estaba condicionada a la degradación de la sustancia y estudios de los productos resultantes de la degradación, hoy en día gracias a las técnicas instrumentales esa información se consigue a partir de la molécula intacta c) Determinación de la homogeneidad y pureza de productos farmacéuticos Para este fin se utilizan las cromatografías en sus diferentes formas, también la electroforesis y la espectrometría de masas, e incluso pueden realizarse combinaciones de técnicas convirtiéndose en armas poderosas para la dilucidación de compuestos químicos d) Valoración cuantitativa de principios activos

16 16 Para este fin se utilizan numerosos métodos, muchas veces combinaciones para mejorar la sensibilidad e) Determinación de constantes físicas y fisicoquímicas Estas constantes características y propias de compuestos químicos tales como el punto de fusión, intervalo de destilación, peso específico, viscosidad, índice de refracción, poder rotatorio especifico, conductividad, ph, índice de humedad descenso crioscopico 5.3. Clasificación de las técnicas instrumentales Las técnicas instrumentales pueden clasificarse atendiendo al fenómeno físico o fisicoquímico que se utiliza para efectuar la medición, de esa forma puede dividirse en: Espectroscópicos Electroquímicos De separación Radioquímicos Térmicos 6. Instrumentos para el análisis Un instrumento para el análisis químico transforma la información relacionada con las propiedades físicas o químicas del analito en información que pueda ser manipulada e interpretada por un ser humano. Por tanto, un instrumento analítico puede considerarse como un dispositivo de comunicación entre el sistema objeto de estudio y el científico. Para conseguir la información del analito deseado, es necesario proporcionar un estimulo, generalmente en forma de energía electromagnética, eléctrica, mecánica, nuclear, este estimulo provoca un respuesta del sistema objeto de estudio en la cual la naturaleza y la magnitud de la misma se rigen por las leyes fundamentales de la química y la física, la información resultante radica en el fenómeno que surge de la interacción del estimulo con el analito.

17 Componentes básicos de los instrumentos En general los instrumentos analíticos constan de las siguientes partes: Fuente de energía (estimulo) Recipiente para la muestra (no todos los instrumentos lo poseen) Detector Dispositivo de lectura 7. CUESTIONARIO 1. Mediante un cuadro indique la clasificación de los métodos analíticos instrumentales en función a las propiedades fisicoquímicas que el instrumento detecta. 2. Mencione las principales técnicas instrumentales utilizadas en la identificación y determinación de estructuras químicas de compuestos medicinales 3. Mencione las principales técnicas instrumentales empleadas en estudios de homogeneidad y pureza de productos farmacéuticos. 4. Investigue los principales componentes de un instrumento analítico y defina cada uno. 5. Investigue los componentes de una balanza electrónica, e indique el fundamento de su funcionamiento. 8. Bibliografía Skoog, Hooler. Nieman. Principios de análisis instrumental Quinta edición Oriol Valls; Benito del castillo. Técnicas Instrumentales en Farmacia y Ciencias de la salud. Cuarta edición. Barcelona Spain

18 18 UNIDAD I Tema: 2 PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD WORK PAPER # 2 TÍTULO: Calibración y validación de métodos analíticos FECHA DE ENTREGA: 11va Semana PERÍODO DE EVALUACIÓN: 12va Semana 1. Calibración de métodos analíticos Todos los métodos instrumentales, excepto dos (gravimétricos y culombimétrica), requieren una calibración, La calibración es el proceso que relaciona la señal analítica medida con la concentración del analito. Los tres métodos más frecuentemente utilizados para la calibración son: Curva de calibrado Método de adición estándar Método del patrón interno 1.1. Curva de calibrado o calibración externa Para realizar el método de la curva de calibrado se introducen en el instrumento varios patrones que contienen concentraciones exactamente conocidas del analito y se registra la señal instrumental. Normalmente esta señal se corrige con la correspondiente señal obtenida con el blanco-. En condiciones ideales el blanco contiene todos los componentes de la muestra original excepto el analito. Los datos obtenidos se representan para obtener una grafica de la señal corregida del instrumento frente a la concentración de analito. Usualmente la representación grafica de los datos de concentración versus la señal instrumental genera una línea recta de la cual se obtiene la ecuación de la curva por el método de mínimos cuadrados que permite calcular directamente la concentración de las muestras.

19 19 La línea recta obtenida por el método de mínimos cuadrados es aquella que minimiza la suma de las residuales de todos los puntos por conveniencia se definen tres cantidades S xx, S yy y S xy: Pendiente de la recta Ordenada en el origen Ecuación lineal El éxito en la curva de calibrado depende en gran medida de la exactitud que tengan la concentración de los patrones y de lo que se parezca la matriz de los patrones al de la muestra que se analiza. Lamentablemente reproducir la matriz suele ser difícil o imposible y sus efectos dan lugar a errores por interferencias, por lo que es necesario separar el analito Técnica de adición de estándar La técnica de adición de estándar es especialmente útil para analizar muestras cuya matriz compleja hace altamente probable la presencia de interferencias no espectrales. Este método puede aplicarse de diferentes formas: Una de las más habituales implica la preparación de diferentes soluciones, mediante la adición de diferentes volúmenes de una disolución patrón a una misma alícuota de muestra. Todas las soluciones se llevan a un volumen final fijo. Este proceso se conoce

20 20 como adición de muestra. Hay que tener en cuenta que cuando la cantidad de la muestra es limitada, las adiciones de estándar se pueden llevar a cabo por adiciones sucesivas de volúmenes del patrón a un único volumen de muestra. Las medidas, se van haciendo en la muestra original y después de cada adición del patrón en la muestra. Como los patrones se preparan en alícuotas de la muestra y la dilución de la muestra es la misma en cada solución, la matriz es idéntica. Por esta razón, en cada solución, las señales serán afectadas de manera similar por las interferencias no espectrales producto de la matriz de la muestra por lo que la curva obtenida permite, en principio, realizar la determinación cuantitativa de manera adecuada. Es importante destacar que esta técnica no elimina las interferencias sino que las compensa, ya que permite obtener la señal de patrones y muestra bajo las mismas condiciones de matriz. También es importante tener en cuenta que la aplicación de esta técnica no garantiza la obtención de un resultado cuantitativo verdadero ya que la presencia de algunas interferencias de tipo aditivo o multiplicativo podría afectar el resultado. La determinación de la concentración de la muestra se realiza mediante la extrapolación de la curva ajustada (señal versus concentración de patrón agregado a la muestra) hasta un valor de señal igual a cero Técnica del patrón interno Esta técnica se emplea en aquellos métodos instrumentales que permiten la determinación multielemental. Un patrón interno es una sustancia que se añade a todas las muestras, blancos y patrones de calibrado en una cantidad fija. También puede ser un componente mayoritario de las muestras que se agrega a los patrones en una concentración lo suficientemente elevada como para que se pueda considerar que es la misma en todos los casos. En este caso, el calibrado es una representación gráfica ajustada del cociente entre la señal del analito y la señal del patrón interno en función de la concentración de analito de los patrones. En las muestras, este cociente se utiliza para determinar la concentración del analito a partir de una curva de calibrado. Si se elige y se usa adecuadamente un patrón interno, se pueden compensar algunos errores aleatorios o sistemáticos, como derivas, ruido de parpadeo y algunas interferencias no espectrales producto de la matriz., ya que el cociente de las señales del analito y del patrón interno es independiente de dichas fluctuaciones y algunos efectos de la matriz. Cuando el patrón interno es el componente mayoritario de las muestras y de los patrones, también puede suceder que se compensen los errores producidos en la preparación de las muestra, disolución y filtrado. La mayor dificultad para aplicar el método del patrón interno es encontrar la sustancia adecuada que sirva para compensar estos efectos, así como para incorporarla a las muestras y a los patrones de forma reproducible.

21 21 El patrón interno deberá dar una señal similar a la del analito en la mayoría de los casos. De manera adicional, las interferencias no espectrales deben afectar al estándar interno de igual manera que al analito a determinar. Por esta razón la seleccionar el estándar interno es vital para que la aplicación del método de los resultados deseados. 2. Validación de métodos analíticos La validación determina lo apropiado de un método para proveer información deseada. La validación se puede aplicar a muestras, metodologías y datos con frecuencia es el analista el que lleva a cabo la validación, aun que también puede hacerla el personal de supervisión. La validación de muestras tiene como fin aceptar las muestras como miembros de la población en estudio, admitir las muestras para las medidas, establecer la autenticidad de las muestras y decidir si es necesario un nuevo muestreo. En el proceso de validación las muestras pueden ser rechazadas atendiendo a cuestiones sobre la identidad de la muestra, manejo de la muestra o por tener conocimiento de que la forma de toma de la muestra no fue la adecuada o hay incertidumbre. Por ejemplo la contaminación en la toma de muestra de sangre como prueba para un análisis forense seria una razón, La validación es el proceso establecido para la obtención de pruebas documentadas y demostrativas de que un método de análisis es lo suficiente fiable y reproducible para producir el resultado previsto dentro de intervalos definidos (Validación de métodos analíticos. Monografía. Sección catalana de la AEFI. Comisión de normas de buena fabricación y control de calidad. Sept., 1989 Para la obtención de resultados exactos y precisos con alto grado de seguridad es indispensable realizar la validación del método analítico, que se utilizará en la cuantificación de compuestos químicos, esto con el fin de asegurar la confiabilidad y establecer una evidencia documentada del procedimiento 1. Exactitud La exactitud se expresa en términos de errores absolutos y relativos, El error Ea de la media o promedio del análisis de un pequeño conjunto de replicados se expresa mediante la relación: También puede expresarse como:

22 22 2. Precisión, La precisión describe la reproducibilidad de los resultados; es decir la concordancia entre los valores numéricos de dos o más medidas replicadas o medidas que se han realizado exactamente de la misma forma. En general la precisión de un método analítico se obtiene fácilmente mediante la simple repetición de la medida. Habitualmente se utilizan tres términos para describir la precisión de un conjunto de replicados que incluyen la desviación estándar, la varianza y el coeficiente de variación: Desviación estándar de la muestra S y varianza de la muestra S 2 Coeficiente de variación o desviación estándar relativa Precisión intermedia que a diferencia de la anterior, expresa la variación dentro del laboratorio, en diferentes días, diferentes analistas o en diferentes equipos. 3. El límite de detección, que permite encontrar la concentración más baja en una muestra que puede ser detectada por una única medición con un nivel de confianza determinado. 3= factor D.S.= desviación estándar del blanco b= pendiente 4. El límite de cuantificación que permite medir la cantidad más pequeña en una muestra que puede ser cuantitativamente determinada con aceptable exactitud y precisión 10= factor D.S.= desviación estándar b= pendiente 5. La especificidad: relacionada con la presencia de interferencias o errores sistemáticos

23 23 6. La linealidad, parámetro que permite expresar la capacidad del método analítico para dar resultados directamente proporcionales a la concentración del analito en la muestra y tiene como parámetros a r que es el coeficiente de correlación y r 2 el coeficiente de determinación considerándose el método lineal, cuando r es mayor a 0,999 y r 2 mayor o igual a 0,997; 7. La sensibilidad a mayor pendiente mayor sensibilidad 8. La robustez, que permite expresar la capacidad del método analítico para permanecer inalterado por ligeras pero deliberadas variaciones que son introducidas en los parámetros del método. 3. Cuestionario: 1. Indique y desarrolle los tipos de errores en química analítica 2. Porque es importante validar un método analítico 3. Que es quimiometria, qué importancia tiene 4. Investigue como se calibra: una balanza analítica 4. Bibliografía Skoog, Hooler. Nieman. Principios de análisis instrumental Quinta edición James N. Miller, Janes C. Miller. Estadística y Quimiometria para química Analítica.- 4 Edición

24 24 UNIDAD II Tema 3 PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD WORK PAPER s # 3 TÍTULO: Métodos basados en la interacción de la radiación electromagnética con la materia FECHA DE ENTREGA: 12 a Semana PERÍODO DE EVALUACIÓN: 13a Semana 1. Radiación electromagnética La radiación electromagnética es un tipo de energía que se transmite por el espacio a enormes velocidades. Muchas de las propiedades de la R.E. se explican convenientemente mediante la teoría ondulatoria clásica con parámetros como velocidad, frecuencia, longitud de onda y amplitud. En contraste con otros fenómenos ondulatorios, como el sonido, la R.E. no requiere un medio de transporte para su transmisión, por lo tanto se transmite fácilmente en el vacío. La teoría ondulatoria para la R.E. no explica completamente los fenómenos asociados con la absorción o la emisión de energía radiante, para estos procesos es necesario considerar la energía radiante como un flujo de partículas discretas de energía llamados fotones o cuantos. (Teoría corpuscular) Estos dos conceptos se complementan muy bien (dualidad, onda partícula) y se aplican tanto al flujo de electrones como al de otras partículas elementales.

25 Parámetros ondulatorios Período (p): Frecuencia (v): Velocidad de propagación (V 1 ): Longitud de onda (λ): Haz de radiación electromagnética Tiempo necesario para que dos máximos sucesivos de una onda pasen por un punto. Número de oscilaciones del campo eléctrico por segundo y es igual 1/p (1 ciclo por segundo = 1 Hertz, Hz). La frecuencia es una magnitud invariable que está determinada por la fuente de radiación. Velocidad a la que un frente de onda se desplaza a través de un medio, depende tanto de la densidad del medio como de v. En el vacío la velocidad de la R.E. es independiente de la frecuencia: C vacío = cm/s cm/s Es la distancia lineal entre dos máximo o dos mínimos sucesivos de una onda. Unidades de λ Angström Å m (rayos X; UV en el vacío) Nanómetro nm 10-9 m (UV-VIS) Micrómetro μm 10-6 m (IR) Número de onda: se define como el número de ondas por centímetro y es igual a 1/λ (cm -1 ) Propiedades corpusculares de la radiación electromagnética Ciertas interacciones de la radiación con la materia requieren que la R.E. sea tratada como paquetes de energía llamados fotones o cuantos, donde h es la constante de Planck, h = erg.s 1.6. Espectro electromagnético El espectro comprende una gran variedad de longitudes de onda o energías. El siguiente esquema describe cualitativamente las principales regiones utilizadas con fines analíticos.

