Upload
ney91
View
23
Download
1
Embed Size (px)
DESCRIPTION
chemistry
Citation preview
1
Investete n oameni ! FONDUL SOCIAL EUROPEAN Program Operaional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007-2013 Axa prioritar 1 Educaia i formarea profesional n sprijinul creterii economice i dezvoltrii societii bazate pe cunoatere; Domeniul major de intervenie 1.5 Programe doctorale i post-doctorale n sprijinul cercetrii; Titlul proiectului: Reeatransnaional de management integrat al cercetriipostdoctoralendomeniulComunicareatiinei.Construcieinstituional (coalpostodoctoral) iprogram de burse (CommScie) Numrul de identificare al contractului: POSDRU/89/1.5/S/63663 Beneficiar: Universitatea Alexandru Ioan Cuza Iai Partener: Universitatea de Vest din Timisoara
GABRIELA VLASE CORINA DUDA-SEIMAN
2012
2
Finanarea s-a realizat prin Programul Operaional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane prin proiectul Reea transnaional de management integrat al cercetrii postdoctorale n domeniul Comunicarea tiinei. Construcie instituional (coal postdoctoral) i program de burse (CommScie) - POSDRU/89/1.5/S/63663.
Toate drepturile rezervate autorilor
ISBN 978-973-52-1211-7
3
METODE FIZICO-CHIMICE DE ANALIZA A SUBSTANTELOR
CU ACTIVITATE BIOLOGICA
CAPITOLUL I
Introducere
Cercetarea medicamentelor i a substanelor bioactive a luat o amploare deoebit cu
att mai mult cu ct s-au dezvoltat metodele de corelare a activitii biologice cu strcutura
chimic precum i cele de investigare a stabilitii substanelor active i a excipienilor.
Formele farmaceutice cuprind preparate tipizate, oficinale, magistrale. Ne-am
ndreptat atenia asupra principalelor tipuri de forme farmaceutice i utilizarea acestora.
De asemenea am trecut n revist principalele tiprui de interaciuni medicamentoase
precum i implicaiile aditivilor n diverse preparate.
Materialul de fa coaguleaz o serie de metode de analiza: fizico-chimice,
spectroscopice, cromatografice, termice de analiz a substanelor bioactive i a excipienilor
i aditivilor.
Considernd c este important de avut n vedere principalele concepte i norme
privind utilizarea substantelor active i a aditivilor le-am sumarizat n aceast brour, att
pentru personalul de specialitate ct i pentru nespecialiti.
I.1. FORME FARMACEUTICE
Medicamentul reprezint o substan sau o asociere de substane utilizat n scopul
vindecrii sau diagnosticrii unei boli.
Asocierea substanelor medicamnetoase devin medicamente prin transformarea n
forme farmaceutice.
Substanele medicamentoase se condiioneaz n forme farmaceutice n farmacie sau
n industrie i se administreaz bolnavilor n scop terapeutic sau profilactic.
Clasificarea formelor farmaceutice:
- n funcie de numrul de componentelor coninute:
simple compuse
- n funcie de locul de obinere:
farmaceutice industriale
4
- prevzute n Farmacopee:
oficinale neofcinale
- n funcie de calea de administrare;
orale sau intern bucal sublingual rectal injectabile inhalante pe piele sau mucoase
- n funie de starea de agregare:
solide semisolide lichide gazoase
Forme farmaceutice solide:
Pulberi:
Pulberile sunt preparate farmaceutice solide alctuite din particule uniforme ale uneia
sau mai multor substane active, asociate sau nu cu substane auxiliare i care sunt folosite ca
atare sau divizate n doze unitare. Din punct de vedere fizico-chimic sunt sisteme disperse
eterogene tip solid n solid.
Pulberile sunt printre cele mai vechi forme de administrare a medicamentelor, iar
preparrile de pulberi i mprirea lor n doze constituie una dintre cele mai uzuale operaiuni
din oficina (ocupnd 20-25% din totalul formelor prelucrate).
Aceste preparate provin din substane chimice sau produse vegetale aduse la un grad
de diviziune corespunztor pentru a asigura omogenitatea i a facilita administrarea.
Dintre operaiunile cele mai importante pentru obinerea pulberilor enumerm:
pulverizarea, cernerea i amestecarea. Gradul de divizare este determinat cu ajutorul unei site
standard, care permite traversarea de partcule de anumite dimensiuni. Aceste site sunt
numerotate convenional. n farmacie exist 9 tipuri de site.
