LABORATORIO ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA E TOSSICOLOGICA III

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1 LABORATORIO ANALISI CHIMICO FARMACEUTICA E TOSSICOLOGICA III 1 a - 2 a ESERCITAZIONE Ø SAGGIO AL COCCIO Ø SOLUBILITA SOSTANZE ORGANICHE Ø SOLUBILITA SOSTANZE METALLORGANICHE Ø SAGGIO ALLA FIAMMA Ø SOLUBILITA SOSTANZE INORGANICHE Ø COMPORTAMENTO ALLA CALCINAZIONE L'osservazione del comportamento di una sostanza alla calcinazione consente di distinguere fra sostanze inorganiche, organiche e metallorganiche. Si tratta di un saggio preliminare molto utile per giungere alla completa identificazione di una sostanza incognita. La calcinazione si effettua ponendo qualche milligrammo di sostanza in una capsula di porcellana e scaldando alla fiamma di un bunsen per qualche minuto. Per quanto i fenomeni osservabili siano molteplici, è bene distinguere due situazioni principali: si osserva formazione di particelle carboniose sostanza organica od organometallica Talvolta, la carbonizzazione non é molto evidente; ciò succede con composti organici che hanno tendenza a sublimare o composti metallo-organici con un contenuto molto basso di carbonio. Per distinguere tra composti organici ed organometallici si cerca, nel residuo carbonioso, la presenza di ceneri, cioè prodotti inorganici formati durante la calcinazione. - sostanza organometallica: si riscontra la presenza di cationi metallici. La ricerca viene effettuata tramite i comuni metodi dell'analisi inorganica qualitativa (vedi oltre). - sostanza organica: la ricerca dei cationi risulta negativa. In questo caso il residuo carbonioso si presenta nero-lucido; per prolungato riscaldamento esso può scomparire completamente lasciando la piastrina pulita oppure rimanere come una massa nera lucida rigonfia.

2 non si osserva formazione di residuo carbonioso sostanza inorganica In genere la sostanza non subisce alcuna alterazione, anche a temperature elevate. Talvolta però si osserva: - cambiamento di colore (termocromismo) (ZnO, TiO 2 ) - fusione (acido borico) - sublimazione con o senza fusione (NH 4 Cl, HgCl 2, Hg 2 Cl 2, HgI 2, zolfo, I 2 ). SOLUBILITA SOSTANZE ORGANICHE 1) SOLUBILITÀ IN SOLVENTE INERTI I solventi inerti generalmente impiegati sono: acqua Et 2 O 30 mg circa di sostanza (una punta di spatola) vengono introdotti in una provetta: si aggiunge 1 ml di solvente e si agita con una bacchetta di vetro. Se, dopo 3 o 4 minuti di agitazione, il composto non si è sciolto completamente, lo si considera insolubile in quel solvente. N.B.: Solubilità in acqua: la sostanza viene prima saggiata in acqua a freddo e, solo se necessario, a caldo. Se risulta solubile, possiamo avere tre possibilità (misurazione del ph): a) soluzione acquosa acida al tornasole: composto acido b) soluzione acquosa basica al tornasole: composto basico c) soluzione acquosa neutra al tornasole: composti neutri oppure acidi e basi deboli. Solamente nel caso in cui la sostanza sia risultata insolubile o scarsamente solubile in acqua, allora si procede a saggiarne la solubilità in solventi reattivi (soluzioni acquose diluite di alcali ed acidi): NaHCO 3 sol. satura Na 2 CO 3 2N NaOH 2N HCl 2N Le prove di solubilità nei solventi reattivi devono essere effettuate a temperatura ambiente per evitare processi di saponificazione, idrolisi ed altri. NaHCO 3 sol. satura: si sciolgono tutti i composti a carattere acido forte (acidi carbossilici, acidi solfonici, nitrofenoli). Na 2 CO 3 2N: si sciolgono, oltre ai precedenti, tutti i composti contenenti un gruppo funzionale acido di media forza (fenoli attivati, barbiturici, saccarina).

