INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO

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1 INSTITUTO SUPERIOR TÉCNICO Mestrado Integrado em Engenharia Biológica Laboratório de Análise Química Determinação do Ácido Acetilsalicílico num comprimido por Espectroscopia de Absorção Molecular Sílvia Antunes Nº54520 Gonçalo Santa Nº56370 Francisco Mendes Nº56364 (6ªfeira, 2ºturno, grupo 1) Lisboa, 24 de Outubro de 2008

2 Índice Resumo 3 Parte Experimental 4 Resultados e Cálculos 6 Discussão e Crítica 9 Referências Bibliográficas 12 Anexos 13 2

3 Resumo Neste trabalho experimental pretendeu-se determinar a quantidade de ácido acetilsalicílico existente num comprimido de Aspirina de 500mg. O método utilizado para a determinação deste componente foi o de espectroscopia de absorção molecular (EAM), pelo facto do ácido acetilsalicílico apresentar absorção de radiação electromagnética Ultra-Violeta (UV), recorrendo-se naturalmente a um espectrofotómetro de absorção molecular. A concentração final obtida foi de 461,3 ± 8,2 mg de ácido acetilsalicílico por comprimido. 3

4 Parte Experimental Técnica experimental: O procedimento experimental decorreu tal como descrito no guia de laboratório, sem ocorrência de alterações relevantes. Equipamento: O espectro de absorção do ácido acetilsalicílico, para a determinação do comprimento de onda do máximo de absorção (296nm), e as leituras de absorvância dos padrões e das amostras foram obtidos usando um espectrofotómetro de UV/VIS da PERKIN ELMER Lamba 2. As leituras efectuaram-se na gama de absorção do espectro UV. O ácido acetilsalicílico e os comprimidos de aspirina foram pesados numa balança analítica Sartórius, modelo 1872, com uma gama de utilização entre 0-150g e uma precisão de 0,1mg. Para a preparação das soluções de trabalho utilizou-se material de vidro corrente de laboratório, papel de filtro, para fazer filtros de pregas, e também um almofariz com pilão. Reagentes e Soluções: Preparou-se uma solução inicial de ácido salicílico 1g/L, tendo sido pesados 0,9991g de ácido acetilsalicílico da marca Panreac Química SA (Barcelona-Espanha) (peso molecular de 180,16mg/mol, nocivo por ingestão) e adicionados 10ml de metanol da marca Pro Analysis (peso molecular de 32,04g/mol distribuidor: E. Merck, D-6100 Darmstadt, F.R. Germany) para um balão de 1L, diluindo com água desionizada até ao traço. 4

5 Para a solução de trabalho pipetou-se 5 ml da solução inicial e adicionou-se 40 ml de uma solução de NaOH (0,1M), fornecida em laboratório, de modo a hidrolisar a ácido salicílico, para um balão de 100ml, diluindo até ao traço com água desionizada, obtendo-se uma concentração final de 0,05 g/l. Para a solução inicial de comprimido e o respectivo duplicado pesaram-se 2 comprimidos de aspirina da marca Bayer (composição: amido de milho, celulose e 500mg de ácido acetilsalicílico). O peso médio de comprimido obtido foi de 603,75mg. Para cada amostra pesaram-se respectivamente 0,1019g e 0,1115g para as soluções A e B (100mg/100ml) adicionando-se ainda alguns ml de uma solução de metanol, diluindo o restante com água desionizada. Para as soluções de trabalho dos comprimidos filtraram-se 2mL das soluções iniciais A e B para um balão de 100mL adicionando 40mL da solução de NaOH (0,1M), diluindo o restante volume com água desionizada, obtendo-se uma concentração de 0,02 g/l. As soluções padrão de ácido salicílico foram preparadas em balões de 50 ml, adicionando diferentes volumes da solução de trabalho, calculando-se a respectiva concentração a partir da relação: Em que: C 1 = 0,05 g/l e V 2 = 50 ml; C (1) 1V1 C2V2 Tabela 1: Volumes de solução de trabalho medidos para cada solução padrão e respectiva concentração: Padrão V 1 (ml) C 2 (g/l) 1 5 0, , , , ,025 5

6 Absorvância Determinação do Ácido Acetilsalicílico num comprimido por Espectroscopia de Absorção Molecular Resultados e Cálculos Recta de Calibração: Após determinação do comprimento de onda do máximo de absorção (296nm), leram-se as absorvâncias das soluções padrão a esse comprimento de onda, de maneira a traçar uma recta de calibração Absorvância vs Concentração de ácido acetilsalicílico. Tabela 2: Absorvância lida para cada concentração de padrão (padrão 0 corresponde ao acerto do zero no espectrofotómetro com água desionizada): Padrão C (g/l) A 296nm 0 0-0,08 1 0,005 0, ,01 0, ,015 0, ,02 0, ,025 0,5538 Recta de Calibração 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 y = 19,316x + 0,0707 R 2 = 0,9999 0, ,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 Concentração de padrão (g/l) Gráfico 1: Recta de Calibração absorvância em função da concentração de ácido acetilsalicílico; 6