Pulberile se pot administra pe cale oral sau se pot aplica pe piele sau pe mucoase
(pudrele).
5
Gradul de finee al pulberilor este dependent de forele de coeziune intermoleculare
rezultate din structura substanelor care se iau n lucru i de modul de preparare.
n funcie de umplerea cu aer a spaiilor capilare, pulberea se poate caracteriza printr-
o afnare mai mic sau mai mare.
O mare importan prezint forma particulelor pulberii, care determin proporia
volumelor dintre substana solid i aerul interpus ntre particule.
Din punct de vedere cinetic, pulberile prezint unele asemnri fizice cu lichidele,
deoarece au un caracter mobil, fluid determinat de mrimea, forma, umiditatea i capacitatea
de adeziune a particulelor.
Suprafeele comune de contact dintre particule se pot deplasa dup capacitatea de
frecare i adeziunea existent.
Acest caracter mobil al pulberilor se evideniaz n cazul operaiunilor de: amestecare,
transvazare, divizare i ambalare.
Din punct de vedere fizico-chimic pulberile pot forma, n funcie de mrimea
particulelor, natura lor i aciunea reciproc cu mediul de dispersie:
-dispersii grosiere;
-dispersii macroeterogene;
-macrodispersii;
-dispersii coloidale
ntr-o pulbere, n mod obinuit, particulele nu au aceeai mrime ci ele pot fi de la
ordinul micrometrilor pn la dimensiuni de ordinul milimetrilor, prezentnd o mare
distribuie granulometric.
Gradul de finee i mrimea particulelor sistemului dispers reprezentat de pulberi,
dimensiunea particulelor substanelor medicamentoase a cptat o mare importan n cadrul
noii ramuri biofarmacia, care (ncepnd din deceniul al cincilea al acestui secol) a relevat
influena esenial a gradului de dispersie a unei pulberi asupra resorbiei i eficacitii
terapeutice a unor substane medicamentoase.
Clasificarea pulberilor:
-dup compoziie: simple i compuse
-dup origine: naturale i sintetice
-dup tipul de prescriere: divizate i nedivizate
-dup calea de administrare: uz intern i uz extern (pudre)
Pulberile cu substane foarte active se prepar ca pulberi titrate, prin diluare cu lactoz
n proporii 1:10 sau 1:100.
6
Administrarea sub form de pulberi ofer multe posibiliti de asociere a substanelor
medicamentoase i asigur o dozare relativ precis a acestora, permit obinerea unui amestec
intim i omogen a dou sau mai multe componente; stabilitatea acestei forme farmaceutice
este mai mare, comparativ cu preparatele lichide, unde reaciile chimice dintre componente se
pot produce mult mai rapid; dizolvarea rapid n fluidele corpului (a pulberilor fine solubile)
i o aciune mai prompt dect n cazul altor forme solide (comprimatele sau drajeurile);
micorarea iritaiei mucoasei tractului digestiv datorit trecerii rapide n soluie a pulberilor pt.
uz oral; substanele aduse sub form de pulbere permit o extracie superioar a principiilor;
Au avantajul de a fi mai uor de nghiit i pot fi amestecate nainte de ingerare cu lapte, ceai,
ap sau alte lichide potrivite administrrii iar datorit suprafeei mrite de contact faciliteaz
aciunea terapeutic.
Dezavantaje sunt reprezentate n principal de alterarea mai uoar a principiilor active sub
aciunea agenilor atmosferici i a microorganismelor acest fapt determinnd o stabilitate i
conservabilitate mai redus (datorit suprafeei de contact mari); gustul neplcut i efectul
iritant pentru mucoase, care determin condiionarea multor pulberi n comprimate i drajeuri.
Capsule:
Capsulele sunt nveliuri destinate acoperirii unor medicamente solide, moi sau
lichide. Conin substane medicamentoase i de nghit odat cu acestea. n tubul digestiv se
desfac, elibereaz substana coninut, apoi fiind digerate.
Acestea se clasific n: capsule de hrtie si capsule medicinale.
Capsulele din amidon (capsulae amilaceae) mai sunt denumite i caete, buline sau
hostia i sunt folosite nc de mult timp pentru condiionarea medicamentelor (acestea au fost
preparate pentru prima dat de ctre Limousin, n 1872).
n farmacie capsulele amilacee se prepar din coc de amidon de gru amestecat cu
amidon de porumb sau din fin de gru.