26 Interacción entre la materia y la energía radiante (ER) Cuando la radiación pasa desde el vacío a la superficie de una porción de materia, el vector eléctrico de la radiación interacciona con los átomos y moléculas del medio. La naturaleza de esta interacción depende de las propiedades de la materia y puede dar lugar a la transmisión, la absorción o la dispersión de la radiación. FENÓMENO Transmisión Dispersión Absorción EXPLOTACIÓN ANALÍTICA Índice de refracción Reflexión. Efecto Tyndal. Nefelometría Molecular, atómica Absorción de la radiación Al pasar R.E. por una capa transparente de un sólido, líquido o gas, pueden eliminarse selectivamente ciertas frecuencias como consecuencia del proceso llamado absorción. En este caso la E.R. se transfiere a los átomos o moléculas que constituyen la muestra, como resultado de ello estas partículas pasan del estado de menor energía a estados de mayor energía o estados excitados Absorción molecular La absorción por moléculas poliatómicas, es un proceso considerablemente más complejo que la absorción atómica, ya que el número de estados de energía está muy aumentado. Aquí la energía total de una molécula está dada por: E = E electrónica + E vibracional + E rotacional Para cada estado de energía electrónica de la molécula hay normalmente varios estados vibratorios posibles y a su vez, para cada uno de éstos existen numerosos estados rotatorios. Como consecuencia el número de posibles niveles de energía de una molécula es mucho mayor que el de una partícula atómica. Es por ello que los espectros de absorción aparecen como anchas bandas Espectro de absorción Tanto las moléculas como los átomos tienen un número limitado de niveles o estados energéticos cuantizados. Para que se produzca absorción de radiación, la energía del fotón excitante (incidente) debe igualar a la diferencia de energía entre el estado fundamental y uno de los estados excitados de la especie absorbente. Estas diferencias de energía (ΔE) son únicas, por lo tanto permiten caracterizar los constituyentes de una muestra. Para este objeto se obtiene experimentalmente una representación gráfica de la variación de la absorbancia en función de la longitud de onda 2. Componente de los instrumentos espectroscópicos Los instrumentos usados para estudiar la absorción o la emisión de la radiación electromagnética en función de la λ son conocidos como espectrofotómetros y constan de cinco elementos básicos:

27 27 1. Fuente estable de energía radiante. 2. Dispositivo que aísle una determinada región del espectro. 3. Recipiente transparente a la radiación para contener la muestra. 4. Detector de radiación que convierte a la energía radiante en una señal de medida. 5. Indicador de señal : sistema de procesamiento y lectura de la señal 2.1 Fuentes de radiación Su misión es la generación de un haz de radiación con suficiente potencia de salida y estabilidad para que se detecte y se mida con facilidad. Pueden ser continuas, que emiten radiación que varía su intensidad en un amplio Δλ y discontinuas o de líneas, que emiten un número limitado de líneas o bandas de radiación, cada una de las cuales abarca un limitado Δλ.

28 Selectores de longitud de onda Para la mayoría de los métodos espectroscópicos se necesita una radiación constituida por un grupo limitado y continuo de λ estrechas denominado banda. Para aislar una banda estrecha se utilizan dos tipos de selectores: filtros y monocromadores Filtros Su objetivo consiste en absorber toda la radiación procedente de la fuente continua excepto una banda. Se caracterizan por su λ de transmisión máxima y el ancho efectivo de banda, que es la anchura de la banda para que la absorbencia se reduzca a la mitad. Pueden ser de dos tipos: De Absorción: Limitan la radiación absorbiendo ciertas regiones del espectro, y que producen anchos efectivos de banda entre 30 y 250 nm. De Interferencia: Se basan en la interferencia óptica para producir bandas relativamente estrechas. Se construyen con un dieléctrico transparente, CaF 2 MgF 2, que ocupa el espacio entre dos películas metálicas semitransparentes muy delgadas, generalmente de Ag. Todo ello colocado entre dos capas de vidrio transparente.(siguiente diapositiva) Monocromadores Dispersan la radiación separando espacialmente las distintas λ de la luz policromática proporcionando bandas de anchura pequeña. Varían de forma continua y en un amplio Δλ y al mismo tiempo aíslan una pequeña banda de la luz policromática Componentes del monocromador 1. Rendija de entrada 2. Lente colimadora o espejo cóncavo que produce un haz paralelo de radiación 3. Elemento que dispersa la radiación en sus longitudes de onda individuales: prisma o red 4. Elemento de enfoque de salida 5. Rendija de salida

29 29 Prisma de dispersión Red de reflexión y dispersión 2.3. Recipientes para la muestra Todos los métodos espectroscópicos, excepto los atómicos emplean un recipiente que contenga a la muestra., estas reciben el nombre de celda o cubeta y se fabrican de: plástico o vidrio (para la región Visible) sílice fundido (cuarzo) (para la región Visible y UV por debajo de 350 nm e IR hasta 3000 nm ) vidrio de silicato para medidas entre 375 y 2000 nm (V e IR) NaCl para la región del IR La longitud mas común en la trayectoria de las cubetas para Visible y UV, suele ser de 1 cm, aunque las puede haber menores o mayores. Hay cubetas acopladas a los sistemas de medidas continuas (FIA o HPLC), a través de las cuales pasa el flujo de muestra Detectores: Un detector es un dispositivo que convierte una propiedad física en una señal de medida, DETECTORES PARA ESPECTROSCOPÍA TIPO Δλ (nm) DE FOTONES Fototubos Tubos fotomultiplicadores Fotodiodos de Silicio Fotoconductores Células fotovoltaicas TERMICOS Termopares Bolómetros Celdas neumáticas Celdas piroeléctricas

30 30 3. Cuestionario 1. Que es radiación electromagnética 2. Indique los fenómenos que pueden ocurrir por la interacción de la radiación electromagnética con la materia 3. Defina: Espectroscopia de absorción Espectroscopia de emisión Espectroscopia fotoacustica Espectroscopia de fluorescencia 4. Diferencia entre nefelometría y turbidimetria 5. Que es un espectrofotómetro 6. Indique la importancia de la espectrofotometría ultravioleta visible en el área de las ciencias farmacéuticas y bioquímicas 7. Diferencia entre un espectrofotómetro de haz sencillo y uno de haz doble 8. Indique las ventajas de un espectrofotómetro con detector de fotodiodos 9. Que es quimioluminiscencia, cual es su diferencia con la fotoluminiscencia 4. Bibliografía Skoog, Hooler. Nieman. Principios de análisis instrumental Quinta edición Oriol Valls; Benito del castillo. Técnicas Instrumentales en Farmacia y Ciencias de la salud. Cuarta edición. Barcelona Spain

31 31 PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD WORK PAPER # 4. UNIDAD III Tema: 4 TÍTULO: Polarimetría y Refractometria FECHA DE ENTREGA: 12 a Semana PERÍODO DE EVALUACIÓN: 13 a Semana 1. Refractometria: Cuando un rayo de luz pasa de un medio a otro de distinta naturaleza (por ejemplo del aire al agua) sufre una desviación. Técnicamente, el índice de refracción, en un determinado medio, se define como la relación entre la velocidad de la luz en el vacío y la velocidad de la luz en el medio: n = c / v, donde c, es la velocidad de la luz en el vacío (3x10 8 m/s) y v, la velocidad de la luz en el medio, por ejemplo agua. Al tratarse de una relación, el índice de refracción no tiene unidades y el mínimo valor que puede tomar es 1, porque la luz no se puede mover en ningún medio más rápido que en el vacío. La medida del índice de refracción permite determinar la concentración de disoluciones acuosas. Este procedimiento analítico se utiliza, además de en análisis clínicos, en procesos de control de calidad de alimentos y medicamentos. 2. Luz polarizada La luz polarizada está formada por fotones individuales cuyos vectores de campo eléctrico están todos alineados en la misma dirección. Cuando la luz atraviesa un filtro polarizador, el campo eléctrico interactúa más intensamente con las moléculas orientadas en una determinada dirección. Esto hace que el haz incidente se divida en dos haces con vectores eléctricos perpendiculares entre sí. Un filtro horizontal absorbe los fotones con vector eléctrico vertical (arriba). Un segundo filtro girado 90 respecto al primero absorbe el resto de los fotones; si el ángulo es diferente sólo se absorbe una parte de la luz.

32 32 Polarización de la luz 2.1. Polarimetría Si se hace pasar un haz de luz polarizada en un plano a través de un medio ópticamente activo se produce un desplazamiento angular del plano de polarización de la luz. Los componentes principales de un polarímetro son: Fuente luminosa Prisma de Nicol para polarizar la luz Compartimientos para el tubo que contiene la muestra Prisma de Nicol para analizar Lentes de observación Escala en la cual se indique la rotación óptica de la muestra 2.2. Aplicaciones de la polarimetría En el campo de el control de calidad y control de procesos la polarimetría se usa las más diferentes ramas, como farmacéutica (aminoácidos, analgésicos, cocaína, dextrosa, codeína, antibióticos, ), alimentación (carbohidratos, glucosa, maltosa, monosacáridos naturales), química (biopolímeros, polímeros sintéticos, polímeros naturales 3. Cuestionario 1. Que es un refractómetro, cual es su aplicación en farmacia 2. Qué tipo de análisis puede llevarse a cabo con un refractómetro 3. Que requisito debe cumplir una molécula para desviar el plano de luz polarizada 4. Dibuje una molécula orgánica quiral 5. Cuál es la importancia de conocer la actividad óptica de un principio activo 4. Bibliografia Skoog, Hooler. Nieman. Principios de análisis instrumental Quinta edición Oriol Valls; Benito del castillo. Técnicas Instrumentales en Farmacia y Ciencias de la salud. Cuarta edición. Barcelona Spain

33 33 PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD WORK PAPER s # 5 UNIDAD II Tema 5 TÍTULO: Espectroscopia de absorción molecular ultravioleta visible FECHA DE ENTREGA: 12 a Semana PERÍODO DE EVALUACIÓN: 13 a Semana 1. Introducción La espectrofotometría de absorción molecular ultravioleta visible, comúnmente llamada espectrofotometría UV-VIS, se basada en la medición de absorción de radiación U.V. o visible por determinadas moléculas. La radiación correspondiente a estas regiones del espectro electromagnético provocan transiciones electrónicas a longitudes de ondas características de la estructura molecular de un compuesto. Características de transiciones electrónicas entre orbitales σ, π y η Transición λ (nm) ξ (L mol 4 cm -1 ) Ejemplo σ σ* <200 - Hidrocarburos saturados π π* Alquenos, alquinos aromáticos η σ* H 2 O, CH 3 OH, CH 3 CL η π* Carbonilos, nitro, nitrato, carbonilo. 2. Análisis cualitativo y cuantitativo por espectrofotometría ultravioleta visible 2.1. Técnicas cualitativas Las aplicaciones cualitativas no ofrecen una herramienta muy útil, ya que con estos espectros existe un número relativamente escaso de máximos y mínimos. Sin embargo el análisis cualitativo es una excelente herramienta cuando va precedido de algún método de separación Análisis cualitativo a) Aplicación: Compuestos orgánicos: Identificación de aldehídos, cetonas, compuestos aromáticos, drogas, vitaminas, etc. Compuestos inorgánicos: (especies absorbentes) Compuestos no absorbentes: Se deben derivatizar de manera que el producto absorba radiación UV - VIS.

34 34 b) Principales características: Alta sensibilidad: Absortividades molares ξ 10 5 Intervalos de concentración 10-4 a 10-6 M. Selectividad: selección de la longitud de onda en la que el único componente absorbente de una muestra sea la sustancia que se determina. Precisión y exactitud: dependiendo del nivel de concentración es posible lograr valores menores que 1% de error relativo Procedimiento en el análisis cuantitativo a) Recopilación de antecedentes: Referencias bibliográficas. Métodos normalizados. b) Preparación y/o tratamiento de la muestra: Separación del compuesto de interés (precipitación, extracción por solvente, cromatografía, etc. ). Derivatización si es necesaria. c) Selección de la longitud de onda de trabajo (λ máx.): Obtención del espectro de absorción: En el espectro de mono haz, se va alternando la medida de la absorbancia entre el disolvente (blanco) y la solución que contiene la muestra en la medida que se va variando gradualmente la longitud de onda. En el espectro de doble haz, la operación descrita anteriormente es posible hacerla automática y simultáneamente. Espectrofotómetros de Arreglo de Diodos ya que dada su configuración es posible obtener el espectro de absorción en un amplio rango de longitudes de onda ( nm) en fracción de segundos. Una vez establecida la longitud de λ máx. (Máxima sensibilidad) se prepara la curva de calibración Curva de calibración Serie de soluciones de concentraciones crecientes del analito, en un rango tal que se cumple la Ley de Beer. Una vez obtenidos los distintos puntos (o niveles de calibración) se debe determinar la ecuación de la recta mediante análisis de regresión lineal (o ajuste de la curva por mínimos cuadrados). La ecuación que relaciona la absorbancia con la concentración más común es del tipo:

35 35 Y = mx + b m = pendiente (ξ) b = intercepto r es un parámetro estadístico que da cuenta de la calidad de la curva de calibración y se denomina coeficiente de regresión. En análisis cuantitativo se considera buena una curva cuando su valor de r es mayor que Otras aplicaciones 3.1. Análisis de mezclas En una mezcla de sustancias absorbentes, a una misma longitud de onda las absorbancias son aditivas. Considerando esto, es posible determinar componentes en una mezcla determinando las respectivas absorbancias a diferentes longitudes de onda. Así tendremos: λ 1 λ 2 A 1 = C x ξ x + C y ξ y a A 2 = C x ξ x + C y ξ y a A partir de estándares puros de las especies X e Y se obtienen, por separado los respectivos valores de las absortividades molares de X e Y. Luego quedan como incógnitas las concentraciones de X e Y a ambas longitudes de onda y se resuelve el sistema de ecuaciones.

36 36 4. Cuestionario 1. Qué importancia tiene la espectroscopia de absorción visible en el análisis de los diferentes metabolitos secundarios propios del cuerpo humano 2. Que es un grupo cromoforo 3. Que es un grupo auxocrmo 4. Que es deriatizacion, cual es su finalidad. 5. Qué diferencia hay entre un espectrofotómetro y un colorímetro 6. Convertir los siguientes datos de transmitancia en absorbancia a) 25.5% b) 0.567% c) 32.8% d) 3.58% e) f) 53.82%

37 1 7. Se valora un lote de comprimidos de paracetamol con un contenido declarado de 100mg de paracetamol por comprimido, se disuelve un comprimido en 20 ml de etanol, completando el volumen con agua hasta 150 ml y a continuación se determina la absorbancia en el espectrofotómetro y en cubeta de 1 cm., siendo de un patrón de 100 mg/dl de paracetamol obtiene una absorbancia de Cuál es la concentración real del paracetamol en los comprimidos analizados? 8. Se valora un lote de inyectable de sulfametazina, para lo cual se toma 1 ml de inyectable y se diluye con cantidad suficiente de diluyente para 500 ml, a continuación se determina la absorbancia de la solución al espectrofotómetro y en cubeta de 1 cm. Siendo de Paralelamente un patrón de sulfametazina con concentración de 0.1% en cubeta de un cm. y en el mismo espectrofotómetro, obtuvo una absorbancia de Cuál es la concentración del inyectable? 5. Bibliogrfia Hewlett Packard The Diode-Array Advantage in UV-VIS Spectroscopy. Publication N o Inge, J.A. Jr. and Crouch, S.R Spectrochemical Analysis. Prentice Hall International, Inc. Skoog, D.A. y West, D.M Análisis Instrumental. 2 a edición. Ed. Interamericano.

