divisao do relatorio

2014/2015

Química Analítica e Bioanalítica

Licenciatura em Farmácia Biomédica (1º Semestre)

TITULAÇÃO POTENCIOMÉTRICA DO ÁCIDO ACETILSALICÍLICO E DETERMINAÇÃO DA SUA

CONSTANTE DE IONIZAÇÃO

Relatório realizado por:

Andreia Mesquita;

Eva Carvalho;

Daniela Gomes;

Sara Coimbra;

PL2, grupo 2.

Coimbra, 4 de Novembro de 2014.

ÍNDICERESUMO...................................................................1

INTRODUÇÃO/ FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA..............1

PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL..............................2

RESULTADOS............................................................2

DISCUSSÃO..............................................................6

CONCLUSÃO.............................................................7

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS................................7

Andreia Mesquita, Eva Carvalho, Daniela Gomes e Sara Coimbra.

I

Titulação potenciométrica do ácido acetilsalicílico e determinação da sua constante de ionização

RESUMOA actividade laboratorial “Titulação potenciométrica do ácido acetilsalicílico e determinação da sua constante de ionização” foi realizada no dia 27.11.2014 no âmbito da disciplina de Química Analítica e Bioanalítica.

Esta actividade laboratorial tinha como objectivo determinar a dosagem do ácido acetilsalicílico em comprimidos e o seu pKa através da sua titulação ácido base potenciométrica com NaOH.

INTRODUÇÃO/ FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICAElectroquímicaA electroquímica é a área da química que se ocupa na análise da inter-relação entre fenómenos químicos e fenómenos eléctricos. Esta relação é constatada, por exemplo, pela condutividade eléctrica apresentada por certos líquidos e soluções e pela produção de corrente eléctrica a partir de certas reacções químicas.

PotenciometriaOs métodos potenciométricos de análise baseiam-se na medida da diferença de potencial de uma célula eletroquímica na ausência de corrente. O problema central da potenciometria é a determinação da concentração de uma espécie iónica em solução através da medição da diferença de potencial. Deste modo, os métodos referidos podem ser utilizados para a determinação da concentração de iões H+ em solução aquosa e, consequentemente, do PH dessa mesma solução. Tal procedimento revela-se de maior importância em titulações potenciométricas. A base teórica para a relação entre potencial e concentração está relacionada com equação de Nernst (fig.1 , anexos).

Titulação potenciométrica – Breve introduçãoA titulação potenciométrica efectuada no trabalho experimental realizado assenta na determinação do ponto de equivalência de um processo de titulação por intermédio da medição da variação de pH (potencial de hidrogénio) através de um eléctrodo de vidro (podendo este ser ou não combinado). Neste método, procede-se á utilização de um potenciómetro que fornece directamente os valores variáveis de pH correspondentes a uma determinada adição de titulante (nesta actividade experimental, NaOH previamente aferido) à medida que a titulação avança. O ponto de equivalência é assinalado por uma


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modificação brusca na variação de pH. De seguida, relacionam-se os valores de pH obtidos com o volume de solução titulante gasto. As medições realizadas no decorrer da titulação potenciométrica são relativas ao processo em si e informam sobre as variações ocorridas no potencial de hidrogénio da célula. Através delas, pode-se estabelecer com precisão o ponto de equivalência que determinará a concentração da espécie sob análise (AAS, neste método). Esta técnica é aplicável sempre que se dispuser de um eléctrodo indicador para a espécie desejada (sendo essa espécie, na presente actividade experimental, o ião H+).

Titulação potenciómetrica – Constituição de um eléctrodo de vidroUm eléctrodo de vidro é constituído por um eléctrodo de referência e por um eléctrodo indicador. O eléctrodo de referência é um eléctrodo cujo potencial é conhecido e permanece constante. O eléctrodo indicador é um eléctrodo sensível às variações de potencial da espécie química cuja concentração se quer determinar. Na actividade experimental realizada, o eléctrodo utilizado constituía um eléctrodo combinado (fig.2,anexos). O eléctrodo combinado é um eléctrodo compacto no qual o eléctrodo indicador se encontra envolvido pelo eléctrodo de referência de prata/cloreto de prata. É um eléctrodo adequado para a maioria das aplicações de laboratório sendo mais fácil de manusear que o par de eléctrodos separados.