La aceast coc, pentru a le da elasticitate i luciu se pot aduga cantiti mici de ulei
de ricin sau glicerin. Coca (pasta moale) este presat pe matrie de oel care se suprapun.
Capacitatea acestora este de 0,25-0,3g. Grosimea peretelui capsulei este de 1mm, diametrul
20mm i nlimea 10mm.
Capsule gelatinoase sunt nveliuri de gelatin care sunt utilizate pentru nchiderea i
administrarea unor medicamente cu gust i/sau miros neplcut.
Ele sunt administrate oral (prin nghiire fr mestecare) i deci trebuie s posede
proprietatea de dizolvare n tubul digestiv. Dup aspect se difereniaz: capsule operculate
(cilindri ascuii) i perle (sfere). Capsulele gelatinoase se prepar din gelatin i glicerol.
7
Avantaje:
-posibilitatea administrrii amestecurilor eutectice, a pulberilor care lichefiaz;
-administrarea de lichide, uleiuri;
-administrarea medicamentelor cu gust neplcut, fiind totodat posibil dirijarea locului
de absorbie a medicamentului.
Dezavantaje:
-nu se pot administra substane care dizolv sau reacioneaz cu gelatina (soluii
apoase, clorhidrat, hexilrezorcinol etc.).
Pilule:
Forme farmaceutice solide, sferice cu greutate cuprins ntre 0,20-0,30 g, obinute
prin modelare, alcatuite din substane active i excipienti, destinate admnistrarii per orale.
Pilulele se pot prepara n farmacie, granulele i comprimatele numai pe cale industrial.
Avantaje:
-ofer doze unitare
-mascheaz gustul neplacut al unor substane active
-asigura conservare mai bun a substanelor active,fa de pulberi
-se poate dirija aciunea la nivelul stomacului sau a intestinului
Dezavantaje:
-durata de preparare este lung
-dezagregarea n organism este uneori ncetinit
-igiena preparrii nu este suficient de bun.
Comprimate:
Comprimatele sunt preparate farmaceutice solide, obinute prin presarea substanelor
medicamentoase, cu sau far adaos de substane ajuttoare.
n unele manuale de specialitate , comprimatele sunt denumite tablete. Au aspect de discuri
plate sau bombate, cu diametrul 3-15mm dar exist i sub forma dreptunghiular sau ptrat.
Randamentul crescut i preul sczut a facilitat prepararea lor industrial. Viteza de
dezagregare determin eliberarea substanei active i implicit timpul n care se atinge
concentraia plasmatic. O preparare defectuas sau un mode de pstrare necorespunztor
poate mpiedica dezagregarea n timp util i duce la eliminarea acestor. Astzi este una dintre
formele medicamentoase cel mai des ntrebuinate.
Avantaje:
- prepararea lor se poate uor rezolva pe scara industrial, unde procesul de producie este
apoape total mecanizat, ceea ce duce la un randament ridicat i pre sczut;
8
- sunt mai puin expuse la aciunea agenilor atmosferici (aer, umezeala, lumina, praf , etc);
-sunt uor transportabile i pot fi usor distribuite publicului;
- pe comprimate se pot inprima denumirile lor sau diverse semne, care micoreaz
posibilitatiile de eroare la expediere;
- bolnavul poate s le mpart singur, n jumti sau sferturi;
- n general se administreaza uor i comod;
- comprimatele se pot acoperi cu substane placute la gust i la miros;
- cu diferite nveliuri, se poate dirija locul de absorbie i viteza de absorbie a
medicamentului;
- dezagregarea lor este mai rapid.
Dezavantaje:
- absorbia medicamentelor este mai lent i este n funcie de viteza de dizolvare sau
dezagregare a comprimatelor;
- pot crea iritaii gastrice
- nghiirea comprimatelor mai mari ndeosebi la copii este anevoioas;
Dupa calea de administrare, comprimatele se clasific:
- comprimate administrate pe cale bucal,
- comprimatele peringuale sau sublinguale
- comprimatele bucale
- comprimatele efervescente
- comprimate destinate pentru prepararea unor soluii pentru uz extern sau care servesc la
prepararea unor reactivi ca de exemplu, comprimatele de sublimate, de cloramina, etc;
- comprimatele sterile destinate preparrii unor soluii injectabile extempore;
- comprimatele vaginale se administreaz n scop ginecologic.