38 2 WORK PAPER # 6. UNIDAD II Tema: 6 TÍTULO: Espectroscopia de absorción molecular infrarroja FECHA DE ENTREGA: 12 a Semana PERÍODO DE EVALUACIÓN: 13 a Semana PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD 1. Introducción a la espectroscopia infrarroja La espectroscopia infrarroja es una técnica analítica instrumental que permite conocer los principales grupos funcionales de la estructura molecular de un compuesto. Esta información se obtiene a partir de la radiación infrarroja en el espectrofotómetro. La región del espectro IR normal queda comprendida entre 2.5 u a 15u medido en unidades de longitud de onda que corresponde a 4000 cm-1 y 666 cm-1 respectivamente. 2. El espectrofotómetro IR. Un espectrofotómetro clásico y ampliamente difundido, son los de doble as. Ellos están configurados con los siguientes componentes: Una fuente de radiación. Un portamuestra y blanco. Una rejilla o monocromador. Un detector. Un CPU con pantalla, impresora y teclado lo que permite fácilmente ampliar o reducir zonas específicas del espectro. El diagrama de un instrumento IR clásico puede verse más abajo. Blanco Detector Divisor de as Ampli ficador O CPU Pantalla Fuente de radiación infrarroja: laser, Globar o Nernst Muestra Regilla o M onocromador Teclado Imp resora

39 3 La fuente de radiación IR puede contener un láser (He-Ne) en los equipos modernos, o una cerámica contaminada con óxidos de Zirconio, Torio y Cesio, conocida como filamento de Nernst. Esta cerámica es calentada eléctricamente hasta ºC. Otra fuente de radiación es el Globar, que es una pequeña esfera de carburo de silicio, que al ser calentada al igual que la anterior, emite una radiación de amplio espectro que va desde los 5500 cm -1 hasta los 600 cm -1. El Nernst en cambio, muestra un espectro de energía o frecuencia que va desde 7100 cm -1 hasta los 550 cm -1. Estos rangos de frecuencia son más que suficiente para los espectroscopistas orgánicos. Ellos necesitan el rango que va desde los 4000 cm -1 hasta los 650 cm -1 aproximadamente. El porta-muestra, puede ser según el propósito, para aceptar gases, líquidos y sólidos. En gases, las celdas disponibles tienen entre 10 y 40 cm de longitud y los espectros en estos casos son el resultado del paso, a través de la celda con múltiples reflexiones, de manera que, en realidad la luz ha recorrido muchas veces la longitud de la celda antes de llegar al detector. De los líquidos pueden ser obtenidos los espectros en ya sea compuestos puros o en soluciones diluidas de aquellos. Los líquidos puros se colocan entre dos placas de bromuro de sodio (se pueden lograr espesores de hasta 0,01 mm o menores) Las soluciones diluidas son colocadas entre dos ventanas de cloruro de sodio o bromuro de sodio, rodeadas de anillos espaciadores que delimitan las celdas espectroscópicas a algunas fracciones de milímetro de espesor. En estos casos deben ser muy bien seleccionados los solventes a utilizar. El CCl 4 y el CS 2 son complementarios en estas tareas. Ambos solventes son invisibles en regiones sobre los 1333 cm -1 para el CCl 4 y bajo los 1333 cm -1 para el CS 2. Pueden hacerse muchas combinaciones de solventes que cubran diferentes ventanas entre los 4000 cm -1 y los 600 cm -1. (Ventana es aquella porción del espectro IR, en el cual el solvente tiene una muy baja absorción de radiación, es decir, es trasparente a la radiación infrarroja). SOLVENTE Región no útil cm -1 Región no útil cm -1 CHCl C 2 Cl C 6 H 6 benceno CH 2 Cl ACETONA DMSO TOLUENO En todos los casos las paredes del contenedor de la muestra deben ser transparentes a todo el rango de la radiación ( cm -1 ). Esto se consigue con ventanas hechas de cristales de Bromuro o Cloruro de sodio.

40 4 La rejilla o monocromador es un espejo reticulado que equivale a un prisma capaz de descomponer el espectro de la radiación en sus diferentes longitudes de onda. Este dispositivo junto a otros dispositivos conocidos como eslits (ventanas de abertura variable) permiten seleccionar y examinar la energía radiante de diferentes longitudes de onda que ha pasado por la muestra. El detector. Es otro componente importante en la configuración de un espectrofotómetro IR. Mide la energía radiante residual que emerge de la muestra y la compara con aquella que proviene de la celda llamada blanco (que no contiene sustancia problema, solo contiene el solvente en el caso de una muestra en solución, o bien, bromuro o cloruro de sodio como blanco para las muestras de líquidos puros o sólidas) Esta diferencia de energía se mide con una termocupla que tiene la propiedad de traducir las diferencias de intensidad de la radiación que sale de la muestra en impulsos eléctricos. El graficador o impresora traduce a un gráfico las diferencias encontradas por el detector, colocando en la abscisa el rango de longitudes de onda barrido por el instrumento y en la ordenada la intensidad de la absorción del as emergente de la muestra problema. 3. Características de un espectro infrarrojo El espectro infrarrojo de un compuesto es una representación grafica de los valores de onda (µ) o de frecuencia (cm-1) ante los valores de % de transmitancia (%T).La absorción de radiación IR por un compuesto a una longitud de onda dada, origina un descenso en el %T, lo que se pone de manifiesto en el espectro en forma de un pico o banda de absorción, el cual representa a un grupo funcional.

41 5 El interés de la espectroscopia infrarroja radica fundamentalmente en sus aplicaciones de tipo cualitativo aunque también puede usarse en análisis cuantitativos. En el espectro infrarrojo la frecuencia de cada banda (longitud de onda) del espectro vibración rotación molecular depende de la constante de fuerza de cada enlace interatómico, de ahí que el espectro de absorción infrarrojo depende del conjunto de enlaces que constituyen la estructura molecular y sea distinto y característico de cada molécula. 4. Cuestionario 1. Indique la importancia de la espectroscopia de absorción infrarroja en el control de calidad de materia prima y principios activos de uso farmacéutico. 2. Que información brinda el espectro infrarrojo en el análisis de compuestos químicos orgánicos?, que tipo de muestras pueden estudiarse por este método? 3. Investigue las frecuencias de los máximos de absorción en el infrarrojo de los principales grupos funcionales orgánicos. 4. A que se denomina zona de la huella dactilar de una molécula en espectroscopia infrarroja. 5. Bibliografía Hewlett Packard The Diode-Array Advantage in UV-VIS Spectroscopy. Publication N o Inge, J.A. Jr. and Crouch, S.R Spectrochemical Analysis. Prentice Hall International, Inc. Skoog, D.A. y West, D.M Análisis Instrumental. 2 a edición. Ed. Interamericano.

42 6 PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD WORK PAPER # 7. UNIDAD II Tema: 7 TÍTULO: Espectroscopia de absorción atómica FECHA DE ENTREGA: 12 a Semana PERÍODO DE EVALUACIÓN: 13 a Semana 1. Introducción La configuración electrónica más estable de un átomo corresponde a la de menor contenido energético conocido como estado fundamental. Si un átomo que se encuentra en un estado fundamental absorbe una determinada energía, éste experimenta una transición hacia un estado particular de mayor energía. Como este estado es inestable, el átomo regresa a su configuración inicial, emitiendo una radiación de una determinada frecuencia. La frecuencia de la energía radiante emitida corresponde a la diferencia de energía entre el estado excitado (E 1 ) y el estado fundamental (E o ) como se encuentra descrito en la ecuación de Planck: H = constante de Planck Υ = frecuencia C = velocidad de luz longitud de onda Λ = Según la teoría atómica, el átomo puede alcanzar diferentes estados (E 1, E 2, E 3, ) y de cada uno de ellos emitir una radiación (λ 1, λ 2, λ 3, ) característica, obteniéndose así un espectro atómico, caracterizado por presentar un gran número de líneas discretas. En absorción atómica es relevante solamente aquella longitud de onda correspondiente a una transición entre el estado fundamental de un átomo y el primer estado excitado y se conoce como longitud de onda de resonancia. De la ecuación de Planck, se tiene que un átomo podrá absorber solamente radiación de una longitud de onda (frecuencia) específica. En absorción atómica interesa medir la absorción de esta radiación de resonancia al hacerla pasar a través de una población de átomos libres en estado fundamental. Estos absorberán parte de la radiación en forma proporcional a su concentración atómica.

43 7 La relación entre absorción y concentración se encuentra definida en la Ley de Lambert-Beer. Como la trayectoria de la radiación permanece constante y el coeficiente de absorción es característico para cada elemento, la absorbancia es directamente proporcional a la concentración de las especies absorbentes. 2. Instrumentación Los componentes básicos de un equipo de absorción atómica son: La fuente radiante más común para las mediciones de absorción atómica es la lámpara de cátodo hueco, que consiste en un cilindro relleno con un gas inerte dentro del cual se encuentra un cátodo (construido del metal a analizar) y un ánodo. Al aplicar un cierto potencial a través de los electrodos esta fuente emite el espectro atómico del metal del cual está construido el cátodo. En la EAA se utilizan atomizadores con y sin llama para producir átomos libres del metal en el haz de la radiación. El atomizador con llama está compuesto de un nebulizador y un quemador. La solución de la muestra es convertida primero a un fino aerosol, y luego llevada a la llama que entrega la energía suficiente para evaporar el solvente y descomponer los compuestos químicos resultantes en átomos libres en su estado fundamental. Las mezclas de gases más usados para producir la llama adecuada son: aire/propano, aire/acetileno y óxido nitroso/acetileno. Generalmente, la elección dependerá de la temperatura requerida para la disociación de los compuestos y de las características químicas del elemento a determinar. En los atomizadores sin llama-atomización electrotérmica con horno de grafito el vapor atómico se genera en un tubo de grafito calentado eléctricamente, en cuyo interior se ubica la muestra. Estos atomizadores presentan diversas ventajas, como una alta eficiencia en generar vapor atómico, permite el empleo de pequeños volúmenes de muestra y análisis directo de muestras sólidas. Los espectrofotómetros de absorción atómica poseen generalmente monocromadores que permiten aislar una línea de resonancia del espectro emitido por la lámpara de cátodo hueco. Como detector, se emplea un fotomultiplicador que produce una corriente eléctrica, la cual es proporcional a la intensidad de la línea aislada por el monocromador. Un amplificador selectivo amplifica la señal pasando luego a un dispositivo de lectura que puede ser un voltímetro digital o un registrador u otros.

44 8 3. Aplicaciones La EAA constituye una de las técnicas más empleadas para la determinación de más de 60 elementos, principalmente en el rango de μg/ml-ng/ml en una gran variedad de muestras. Entre algunas de sus múltiples aplicaciones tenemos el análisis de: aguas, muestras geológicas, muestras orgánicas, metales y aleaciones, petróleo y sus subproductos; y de amplia gama de muestras de industrias químicas y farmacéuticas. La espectroscopia de absorción atómica con llama es el método más empleado para la determinación de metales en una amplia variedad de matrices. 4. Análisis cuantitativo por espectrofotometría de absorción atómica Cuando la absorbancia de soluciones estándar de concentración conocida del elemento a determinar se grafica vs. la concentración, se obtiene una curva de calibración. La curva así obtenida es generalmente lineal a bajas concentraciones y la concentración de la muestra puede ser determinada por interpolación de su absorbancia en la curva de calibración. Para emplear este método de análisis cuantitativo la composición de las soluciones estándar deben ser preparadas lo más semejante posible a la composición de la solución-muestra para compensar o eliminar interferencias. siendo conveniente el empleo del método de adición estándar, el cual permite trabajar en presencia de una interferencia sin eliminarla y obtener una determinación con buena exactitud del elemento en la solución-muestra. 5. Cuestionario: 1. Indique que tipo de fuente (lámpara de cátodo hueco), utilizaría Ud., si desea determinar plomo en agua 2. Qué importancia merece la espectroscopia de absorción atómica en las ciencias bioquímicas y farmacéuticas 3. Si usted desea determinar residuos de plomo en sistemas biológicos (muestras vegetales) que tratamiento aplicaría a su muestra, para identificar y cuantificar al metal por EAA con atomizador de llama 4. Que es el efecto fotoeléctrico. 6. Bibliografia Skoog, Hooler. Nieman. Principios de análisis instrumental Quinta edición Oriol Valls; Benito del castillo. Técnicas Instrumentales en Farmacia y Ciencias de la salud. Cuarta edición. Barcelona Spain

45 9 PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD WORK PAPER # 8. UNIDAD III Tema: 8 TÍTULO: Potenciometria y conductimetria FECHA DE ENTREGA: 12 a Semana PERÍODO DE EVALUACIÓN: 13 a Semana 1. Introducción: Los métodos potenciométricos se basan en la medida del potencial eléctrico (respecto a una referencia) de un electrodo sumergido en la disolución problema, a partir de la cual es posible establecer la concentración de la misma directa o indirectamente. La potenciometria puede usarse desde dos puntos de vista: Potenciometria directa, consistente en la determinación de la actividad de una especie de forma directa, a través de la medida de un potencial eléctrico. Valoración potenciométrica, para localizar el punto de equivalencia de una valoración analítica (volumétrica o culombimétrica). 2. Medida del ph con el electrodo de vidrio Para medir el ph con el electrodo de vidrio la primera operación a realizar es proceder a su estandarización, para lo cual se utilizan dos disoluciones reguladoras de ph conocido, elegidas de forma que el ph del problema se sitúe dentro del intervalo de ph comprendido entre los de las dos disoluciones mencionadas, en general, las operaciones a realizar son: Enjuagar los electrodos (vidrio y referencia) con agua destilada y secarlos suavemente con un trozo de papel absorbente. Introducir los electrodos en una de las disoluciones reguladoras, asegurándose de que el contacto del electrodo de referencia está sumergido en la disolución. Colocar, en el mando correspondiente del ph-metro, la temperatura de la disolución. Después de que se alcance el equilibrio, al menos durante un minuto, ajustar la lectura del medidor para que sea igual al ph del tampón. Enjuagar los electrodos, secarlos, e introducirlos en la segunda disolución, observando si la lectura es la que corresponde a ese tampón. Si el electrodo

46 10 de vidrio responde de forma lineal, el potencial varía 59 mv por cada unidad de ph a 25 ºC Finalmente, sumergir los electrodos en la disolución problema y obtener el valor de ph. Con frecuencia, estos dos electrodos se presentan reunidos en uno solo (electrodo combinado). El electrodo de vidrio, una vez usado, debe guardarse en una disolución acuosa para que la superficie del vidrio no se seque. Si esto ha sucedido, el electrodo debe reactivarse antes de su utilización, sumergiéndolo en agua durante varias horas. Para obtenerse mejores resultados es recomendable agitar ligeramente todas las disoluciones a medir, tanto para el calibrado como para la medida. 3. Valoraciones potenciométrica Una valoración potenciométrica consiste en utilizar la potenciometria para seguir la concentración de una especie a lo largo de una valoración, indicando el punto final. Así, por ejemplo, el punto final de una valoración ácido-base puede detectarse con un electrodo de vidrio sensible al ph, en lugar de hacerlo con fenolftaleína. Durante las valoraciones, se mide el cambio en el potencial del correspondiente electrodo indicador (respecto a una referencia) en función del volumen de reactivo añadido, obteniéndose de esta forma una curva de titulación potenciométrica, con la cual empleando métodos matemáticos, puede encontrarse el volumen en el punto de equivalencia de la reacción.