Titulação potenciómetrica do ácido acetilsalicílicoO ácido acetilsalicílico de fórmula C8O2H7COOH ou C9H8O4

(fig.3,anexos)é uma substância orgânica comummente utilizada na indústria farmacêutica para a produção de medicamentos. Encontrado na forma de comprimidos, os mais vulgares são designados de Aspirina® ou AAS, podendo o seu teor ser determinado por titulação potenciométrica (fig.4, anexos), com uma solução hidróxido de sódio previamente padronizada(fig.5,anexos). A dissolução dos comprimidos é feita numa mistura de água e etanol uma vez que o ácido acetilsalicílico é praticamente insolúvel em água, mas solúvel em etanol. Pelo mesmo motivo, procede-se igualmente a colocação da solução obtida num banho de ultra-sons.

PROCEDIMENTO EXPERIMENTALMaterial e Equipamentos utilizados:

Voltímetro; Elétrodo combinado de

pH;

Barras magnéticas; Agitadores magnéticos; Copos de 100 mL; Bureta de vidro 25 mL;


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Pipetas volumétricas de 15mL e 50mL;

Balão de diluição de 200mL;

Papel de filtro;´ Funil; Matraz de 250 mL;´ Almofariz de vidro; Banho ultra-sons.

Os reagentes e soluções usados:

NaOH 0,1000±0,0003M; Ácido acetilsalicílico; Soluções tampão de pH 7

e pH 4; Etanol (95%); Comprimidos que contêm

ácido acetilsalicílico.

Procedimentos metodológicos:Esta actividade teve inico com a calibração do voltímetro. O eléctrodo de pH combinado foi mergulhado em soluções tampão de pH 7 e pH 4. Este foi lavado, de seguida, com água destilada e seco com papel absorvente. Deste modo, o voltímetro ficou calibrado pronto a efectuar as medidas corretas de pH.

Seguidamente procede-se à preparação da solução amostra e para isso foram pesados e triturados 6 comprimidos de ácido acetilsalicílico. A partir do pó obtido, pesou-se a massa correspondente a 5 comprimidos a qual foi transferida para um balão volumétrico de 200mL. Adicionou-se, em seguida, 50mL de etanol e água desionizada até à base do colo do balão para que esta pudesse ser colocada no banho de ultra-sons durante 5 minutos o que facilitou a dissolução do pó na amostra. Após este tempo, o volume foi acertado até ao traço de referência com água desionizada. Por último, a solução foi filtrada para um matraz.

A última etapa desta actividade corresponde à titulação do ácido de acetilsalicílico. Iniciou-se por colocar 15mL da solução- amostra de ácido acetilsalicílico, água desionizada e uma barra magnética num copo de 100mL. Depois encheu.se uma bureta com NaOH 0,10M, mergulhou-se o eléctrodo de vidro combinado no copo, e deixou-se estabilizar durante 2-3minutos. Antes do início da titulação fez-se o registo da primeira leitura do valor de Ph, antes de adicionar NaOH. A partir daí, foram adicionados volumes sucessivos de 0,5mL de titulante e foram feitas as medições de pH após cada adição. Quando o valor de pH estabilizou, terminou-se a titulação. Por fim, o eléctrodo foi retirado do copo, lavado com água destilada e mergulhado na solução de acondicionamento para evitar a desidratação da membrana de vidro.


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RESULTADOSDosagem do ácido acetilsalicílico em comprimidos de aspirina

Os dados obtidos durante a actividade experimental estão

representados na Tabela 1. Inicialmente, foram mensurados 6

comprimidos com 500 mg de ácido em cada.

