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ANALISI PREPARAZIONE FARMACEUTICHEPROF. IOELEPunto di FusioneÈ definito punto di fusione il valore di temperatura e pressione a cui coesistono fase solida e fase liquida in equilibrio termodinamico; dipende dalle forze intramolecolari ovvero tra le forze che ci sono tra le molecole. Il punto di fusi...

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ANALISI PREPARAZIONE FARMACEUTICHE PROF. IOELE Punto di Fusione È definito punto di fusione il valore di temperatura e pressione a cui coesistono fase solida e fase liquida in equilibrio termodinamico; dipende dalle forze intramolecolari ovvero tra le forze che ci sono tra le molecole. Il punto di fusione più semplicemente è quel punto i cui un composto passa dallo stato solido allo stato liquido. La pressione di riferimento è quella atmosferica perciò nella maggior parte dei casi il punto di fusione è indicato con la sola temperatura. Durante la fusione la sostanza assorbe una certa quantità di calore detto calore di fusione che si usa per rompere i legami intermolecolari che ci sono tra i composti così da formare il reticolo cristallino. I solidi cristallini hanno un determinato punto di fusione : invece d’altra parte i solidi amorfi come il vetro non hanno un punto di fusione ben definito ma solo un intervallo di temperatura in cui diventano molli progressivamente fino a liquefarsi.

La regione amorfa necessita di un calore che ha ampio intervallo ; la regione cristallina invece ha legami uguali e struttura costante. La fusione ha inizio quando la polvere scompare. Il punto di fusione è una proprietà fisica utilizzata dai chimici organici per identificare un composto e determinare la sua purezza. In altre parole il punto di fusione è la temperatura al quale un solido e un liquido sono in equilibrio a 1 atm di pressione. Il punto di fusione si misura guardando fondere il prodotto organico in un apparecchio munito di termometro. Quando avviene la fusione si legge e si annota la temperatura al quale è avvenuta. Per poter individuare questa temperatura il composto organico si introduce in un piccolo capillare. Il capillare viene posto in un’apparecchiatura opportuna. (vedi apparecchio elettricamente riscaldato) il capillare va dentro fori dove il riscaldamento sarà omogeneo perché si può regolare. Inizialmente poniamo il composto nel capillare che è aperto da solo un lato , poi su un vetrino e dopo di che si picchetta il capillare sulla polvere in modo tale che la polvere si dirige verso il basso.

ESEMPI DA RICORDARE     

Nei composti di una serie omologa i termini superiori hanno maggiore punto di fusione. Gli isomeri strutturali solidi più ramificati fondono a temperature più alte rispetto agli isomeri con struttura lineare. Nelle sostante aromatiche gli isomeri para-sostituiti sono più alto fondenti Se sono presenti delle impurezze c’è un abbassamento del punto di fusione Maggiore è il peso molecolare minore sarà il punto di fusione.