47 11 4. Titulaciones conductimétricas Las valoraciones conductimétricas se basan en la medida del cambio de la conductancia de una disolución a medida que se agrega el reactivo valorante. La conductancia de una disolución varía, entre otros factores, con el número, tamaño y carga de los iones, por lo que iones diferentes contribuirán en forma diferente a la conductancia de una disolución. De esta manera, durante una valoración, la sustitución de algunas especies iónicas por otras producirá un cambio en la conductancia, el cual puede ser ventajosamente aprovechado para determinar el punto final de una valoración. En las valoraciones conductimétricas, la conductancia de la disolución a valorar se mide luego de la adición de cantidades determinadas de reactivo valorante. Si se grafican los valores de conductancia en función del volumen de valorante agregado, se obtendrán dos rectas de pendientes diferentes, de cuya intersección se podrá obtener el punto final de una valoración. Curva de titulación conductimétrica de un ácido fuerte con una base fuerte En la grafica se muestra los valores de conductancia vs. Volumen de NaOH agregado durante la valoración conductimétrica de una disolución de HCl con NaOH. A medida que se agrega el reactivo valorante (NaOH), los H + del HCl van siendo consumidos por los OH - para formar agua. Estos H + son progresivamente sustituidos por iones Na +, los cuales poseen una menor conductancia iónica que los H +, y por lo tanto la conductancia de la disolución disminuye. Luego del punto equivalente, el exceso de iones Na + y OH - provoca el aumento de la conductancia de la disolución verificándose la segunda recta que se muestra en la figura. La pendiente de la recta correspondiente a la fase final de la valoración (más allá del punto equivalente) es menor que la pendiente inicial debido a que la suma de las conductividades iónicas del Na + y el OH - es menor que la correspondiente suma para los iones H + y Cl -.

48 12 5. Bibliografia Skoog, Hooler. Nieman. Principios de análisis instrumental Quinta edición Oriol Valls; Benito del castillo. Técnicas Instrumentales en Farmacia y Ciencias de la salud. Cuarta edición. Barcelona Spain

49 13 UNIDAD III Tema: 9 TÍTULO: Cromatografía plana PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD WORK PAPER # 9. FECHA DE ENTREGA: 12 a Semana PERÍODO DE EVALUACIÓN: 13 a Semana 1. Cromatografía en capa fina (CCF) En la cromatografía en capa fina (CCF) la fase estacionaria consiste en una capa delgada de un adsorbente (como por ejemplo gel de sílice, alúmina o celulosa) depositada sobre un soporte plano como una placa de vidrio, o una lámina de aluminio o de plástico. La CCF es una técnica analítica y tiene como objetivo el análisis de una mezcla de compuestos químicos Preparación de la cromatoplaca Se deposita una pequeña cantidad de la muestra problema en disolución en un punto en la parte inferior de la placa. Entonces la placa se introduce en una cámara cromatografíca, de forma que sólo la parte inferior de la placa queda sumergida en el líquido. Este líquido o eluyente es la fase móvil y asciende por la placa de CCF por capilaridad. A medida que el eluyente pasa por el lugar donde está la mancha de la mezcla problema se establece un equilibrio entre las moléculas de cada uno de los componentes en la mezcla que son adsorbidas y las que se encuentran en disolución. En principio, los componentes se diferenciarán en solubilidad y en la fuerza de su adsorción, de forma que unos componentes se desplazarán más que otros. Cuando el eluyente llega a la parte superior de la placa, esta se saca de la cámara cromatografíca, se seca, y los componentes separados de la mezcla se visualizan Visualización de las manchas Cuando la muestra a separar no posee color y no puede evidenciarse la presencia de las manchas (analitos separados), deben emplearse métodos físicos y químicos Puede utilizarse luz ultravioleta (UV254) para observar la placa. Normalmente se adiciona un colorante fluorescente al adsorbente, de forma que la placa sea fluorescente en todas partes excepto donde haya una mancha correspondiente a un compuesto orgánico.

50 14 También puede utilizar reveladores, por ejemplo, vapores de yodo que es un reactivo no inespecífico. Reactivos específicos para desarrollar coloración en las manchas. Esto se puede hacer sumergiendo la placa de CCF en una disolución que los contenga o en forma de spray Cálculo del factor de retención Rf Cuando las manchas son visibles, se puede determinar para cada una de ellas el valor de Rf (factor de retención), o la distancia que cada compuesto se desplaza en la placa. Cada compuesto tiene un Rf característico que depende del disolvente empleado y del tipo de placa de CCF utilizada, pero es independiente del recorrido del disolvente. De esta manera se puede ayudar a identificar un compuesto en una mezcla al comparar su Rf con el de un compuesto conocido (preferiblemente cuando se hacen eluir en la misma placa de CCF). 2. Cuestionario 1. Que es cromatografía 2. Indique la clasificación de cromatografía 3. Indique las principales aplicaciones de la cromatografía en las ciencias bioquímicas y farmacéuticas 4. Que es extracción en fase solida 5. Que es Clean up 6. Que es cromatografía de fase normal y de fase reversa 3. Bibliografia Skoog, Hooler. Nieman. Principios de análisis instrumental Quinta edición Oriol Valls; Benito del castillo. Técnicas Instrumentales en Farmacia y Ciencias de la salud. Cuarta edición. Barcelona Spain

51 15 PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD WORK PAPER # 10. UNIDAD III Tema: 10 TÍTULO: Cromatografía de líquidos FECHA DE ENTREGA: 12 a Semana PERÍODO DE EVALUACIÓN: 13 a Semana 1. Cromatografía en columna Es una técnica utilizada con fines preparativos, de purificación y aislamiento, puesto que permite aislar los compuestos deseados de una mezcla, no es utilizada para identificar La cromatografía en columna utiliza una columna de vidrio vertical que se llena con un soporte sólido adsorbente (fase estacionaria: los más utilizados son gel de sílice (SiO2) y alúmina (Al2O3)). La muestra que se quiere separar se deposita en la parte superior de este soporte. El resto de la columna se llena con el eluyente (disolvente que constituye la fase móvil) que, por efecto de la gravedad, hace mover la muestra a través de la columna. Se establece un equilibrio entre el soluto adsorbido en la fase estacionaria y el disolvente eluyente que fluye por la columna. Debido a que cada uno de los componentes de una mezcla establecerá interacciones diferentes con la fase estacionaria y la móvil, serán transportados a diferentes velocidades y se conseguirá su separación. Así, de manera similar a otros tipos de cromatografía, las diferencias en las velocidades de desplazamiento a través del medio sólido se corresponden con diferencias en los tiempos de elución por la parte inferior de la columna para cada uno de los componentes de la muestra original, que se recogerán en fracciones diferentes. La polaridad del eluyente afecta las velocidades relativas con las que los diferentes componentes de la mezcla se mueven en la columna. Los disolventes polares compiten más eficientemente con las moléculas polares de una mezcla por los lugares polares del adsorbente. Por lo tanto, un disolvente polar desplazará las moléculas, incluyendo las más polares, rápidamente a través de la columna. Si el disolvente es muy polar la elución será muy rápida y generalmente habrá poca separación de los componentes de la mezcla. Si por el contrario el disolvente es muy apolar, no eluirán los compuestos de la columna. Por lo tanto, la elección del eluyente es crucial para el éxito de la cromatografía en columna. A menudo se utiliza un gradiente creciente de polaridad para la elución. La CCF se utiliza para determinar y elegir el sistema solvente adecuado para cada separación.

52 Análisis de los eluatos de la columna Si los compuestos separados en una cromatografía en columna son coloreados, el progreso de la separación se puede monitorizar visualmente. No obstante, a menudo los compuestos que deben ser aislados suelen ser incoloros. En este caso, se recogen secuencialmente pequeñas fracciones de eluatos en tubos rotulados y la composición de cada fracción se analiza por cromatografía en capa fina. Una vez identificadas las diferentes fracciones que contienen el mismo producto, se reúnen, se elimina el disolvente y se analiza la identidad de los componentes por métodos espectroscópicos. 2. Cromatografía liquida de alta eficiencia (HPLC) 2.1. Introducción La cromatografía de líquidos es un método de separación físico basado en la distribución de los componentes de una mezcla entre una fase estacionaria y una fase móvil que en este caso es un líquido Instrumental Un equipo para cromatografía liquida de alta resolución puede representarse por el siguiente esquema:

53 17 La fase móvil puede ser un solvente puro o una mezcla de solventes. Cuando se trata de una mezcla, puede programarse la bomba para que tome solventes de diferentes botellas en una proporción determinada y realice la mezcla en una cámara de mezclado. Cuando durante toda la separación se utiliza siempre el mismo solvente, se denomina isocratica, sin embargo es normal realizar gradientes de composición de solvente para aumentar el rango de polaridades de sustancias a separar acortando el tiempo total de análisis. Estos gradientes de solvente también son realizados en forma automática por las bombas. La bomba envía al solvente hacia la válvula inyectora a través de tuberías de diámetro pequeño, de acero inoxidable o de plásticos especiales. Luego de que se produce la separación en la columna, los componentes de la mezcla pasan por el detector que genera una señal eléctrica ante el pasaje de los anualitos proporcional a la cantidad de sustancia. Esa señal es enviada al registrador o a la PC en donde queda registrado el cromatograma. En el caso ideal los picos cromatograficos son gaussianos y cada pico corresponde a un componente de la muestra original. El integrador puede calcular además el área correspondiente a cada pico, la cual es proporcional a la cantidad de sustancia. Dado que los detectores de HPLC son no destructivos, es posible recuperar los productos que salen de él. De esta manera, dependiendo del tamaño del loop de inyección y de la columna, y del tipo de bomba, es posible realizar además de separaciones analíticas, cromatografías preparativas. 3. Parámetros Relevantes En HPLC, se cambia la composición de la fase móvil a lo largo de la separación utilizando mezclas de entre dos y cuatro solventes. 4. Etapas del Análisis de una Muestra En lo que respecta a la optimización de las condiciones experimentales, en este caso es posible realizar ensayos preliminares orientativos utilizando cromatografía en capa delgada con la misma fase estacionaria que contiene la columna. Por otra parte es necesario tener en cuenta que dado que se utilizan altas presiones, es imprescindible evitar la presencia de partículas que puedan obstruir las tuberías y la formación de burbujas que puedan deteriorar el relleno de las columnas y producir inestabilidad en la señal del detector. Para evitar las obstrucciones, los solventes y las muestras a inyectar se filtran con membranas de 0,45 a 0,22 μm. Para evitar la formación de burbujas, los equipos de HPLC cuentan con descalificadores de solvente por vacío o por burbujeo con He y, en el caso de no contar con los mismos, se deben desgasificar los solventes por medio de ultrasonido o agitación bajo vacío antes de utilizarlos como fase móvil

54 18 5. Cuestionario 1. Para llevar a cabo una corrida por Cromatografia liquida de alta resolución, que tipo de solventes debe utilizarse, indique su grado químico. 2. Indique mediante un esquema los principales componentes del HPLC, desarrolle cada una de ellas. 3. En cromatografía liquida de alta resolución HPLC, donde se produce la separación. 4. Que es elución, a que se llama elución en gradiente y elución isocratica, cual es la diferencia 5. A que se llama tiempo de retención 6. Que es un cromatograma. 7. Indique los diferentes tipos de detectores que pueden acoplarse al cromatografo líquido de alta resolución. 8. Como se realiza la identificación y la cuantificación en cromatografía liquida de alta resolución, esquematice para hacer más objetiva su respuesta. 6. Bibliografia Skoog, Hooler. Nieman. Principios de análisis instrumental Quinta edición Oriol Valls; Benito del castillo. Técnicas Instrumentales en Farmacia y Ciencias de la salud. Cuarta edición. Barcelona Spain

55 19 PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD WORK PAPER # 11. UNIDAD III Tema: 11 TÍTULO: Cromatografía de gases FECHA DE ENTREGA: 12 a Semana PERÍODO DE EVALUACIÓN: 13 a Semana 1. Introducción La cromatografía de gases se basa en la volatilización de la muestra y su posterior inyección en la cabeza de una columna cromatográfica. Para la elución de la muestra se usa un gas inerte como fase móvil, de esta manera la fase móvil no interacciona con las moléculas del analito, simplemente transporta el analito a través de la columna. Existen dos tipos de cromatografía de gases (GC): Cromatografía gas-sólido (GSC): La fase estacionaria es sólida y la retención de los analitos se produce mediante adsorción. Cromatografía gas-líquido (GLC): la fase estacionaria son moléculas de líquido inmovilizadas sobre la superficie de un gas inerte. Tiene mayor aplicación. Un cromatografo de gases, básicamente está compuesto por: Una fuente de gas inerte de elevada pureza que puede ser nitrógeno, helio, hidrogeno, el gas seleccionado está en función al detector que se utilizara Un regulador de flujo El inyector que debe estar termostatizado La columna cromatográfica, donde se produce la separación, esta se encuentra dentro de un horno cuya función es volatilizar a la muestra durante todo el proceso cromatografico. El detector, que se encuentra a la salida de la columna, este se encarga de generar la señal analítica, la cual es proporcional a la concentración del analito

56 20 2. Cuestionario 1. Que requisitos debe de cumplir un compuesto químico para ser separado por cromatografía de gases 2. Indique los diferentes componentes que tiene un cromatografo de gases indicando la función que cumple cada una de ellos 3. Que es resolución en cromatografía, de que depende la resolución en cromatografía de gases 4. Indique los diferentes tipos de detectores que pueden acoplarse a un cromatografo de gases, señalando en cada caso el fundamento del detector y los tipos de compuestos químicos que detecta. 5. Indique el significado de: GC/MS, GC/FID, GC/NPD, GC/ECD 6. Cuál es la finalidad de emplear rampas de temperatura en cromatografía de gases 7. Como se realiza la identificación en cromatografía de gases. 8. Que es un cromatograma. 3. Bibliografia Skoog, Hooler. Nieman. Principios de análisis instrumental Quinta edición Oriol Valls; Benito del castillo. Técnicas Instrumentales en Farmacia y Ciencias de la salud. Cuarta edición. Barcelona Spain

57 21 UNIDAD III Tema: 12 PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD TÍTULO: Espectrometría de masas WORK PAPER # 12. FECHA DE ENTREGA: 12 a Semana PERÍODO DE EVALUACIÓN: 13 a Semana 1. Generalidades La espectrometría de masas es una técnica analítica instrumental de alta sensibilidad capaz de identificar cuali y cuantitativamente, y de forma inequívoca, cualquier tipo de mezclas de sustancias asimismo esta técnica permite también determinar la masa molecular de un compuesto así como de los diversos fragmentos que resultan de la rotura controlada del mismo dando estos una información muy valiosa sobre la estructura de la molécula. Un espectrómetro de masas siempre contiene las siguientes partes: Un sistema de introducción del compuesto o mezclas de compuestos que se van a analizar, Una fuente para ionizar estos compuestos, Uno o varios analizadores de masas para separar los iones producidos Un detector o contador de iones y finalmente Un sistema de procesamiento de datos que reproduce el espectro de masas. En la EM la muestra es ionizada (y por tanto destruida) usando diversos procedimientos de todos ellos el más utilizado es la técnica denominada de Impacto Electrónico (EM-IE) consistente en el bombardeo de la muestra (previamente vaporizada mediante el uso de alto vacío y una fuente de calor) con una corriente de electrones a alta velocidad. Ello produce que la sustancia pierda a su vez algunos electrones y se fragmente dando diferentes iones, radicales y moléculas neutras. Los iones (moléculas o fragmentos cargados), y solo ellos, son entonces conducidos mediante un acelerador de iones a un tubo analizador curvado sobre el que existe un fuerte campo magnético y conducidos a un colector/analizador sobre el que se recogen los impactos de dichos iones en función de la relación carga/masa de los mismos, tal y como se indica en el siguiente esquema:

58 22 Posteriormente dichos impactos son transformados en un espectro de masas como el que se muestra a continuación: Espectro de impacto de electrones del n-heptanal. Los picos marcados por C6,C5.C1, corresponden a las perdidas sucesivas de un grupo CH2 En él que la intensidad de los picos nos indica la cantidad relativa de iones que poseen dicha relación carga/masa.