Dados adicionais:

Concentração de NaOH (padronizado)

= 0,1000 mol.L-1

Massa molar de ácido acetilsalicílico = 180,16 g.mol-1

a) Cálculos da dosagem e do teor de ácido acetilsalicílico:

A adição de etanol á solução de água e aspirina foi necessária, pois o comprimido de ácido acetilsalicílico não é totalmente solúvel em água (ver procedimento). Durante a titulação ocorre a seguinte reacção:

C8O2H 7COOH (alc /aq)+NaOH (aq )→C8O2H 7COONa(aq)+H 2O(l)

Número de moles de NaOH no ponto de equivalência:

CNaOH =n[NaOH ]V [NaOH ]

, logonNaOH= CNaOHx V NaOH= 0,1000x 3,75 x10-

3=3,75x10-4mol

TitulaçãoVolume de

NaOHgasto na titulação

Concentração de NaOH

Número de mol de NaOH

1ª dosagem 3,75 mL 0,1000 mol.L-1 nNaOH 1 = 3,75 x 10-4 mol

Tabela 2Apresentação dos resultados do cálculo do número de moles de NaOH gasto na titulação.


4

Tabela 1 Valores de massa obtidos na realização da actividade experimental.

Massa total dos

6 comprimidos (g)

Massa de 1

comprimido (g)

Massa de 5 comprimidos (g) - (Massa total-massa de

1comprimido) - (g)

4,3196 0,6439 Teórico- 3,6757

Prático- 3,6785


Como a proporção estequiométrica é de 1:1 entre aspirina e o NaOH, temos que, o número de moles de aspirina é igual ao número de moles de hidróxido de sódio, logo:

nNaOH=nAas

CNaOHxVNaOH= CAAS VAAS

0,1000M x 3,75 x 10-3 L= CAAS x 1,50 x 10-2L

CAAS= 0,025M = 0,025 mol/dm3

No entanto para saber quantas moles existem em 200mL, procede-se ao seguinte cálculo:

15,00mL 3,75x10-4 mol

200,00mL n

n=200,00mL x3,75 x10−4mol15,00mL

=0,0050molde AAS

5 comprimidos

n2=0,005mol

5= 0,0010 mol de AAS 1

comprimido

TitulaçãoNúmero de mol de

NaOH

Número de mol de aspirina (1

comprimido)1ª dosagem nNaOH 1 = 3,75 x 10-4

molnaspirina = 1,0x 10-3 mol

Tabela 3Apresentação dos resultados do cálculo do número de moles de ácido acetilsalicílico na aspirina.

A partir da massa molar do ácido acetilsalicílico (180,16

g.mol -1 ), determina-se a massa de AAS:

M=mn

m= n x M= 1 x 10-3 x 180,16= 0,180 g de AAS/comprimido


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TitulaçãoMassa de ácido acetilsalicílico num comprimido de aspirina

1ª dosagem 0,180 g

Através do

valor explicitado na tabela 4, calcula-se o teor de ácido

acetilsalicílico nos comprimidos em relação à massa inicial:

Teorácidoacetilsalicílico=massade solutomassa total

x100 %

Logo, o teor de ácido acetilsalicílico será:

Teorácidoacetilsalicílico=0,180

0,6439x 100 %

Teormédio=28,0%(m /m)

Titulação Massa de AASMassa de 1 comprimido

Teor de AAS

1ª dosagem 0,180 g 0,6439 g 28,0% (m/m)

Tabela 5 Apresentação do valor do teor de ácido acetilsalicílico numa aspirina.

Cálculo da constante de ionização (pka) do

ácidoacetilsalicílico:

O pKa pode ser determinado através do gráfico da primeira derivada da curva de titulação.

pH=pKa+ log ¿¿ Equação de Henderson-Hasselbalch

A metade do volume de NaOH gasto para atingir o ponto de equivalência que corresponde, neste caso a 1,88mL de NaOH, metade do ácido encontra-se na forma de [AH] e a outra metade na forma [H-].

Deste modo :

[AH]= [H-]


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Tabela 4 Apresentação do valor da massa de ácido acetilsalicílico num comprimido de aspirina.


log ([A-]/[AH]= log 1 = 0

Substituindo na equação de Henderson-Hasselbalch

∴ Ph=PkaLogo o valor de pka do AAS, por interpolação gráfica, é de aproximadamente 3,585.

b)Apresentação de gráficos associados á actividade experimental:

Curva de calibração

Fig. 1- Curva de Calibração. No eixo das ordenadas tem-se a diferença de potencial (E/mV) e no eixo abcissas o pH. Apresentação do valor do potencial de assimetria.