7 A equação da recta de calibração obtida foi então: Y ( 19,3 0,3) X (0,07 0,005) Concentração das amostras: Após a leitura das absorvâncias das soluções padrão, procedeu-se à leitura das absorvâncias das amostras A e B e determinou-se a concentração das respectivas amostras interpolando os valores na recta de calibração. Os erros associados às concentrações foram calculados a partir de uma progressão de erros do tipo: y x t a x 1 n 1 N a 2 ( y 0 y ( x x i médio ) 2 médio ) 2 t Em que: a declive da recta de calibração; σ y/x erro-padrão na estatística de regressão (em anexo); n número de observações na recta de calibração = 5; N número de leituras da amostra = 1; t valor de observada da distribuição t de student para uma nível de confiança de 95% e graus de liberdade = n 2; y médio = 0,36042 ; x médio = 0,015 Tabela 3: Absorvância lida para cada amostra, concentração estimada e erro associado: Amostra A 296nm C (g/l) σ x t A 0,3937 0,0167 ± 0,0003 B 0,3755 0,0158 ± 0,0003 7

8 Estimadas as concentrações para cada amostra, procedeu-se ao cálculo da massa de ácido acetilsalicílico por comprimido, através da relação C 1 V 1 =C 2 V 2 e dos factores de diluição das soluções inicial e de trabalho: Tabela 4: Massa de ácido acetilsalicílico estimada para cada comprimido e média das mesmas: Amostra A Amostra B Média 495, mg/comp. 427, mg/comp. 461,3285 mg/comp. Para o erro associado foi feito o mesmo tipo de tratamento de resultados, sendo usadas as mesmas relações. O erro relativo estimado foi de 7,7343 %. Resultado final: Quantidade de ácido acetilsalicílico por comprimido (mg): m = 461,3 ± 8,2 mg / comp. 8

9 Discussão e Crítica No presente trabalho experimental pretendeu-se determinar o teor preciso de ácido acetilsalicílico num comprimido de Aspirina da marca Bayer. Segundo a empresa farmacêutica cada comprimido tem na sua composição 500mg de ácido acetilsalicílico. A técnica utilizada foi a de espectroscopia de absorção molecular, pelo facto do ácido acetilsalicílico apresentar absorção de radiação electromagnética UV. No entanto, neste tipo de análise química existe o problema do ácido acetilsalicílico ser facilmente hidrolisado em solução, sendo que o seu produto de hidrólise (ácido salicílico) tem um espectro de absorção UV diferente. Assim, foi adicionado NaOH para tornar a solução do comprimido fortemente básica, de forma a assegurar que todo o ácido acetilsalicílico se hidrolisou e apenas o ácido salicílico estaria a ser analisado. Com esta técnica é possível determinar a quantidade de ácido acetilsalicílico estabelecendo uma relação entre a absorvância de radiação e a concentração de ácido acetilsalicílico, nomeadamente através do método da recta de calibração, admitindo válida a aplicação da lei de Lambert-Beer. Este método consiste na representação gráfica de valores de absorvância para um dado número de soluções-padrão, em função da sua concentração. De seguida traça-se a recta que melhor se ajusta aos pontos experimentais através do tratamento dos mínimos quadrados. Na nossa experiência foram preparadas 5 soluções-padrão da solução de ácido acetilsalicílico, cujas concentrações variaram entre g/l e g/l, visto que, face à indicação do fabricante quanto ao teor em ácido acetilsalicílico no comprimido, previu-se que a concentração da nossa amostra de solução trabalho (de comprimido) seria cerca de g/l, sendo esta uma gama de padrões adequada. Verificámos com base na recta de calibração obtida que de facto é válida a lei de Beer para a técnica de espectroscopia utilizada. A análise química efectuada, revelou que o teor de ácido acetilsalisílico obtido experimentalmente se aproxima do valor apresentado pela Bayer na composição dos seus 9