59 23 Aplicaciones de la espectrometría de masas molecular 2. Cuestionario 1. Indique los tipos de sistemas de ionización de muestras que poseen los espectrómetros de masas 2. Que es un espectrómetro de masas de alta resolución

60 24 PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD GUÍA DE INVESTIGACIÓN PRÁCTICA - GIP s # 1 UNIDAD III Tema 1 TÍTULO: Normas de seguridad en el laboratorio de química FECHA DE ENTREGA: 5a Semana PERÍODO DE EVALUACIÓN: 6ª semana 1. Objetivos: Conocer las normas que rigen el trabajo seguro dentro del laboratorio de química a fin de prevenir daños en la integridad física del personal y de las instalaciones. Conocer la importancia del manual de seguridad en un laboratorio. 2. Fundamento: La implantación de un Programa de Seguridad en el Laboratorio de química es de vital importancia, ya que antes de iniciar cualquier trabajo es aconsejable analizar cuáles riesgos pudieran presentarse, desde la manipulación inicial de las muestras objeto de análisis, hasta el desecho final de los productos. La protección de la integridad de los laboratorios trae aparejado la protección de los equipos, las muestras, el medio ambiente, la información, la documentación y la salud de los trabajadores que laboran en ellos. Para lograr este objetivo es necesario desarrollar e implantar un Programa de Seguridad que cubra todos los aspectos relacionados con toda la actividad que se realiza dentro del laboratorio. Con el fin de llevar a cabo exitosamente la seguridad en el laboratorios se debe establecer medidas generales de obligatorio cumplimiento, no sólo para el personal que labora en ellos, sino también para aquél que requiere de los servicios y/o recursos del laboratorio. Asimismo hay que establecer medidas relacionadas con la manipulación y el uso de las sustancias químicas, la manipulación y preparación de las muestras que pudieran ser tóxicas, inflamables, explosivas o dañinas, implementar un plan para el tratamiento y la disposición de los residuos, medidas para evitar riesgos con el uso de los equipos, así como para la protección de la información y toda la documentación.

61 25 3. Procedimiento: I. Aspectos generales de las normas de seguridad en el laboratorio: Trabaje con orden, limpieza y sin prisa. Mantenga los mesones de trabajo limpios y sin productos, libros, cajas o accesorios innecesarios para el trabajo que se está realizando. Utilice las campanas extractoras de gases siempre que sea posible. No utilice nunca un equipo de trabajo sin conocer su funcionamiento. Antes de iniciar un trabajo asegúrate de que el montaje está en perfectas condiciones. Si el trabajo lo requiere, usa los equipos de protección individual determinados (guantes, gafas). Utilice siempre gradillas y soportes. No trabaje separado de las mesas. Al circular por el laboratorio debes ir con precaución, sin interrumpir a los que están trabajando. No efectúe pipeteos con la boca: emplea siempre un pipeteador. No utilice vidrio agrietado, el material de vidrio en mal estado aumenta el riesgo de accidente. Tome los tubos de ensayo con pinzas o con los dedos (nunca con las manos). El vidrio caliente no se diferencia del frío. Compruebe cuidadosamente la temperatura de los recipientes que hayan estado sometidos a calor, antes de cogerlos directamente con las manos. No fuerce directamente con las manos cierres de botellas, frascos, llaves de paso, etc. que se hayan obturado. Para intentar abrirlos emplea las protecciones individuales o colectivas adecuadas: guantes, gafas, campanas. Desconecte los equipos, agua y gas al terminar el trabajo. Deje siempre el material limpio y ordenado. Recoge los reactivos, equipos, etc. al terminar el trabajo. Emplee y almacene sustancias inflamables en las cantidades imprescindibles. Las campanas de gases son un medio de protección colectiva y no deben utilizarse para almacenar productos. Normas de conducta Como norma higiénica básica, el personal debe lavarse las manos al entrar y salir del laboratorio y siempre que haya habido contacto con algún producto químico. Debe llevar en todo momento la ropa de trabajo abrochada y los cabellos recogidos, evitando colgantes o mangas anchas que pudieran engancharse en los montajes y material del laboratorio. No se debe trabajar separado de la mesa o la poyata, en la que nunca han de depositarse objetos personales. El personal de nueva incorporación debe ser inmediatamente informado sobre las normas de trabajo, plan de seguridad y emergencia del laboratorio, y características específicas de peligrosidad de los productos, instalaciones y operaciones de uso habitual en el laboratorio. No debe estar autorizado el trabajo en solitario en el laboratorio, especialmente cuando se efectúe fuera de horas habituales, por la noche, o si

62 26 se trata de operaciones con riesgo. Cuando se realicen éstas, las personas que no intervengan en las mismas, pero puedan verse afectadas, deben estar informadas de las mismas. Está prohibido fumar, llevar maquillaje, beber e ingerir alimentos en el laboratorio. Para beber es preferible la utilización de fuentes de agua a emplear vasos y botellas., nunca se emplearán recipientes de laboratorio para contener bebidas o alimentos ni se colocarán productos químicos en recipientes de productos alimenticios. Evite llevar lentes de contacto, si se detecta una constante irritación de los ojos y sobre todo si no se emplean gafas de seguridad de manera obligatoria. Es preferible el uso de gafas de seguridad, graduadas o que permitan llevar las gafas graduadas debajo de ellas. Hábitos de trabajo Antes de comenzar Comprobar la ubicación del material de seguridad como extintores, duchas de seguridad, lavaojos, botiquín, etc. Seguir el protocolo de trabajo marcado por el responsable de las prácticas Queda prohibido iniciar cualquier trabajo dentro del laboratorio, si el representante de línea y el responsable del laboratorio no están presentes. No hacer actividades no autorizadas o no supervisadas Manipulación de reactivos químicos Leer la etiqueta o consultar la ficha de datos de seguridad de los productos antes de su utilización, cuando sea necesario Datos que debe de contener la etiqueta Nombre de la sustancia o del preparado. Nombre, dirección y teléfono del fabricante o importador. Símbolos e indicaciones de peligro para destacar los riesgos principales Frases R que permiten complementar e identificar determinados riesgos mediante su descripción Frases S que a través de consejos de prudencia establecen medidas preventivas para la manipulación y utilización No utilizar ningún reactivo que no tenga etiqueta Se debe etiquetar los frascos y recipientes que contengan mezclas, identificando su contenido No oler las sustancias sin tomar precauciones No tocar ni probar los productos Utilizar vitrinas de gases para todas las operaciones en las que se manipulen sustancias tóxicas o volátiles No colocar objetos en el borde de los mesones Calentar los tubos de ensayo de lado, utilizando pinzas. No mirar al interior del tubo ni dirigir la boca del tubo hacia otro compañero ni hacia uno mismo En la dilución de ácidos, añadir siempre el ácido sobre el agua y no al revés, podría provocar una proyección sumamente peligrosa.

63 27 No pipetear nunca con la boca ácidos concentrados o solventes orgánicos, utilice una propipeta o una pera de goma. Asegurarse de que los materiales estén fríos antes de cogerlos Recoger materiales, reactivos o equipos para evitar acumulaciones innecesarias Los recipientes de productos químicos deben cerrarse siempre después de su uso Al acabar el trabajo asegurarse de la desconexión de aparatos, agua, gases, etc. Desechar el material de vidrio que presente defectos y guardar las piezas defectuosas o piezas rotas en los bidones específicos No forzar la separación de vasos o recipientes que estén obturados unos dentro de otros. Se deben dar al responsable del laboratorio Uso de equipos de protección personal Utilizar bata de manga larga. Mantener las batas abrochadas Debe evitarse el uso de lentes de contacto Llevar el pelo recogido No se deben llevar pulseras, colgantes, o prendas sueltas No llevar sandalias o calzado que deje el pie al descubierto Las heridas se deben llevar cubiertas, aunque se utilicen guantes para trabajar Utilice los guantes que correspondan al solvente utilizado. Si realiza pruebas o ensayos en equipos de alta sensibilidad, utilice guantes, barbijo, bata y gorro Uso de equipos de protección colectiva Siempre trabaje bajo campana cuando utilice solventes que desprenden vapores tóxicos Infórmese sobre el manejo de las cabinas, extractores, que se encuentran dentro del laboratorio. Infórmese y conozca la ubicación de los extintores de incendio y el manejo del mismo. Uso de los equipos de análisis: Si no conoce el uso de un equipo, no lo utilice Los equipos de análisis químico solo podrán ser utilizados por personal autorizado y capacitado Cada equipo posee un instructivo para su operación, el mismo podrá ser utilizado solo por personal autorizado.

64 28 Cuestionario 1. Indique la forma de actuación en caso de: a) Derrames b) Salpicaduras en los ojos y sobre la piel: c) Quemaduras térmicas: d) Intoxicación digestiva: e) Incendios 2. Indique la clasificación de los extintores en función al tipo de fuego 3. Indique los principales pictogramas y símbolos de riesgo en la manipulación de reactivos químicos BIBLIOGRAFIA Principios de Análisis Instrumental, D.A. Skoog, F.J. Holler y T.A. Nieman, 5ª Edición, McGraw-Hill, Madrid, Fundamentos de Química Analítica, D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler y S.R.Crouch, 8ª Edición, Thomson-Paraninfo, Madrid, 2005.

65 29 PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD GUÍA DE INVESTIGACIÓN PRÁCTICA - GIP s # 2 UNIDAD I Tema 2 TÍTULO: Uso adecuado de la balanza analítica FECHA DE ENTREGA: 5a Semana PERÍODO DE EVALUACIÓN: 6ª semana 4. Objetivos: Conocer el uso correcto de la balanza analítica Describir el procedimiento de calibración de la balanza analítica. Desarrollar en forma practica el uso de la balanza analítica en las diferentes técnicas de analisis Nota: Instalar la balanza en un lugar libre de vibraciones, flujo de aire y lejos de la radiación solar, siguiendo las instrucciones de instalación del manual del proveedor. 5. Procedimiento: El estudiante deberá desarrollar un instructivo de operación de la balanza analítica, indicando de forma detallada cada uno de los pasos a seguir desde la forma de encender, el procedimiento de pesada, el mantenimiento Limpieza y ajuste: 1. Limpiar la balanza después de terminar los pesajes, con un pincel apropiado y un paño suave. 2. Ajustar la balanza cada día que se vaya a utilizar y luego de un cambio de lugar. 3. Registre la Hora y fecha de Limpieza, calibre y ajuste de la balanza, para mantener la trazabilidad del proceso. Precauciones y recomendaciones: 1. No coloque agua ni metales corrosivos directamente sobre el platillo de la balanza. 2. No exponga la balanza a objetos magnetizados. 3. Evite conectar equipos que produzcan mucho ruido muy cerca de a la balanza 4. La balanza debe estar nivelada y colocada en un sitio donde se prevengan las vibraciones, grandes fluctuaciones de temperatura, rayos directos de sol y corrientes de aire.