3 NaOH 2N: si sciolgono tutti i composti a carattere acido, sia forte che debole. Così si sciolgono, oltre ai precedenti, composti 1,3-dicarbonilici, solfonammidi, immidi, fenoli ed enoli. Se il composto è risultato insolubile sia in acqua che in alcali diluiti, allora si prova la solubilità in: HCl 2N: si sciolgono in generale i composti basici, come le ammine alifatiche e aromatiche; in generale, tuttavia, non è possibile distinguere tra basi deboli e basi forti. Molti composti di interesse farmaceutico presentano carattere anfotero e quindi risultano solubili sia in NaOH 2N che in HCl 2N (è il caso degli amminoacidi e dei sulfamidici). Per composti insolubili in acqua e nelle soluzioni acquose diluite basiche o acide si può valutare la solubilità in: H 2 SO 4 conc.: si sciolgono tutti i composti a carattere basico debolissimo (alcooli, eteri, aldeidi e chetoni), idrocarburi insaturi, idrocarburi aromatici attivati. Sono insolubili in acido solforico concentrato le paraffine, semplici idrocarburi aromatici non attivati e loro alogeno derivati. SOLUBILITA SOSTANZE METALLORGANICHE Le sostanze organometalliche iscritte nella F.U. possono essere costituite da: sali di acidi organici con cationi metallici sali di ammine o di ammonio quaternario con anioni inorganici Sul campione vengono effettuate prove di solubilità in acqua (con misura del ph se eventualmente solubile) ed etanolo.

4 ESAMI PRELIMINARI OSSERVAZIONE DELLE CARATTERISTICHE ORGANOLETTICHE Le proprietà organolettiche delle varie sostanze (stato fisico, colore, odore, sapore) sono indicate nelle singole monografie della F.U. sotto la voce caratteri. Nelle tabelle I-X i composti sono preliminarmente raggruppati in base allo stato fisico in sostanze liquide e solide. Nella tabella I, contenente i composti di natura inorganica, sono riportate eventuali indicazioni relative al colore. Infatti, tra le proprietà fisiche delle sostanze a carattere ionico, il colore è quella più utile ai fini del riconoscimento qualitativo, in quanto il composto assume il colore degli ioni costituenti. SAGGI ALLA FIAMMA Per effettuare il saggio si pulisca il filo di platino arroventandolo alla fiamma ed immergendolo poi in una provetta contenente 1-2 ml di HCl 2N; l'operazione va ripetuta sino a quando il filo non impartisce più alcuna colorazione alla fiamma. Quindi si pone su di un vetrino da orologio poca sostanza in esame e, con il filo bagnato di HCl 2N, si raccoglie una piccola quantità di composto. Si porta il filo alla base del mantello della fiamma, dove la temperatura è sensibilmente più bassa (in presenza di più sostanze si evidenzierà prima la colorazione della più volatile). zona ossidante zona di ossidazione infer zona riducente In tabella sono riportate le colorazioni tipiche di alcuni elementi: Sali di Colore della fiamma Li Ca K Na Rosso carminio (poco persistente) Rosso mattone (a sprazzi) Viola pallido (fucsia al vetrino al cobalto) Giallo (intenso e persistente) Ba Verde chiaro (attenzione BaSO 4 ) Cu B Verde-azzurro Verde smeraldo

5 SOLUBILITA SOSTANZE INORGANICHE 1) SOLUBILITÀ IN SOLVENTE INERTE: ACQUA Il saggio si esegue ponendo una piccola quantità di sostanza nel tubo da saggio con 1-2 ml di acqua deionizzata. In caso di insolubilizzazione parziale o completa scaldare su bagno maria. Si potranno avere due casi: sostanze solubili in acqua (vedi allegata Tabella IIIA) sostanze insolubili in acqua (vedi allegata Tabella IIIB) SOLUBILITA IN ACQUA DEI SALI PIU COMUNI SOLUBILI IN ACQUA sali alcalini ed ammoniacali nitrati, nitriti cloruri (eccetto AgCl, Hg 2 Cl 2, PbCl 2, CuCl) acetati (CH 3 COOAg poco solubile) solfati (eccetto BaSO 4, CaSO 4, PbSO 4, HgSO 4, Ag 2 SO 4, SrSO 4 ) perclorati (KClO 4 poco solubile) POCO SOLUBILI carbonati fosfati idrossidi ossidi ossalati borati solfuri fluoruri solfiti arseniti arseniati cromati (di metalli pesanti) 2) SOLUBILITÀ IN SOLVENTI REATTIVI 2.A) SOSTANZE INORGANICHE IDROSOLUBILI (TABELLA IIIA) - determinazione del ph con cartina universale Il valore di ph può indicare la presenza di acidi, sali acidi, sali ad idrolisi acida, idrossidi, sali basici, sali ad idrolisi basica, sali ad idrolisi neutra. - trattamento con HCl 2N (due provette) Ad una piccola quantità di sostanza nel tubo da saggio si addizionano 1-2 ml di HCl 2N. La solubilità del campione in HCl 2N può essere accompagnata da fenomeni di importanza analitica: Con effervescenza: CO 2, incolore ed inodore, verificabile per gorgogliamento in acqua di barite Þ carbonati e bicarbonati