MISCELA EUTETTICA Dal greco eu=facile ; tettico=da fondere ; è una miscela di sostanze il cui punto di fusione è più basso di quello delle singole sostanze che lo compongono. È caratterizzata da un ben determinato rapporto in peso tra i suoi costituenti e da un ben determinato valore di temperatura eutettica. Uno degli esempi più comune è la miscela tra ghiaccio (H 2O e NaCl ) il ghiaccio fonde a 0° il sale fonde a 804° mentre la loro miscela eutettica fonde -21,3°. Al punto eutettico sono presenti contemporaneamente le due fasi solide e la fase liquida in contemporanea equilibrio. Solubilità La solubilità non è altro che la capacità di due o più sostanze di formare spontaneamente senza reazioni chimiche un composto molecolare omogeneo. Un soluto risulta solubile in un solvente quando le stesse forze che governano le associazioni tra molecole uguali (soluto o solvente) possono stabilirsi anche tra molecole diverse (soluto e solvente) . FORZE INTERMOLECOLARI SOLUTO = FORZE INTERMOLECOLARI SOLVENTE Una soluzione è una miscela omogenea di due o più sostante formate da ioni o molecole. In un composto il soluto è presente in quantità minore invece il solvente in quantità maggiore. Le soluzioni possono esistere in tre stati della materia : GAS = in genere i gas possono mescolarsi in tutte le proporzioni per dare soluzioni gassose LIQUIDA: sonio le più comuni e sono ottenute nella maggior parte dei casi sciogliendo un gas o un solido in un liquido. Sono comuni anche le soluzioni liquido-liquido. SOLIDA: sono principalmente leghe di due o più metalli. Le leghe di mercurio con altri metalli sono chiamate amalgame e possono essere sia liquide che solide. SOLUZIONI SATURE In generale solo una quantità finita di un solido si scioglie in un dato volume di solvente dando luogo a una soluzione satura , cioè una soluzione in equilibrio con un eventuale solido in eccesso. La solubilità di una sostanza in un’altra può essere spiegata sulla base di due fattori: 1. Una naturale tendenza al disordine ( fattore entropico) 2. Forze intermolecolari di attrazione tra le molecole delle due sostanze (fattore energetico) SOLUZIONI MOLECOLARI

In questi casi il soluto è costituito da molecole tenute assieme da forze intermolecolari deboli. Nel caso di liquidi essi sono solubili se sono tenuti assieme da forze intermolecolari simili. SOLUZIONI IONICHE (POLO/ DIPOLO) Na+ e Cl- vengono solvatati da H2O. In questo caso il soluto è un solido ionico tenuto assieme da forti legami ioni e può sciogliersi in solventi polari. I fattori che determinano la dissoluzione di un solido ionico in un solvente polare sono due : l’energia reticolare (più è grande e minore sarà la tendenza del solido a sciogliersi) e l’energia di attrazione ionedipolo (più è grande e maggiore è la tendenza del solido a sciogliersi.). In campo farmaceutico la solubilità è espressa come quantità di solvente (ml) necessaria per sciogliere a 20°C 1 grammo di sostanza. FATTORI CHE INFLUENZANO LA SOLUBILITA’ 1) Temperatura In generale all’aumento della temperatura aumenta la solubilità. È però da rilevare che non tutte le sostanze hanno comportamenti analoghi riguardo alla dipendenze della solubilità della temperatura ad esempio la solubilità del carbonato di litio in acqua diminuisce con l’aumentare della temperatura.

2) Pressione L’aumento di pressione provoca un aumento della solubilità dei gas all’interno dei liquidi. Esempio di ciò è la solubilità dell’anidride carboniche nelle bevande gassate : fino a quando la bottiglia è sigillata la maggiore pressione interna permette all’anidride di rimanere in soluzione, quando la bottiglia viene aperta la diminuzione di pressione comporta la rapida gassificazione dell’anidride disciolta con la conseguente formazione delle bollicine. La pressione ha poco effetto sulla solubilità di solidi e di liquidi. È invece importante per la solubilità dei gas. Legge di Henry : la solubilità di un gas è direttamente proporzionale alla pressione del gas , P , sopra la soluzione:

s= KHP Maggiore pressione Maggiore solubilità

3) Purezza Se sono impuri la solubilità cambia a seconda della solubilità delle impurezze. L’influenza di impurezze sulla solubilità dipende dal numero di impurezze , dalla loro quantità e dall’affinità sia per il soluto che per il solvente. Es.1 : la solubilità del sodio stearato in etanolo deve essere misurata in ambiente anidro , altrimenti si ottiene la forma idrata che presente una solubilità diffente. Es.2 : la solubilità dell’Acido succinico in acetone è 1g/32 ml mentre se l’acetone contiene il 5% di acqua la solubilità sale a 1g/20ml.