66 30 A B Controles de mando A. Teclas de control B. Pantalla alfanumérica

67 31 Leyenda: 1. Burbuja de nivel 2. Tecla de encendido/apagado ON/OFF 3. Tecla MODE 4. Puerta lateral de la balanza 5. Brazo controlador de abertura de la puerta 6. Plato de pesaje 7. Tecla RE-ZERO Cuestionario 1. Cuáles son los pasos para realizar una pesada analítica 2. Como determina la sensibilidad de una balanza 3. Cuáles son las precauciones a ser tomadas en cuenta para realizar una pesada analítica 4. Como influye la temperatura durante la operación de pesada 5. Cuáles son los pasos para iniciar el encendido de la balanza 6. Como se realiza la operación de tarado y calibrado de la balanza

68 32 PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD GUÍA DE INVESTIGACIÓN PRÁCTICA - GIP s # 3 UNIDAD I Tema 2 TÍTULO: Calibración de material volumétrico FECHA DE ENTREGA: 5a Semana PERÍODO DE EVALUACIÓN: 6ª semana 1. OBJETIVO: Calibrar el material volumétrico de cuantitativo uso común en el análisis químico 2. FUNDAMENTO TEÓRICO: El material volumétrico de vidrio se calibra midiendo la masa de un liquido (por lo general agua destilada), de densidad y temperatura conocida, que esta contenido (o transferido) en el material volumétrico que se quiere calibrar. Todo el material volumétrico debe estar libre de fugas antes de calibrarse, las buretas y las pipetas no necesitan secarse, los matraces aforados deben escurrirse bien y secarse a temperatura ambiente. El agua utilizada para la calibración debe estar en equilibrio térmico con los alrededores. Esta condición se alcanza recogiendo el agua para la calibración con anterioridad, anotando su temperatura a intervalos frecuentes y esperando hasta que ya no existan cambios en ella Aunque la calibración parezca un proceso directo se debe evaluar numerosas variables importantes de estas la principal es la temperatura que influye en la calibración de dos formas: la primera y mas importante es que el volumen ocupado por una determinada masa de liquido varia con la temperatura; la segunda estriba en que el volumen del material es variable a la tendencia del vidrio a contraerse o dilatarse con los cambios de temperatura. Todo el material volumétrico esta calibrado a un temperatura especificada de 20 C y para utilizarse de una forma determinada debido a la modificación del volumen de los líquidos y del vidrio con los cambios de temperatura, se deben volver a calibrar los materiales volumétricos cuando vaya a utilizarse a temperaturas diferentes de aquella para la que fueron calibrados Finalmente debe considerarse el liquido elegido para la calibración, para la mayoría de los trabajos suele escogerse el agua El material volumétrico para laboratorio se clasifica en clase A y clase B de acuerdo al error máximo permitido en general el error máximo permitido para la clase B es el doble del permitido para la clase A

69 33 3. MATERIALES Y REACTIVOS Agua destilada 1 L Matraz erlenmeyer de 250 ml 1 Pesafiltro 1 Pipeta aforada de 10 ml 1 Bureta de 25 ml 1 Matraz aforado de 50 ml 1 Balanza analítica 1 4. PROCEDIMIENTOS: Calibración de una pipeta aforada: 1. Enjuagar la pipeta aforada con abundante agua destilada 2. Lavar un pesafiltro grande o un erlenmeyer con tapón de goma, secarlo y pesar con exactitud de miligramos y registrar el P1 3. Cargar la pipeta con agua destilada atemperada a 20 C, y dejar caer sobre el pesafiltro, registrar el P2 4. Calcular la masa de agua transferida por diferencia de pesadas P2-P1 5. Calcular el volumen transferido (volumen real), con ayuda de la tabla 1 6. Repetir 20 veces el procedimiento y calcular el volumen medio 7. Calcular la tolerancia e indicar si la pipeta es de precisión (Clase A) o económico (Clase B ) 8. Calcular su desviación estándar Calibración de una bureta 1. Enjuagar la bureta con abundante agua destilada 2. Lavar un erlenmeyer con tapón, secarlo y pesar con exactitud de miligramos y registrar el P1 3. Cargar la pipeta con agua destilada atemperada a 20 C, y dejar caer sobre el pesafiltro, registrar el P2 4. Calcular la masa de agua transferida por diferencia de pesadas P2-P1 5. Calcular el volumen transferido (volumen real), con ayuda de la tabla 1 6. Repetir 20 veces el procedimiento y calcular el volumen medio 7. Calcular la tolerancia e indicar si la pipeta es de precisión (Clase A) o económico (Clase B ) 8. Calcular su desviación estándar Calibración de un matraz volumétrico 1. Enjuagar la bureta con abundante agua destilada 2. Lavar un pesafiltro grande o un erlenmeyer, secarlo y pesar con exactitud de miligramos y registrar el P1 3. Cargar la pipeta con agua destilada atemperada a 20 C, y dejar caer sobre el pesafiltro, registrar el P2 4. Calcular la masa de agua transferida por diferencia de pesadas P2-P1 5. Calcular el volumen transferido (volumen real), con ayuda de la tabla 1 6. Repetir 20 veces el procedimiento y calcular el volumen medio 7. Calcular la tolerancia e indicar si la pipeta es de precisión (Clase A) o económico (Clase B )

70 34 8. Calcular su desviación estándar Tabla de volúmenes equivalentes A 1g. a diferentes temperaturas Temperatura T C Volumen ocupado por 1 gramo de agua (ml/g) Tolerancia matraces volumétricos clase A Tolerancia matraces volumétricos clase B Volumen Tolerancia Tolerancia ml ml ml 5 +/ / / / / / / / / / / / / / / / / /-1.2 Tolerancia pipeta aforada clase A Tolerancia pipeta aforada clase B Tolerancia buretas clase A Tolerancia buretas clase B Volumen Tolerancia Tolerancia ml ml ml 0.5 +/ / / / / / / / / / / / / / / / / /-0.16 Volumen Tolerancia Tolerancia ml ml ml 5 +/ / / / / / / / / /-0.1

71 35 5. CÁLCULOS: Masa del agua = P2-P1 Volumen real= (masa del agua X volumen ocupado/ 1g de agua) Tolerancia = Volumen teórico volumen real 6. RESULTADOS 7. CONCLUSIÓN 8. EVALUACION: Cuestionario 1. Investigue otros métodos empleados para la calibración de material volumétrico. 2. Que es una micropipeta, como se calibra. 3. Investigue todo lo referente al Instituto Boliviano de Metrología IBMETRO 4. Investigue todo lo referente a la ISO BIBLIOGRAFIA Principios de Análisis Instrumental, D.A. Skoog, F.J. Holler y T.A. Nieman, 5ª Edición, McGraw-Hill, Madrid, Fundamentos de Química Analítica, D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler y S.R.Crouch, 8ª Edición, Thomson-Paraninfo, Madrid, Estadística y Quimiometría para Química Analítica, J.N. Miller y J.C. Miller, Prentice Hall, Pearson Educación, Madrid, 2002.

72 36 PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD GUÍA DE INVESTIGACIÓN PRÁCTICA - GIP s # 4 UNIDAD II Tema 5 TÍTULO: Espectro de absorción visible de dos colorantes FECHA DE ENTREGA: 8a Semana PERÍODO DE EVALUACIÓN: 9ª semana 1. OBJETIVOS: Conocer los principales componentes del espectrofotómetro Conocer las bases fundamentales de la espectrofotometría ultravioleta visible Encontrar el espectro de absorción visible de dos colorante 2. FUNDAMENTO: Todas las moléculas son capaces de absorber radiación electromagnética de una frecuencia o de un intervalo de frecuencias características de cada molécula. Cuando la luz atraviesa una sustancia, parte de la energía es absorbida; el color de las sustancias se debe a que estas absorben ciertas longitudes de onda de la luz blanca que incide sobre ellas y solo dejan pasar a nuestros ojos aquellas longitudes de onda no absorbida, aun el vidrio que parece ser completamente transparente absorbe longitud de ondas que pertenecen al espectro visible; el agua absorbe fuertemente en la región del infrarrojo. La absorción de las radiaciones ultravioleta, visibles e infrarrojas depende de la estructura de las moléculas, y es característica para cada sustancia química. La utilidad de la absorción de la radiación electromagnética en química analítica se basa en la capacidad y en la relación que existe entre el número de moléculas capaces de absorber y a cantidad de energía absorbida por ellas dando lugar a lo que se conoce como curva de absorción. En la curva de absorción se establece una relación entre A o %T y la longitud de onda, tal tipo de curva es útil tanto para seleccionar la longitud de onda más adecuada para una medida cuantitativa de un absorbente, tomando en cuenta este punto de máxima absorción se puede construir una curva de concentración, manteniendo fija la longitud de onda de máxima absorbancia. Muchos compuestos tienen espectros característicos de absorción en la región visible y ultravioleta y esto hace posible la identificación de dichos materiales en una mezcla. Cuando las moléculas reciben energía, se pueden producir transiciones electrónicas. El estado energético de una molécula está definido principalmente por su estado energético electrónico. Si la energía de la radiación electromagnética es igual a la

73 37 diferencia entre dos determinados niveles energéticos de la molécula sobre la que incide, entonces esta absorbe radiación; es decir incorpora la energía radiante a su propia energía si es diferente se emite Este proceso se representa de la siguiente forma: A + hν A* A + energía luminosa En la cual A es el absorbente en su estado de energía bajo, A* es el absorbente en su estado de excitación energética, y hν (h es la constante de Planck; n es la frecuencia) es la energía del foton incidente el cual posee una longitud de onda λ (λn = c, donde c es la velocidad de la luz). A* es ordinariamente inestable y rápidamente revierte a su estado energético más bajo perdiendo así la energía correspondiente. Solo se absorben determinadas frecuencias luminosas, y la selección de las mismas depende de la estructura química de la molécula. 3. MATERIALES Y REACTIVOS: Matraz aforado de 500 ml. 2 Matraz aforado de 25 ml. 5 Vaso de precipitado de 100 ml. 2 Varilla de vidrio 2 Microespatula metálica 2 Tubos de lectura para espectro 10 Pizeta con H2O destilada 1L. Pipetas de 1 ml. 2 Pipeta de 2 ml 2 Colorante rojo 10 g. Colorante amarillo 10 g. 4. PROCEDIMIENTOS: 1. Preparar 500 ml. de solución con 1000 ppm de colorante rojo. Y amarillo. 2. A partir de la solución anterior preparar 50 ml de disolución de 10 ppm de cada colorante 3. Mezclar 10 ml de la solución a 10 ppm con 10 ml de agua destilada 4. Proceder a calibrar el espectrofotómetro en la longitud de onda de partida, la calibración se realizara según indique el manual del equipo 5. Realice la lectura de las transmitancias de cada solución en el rango de longitudes de onda señalado en la tabla adjunta. 5. CÁLCULOS:

74 38 6. RESULTADOS 6.1. Colorante rojo LONGITUD DE ONDA nm % TRANSMITANCIA ABSORVANCIA LONGITUD DE ONDA nm % TRANSMITANCIA ABSORVANCIA

75 39 LONGITUD DE ONDA nm 6.2. Colorante amarillo % TRANSMITANCIA ABSORVANCIA LONGITUD DE ONDA nm % TRANSMITANCIA ABSORVANCIA

76 Grafico 7. CONCLUSIONES 8. EVALUACION Cuestionario 1. Qué es el espectro de absorción, como lo determina en el laboratorio, y para que lo determina? 2. Observe los espectros de los colorantes a diferentes concentraciones, son idénticos?, en que se diferencian, 3. Qué es el blanco, cuál es su importancia en las medidas espectrofotométricas? 4. Qué tipo de celdas deben utilizarse en la región espectral ultravioleta y visible, en cada caso indique porque? 9. BIBLIOGRAFIA Principios de Análisis Instrumental, D.A. Skoog, F.J. Holler y T.A. Nieman, 5ª Edición, McGraw-Hill, Madrid, Fundamentos de Química Analítica, D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler y S.R.Crouch, 8ª Edición, Thomson-Paraninfo, Madrid, 2005.

77 41 PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD GUÍA DE INVESTIGACIÓN PRÁCTICA - GIP s # 5 UNIDAD II TEMA 5 TITULO: Determinacion de la longitud de Onda optima de dos especies químicas, Manganeso y cromo FECHA DE ENTREGA: 10a Semana PERÍODO DE EVALUACIÓN: 11a semana 1. OBJETIVOS Determinar la longitud de onda optima del manganeso y cromo Describir la importancia de la determinación de la longitud de onda optima en el análisis cualitativo y cuantitativo de especies químicas 2. FUNDAMENTO: El espectro de absorción de una especie química, es una constante física que puede emplearse para la caracterización de compuestos químicos que absorben radiación ultravioleta visible. Una vez encontrado el espectro de absorción de la especie química analizada, se procede a la determinación de la longitud de onda óptima, longitud en la cual la absorbancia presenta su mayor valor, o menor en el caso de transmitancias. La importancia de conocer la longitud onda óptima de las especies químicas, es debido a que en ese valor de longitud de onda se realizara el análisis cuantitativo, es decir la determinación de concentraciones 3. MATERIALES Y REACTIVOS: Matraz aforado de 500 ml. 2 Matraz aforado de 25 ml. 5 Vaso de precipitado de 100 ml. 2 Varilla de vidrio 2 Microespatula metálica 2 Tubos de lectura para espectro 10 Pizeta con H2O destilada 1L. Pipetas de 1 ml. 2 Pipeta de 2 ml 2 Permanganato de potasio 5 g. Dicromato de potasio 5 g.

78 42 4. PROCEDIMIENTOS: 1. Preparar 500 ml. de solución con 1000 ppm de Mn+7 a partir del permanganato de potasio 2. A partir de la solución anterior preparar 50 ml de disolución de 10 ppm y 20 ppm de Mn+7 3. Preparar 500 ml. de solución con 1000 ppm de Cr+6 a partir del dicromato de potasio 4. A partir de la solución anterior preparar 50 ml. de disolución con 10 ppm y 20 ppm 5. Proceder a calibrar el espectrofotómetro en la longitud de onda de partida, la calibración se realizara según indique el manual del equipo 6. Realice la lectura de las transmitancias de cada solución en el rango de longitudes de onda señalado en la tabla adjunta. 5. CÁLCULOS:

79 43 6. RESULTADO 6.1. Permanganato de potasio LONGITUD DE ONDA nm 10 PPm 20PPm % TRANSMITANCIA ABSORVANCIA LONGITUD DE ONDA Nm % TRANSMITANCIA ABSORVANCIA

80 Dicromato de potasio LONGITUD DE ONDA nm 10 PPm 20PPm % TRANSMITANCIA ABSORVANCIA LONGITUD DE ONDA Nm % TRANSMITANCIA ABSORVANCIA 6.1. Gráficos

81 45 7. CONCLUSIONES 8. EVALUACION Cuestionario: 1. Qué es la longitud de onda optima, como se lo determina, y para que se lo determina? 2. Investigue los factores que pueden producir un desplazamiento de la longitud de onda optima de las especies químicas que absorben radiación ultravioleta visible 3. Cuál es la longitud de onda óptima del manganeso y cromo determinada en el laboratorio? 9. BIBLIOGRAFIA Principios de Análisis Instrumental, D.A. Skoog, F.J. Holler y T.A. Nieman, 5ª Edición, McGraw-Hill, Madrid, Fundamentos de Química Analítica, D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler y S.R.Crouch, 8ª Edición, Thomson-Paraninfo, Madrid, 2005.

82 46 PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD GUÍA DE INVESTIGACIÓN PRÁCTICA - GIP s # 6 UNIDAD II Tema 5 TÍTULO: Curva de calibración del Manganeso FECHA DE ENTREGA: 12a Semana PERÍODO DE EVALUACIÓN: 13ª semana 1. OBJETIVOS Conocer los aspectos fundamentales de la espectrofotometría en el análisis cuantitativo Determinar la concentración de muestras de permanganato, empleando la curva de calibración 2. FUNDAMENTO En general una curva de calibración es el conjunto de concentraciones que describen el intervalo de trabajo, en el cual se cuantificara el compuesto a analizar. Desde el punto de vista de la espectrofotometría la curva de calibración es aquella en la que se establece una relación entre absorbancia o % de transmitancia con las concentraciones, su empleo es necesario en los trabajos cuantitativos en los que hay que calcular la concentración del absorbente. Siempre que sea posible es aconsejable la construcción de una curva de calibración que cubra la zona de concentraciones que se van a encontrar en la práctica. La construcción de tal curva debe ser la fase primera de montar y estandarizar de cualquier procedimiento fotométrico. Las concentraciones pueden representarse en cualquier tipo de unidades de medida (mg/dl, molaridad, etc.) sin embargo, la forma más conveniente es emplear para las curvas las mismas unidades que se usaran para expresar el resultado final. Para la construcción de las curvas de calibración se necesitan mínimo tres puntos. El primero es el cero, el segundo una concentración intermedia que se encontrara en la práctica y el ultimo una concentración alta. Cada punto experimental debe prepararse de manera independiente (a partir de una solución estándar se preparan diferentes concentraciones y cada una se procesa de acuerdo a la técnica elegida). Es aconsejable hacer varios duplicados para cada punto y tener mayores precauciones en la técnica para trazar la curva que habitualmente se emplean para las determinaciones de rutina. Una vez que se han colocado los puntos experimentales conocidos sobre grafica se traza con una regla trasparente una línea, que sea la que mejor los represente. Si el compuesto sigue la ley de Lambert-Beer se obtiene una línea recta. Las concentraciones de los problemas se pueden leer entonces directamente a partir de la curva, la cual se comprobara cada vez mediante la determinación de uno o más patrones.