- comprimatele folosite sub forma de implante se aplica printr- o incizie sub piele
-microcomprimatele
-granule
-granule efrvescente
-tablete sau pastile pentru mestecat.
Supozitoare:
Supozitoarele sunt forme farmaceutice solide, pentru administrare extern, pe cale
rectal, vaginal, uretral. Ele nglobeaz sun=bstane medicamentoase, excipieni care i
pstreaz forma la temperatura acmerei i compoziia dar se topesc sau se dizolv la
temperatura corpului. Excipieni liposolubili folosii sunt: unt de cacao, grsimi sintetice
9
neutre. Excipieni hidrosolubili: mas gelatinoas, polietilenglicoli se folosesc la preopararea
supozitoarelor vaginale.
Se clasiifc n supozitoare:
-vaginale
-uretrale
-rectal
Uneori este necesar ca medicamentele s fie administrate pe cale rectal, ele fiind
iritante prin alt cale de administrare (pentru stomac, de exemplu), precum i n cazurile n
care starea grav a bolnavului nu o permite.
Supozitoarele se pastreaz la loc racoros, ferit de umezeal, n ambalajul original.
Creioanele:
Creioanele sunt forme farmaceutice solide, cu form cilindric, terminate cu un con sau
calota ovoidal, de lungime 3-5mm, greutate 4-8g. Se cunosc creioane cu azotat de argint
pentru cauterizare i cu sulfat de cupru cu scop hemostatic.
Forme farmaceutice moi (semisolide):
Unguente:
Unguentele sunt forme farmaceutice moi, destinate aplicrii pe piele sau mucoase, cu
scop terapeutic sau protector. Bazele de unguent sunt liposolubile sau hidrosolubile.
Se cunosc unguente-soluii, unguente-emulsii. Cele de tip solu
Se cunosc unguente-soluii, unguente-emulsii. Cele de tip soluii conin baze
liposolubile (pomezi) iar cele de tip emulsii au peste 10% ap (creme). Unguentele-suspensii
ce conin pulberi peste 25% se numesc paste.
Bazele de unguent liposolubile sunt: cear, cetaceu, ulei floarea soarelui, ricin,
msline, susan, vaselin, parafin lichid sau solid.
Bazele de unguent hidrosolubile sunt: excipieni miscibili cu apa, cu care formea
geluri coloidale, PEG, macrogoli, amidon, pectine, metilceluloz, bentonite etc.
Ceratele sunt unguente cu coninut crescut de cear, parafin.
Forme farmaceutice lichide:
Se clasific n funcie de solventul utilizat i tipul de administrare: ape aromatice, uleiuri
volatile, soluii extractive, suspensii, emulsii, soluii injectabile, perfuziile, soluii pentru uz
extern (oftalmice, nazale, buco-faringiene, otoguttae), splturi, comprese, clisme, liminente,
poiuni, limonade.
10
Soluii extractive:
Soluiile extractive sunt preparate lichide, care conin un amestec de substane cristaloide i
coloidale extrase din produsele vegetale sau animale.
Dependent de solventul folosit pentru extracie,soluiile extractive pot fi: soluii extractive
apoase (macerate, infuzii, decocturi) i solutii extractive alcoolice i etero-alcoolice (tincturi).
Soluiile extractive apoase se prepar numai la nevoie, avnd o conservare limitat n timp,
aceste forme farmaceutice preparndu-se aproape exclusiv n farmacie.
Soluii injectabile sunt divizate n fiole sau flacoane. Fiolele se mai numesc ampule i conin
de obicei o singur doz de medicament. Sunt nchise ermetic prin sudare n flacr pentru
meninerea stabilitii i sterilitii. Flacoanele sunt folosite pentru soluii injectabile, se
astup cu dopuri de cauciuc fixate cu garniture metalice. Se pot ncapsula att soluii ct i
substane solide uscate.
Perfuiile sunt soluii apoase, rar emusii sterile, care se administreaz i.v. n cantiti de 100ml
sau mai mult cu un perfuzor.
Soluiile oftalmice sunt colire, forme sterile, pentru tratamentul si diagnosticul bolilor de ochi.
Au ca solvent apa fiart i rcit sau ulei de floarea soarelui.