6 Senza effervescenza: SO 2, visibile su cartina allo iodio Þ solfiti e tiosolfati I 2, evidenziabile con cartina alla salda d amido Þ iodati ossidi, sali basici, idrossidi di cationi diversi da Ag +, Pb 2+, Hg 2+ 2, Sb 3+ e Bi 3+ - (prima provetta) trattamento con BaCl 2 Þ precipitazione dei solfati di magnesio, sodio, zinco, ecc. - (seconda provetta) trattamento NaOH 2N Addizionare alla stessa soluzione acida precedentemente ottenuta 1-2 ml di NaOH 2N Þ precipitazione degli idrossidi insolubili (quelli anfoteri tornano in soluzione) - acidificazione di una nuova soluzione acquosa del composto con HNO 3 conc. e trattamento con AgNO 3 Si solubilizza il composto in esame in acqua e si addizionano due gocce di HNO 3 concentrato. Si agita e si tratta la soluzione con AgNO 3 (usare i guanti!!) Þ precipitazione degli alogenuri di argento. 2.B) SOSTANZE INORGANICHE NON IDROSOLUBILI (TABELLA IIIB) - trattamento con HCl 2N del campione: (vedi sopra) - trattamento con NaOH 2N (sulla stessa provetta o su un altra provetta) Þ precipitazione degli idrossidi di metalli alcalino-terrosi o dissoluzione di I 2.

7 SUBLIMAZIONE Sublimazione del cloruro di ammonio: separazione da una miscela cloruro di ammonio/carbone: Da eseguire in gruppi di 2-3 studenti Occorrente: mascherina; occhiali di protezione; guanti; 2 vetrini da orologio puliti, un imbutino pulito il cui gambo viene tappato all estremità con un batuffolino di ovatta o di carta, spatola. Accendere la piastra riscaldante a circa C. Mettere 2-3 spatolate di miscela NH 4 Cl/carbone in un vetrino da orologio e coprire con l imbutino. Mettere il tutto sulla piastra riscaldante calda (utilizzando le pinze di metallo) e scaldare per ottenere la sublimazione di NH 4 Cl. Con le pinze di metallo allontanare dalla piastra l apparecchio per la sublimazione e poggiarlo sul cubo/parallelepipedo di legno (attenzione non poggiarlo sul banco, l escursione termica troppo rapida potrebbe rompere il vetrino). Lasciar raffreddare l apparecchio sublimatore; togliere il batuffolo di cotone dal gambo e recuperare in il sublimato grattandolo dalle pareti dell imbutino con la spatola e facendolo scendere nel gambo dell imbuto in un vetrino pulito. Se la quantità di sublimato è sufficiente raccoglierlo in un contenitore.

8 CRISTALLIZZAZIONE OPERARE SOTTO CAPPA Cristallizzazione dell acido benzoico da acqua: Occorrente: Mascherina; occhiali di protezione; guanti; beuta da 25 ml; bacchetta di vetro; pinze di legno; imbutino di vetro; carta da filtro; portaprovette e una provetta, 3-4 spatolate abbondanti di ac. benzoico vengono poste in una beuta da 25 ml. Nella beuta deve essere aggiunta una quantità di acqua tale da lasciare abbondante corpo di fondo a freddo ma portata all ebollizione deve essere in grado di sciogliere la sostanza. NOTA: Non riempire mai la beuta più di 1/3 del suo volume. Per ottenere questo si aggiunge una piccola quantità di H 2 O. Ci si reca alla cappa e si riscalda all ebollizione la sospensione agitando continuamente prendendo la beuta con una pinza di legno (non di metallo). Se all ebollizione la sostanza non risulta disciolta, si deve aggiungere ancora acqua in piccole quantità, riportare il tutto all ebollizione, finché la dissoluzione è completa. Tutta la fase di riscaldamento della soluzione di acido benzoico si effettua sotto cappa. A dissoluzione completata all ebollizione allontanare la beuta dalla piastra ed attendere il lento raffreddamento. Si osserva la precipitazione di acido benzoico in scaglie iridescenti. Si prepara il filtro a pieghe, lo si pone nell imbuto e l imbuto a sua volta si pone su una provetta pulita. Si raccoglie in maniera quantitativa tutto il cristallizzato sul filtro a pieghe e il filtrato (acque madri di cristallizzazione) nella provetta. Il cristallizzato si lava con H 2 O distillata fredda (2 lavaggi da circa 1-2 ml). Si lascia asciugare a T ambiente; quando il cristallizzato è secco si controlla la purezza determinando il pf. Le acque di cristallizzazione si scartano nel recipiente per lo smaltimento delle soluzioni.