10 comprimidos. Este valor experimental apresenta um erro associado relativamente baixo e dever-se-á principalmente ao facto do método utilizado apresentar algumas limitações. A lei de Lambert Beer é uma lei fundamental para todos os tipos de absorção de radiação electromagnética aplicado não só a soluções, mas também a gases e sólidos. No entanto esta lei apresenta várias limitações reais, químicas e também instrumentais. Por exemplo, esta lei só pode ser aplicada a soluções muito diluídas (de concentrações inferiores a 10-2 ou 10-3 M) pois a distância média entre espécies responsáveis pela absorção diminui com o aumento de concentração, podendo a distribuição de cargas das espécies vizinhas ser afectada em soluções pouco diluídas. Como consequência pode haver uma variação na probabilidade das espécies em estudo não absorverem a um dado comprimento de onda. O outro problema associado à concentração das diluições está relacionado com o índice de refracção da solução. A absortividade depende do índice de refracção e a altas concentrações os desvios podem ocorrer. Com base nos valores de concentação dos padrões e também das duas soluções de trabalho A e B do comprimido (0,0167 e 0,0158 g/l) podemos dizer que os valores de Absorvância lidos não sofreram desvios significativos e, portanto, estas não afectaram significativamente o erro associado ao valor final da quantidade de ácido acetilsalicílico por comprimido de aspirina. Os desvios químicos afectam o valor de concentração lido na lei de Beer, nomeadamente em reacções onde existam em solução ácidos fracos e aniões de ácidos fracos, ou até sistemas reactivos em que se formam complexos. Por consequência, os valores de concentração obtidos pela lei de Beer não correspondem, ou nem são proporcionais à concentração total, ou analítica da espécie absorvente livre. Como já foi referido anteriormente, o ácido acetilsalicílico revela problemas de análise devido à sua fácil hidrólise quando em solução e para tentar contrariar este efeito adicionouse uma solução de NaOH para tornar o meio fortemente básico e só se ler a absorvância da 10

11 espécie hidrolisada. No entanto, devido a erros experimentais é possível que estivessem em solução as duas espécies, afectando significativamente as leituras. Durante a realização do procedimento experimental não ocorreram erros relevantes, pelo que não terão sido os desvios químicos os mais importantes para justificar os erros associados ao resultado obtido. Por último, há ainda a considerar eventuais desvios instrumentais em relação à utilização da Lei de Beer, tais como variações na posição das células durante a leitura no aparelho, ou diferenças entre células de absorção que à partida se admitem ser idênticas. A luz extraviada, que entra para o detector fora da gama do comprimento de onda admitido pelo monocromador, é também uma potencial origem de erro, assim como erros de calibração dos comprimentos de onda para o espectrofotómetro utilizado. A não linearidade do amplificador ou oscilações nas suas caracteríscas são outras fontes de erro nos valores lidos com base na lei de Lambert Beer. Além das limitações ao método analítico utilizado, há outros factores a considerar que podem ter influenciado o pequeno desvio em relação ao resultado. O valor de massa final e o erro associado não incluem a imprecisão da balança analítica utilizada, pois um dos valores de absorvância foge ligeiramente ao intervalo da gama do varrimento de valores descrito no guia (entre 0 e 0,5), o que remete novamente para a possibilidade de terem ocorrido alguns desvios químicos à lei de Lambert Beer. Conclui-se portanto que, por comparação com o valor apresentado pela Bayer, cada comprimido apresenta de facto um valor bastante próximo do descrito. Revela-se portanto que o método analítico é de uma precisão razoável, sendo afectado negativamente por desvios químicos resultantes de reacções químicas que façam variar a concentração de ácido salicílico na solução presente. 11

12 Referências Bibliográficas Análise Química - Guia de Laboratório, 2008/2009; Principles of Instrumental Analysis, Skoog, D.A., Holler, F.J., Nieman, T.A., 1998, 5th Ed. Saunders College Publishing,

13 Absorvância Determinação do Ácido Acetilsalicílico num comprimido por Espectroscopia de Absorção Molecular Anexos Espectro de absorção do ácido salicílico: Espectro de absorção do ácido salicílico 1 0,8 0,6 0,4 0, comprimento de onda - l (nm) O comprimento de onda obtido para o máximo de absorção na gama nm, foi de λ = 296nm, correspondendo a uma absorvância de A λ=296nm = 0,

14 Tratamento de Erros Recta de Calibração: SUMÁRIO DOS RESULTADOS Estatística de regressão R múltiplo 0, Quadrado de R 0, Quadrado de R ajustado 0, Erro-padrão 0, Observações 5 ANOVA gl SQ MQ F F de significância Regressão 1 0, , , ,13588E-07 Residual 3 7,624E-06 2,54133E-06 Total 4 0, Coeficientes Erro-padrão Stat t valor P 95% inferior 95% superior Interceptar 0, , , ,91332E-05 0, , Variável X 1 19,316 0, , ,13588E-07 18, , Erro associado à ordenada na origem: (95% superior 95% inferior) / 2 = 0, Erro associado ao declive: (95% superior 95% inferior) / 2 = 0,