Soluiile pentru tratamentul bucal se numesc gargarisme, ape de gur. Lichidul este expluzat
fr a fi nghiit. Colutoriile sunt soluii vscoase pentru badijonaj.
Soluiile pentru cavitatea nazal se numesc rhinoguttae. Sunt sub form de soluii apoase sau
uleioase.
Soluiile pentru urechi se numesc ottoguttae. Sunt soluii, emulsii, suspensii.
Splturile i compresele sunt destinate uzului extern.
Loiunile sunt soluii pentru splarea capului, feei, corpului minilor.
Clismele sunt splturi rectale ce se folosesc cu ajutorul irigatorului i conin fie substane
medicamentoase fie purgative.
Suspensii:
Suspensiile sunt forme farmaceutice ce conin substane insolubile fin divizate, dispersate n
ap. Ele pot sedimenta sup un timp dar dup agitare se omogenizeaz. Efectul se instaleaz
lent dar prelungit.
Suspensile injectabile sunt preparate deposit sau retard.
11
Emulsiile:
Emulsiile sunt preparate lichide, mai mult sau mai puin vscoase. Conin o faz dispersat
mediu de dispersie sau faz continu. Emulgatorii se adaug emulsiei pentru meninerea
stabilitii care reduc tensiunea superficial: metilceluloz, gum tragacanta). Pot ncorpora
diverse substane medicamentoase.
Cele 2 faze pot forma 2 tipuri de emulsii:
-emulsii de tipul ulei n ap U/A: n care uleiul este faza dispersant, iar
apa faza dispersat ;
-emulsii de tipul ap n ulei A/U cnd apa este faza intern , iar uleiul
faza extern.
Emulgatorii sunt substane tensioactive care acioneaz prin reducerea
tensiunii la interfaa a dou lichide nemiscibile. Pot aciona ca:
- ageni de spargere a spumei ;
- emulgatori de tip A/U ;
- emulgatori de tip U/A ;
- solubilizani i umectani .
Siropuri, poiuni i limonade:
Siropurile sunt cunoscute din cele mai vechi timpuri i aveau ca edulcorant mierea de albine,
ele fiind soluii concentrate de zahr ce conin substane medicamentoase i sunt destinate
administrrii interne. Concentrai n zahr este de cel puin 40%.
Poiunile sunt forme farmaceutice moderat zaharate, conin substane medicamentoase
suspendate sau dizolvate n ap, cu concentra
Poiunile sunt forme farmaceutice moderat zaharate, conin substane medicamentoase
suspendate sau dizolvate n ap, cu concentraie de zahr de 20%. Ele se prescriu pentru 2-3
zile, deoarece sunt expuse dezvoltrii microorgabismelor.
Limonadele sunt soluii apoase ndulcite, aromatizate cu suc de lmie.
Forme farmaceutice gazoase:
Aerosolii, spray-uri sunt dispersii de lichide sau solide n gaze. Particulele sunt de
dimensiuni mici, 0,5micrometri. Administrarea se face cu flacoane presurizate.
12
Gazele anestezice se conserv n butelii sau flacoane i se administreaz prin inhalaie.
Administrarea acetor forme este comod dar coninutul n clorfluorcarboni este duntoare
mediului.
I.2. INTERACTIUNI MEDICAMENTE -ALIMENTE
Interaciunile pot aprea inainte de ptruderea medicamentelor n organism sau dup ptrunderea acestora.
Interaciunile pot fi de tip
a. farmacocinetic:
-asupra procesului de absorbie
-asupra procesului de distribuie
-asupra procesului de metabolizare: intercaiuni prin inducie sau inhibiie enzimatic
b. farmacodinamic
c. interaciuni cu alcoolu etilic
d. interaciuni cu fumul de igar
e. interaciuni cu alimente
Interaciunile cu alimentele sunt sumarizate mai jos:
-Cafeaua este vinovata de aceste interactiuni. Antidepresivele, medicamentele pentru tiroid
i osteoporoz, sunt afectate de consumul de cafea. S-a constatat ca persoanele care au
consumat cafea cu puin timp nainte de a lua levotiroxin, au absorbit cu 55% mai putin din
acesta. Sunt si medicamente care pot accentua efectele cafelei i ale altor bauturi ce conin
cafein. Printre acestea se numar unele antidepresive, antibiotice i contraceptive. Acestea
pot bloca enzima cunoscuta sub numele de CYP1A2, care ajut la procesul de metabolizare a
cafelei.