Curva de titulação e respectivas derivadas (gráficos da 1ª e 2ª derivadas)

Numa titulação ácido fraco/base forte o ponto de equivalência corresponde ao ponto de inflexão da curva de pH, como se pode observar no gráfico abaixo:


7


Fig. 2 Curva de titulação do ácido acetilsalicílico com NaOH.

Uma maneira mais correta e precisa de localizar o ponto de equivalência é através da primeira derivada do gráfico da curva de titulação em função do volume médio de base adicionada. As abcissas correspondem aos valores de volume médio de base adicionada O máximo desta função corresponde ao volume médio de NaOH gasto no ponto equivalência. O gráfico obtido encontra-se representado abaixo:

Fig. 3 Curva da primeira derivada ∆pH/∆V em função do volume em mL.

Apresenta-se igualmente a represetaçao gráfica da derivada da função anterior (segunda derivada):

Fig. 4 Curva da segunda derivada ∆(∆pH) /∆V em função do volume em mL.


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c) Calculo da concentração de ácido acetilsalicílico considerando o valor da propagação de incertezas

Esquema 1 Incertezas associadas ao cálculo da concentração do ácido acetilsalicílico.

Cálculo da concentração de ácido acetilsalicílico e respectiva incerteza absoluta:

i) Cálculo da incerteza relativa

C [C8O 2H 7COOH❑ ]=C [NaOH ] xV [NaOH ]V [C8O 2H 7COOH❑ ]

=0,1000±0,0003M x 3,75±0,05mL15,0±0,5mL

=0,025±et

et(%)=√ ((e1(%))¿¿2+(e2(% ))2+ (e3(%))2)¿

et(%)=√ (( 0,00030,1000

x100)¿¿2+( 0,033,75

x100)2

+( 0,0215,0

x100)2

)¿= 3,1 %

ii) Calculo da incerteza absoluta

3,1%=et

0,025x 100= 7,75 x 10-4

C [C8O 2H 7COOH❑ ]=0,025±7,75 x 10-4M


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Incerteza associada ao cálculo da concentração de ácido acetilsalícilico.Incerteza na aferição de NaOH

(0,1000±0,0003M) - e1

Incerteza da Bureta (50,00±0,03)- e2


Volume de NaOH (x,ml)

pH(y) ∆pH/∆V(y,ml-1)

2∆pH /∆V2 (y,ml-2)

0 2,82 - -0,5 2,98 0,32 -1 3,23 0,50 0,4

1,5 3,49 0,52 0,02 3,68 0,38 -0,3

2,5 3,98 0,60 0,43 4,34 0,72 0,2

3,5 6,04 3,40 5,44 11,08 10,08 13,4

4,5 11,45 0,74 -18,75 11,67 0,44 -0,6

5,5 11,80 0,26 -0,46 11,88 0,16 -0,2

6,5 11,92 0.08 -0,37 11,98 0,12 0,1

7,5 12,03 0,10 0,08 12,08 0,10 0,0

8,5 12,12 0,08 0,09 12,15 0,06 0,0

9,5 12,17 0,04 0,0

Tabela 6 Tabela de valores correspondentes ao gráficos das figuras 2 ,3 e 4 , respectivamente, elaborados após da Titulação Potenciométrica dos comprimidos de ácidoacetilsalicílico com NaOH de concentração 0,1000 mol dm-3


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DISCUSSÃONeste trabalho prático, procedeu-se à realização de um método potenciométrico indirecto uma vez que é a titulação que indirectamente permite a determinação da dosagem do ácido acetilsalicílico num comprimido de aspirina. A moagem de 6 comprimidos de aspirina e a pesagem de apenas 5 teve como objectivo a minimização de possíveis erros na pesagem dos mesmos.

É de salientar, uma vez mais, a insolubilidade de AAS em água em comparação com a sua solubilidade em etanol.