83 47 Según la ley de Lambert-Beer, la absorbancia está en función de la concentración; a mayor absorción mayor concentración de una solución. Por lo tanto, se pueden representar los valores de absorbancia de distintos calibradores en función de su concentración, que es conocida (debido a que cada calibrador corresponde a una dilución específica de la solución estándar, conociéndose la concentración del estándar se calcula la concentración de los calibradores). La grafica resultante es la curva de calibración. Una vez medida la absorbancia de la muestra analizada, la curva permite hallar su concentración por simple interpolación. 3. MATERIALES Y REACTIVOS: Matraz aforado de 25 ml 6 Vaso de precipitado de 100 ml. 2 Varilla de vidrio 1 Microespatula metálica 1 Pizeta con H2O 1L. Tubos de lectura para espectro 10 Pipeta de 1 ml. 1 Pipeta de 2 ml. 1 Balanza analítica 1 Espectrofotómetro UV/VIS PROCEDIMIENTOS: 1. Preparar 500 ml. de solución de permanganato de potasio con 1000 ppm de concentración en Mn+7 2. A partir de la anterior solución prepare diluciones con concentración de 5, 15, 25 y 40 ppm de Mn+7 3. Lea las transmitancias de cada dilución y realice la conversión a las absorbancias respectivas 4. Grafique la curva de calibración, tomando en cuenta que la concentración debe ir en el eje x y las absorbancias en el eje y 5. Utilice mínimos cuadrados, o en el mejor de los casos una hoja Excel, para encontrar la ecuación de la línea recta 6. Calcule la concentración de la muestra por interpolación y empleando la curva de calibración. 5. CÁLCULOS

84 48 6. RESULTADOS: Concentración Ppm Muestra 1 Muestra 2 Absorbancias 6.1. Grafico 7. CONCLUSIÓN 8. EVALUACION Cuestionario 1. Cuál es la importancia de la curva de calibración en química analítica, en qué tipo de análisis se emplea. 2. Indique y desarrolle los tipos de calibración que pueden emplearse en la cuantificación de especies químicas, 3. Indique la importancia de ajustar la concentración de una solución hasta una absorbancia entre 0.2 a 0.8 o transmitancia de 20 a 60% 9. BIBLIOGRAFIA Estadística y Quimiometría para Química Analítica, J.N. Miller y J.C. Miller, Prentice Hall, Pearson Educación, Madrid, 2002.

85 49 PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD GUÍA DE INVESTIGACIÓN PRÁCTICA - GIP s # 7 UNIDAD II Tema 5 TÍTULO: Análisis cuantitativo de una mezcla de permanganato y dicromato potásicos por espectrofotometría UV-Visible. FECHA DE ENTREGA: 15a Semana PERÍODO DE EVALUACIÓN: 16ª semana 1. OBJETIVO Adquirir destreza en la realización de medidas experimentales de absorbancia y su aplicación a la determinación de la concentración de una mezcla de permanganato y dicromato potásicos. 2. FUNDAMENTO Cuando en una disolución hay varias sustancias que absorben radiación, es posible en muchos casos llevar a cabo su determinación sin necesidad de separar previamente los distintos componentes. Cuando se trata de dos componentes M y N, cuyos espectros de absorción están superpuestos a todas las longitudes de onda la forma de proceder es mediar las absorvancias A1 y A2 a las longitudes de onda λ1 y λ2 respectivamente, y planteando las ecuaciones siguientes. A1 = εm1 b CM + εn1 b CN (a λ1) A2 = εm2 b CM + εn2 b CN (a λ2) A M+N N M λ 1 λ 2. Esto es posible porque la ley de Beer establece que la absorbancia es una propiedad aditiva, de forma que la absorbancia total de una disolución a una

86 longitud de onda determinada es igual a la suma de las absorbancias de los componentes individuales presentes. En las ecuaciones anteriores, b representa el camino óptico y εm1, εm2, εn1 y εn2 las absortividades molares de M y N a las longitudes de onda λ1 y λ2, que deben ser determinadas previamente a partir de disoluciones patrón, o mejor, a partir de las pendientes de sus representaciones de la ley de Beer. 3. MATERIALES Y REACTIVOS KMnO4 K2Cr2O7 H2SO4 Matraces aforados de 50 ml Pipetas de varios volúmenes Espectrofotómetro provisto de cubetas de 1 cm de paso óptico. 4. PROCEDIMIENTOS: Preparar una solución de KMnO4 con 100 ppm de en Mn+7 Preparar una solución de K2Cr2O7 con 100 ppm de Cr+6 A partir de las anteriores soluciones, efectué diluciones en 10, 15, 25 y 30 ppm de cada una de las soluciones preparadas en el punto 1 y 2 A la longitud de onda optima del Mn+7 (525 y 350 nm) y el Cr+6 (350 nm), mida las absorbancias de las diluciones Construya una curva de calibración para el Mn+7 y Cr+6 Leer las absorbancias de la mezcla a 525 nm y 350 nm 4.1. Calculo de las concentraciones de Mn y Cr en la mezcla, Con la absorbancia de la mezcla a 525, calcule la concentración de Mn+7 en la mezcla por interpolación. Con la concentración del Mn+7, interpolar en la curva del Mn+7 a 350 nm, y encontrar el valor de absorbancia que le corresponde al Mn+7 a esa longitud de onda. Considerando que a 350 nm, en la mezcla ambos componentes absorben radiación, reste la absorbancia de la mezcla a 350 m, con la absorbancia del Mn+7 a 350 nm, de esa forma encontrara la absorbancia que le corresponde al Cr+6 a 350 nm. Con la absorbancia del Cr+6 a 350 nm, encuentre su concentración por interpolación en la curva del Cr+6 a 350 nm 5. CÁLCULOS: 50

87 6. RESULTADOS 7. CONCLUSIÓN 8. BIBLIOGRAFIA Principios de Análisis Instrumental, D.A. Skoog, F.J. Holler y T.A. Nieman, 5ª Edición, McGraw-Hill, Madrid, Fundamentos de Química Analítica, D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler y S.R.Crouch, 8ª Edición, Thomson-Paraninfo, Madrid,

88 PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD GUÍA DE INVESTIGACIÓN PRÁCTICA - GIP s # 8 UNIDAD II Tema 5 TÍTULO: Determinacion de la constante de disociación de un indicador acido base por espectrofotometría FECHA DE ENTREGA: 17a Semana PERÍODO DE EVALUACIÓN: 18ª semana 1. OBJETIVO Adquirir destreza en la realización de medidas experimentales de absorbancia y su aplicación a la determinación de la concentración de una mezcla de permanganato y dicromato potásicos. 2. FUNDAMENTO: La constante de disociación es un parámetro fisicoquímico, característico de las especies químicas que en disolución acuosa son capaces de disociarse, su importancia en las ramas de las ciencias farmacéuticas, y bioquímicas, radica en que el mismo determina el Ph de una especie química (Fármaco), pudiendo predecir de esa manera el lugar de absorción del fármaco. Los fármacos de naturaleza Ph ácido débil se absorben mejor en un medio acido, donde no sufren el fenómeno de ionización, por ende la molécula al no presentar carga atraviesa de forma más eficiente las membranas lipídicas. Para la determinación de la constante de disociación de una especie química por espectrofotometría, es necesario, tener la forma acida y básica de la especie analizada, esto se consigue, preparando disoluciones de ph ácido y básico donde teóricamente, se encontrara disociado la especie química en su forma acida y básica, paralelamente, se prepara una tercera solución con un Ph igual al PKa, o lo más próximo a este valor, en esta solución se encontraran disociados ambas formas de la especie química (la forma acida y básica), constituyéndose en una mezcla de la solución acida y básica, posteriormente se debe encontrar el espectro de absorción de la especie acida y básica, con el fin de encontrar la longitud de onda donde ambas especies absorben la mayor cantidad de radiación. En esta longitud de onda optima se determina las concentraciones de la forma acida y básica de la especie química, las cuales se utilizaran para determinar la constante de disociación empleando la ecuación de Henderson Haselbach PH= Pka+log IA - I/IAHI 52

89 3. MATERIALES Y REACTIVOS Matraz aforado de 100mL. Matraz aforado de 25 ml. Pipeta de 10 ml Pipeta de 1 ml Vaso de precipitado de 100 ml Varilla de vidrio Micro espátula metálica Etanol 96% Rojo de metilo 4. PROCEDIMIENTO F A C U L T A D D E C I E N C I A S D E L A S A L U D 4.1. Preparación de las disoluciones tampón PH=9, PH=1 y PH=5: La preparación se realizara según indicaciones del docente Preparación de disoluciones del indicador en medio ácido y básico. Prepara 100 ml de disolución del indicador rojo de metilo con una concentración 2.5*10-4, aforar con etanol al 96% A partir de la solución anterior, preparar 25 ml. de disolución del indicador rojo de metilo con concentración de 5*10-4 aforar la disolución con tampón PH=9, PH=1 y PH=5 Encontrar el espectro de absorción de las tres soluciones preparadas en el punto anterior Encontrar las longitudes de onda optima de la especie acida, básica y mezcla del indicador, Tabular las absorbancias de ambas especies química 53

90

91 1 Solución básica Solución acida Solución mezcla LONG.ONDA %T Abs LONG.ONDA %T Abs LONG.ONDA nm nm nm %T Abs CÁLCULOS Encontrar el espectro de absorción de la forma acida y básica del indicador Calcular las absortividades molares de la forma acida y básica del indicador} Mediante el sistema de ecuaciones calcular las concentraciones molares de la forma acida y básica en la solución mezcla Utilizando la ecuación de Henderson Haselbach, calcule el Pka del indicador Utilizando el valor del Pka, calcule la constante de disociación del indicador 6. RESULTADOS 7. CONCLUSIÓN

92 2 8. EVALUACION Cuestionario 1. Cuál es la importancia de conocer la Ka de un medicamento 2. Por que se dice que la solución del indicador con ph=5 contiene una mezcla de la forma acida y básica del indicador utilizado en la práctica. 9. BIBLIOGRAFIA Principios de Análisis Instrumental, D.A. Skoog, F.J. Holler y T.A. Nieman, 5ª Edición, McGraw-Hill, Madrid, Fundamentos de Química Analítica, D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler y S.R.Crouch, 8ª Edición, Thomson-Paraninfo, Madrid, 2005.

93 3 PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD GUÍA DE INVESTIGACIÓN PRÁCTICA - GIP s # 4 UNIDAD II Tema 4 TÍTULO: Refractometria análisis cualitativo FECHA DE ENTREGA: 17a Semana PERÍODO DE EVALUACIÓN: 18ª semana 1. OBJETIVO Conocer las aplicaciones del refractómetro en el análisis cualitativo y cuantitativo Determinar la composición porcentual de una mezcla de etanol y agua por refractometria. 2. FUNDAMENTO El índice de refracción de una sustancia se determina ordinariamente midiendo el cambio en dirección (refracción) de una radiación a cuando pasa a través de medios de diferente densidad. n2 v1 sen = = n1 v2 sen 2 Es mucho más cómodo medir el índice de refracción respecto a algún medio distinto del vacío; con este objeto se emplea a menudo el aire como referencia, la mayoría de las recopilaciones de valores de n para líquidos y sólidos, que aparecen en la literatura son con referencia al aire, a temperaturas y presiones de laboratorio. Por fortuna el cambio en el líquido de refracción del aire con la temperatura y la presión es bastante pequeño, por lo que una corrección de las condiciones ambientales del laboratorio a condiciones estándar solo se necesita para el trabajo de máxima precisión. La temperatura, la longitud de onda y la presión son las variables más comunes que afectan a la medición de un índice de refracción. a).-temperatura.- La temperatura influye en el índice de refracción de un medio principal por el cambio concomitante en la densidad. b).- Longitud de onda de la radiación.- El índice de refracción de un medio de transporte disminuye gradualmente al aumentar la longitud de onda.

94 4 c).- Presión.- El índice de refracción de una sustancia aumenta con la presión, debido al concomitante aumento de la densidad. 3. Materiales y reactivos Termómetro de -10 a 100 C Vaso de precipitado de 1000 ml Pipeta de Pasteur Clinet Picnómetro de 25 ml. Balanza analítica Refractómetro 4. PROCEDIMIENTO Análisis cualitativo 1. Atemperar la muestra a una temperatura de 20ºC 2. Limpiar el refractómetro con una toalla absorbente suave 3. Cargar la muestra y ajustar las lentes 4. Leer el índice de refracción de la muestra 5. Comparar el valor con el reportado en la bibliografía. Análisis cuantitativo 1. Medir la densidad del líquido A y B a 20 ºC por picnometria 2. Preparar una mezcla de los líquidos A y B, medir su densidad a 20ºC 3. Leer el índice de refracción del líquido A y B y registrar 4. Medir el índice de refracción de la mezcla 5. Calcular la composición porcentual del componente A y B en la mezcla

95 5 5. CÁLCULOS: r D = n 2-1 * 1 n 2 +2 d n D1 r D1 + n D2 r D2 = m r Dm 6. RESULTADOS 7. CONCLUSIÓN: 8. CUESTIONARIO 1. Indique los pasos para la utilización del refractómetro 2. Aplicaciones del índice de refracción en el control de calidad de materia prima de uso farmacéutico 3. Aplicación de la refractometria en el análisis de alimentos 9. BIBLIOGRAFIA Fundamentos de Química Analítica, D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler y S.R.Crouch, 8ª Edición, Thomson-Paraninfo, Madrid, 2005.