Cercetrile au demonstrat c femeile care iau anticoncepionale rein cafeina n organism cu
pn la patru ore mai mult fa de femeile care nu iau contraceptive orale.
-Grapefruit-ul roz - rou conine licopen (care se gsete i n roii, caise, portocale rosii), un
puternic antioxidant cu actiune de prevenire a cancerului de prostata.
-Pulpa de fruct este bogat n fibre alimentare solubile i insolubile cu efect de scdere a
indexului glicemic, de stabilizare a glicemiei i de reducere a colesterolului sanguin.
13
Acest efect este caracteristic numai consumului de pulp de fruct, nu i consumului de suc de
grapefruit.
-Componentul naringenin, din fructul de grapefruit, ncetinete cteva din procesele
metabolice normale de detoxifiere care au loc n intestine i ficat, blocnd aciunea de
descompunere i eliminare a acestor medicamente precum i a altor toxine. De aceea atunci
cnd se prescriu astfel de remedii pacientul trebuie s nu fi consumat cu trei zile nainte
grapefruit, pentru stabilirea corect a dozei de medicament.
-De aceea este necesar de a fi studiate i cunoscute interaciunile specifice: aliment -
medicament, medicament - medicament, medicament-aditivi E-uri, aliment-alergii, precum i
unele dispozitii motenite genetic n scopul prevenirii efectelor adverse ale acestor asocieri,
efecte uneori extrem de severe, putnd culmina cu decesul.
-Asocierea medicamentelor antidepresive (inhibitori ai monoaminooxidazele - IMAO) cu
brnzeturile fermentate (cacaval, telemea, burduf, camembert, roquefort), vinul (n special
cel rou) i berea pot declana crize severe de hipertensiune arterial datorit unor amine
biogene (tiramina, histamina) care determin eliberarea de catecolamine (noradrenalina,
adrenalina).
-Laptele i produsele lactate (iaurt, branz) nu trebuie consumate cnd se administreaz
antibiotice (n special tetraciclinele), deoarece ionii de calciu, magneziul i fierul (aluminiu)
coninute n lapte impiedic absorbia tetraciclinelor din tractusul digestiv.
Suplimentele alimentare cu fier i medicamentele antiacide blocheaz de asemenea
absorbia tetraciclinelor dac sunt luate concomitent. n aceste cazuri se recomand
administrarea tetraciclinelor la intervale de timp de 2-3 ore de la consumul laptelui,
produselor lactate, suplimentelor cu fier sau medicamentelor antiacide.
-Alcoolul crete toxicitatea medicamentelor utilizate n tratamentul maladiilor cardiace,
hepatice, neurologice. Alcoolul nu trebuie consumat nici cnd se administreaz paracetamol.
Alcoolul inactiveaz unele medicamente cum sunt penicilinele (penicilina G, V, amoxacilina,
ampicilina, oxacilina).
-Nu afecteaza ns activitatea tetraciclinei, gentamicinei, kanamicinei, cloramfenicolului.
-Este interzis asocierea medicamentelor sedative (somnifere, tranchilizante, antiepileptice,
antidepresive) cu alcoolul.
14
-Alimente care conin cantiti mari de vitamina K (urzicile, spanacul, patrunjelul,
cruciferele-varza, salata, algele marine) nu vor fi consumate de cei care utilizeaz tratamente
cu medicamente anticoagulante, salicilati, aspirina i mai ales cei care au n antecendente un
accident vascular cerebral sau infarct de miocard.
-Se vor evita i suplimentele alimentare cu aciune antiplachetar obinute din Gingko biloba,
alge marine (laminarina), ulei de peste (omega 3 cu lan lung DHA-EPA).
-Suferinzii de hiperaciditate gastric nu vor consuma fructe acide (citrice, ciree), buturi
carbogazoase, sucuri acide sau alte alimente acide n timpul tratamentului cu medicamente
antiacide. Aciditatea acestora va reduce efectele medicamentelor, scznd puterea de
neutralizare a acidului clohidric gastric.
-Carnea de ton poate provoca manifestari alergice n cazul celor care urmeaz un tratament cu izoniazid, administrat mpotriva tuberculozei.