Antes da titulação procedeu-se à realização de uma calibração do voltímetro. Obteve-se uma recta em que as abcissas correspondiam a valores de PH e as ordenadas correspondiam à diferença de potencial medida pelo voltímetro para esses mesmos valores. O declive da recta obtida foi aproximadamente de -53 e o potencial de assimetria (valor relacionado com a assimetria da membrana de vidro do eléctrodo) de 6,81 mV. Idealmente, o declive da recta seria de aproximadamente -60 e o potencial de assimetria 0. O valor do declive é bastante similar ao esperado sendo que é aceitável que o valor do potencial de assimetria se encontre entre -20 a 20.

Deste modo,é possível deduzir uma boa qualidade da calibração do voltímetro.

Conclui-se que por meio do método de titulação potenciométrica na determinação do teor de ácido acetilsalicílico em comprimidos de aspirina e da sua constante de ionização, é possível determinar, através da análise dos gráficos da curva de titulação e respectiva derivada, e posteriores cálculos, a dosagem e o teor de ácido acetilsalicílico presentes no referido comprimido. Assim, após ter realizado o processo de titulação uma única vez, foi possível obter uma massa de 0,180 g de AAS por comprimido e um teor de AAS na ordem dos 28,0%.

Este valor de dosagem é inferior á dosagem declarada pelo fabricante e indicada na embalagem (0,500 g de AAS por comprimido). Considerando que a massa de 1 comprimido corresponde a 0,6439 g (ver resultados), constata-se que este valor de dosagem (e respectivo teor em AAS de cerca de 78%) está mais próximo de estar em conformidade com os limites de tolerância admitidos pela Farmacopeia Portuguesa (90 a 110%), e comummente utilizados nas especificações técnicas de diversas indústrias farmacêuticas, para aceitação de resultados.


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Alguns factores contribuíram para que o resultado não fosse similar ao esperado, nomeadamente, uma pobre diluição dos comprimidos de aspirina na solução de etanol e água, na qual o AAS é pouco solúvel.

Obtivemos analogamente uma concentração de AAS na solução previamente preparada de 200 ml (ver protocolo experimental) de 0,025 M. Apenas 15 ml dessa solução foram titulados, o que corresponde a 3,75x10-4 mol de AAS.

Através da análise dos gráficos anteriormente mencionados, infere-se que o volume de NaOH gasto no ponto de equivalência foi de 3,75 ml, sendo que a metade deste valor corresponde um valor de pKa pertencente ao intrevalo [3,490; 3,980]. Ao proceder á comparação deste valor de pKa com o valor da literatura (3,49), depreendemos que, apesar de um pouco superior, este valor é bastante próximo do valor teórico. O valor obtido na propagação de incertezas na determinação da concentração de AAS foi de 0,025+/- 7,75 x 10-4.

CONCLUSÃOO ácido acetilsalicílico é um fármaco do grupo dos anti-inflamatórios não-esteróides. Um dos medicamentos mais famosos à base de ácido acetilsalicílico é a Aspirina.Através de uma titulação potenciométrica, foi possível determinar a concentração e a constante de ionização do AAS num comprimido de aspirina bem como o teor em AAS do mesmo. A partir dos cálculos realizados, tem-se que o teor médio de ácido acetilsalicílico encontrado no comprimido de aspirina, em questão, está um pouco abaixo dos limites admitidos pela Farmacopeia Portuguesa, revelando a ocorrência de erros na titulação. Um teor médio inferior poderia afectar a eficácia do medicamento.

Os valores apresentados na tabela 5 estão em discordância com os limites de tolerância (90 a 110%), aceites pela indústria farmacêutica.