4) Polarità La polarità influenza la scelta del solvente. Questa è correlata al tipo di legami presenti nella molecola. COMPOSTI A CARATTERE IONICO Le due particelle di carica opposta tendono ad attrarsi secondo la legge di Coulomb , in cui la forza di legame è inversamente proporzionale alla costante dielettrica del mezzo. I composti organici dotati di un legame ionico sono i Sali formati delle ammine, i Sali delle delle basi organiche e i Sali di ossonio.

F=

1 e

(

q R

)2

F=FORZA DEL LEGAME E= COSTANTE ELETTRICA DEL MEZZO Q= VALORE ASSOLUTO DELLE CARICHE R= DISTANZA TRA CARICHE

5) Legame idrogeno Si verifica quando si stabilisce un legame tra l’idrogeno e due atomi elettronegativi. La solubilità risulta alterata se questi legami si instaurano con il solvente il sostituzione degli stessi tipi di legame che esistevano tra le molecole di soluto. Es. Acido salicilico : (0.21g/100ml acqua)  in questo caso il legame idrogeno rende più stabile la molecola ostacolando la formazione di legami con l’acqua , quindi la solubilità. Acido acetilsalicilico : (0.33g/100ml acqua)  pur avendo un gruppo polare in meno l’acido acetilsalicilico presenta una solubilità maggiore dovuta alla mancanza del legame intramolecolare e alla possibilità quindi di formare legami idrogeno intermolecolari con l’acqua. 6) Variazione del peso molecolare in una serie omologa In una serie omologa la solubilità generalmente diminuisce al crescere del peso molecolare , in quanto aumentano le forze intermolecolari dei solidi. (aumenta il peso molecolare diminuisce la solubilità) 7) Punto di fusione In una serie omologa come già detto in precedenza , il punto di fusione cresce all’aumentare del peso molecolare. Ci possono essere delle eccezioni , legate sempre alla disposizione molecolare del solido , come nel caso degli acidi bicarbossilici, in cui la solubilità è correlata al punto di fusione e non al peso molecolare. Come si vede in tabella si nota un andamento alterno tra i composti a serie pari con quelli a serie dispari. I composti della serie pari presentano un p.f. più elevato di quelli dispari anche con un P.M. minore. Il comportamento varia se i composti sono pari o dispari , questo succede perché composti a serie pari hanno una struttura molto più stabile.

SOLUBILITA’ IN DIVERSI SOLVENTI

Solubilità in acqua Per prima cosa bisogna testare la polarità con una componente apolare con etere dietilico Et2O (costante dielettrica = 4) , da notare che l’acqua ha una costante dielettrica che oscilla tra 80 e 81. Dopo di chè se i composti sono solubili in acqua e insolubili in Et 2O vuol dire che abbiamo a che fare con composti molto polari. Nel momento in cui un composto è solubile sia in acqua che in etere dietilico vorrà dire che la polarità del composta è intermedia. Es. Alcoli, aldeidi, chetoni , nitrili, ammidi , fenoli. Solubilità in HCl Sostanze insolubili in acqua si sciolgono in soluzione cloridrica se posseggono una sufficiente basicità. Es. ammine alifatiche. D’altra parte se una sostanza è insolubile in HCl vorrà dire che ha caratteristiche acide. Solubilità in NaOH e in NAHCO3 (bicarbonato di sodio) Le sostanze solubili in idrossido di sodio e bicarbonato di sodio sono sostanze con gruppi acidi e sostanze con presenza di idrogeni metilenici o metinici mobili attivati dalla vicinanza di gruppi con forte effetto elettronattrattore. Es. Acidi carbossilici , fenoli , tiofenoli. Queste sostanze vengono differenziate confrontando la loro acidità con quella dell’acido carbonico. H2CO3 possiede 2 k = K1 10-4/10-7 ; K2 10-11. Queste sostanze vengono differenziate confrontando la loro acidità con quella dell’acido carbonico. Solubili in NaHCO3 al 5% = acidi organici forti con K 1 maggiore della K degli acidi organici forti. Insolubili in NaHCO3 al 5 % = acidi organici deboli dove K2...