-Carnea la gratar genereaz hidrocarburi policiclice aromate (PAH), cancerigene i care cresc activitatea unei enzime, scznd astfel eficacitatea unor antiasmatice (aminofilina, teofilina, zileuton), a unor analgezice (fenacetina, paracetamol), anxeolitice-sedative (diazepam), antiaritmice (haloperidor, clopazina), inhibitoare virale utilizate n tratamentul HIV-SIDA (ritonavir) i a unor antiemetice utilizate n combaterea vomismentelor provocate de chimioterapia cancerului (ondansetron).
-Sarea, zaharurile i cafeina produc diverse efecte nteracionnd cu medicamentele, Sarea de
bucatarie nu trebuie consumat n tratamentele cu medicamente cortizonice, deoarece crete
riscul de retenie hidrosalin, cu apariia edemelor i hipertensiunii arteriale, cu afectarea
cordului. Sarea scade eficiena statinelor i antihipertensivelor.
-Zaharurile (zahr, glucoz, miere) i alimentele dulci nu trebuie asociate cu medicamentele pe baza de cortizon, deoarece creste riscul de apariie a diabetului zaharat.
- Cafeina (cafeaua, guarana) este diuretic i stimulant psihomotor i nu trebuie asociat cu diureticile. Asocierea cafeinei cu medicamente deprimante ale sistemului nervos (somnifere, anxiolitice, benzodiazepine) are efect antagonic asupra acestora, reducndu-le aciunea sedativ.
15
Aditivii alimentari, aromele artificiale i interaciunea lor cu medicamentele este de asemenea semnificativ
-Se administreaza la 2-3 ore dupa mese: digoxina, paracetamol, eritromicina, fier, levodopa, peniciline(majoritatea), tetraciclina,ciprofloxacina, ofloxacina, captopril.
-Administrarea n timpul mesei este recomandat: spironolactona, ketoconazol,lovastatina,
itraconazol.
-Cantiti mari de fain de ovz sau alte cereale bogate n fibre nu trebuie consumate cnd
luai digoxina. Fibrele pot interveni n absorbia medicamentului, luand pastila degeaba.
-Carnea la gratar trebuie evitat de bolnavii de astm. Compuii chimici care se formeaz cnd
carnea este prajit la gratar mpiedic medicamentaia s lucreze eficient, crescnd
posibilitatea unui atac de astm.
-Consumul regulat de alimente bogate n grsimi n timp ce se administreaz anti-inflamatorii
cauzeaz probleme pentru rinichi, pacientul simindu-se vlguit i foarte linitit, aproape
sedat.
-Antioxidantii i beta carotenul intensific efectul alcoolului asupra stomacului.
-Roiile conin cantiti mici de substan toxic cunoscut sub numele de solanin, care
poate cauza dureri de cap. Sunt i o surs pentru alergiile comune. O substan neidentificat
nc din roii i produsele pe baz de tomate poate provoca indigestie i arsuri stomacale.
-Cpiunile, zmeura, spanacul i rubarba conin acid oxalic, care poate agrava pietrele la
rinichi i vezic biliar i reduc capacitatea organismului de a absorbi fierul si calciul.
Zmeura conine un salicilat natural care poate cauza reacii alergice persoanelor sensibile la
aspirina.
-Prunele, piersicile, caisele i ciresele pot produce reacii alergice persoanelor sensibile la
aceste alimente. Persoanele alergice la aspirin pot avea probleme dup ce mananc prune
sau piersici, care conin salicilat. Smburii de prune, piersici i caise conin un compus numit
amigdalin, care n cantiti mari poate fi i otrvitoare.
16
I.3. ADITIVI ALIMENTARI
I.3.1. ARGUMENTAREA UTILIZARII ADITIVILOR ALIMENTARI
n ultimele decenii, ca urmare a creterii numerice a populaiei globului, precum i a
dezvoltrii societii de consum, industria alimentar se caracterizeaz prin:
- cerere de cantiti i varieti tot mai mari de alimente,
- utilizarea de procedee moderne de fabricaie,
- dezvoltrea tehnologiilor de obinere a produselor alimentare,
- necesitatea de a se conserva pe perioade ct mai lungi a acestor alimente,
- cerina de consumuri specifice ct mai mici,
- cerina pentru caliti reproductibile ale produselor alimentare,
- i nu n ultimul rnd, supraproducie pe piaa de desfacere.