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Comparando a titulação clássica com a titulação potenciométrica, o último método mostra-se mais fiável, uma vez que no primeiro método poderá haver controvérsias sobre momento exacto da mudança da cor do indicador, sendo por isso, um método demarcadamente subjectivo em comparação com o segundo. A titulação potenciométrica subtrai parte da subjetividade do operador.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Titulação potenciométrica do AAS [consultado em 27 de Novembro de 2014], em: http://www.ebah.pt/content/ABAAAAX2kAC/titulacao-potenciometrica-aas

Técnica analítica. [consultado em 27 de Novembro de 2014], em: https://estudogeral.sib.uc.pt/bitstream/10316/5519/6/Cap%C3%ADtulo_2.pdf


13

https://estudogeral.sib.uc.pt/bitstream/10316/5519/6/Cap%C3%ADtulo_2.pdf

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Chemicalandphtsicalproperties. [consultado em 27 de Novembro de 2014], em: http://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/aspirin#section=Chemical-and-Physical-PropertiespH [consultado em 28 de Novembro de 2014], em: http://www.dec.ufcg.edu.br/saneamento/PH.html

Dosagens de AAS [consultado em 28 de Novembro de 2014], em: http://pt.scribd.com/doc/128515974/Relatorio-03-Quanti-Exp-I-Dosagens-AAS-e-Mg-OH-2

Titulação potenciométrica do AAS [consultado em 28 de Novembro de 2014], em: http://www.ebah.pt/content/ABAAAAX2kAC/titulacao-potenciometrica-aas

Determinação do ácido acetilsalicílico na aspirina [consultado em 29 de Novembro de 2014], em: http://www.ebah.pt/content/ABAAAAgqsAK/determinacao-acido-acetilsalicilico-aspirina

Titulação potenciométrica do ácido acetilsalicílico [consultado em 29 de Novembro de 2014], em: http://www.trabalhosfeitos.com/ensaios/Titula%C3%A7%C3%A3o-Potenciom%C3%A9trica-Determina%C3%A7%C3%A3o-De-%C3%81cido-Acetil/618937.html

Teor do ácido acetilsalicílico em comprimidos [consultado em 30 de Novembro de 2014], em: http://www.cdcc.sc.usp.br/quimica/experimentos/aas.html

Análise volumétrica [consultado em 1 de Dezembro de 2014], em: http://www.abq.org.br/cbq/2009/trabalhos/14/14-186-6550.htm

Influência do pH e do pKa na ionização dos fármacos[consultado em 1 de Dezembro de 2014], em: http://www.iupac.org/fileadmin/user_upload/publications/cd/Medicinal-Chemistry/Practica-I-3.pdf.


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http://www.abq.org.br/cbq/2009/trabalhos/14/14-186-6550.htm

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http://www.ebah.pt/content/ABAAAAgqsAK/determinacao-acido-acetilsalicilico-aspirina

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http://pt.scribd.com/doc/128515974/Relatorio-03-Quanti-Exp-I-Dosagens-AAS-e-Mg-OH-2

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http://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/aspirin#section=Chemical-and-Physical-Properties

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Ácido acetilsalicílico[consultado em 1 de Dezembro de 2014], em: http://www.medicinanet.com.br/bula/7984/acido_acetilsalicilico_500mg.htm

Determinação de ácido acetilsalicílico, ácido salicílico, paracetamol e cafeína em medicamentos por hplc[consultado em 1 de Dezembro de 2014], em:http://www.ufjf.br/nupis/files/2011/04/Col%C3%B3quio-Pratica-HPLC.pdf.

ANEXOS


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Fig.1 Equação de Nerst

- Diferença de potencial.

- Espécies reduzidas e oxidadas, respectivamente.

Fig.2 – eletrodo combinado de PH.

http://www.ufjf.br/nupis/files/2011/04/Col%C3%B3quio-Pratica-HPLC.pdf

http://www.ufjf.br/nupis/files/2011/04/Col%C3%B3quio-Pratica-HPLC.pdf

http://www.medicinanet.com.br/bula/7984/acido_acetilsalicilico_500mg.htm

http://www.medicinanet.com.br/bula/7984/acido_acetilsalicilico_500mg.htm


C8O2H 7COOH (alc /aq)+NaOH (aq)→C8O2H 7COO Na(aq)+H 2O(l)


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Fig.3 Estrutura química do Ácido acetilsalicílico

Fig.4- Representação esquemática da titulação potenciométrica do AAS.

Fig.5 Reacção química entre NaOH e AAS.



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