96 6 PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD GUÍA DE INVESTIGACIÓN PRÁCTICA - GIP s # 5 UNIDAD II Tema 4 TÍTULO: Polarimetría Análisis cualitativo y cuantitativo FECHA DE ENTREGA: 17a Semana PERÍODO DE EVALUACIÓN: 18ª semana 1. OBJETIVO Conocer las aplicaciones del polarímetro en el análisis cualitativo y cuantitativo Determinar la composición porcentual de sacarosa en un azúcar comercial 2. FUNDAMENTO El término de polarimetría se define como la medición del cambio de la dirección de vibración de la luz polarizada cuando interactúa con materiales ópticamente activos. Un rayo de luz ordinaria consiste en ondas que oscilan al azar. Cada una de las ondas vibracionales se pueden distribuir en dos componentes perpendiculares entre si y el vector suma de dicho componente es la dirección vibracional efectiva. La actividad óptica es una medida de la capacidad de ciertas substancias da hacer girar la luz polarizada en un plano. 3. MATERIALES Y REACTIVOS Termómetro de -10 a 100 C Vaso de precipitado de 1000 ml Matraz aforado de 50 ml. Pipeta de Pasteur Clinet Balanza analítica Polarímetro 4. PROCEDIMIENTO 1. Preparar una solución de alfa lactosa al 5% en peso 2. Filtrar la solución 3. Cargar el tubo polarimetrico con la solución de lactosa previo ajuste del campo con agua 4. Leer el ángulo de rotación óptica 5. Calcular la pureza de la lactosa

97 7 5. CÁLCULOS: 6. RESULTADOS 7. CONCLUSIÓN: 8. CUESTIONARIO 9. BIBLIOGRAFIA Principios de Análisis Instrumental, D.A. Skoog, F.J. Holler y T.A. Nieman, 5ª Edición, McGraw-Hill, Madrid, 2001.

98 8 PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD GUÍA DE INVESTIGACIÓN PRÁCTICA - GIP s #11 UNIDAD III Tema 8 TÍTULO: Potenciometria y titulaciones potenciometrica FECHA DE ENTREGA: 3a Semana PERÍODO DE EVALUACIÓN: 4ª semana 1. OBJETIVOS Adquirir destreza en el manejo del ph-metro Construir la curva de titulación potenciometrica acido fuerte - base fuerte, y acido débil base fuerte Conocer las principales aplicaciones del ph metro en el análisis químico cuantitativo 2. FUNDAMENTO El método de titulación potenciometrica consiste en medir el potencial (voltaje) en una solución por medio de un electrodo como función de volumen de agente titulante. El potencial que se mide se puede transformar a unidades de concentración de una especie en solución. La ventaja de medir potencial es que éste se mide por medio de un electrodo que es selectivo a la especie o analito que se quiere determinar. Por lo tanto, el voltaje que se mide en la solución es representativo de la concentración de la especie en solución. Este alto grado de selectividad (señal analítica que puede mostrar un pequeño grupo de analitos en una solución que contiene múltiples especies químicas) se debe a la propiedad física del electrodo con que se mide el voltaje. En este experimento el voltaje es selectivo a la concentración del ión hidronio en solución. Existen electrodos selectivos a otros iones tales como cloruro, el ión ferroso, etc. Otra ventaja del uso de Potenciometria es que la determinación del punto final es mucho más preciso que el determinado con indicadores visuales. 3. MATERIAL Y REACTIVO HCl 0.1 N 100 ml NaOH 0.1 N (Solución estandarizada) 100 ml CH3COOH 0.1 N 50 ml Aspirina (comprimidos de 500 mg) 1 Etanol 96% 10 ml 1 Ph metro 1 Agitador magnético 1 Pinza para bureta 1 Soporte universal 1 Mortero con pilón 1 Vaso de precipitado de 25 ml1 Matraz erlenmeyer de 250 ml boca ancha 1

99 2 Bureta de 50 Ml 1 Espátula metálica 1 Pipeta graduada de 10 ml 2 Matraz volumétrico de 100 ml 4. PROCEDIMIENTO 4.1. Calibración del ph metro 1. Encender el Ph metro y esperar 15 min para que alcance su estabilidad térmica 2. Lavar el electrodo con agua destilada y secar cuidadosamente con una toalla suave y limpia 3. Proceder a calibrar, utilizando las soluciones reguladoras de Ph = 4 Ph=7 y Ph=10. se debe seguir el orden de las soluciones, según el manual de instrucciones propio del equipo 4.2. Titulación potenciometrica, acido fuerte - base fuerte 1. En un erlenmeyer medir 50 ml de HCi 0.1 N y mezclar con 50 ml de agua destilada, agitar 2. Cargar la bureta con la solución estandarizada de NaOH 0.1 N 3. Montar el equipo de titulacion potenciometrica 4. Medir el ph inicial de la solución acida y registrar 5. Agregar 0.5 ml de la solución estandarizada de NaOH agitar y medir el ph 6. Agregar 0.5 ml de NaOH 0.1 N hasta obtener una curva de titulacion potenciometrica 7. Construir la curva de titulacion potenciometrica y determinar el volumen en el punto de equivalencia 8. (El volumen en el punto de equivalencia para una reacción entre un acido fuerte y una base fuerte, se encuentra en el valor de ph = 7) 4.3. Titulación potenciometrica Acido débil base fuerte 1. En un erlenmeyer medir 50 ml de CH3COOH 0.1 N y mezclar con 50 ml de agua destilada, agitar 2. Cargar la bureta con la solución estandarizada de NaOH 0.1 N 3. Montar el equipo de titulacion potenciometrica 4. Medir el ph inicial de la solución acida y registrar 5. Agregar 0.5 ml de la solución estandarizada de NaOH agitar y medir el ph 6. Agregar 0.5 ml de NaOH 0.1 N hasta obtener una curva de titulacion potenciometrica 7. Construir la curva de titulacion potenciometrica y determinar el volumen en el punto de equivalencia 8. (El volumen en el punto de equivalencia para una reacción entre un acido fuerte y una base fuerte, se encuentra entre valores de ph= 8 8.1)

100 Titulación potenciometrica del Acido acetil salicílico 1. En un mortero triturar 1 comprimido de aspirina y pesar el equivalente a 300 mg de AAS en un vaso de precipitado de 25 ml 2. disolver con 10 ml de etanol al 96% y aforar a 50 ml con agua destilada en un matraz volumétrico 3. Transferir la solución de AAS en un erlenmeyer y mezclar con 50 ml de agua destilada, agitar 4. Cargar la bureta con la solución estandarizada de NaOH 0.1 N 5. Montar el equipo de titulacion potenciometrica 6. Medir el ph inicial de la solución acida y registrar 7. Agregar 0.5 ml de la solución estandarizada de NaOH agitar y medir el ph 8. Agregar 0.5 ml de NaOH 0.1 N hasta obtener una curva de titulacion potenciometrica 9. Construir la curva de titulacion potenciometrica y determinar el volumen en el punto de equivalencia 10. (El volumen en el punto de equivalencia para una reacción entre un acido fuerte y una base fuerte, se encuentra en el valor de ph = 7) 5. CÁLCULOS Para efectuar la determinación del volumen en el punto de equivalencia del acido acético y el acido acetil salicílico, utilice el método de la primera y segunda derivada (seguir indicaciones del docente) 6. RESULTADOS 7. CONCLUSIÓN 8. EVALUACION Cuestionario 1. Realice un INT, para la calibración del ph metro 2. Que es un buffer, que sales se emplean para preparar el buffer de ph= 4, 7,10 3. Que es punto de equivalencia en una reacción acido base, 4. Cuál es la finalidad de emplear la primera y segunda derivada en una titulación potenciométrica

101 3 9. BIBLIOGRAFIA Principios de Análisis Instrumental, D.A. Skoog, F.J. Holler y T.A. Nieman, 5ª Edición, McGraw-Hill, Madrid, 2001.

102 4 PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD 1. OBJETIVOS Determinar el porcentaje de acides de diferentes bebidas por potenciometria directa 2. FUNDAMENTO Cuando una muestra presenta turbidez o posee una coloración intensa, su porcentaje de acidez, no puede determinarse por métodos volumétricos sencillos que utilizan indicadores visuales que cambian de color según el medio acido o básico, puesto que no podría evidenciarse el punto final de la reacción. Para ello puede emplearse el método potenciometrico el cual se fundamenta en la adición del álcali hasta el valor de ph en el punto de equivalencia del acido mayoritario que se desea cuantificar, con el volumen gastado en el punto de equivalencia se procede a calcular la concentración del ácido mayoritario en la muestra. 3. MATERIAL Y REACTIVOS Matraz erlenmeyer de 250 ml 2 Espátula metálica 1 ph-metro 1 Bureta de 25 ml 1 Soporte universal 1 Pinza para bureta 1 Agitador magnético 1 Pizeta con agua destilada 1 Embudo simple 1 GUÍA DE INVESTIGACIÓN PRÁCTICA - GIP s # 12 UNIDAD III Tema 8 TÍTULO: Potenciometrica directa FECHA DE ENTREGA: 4a Semana PERÍODO DE EVALUACIÓN: 15ª semana 4. PROCEDIMIENTO 1. Pesar 5 gramos de una muestra (la muestra puede ser un alimento, una bebida que posea color) y registrar el peso 2. Agregar 50 ml de agua destilada y agitar para mezclar 3. Medir el Ph inicial de la solución, previa calibración del Ph metro

103 5 4. Agregar la solución estandarizada de NaOH, hasta obtener un valor de Ph entre 8 y Calcular el porcentaje de acidez expresada en el acido mayoritario de la muestra analizada %ac expresado en el ácido mayoritario = Vol. gast. N. ft.100 CM Donde: Vol. gast= volumen de la solución tiutulante N= Normalidad real de la solución titulante Ft= factor de transformación CM= cantidad de muestra 5. CÁLCULOS 6. RESULTADOS 7. CONCLUSIÓN 8. EVALUACION Cuestionario 1. Como se determina el factor de transformación 2. Cuando se emplea este procedimiento de titulación potenciométrica 9. BIBLIOGRAFIA Principios de Análisis Instrumental, D.A. Skoog, F.J. Holler y T.A. Nieman, 5ª Edición, McGraw-Hill, Madrid, 2001.

104 6 PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD GUÍA DE INVESTIGACIÓN PRÁCTICA - GIP s # 12 UNIDAD III Tema 10 TÍTULO: Cromatografía en capa fina FECHA DE ENTREGA: 17a Semana PERÍODO DE EVALUACIÓN: 18ª semana 1. OBJETIVOS: Conocer los aspectos fundamentales del proceso cromatografico en la separación e identificación de compuestos químicos 2. FUNDAMENTO: La cromatografía de capa fina o (TLC) es una técnica que emplea como fase estacionaria una capa delgada de gel de sílica o alúmina adherida a un soporte de vidrio o aluminio. Para llevar a cabo esta técnica se disuelve una pequeña cantidad de la mezcla a separar y, con la ayuda de un capilar, se deposita sobre la parte inferior de la placa. La cromatoplaca se introduce en un recipiente cerrado que contiene unos mililitros de disolvente (fase móvil) dejando que el disolvente ascienda por capilaridad, de modo que los componentes de la mezcla experimentan un proceso de adsorción desorción, lo que provoca que unos avancen más rápidamente que otros. 3. MATERIALES Y REACTIVOS Cromatoplaca de silicagel o alúmina Cámara cromatografica Capilar de hematocrito Mechero de alcohol Papel filtro Pipeta de 10 ml Lápiz negro Regla Tijera Metanol p.a. Agua destilada.

105 7 4. PROCEDIMIENTO 1. Cortar las cromatoplacas con una tijera limpia con 15 cm de longitud y 5 cm de ancho. 2. Trazar una línea base con la ayuda de un lápiz negro de grafito 3. Preparar el capilar para la siembra con un mechero de alcohol 4. Cargar la muestra y realizar la siembra sobre la línea base y dejar secar. 5. Preparar la cámara cromatografía con una mezcla de disolventes (metanol : agua 1:1) 6. Dejar saturar la atmosfera con el disolvente dentro de la cámara cromatografica 7. Colocar la cromatoplaca dentro de la cámara cromatografica y dejar correr el disolvente hasta una altura de 1cm antes de llegar al extremo superior. 8. Si las manchas de los analitos no son separados, utilice yodo como agente revelador, (el yodo sublima a temperatura ambiente), puede también carbonizar la muestra con acido sulfúrico y calor para revelar las manchas 9. Calcule el Rf para cada analito separado 10. Las muestras deben correr junto a un estándar para llevar a cabo la identificación por comparación del Rf 5. RESULTADOS 6. CONCLUSIÓN 7. EVALUACION 8. BIBLIOGRAFIA Principios de Análisis Instrumental, D.A. Skoog, F.J. Holler y T.A. Nieman, 5ª Edición, McGraw-Hill, Madrid, Fundamentos de Química Analítica, D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler y S.R.Crouch, 8ª Edición, Thomson-Paraninfo, Madrid, Estadística y Quimiometría para Química Analítica, J.N. Miller y J.C. Miller, Prentice.

106 8 PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD GUÍA DE INVESTIGACIÓN PRÁCTICA - GIP s # 13 UNIDAD III Tema 11 TÍTULO: Cromatografía de líquidos HPLC FECHA DE ENTREGA: 17a Semana PERÍODO DE EVALUACIÓN: 18ª semana 1. OBJETIVOS: Describir los principales componentes del cromatografo de líquido de alta resolución (HPLC) Describir las principales consideraciones a tomar en cuenta en el desarrollo de corridas cromatograficas por HPLC Conocer las principales aplicaciones del HPLC en el análisis químico cualitativo y cuantitativo de compuestos químicos Conocer los principales detectores que pueden acoplarse al cromatografo de líquidos 2. FUNDAMENTO: El cromatografo de liquido HPLC consta de una bomba de alta presión y una fuente para proporcionar la fase móvil o liquido de arrastre, una columna empacada con una fase estacionaria de alta eficiencia y un detector al final de la línea que interpreta la señal de los diferentes componentes en la salida, la fuente de solvente contiene la fase móvil que arrastra la muestra, puede ser una mezcla de solventes orgánicos, una solución reguladora, o una mezcla acuosa orgánica, que se inyecta a la columna mediante la bomba que trabaja a alta presión hasta de 200 atm.. La muestra se inyecta a la columna en la unidad de inyección y de allí es arrastrada por el liquido que va a alta presión. La columna se fabrica de acero inoxidable o en vidrio con un diámetro de 1 a 6 cm. Y unos 25 cm. De longitud, se le empaca una fase estacionaria que contiene partículas que pueden ser silicas de 3 a 10 micrones de diámetro. El detector se encarga de registrar la fase móvil emergente de la columna y emite una señal eléctrica en milivoltios que es proporcional a laguna propiedad de la fase móvil con sus solutos como por ejemplo la concentración.

107 9 La separación de los componentes la determina la diferencia en la capacidad de adsorción de cada uno de ellos por la fase estacionaria. Mediante este método puede separarse mezclas de sustancias orgánicas, de sustancias iónicas y de unas y otras al mismo tiempo. Esquema de un Cromatografo de liquido HPLC 3. PROCEDIMIENTO La práctica se llevara a cabo de forma verbal, de manera que el estudiante pueda interactuar con el docente en lo referente a todo lo aprendido en la clase teórica de cromatografía liquida de alta resolución (HPLC) 4. BIBLIOGRAFIA Principios de Análisis Instrumental, D.A. Skoog, F.J. Holler y T.A. Nieman, 5ª Edición, McGraw-Hill, Madrid, Fundamentos de Química Analítica, D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler y S.R.Crouch, 8ª Edición, Thomson-Paraninfo, Madrid, 2005.