Producerea de alimente n cantiti din ce n ce mai mari a impus folosirea de aditivi
n scopul satisfacerii cerinelor de diversitate i calitate impuse de consumatori.
n prezent, industria alimentar folosete o gam extrem de variat de aditivi. S-a
ajuns la situaia n care sunt rare produsele alimentare care nu conin nici un aditiv. Aditivii
alimentari au un rol important la fabricarea pe cale industrial a produselor alimentare.
Utilizarea aditivilor alimentari servete unuia sau mai multor din urmtoarele
obiective:
- s conserve calitatea nutritiv a produsului alimentar; o diminuare deliberat a
calitii nutritive a produsului alimentar se justific numai dac produsul alimentar nu
constituie un element important ntr-un regim alimentar normal, sau dac aditivul este
necesar pentru producerea alimentelor destinate grupurilor de consumatori cu necesiti
nutriionale speciale;
- s asigure obinerea produselor alimentare destinate grupelor de consumatori cu
necesiti nutriionale speciale;
- s prelungeasc perioada de conservare, s mbunteasc stabilitatea unui aliment
sau s-i mbunteasc proprietile organoleptice, cu condiia de a nu altera natura, sau
calitatea alimentului sau de a nu induce n eroare consumatorul;
- s faciliteze fabricarea, prelucrarea, prepararea, tratamentul, ambalarea, transportul
sau depozitarea alimentelor, cu condiia ca aditivul s nu fie folosit pentru a masca efectele
utilizrii materiilor prime improprii sau a metodelor indezirabile (inclusiv neigienice) pe
parcursul oricreia din aceste activiti.
Utilizarea aditivilor alimentari poate fi luat n considerare numai dac se
demonstreaz c utilizarea propus a aditivului comport avantaje certe n beneficiul
consumatorului, adic, trebuie fcut dovada pentru care se poate meniona cuvntul
17
necesitate.
I.3.2. ISTORIC
Din cele mai vechi timpuri se foloseau colorani la prepararea alimentelor. ofranul
de exemplu, se folosea de pe vremea egiptenilor antici. ofranul este amintit i prin anii 700
.C. de Homer, n epopeea Iliada. Vinurile erau colorate artificial cu 400 de ani .C. Romanii
bogai, consumau pine alb, pe care o albeau adugnd alaun n fin.
La casele mari, n Evul Mediu, buctarii foloseau extracte de plante de diverse culori.
Pe la mijlocul secolului al XIV-lea ofranul a ajuns din Persia n Anglia. n aceast
perioad, alimentele erau colorate din plin cu extracte din fructe, petale de flori, indigo, rou
limba-mielului, turnesol, glbenele, ulei de ofran, patrunjel, spanac.
n Renaterea timpurie (1470-1530) exista o credin preluat de la arabi, cum c,
alimentele colorate au i puteri tmduitoare, deoarece conin substane cereti. Consumul de
struguri roii, produce mult snge, alimentele galbene, aurii duc la vindecare divin, iar
alimentele negre, precum ciupercile sau piperul, induc melancolie.
n secolul al XVI-lea, colorani alimentari ca anatto, paprika (boiaua), coenila au
ajuns din Lumea Nou n Europa.
n secolele XVIII, XIX, s-au folosit colorani alimentari pentru a masca produsele de
calitate inferioar. Aceti colorani (dei naturali) era adeseori substane nocive. n 1820,
Frederick Accum descrie albirea finii cu alaun, tratarea murturilor cu sulfat de cupru,
nuanarea brnzei cu miniu de plumb i sulfur mercuric roie. Pe la mijlocul secolului al
XIX-lea, pentru colorarea alimentelor, se mai foloseau albastru de Prusia, galben de cromat
de plumb, verde de carbonat de cupru, verde de arsenit de cupru, CuHAsO3.
n 1856 chimistul britanic Sir William Henry Perkin, n timp ce cuta un leac pentru
malarie, a descoperit primul colorant sintetic, moveina. Culoarea acestui compus era mult
mai stralucitoare decat culoarea pe care o numim astazi mov. Pn la sfritul secolului, s-au
sintetizat 80 de colorani sintetici.
De-alungul istoriei omenirii, pstrarea alimentelor pe perioade mai ndelungate de
timp a fost ntotdeauna o necesitate. In acest scop, clorura de sodiu (sarea), azotatul de sodiu
(salpetrul de Chile), azotatul de potasiu (silitra sau salpetrul de India) au fost folosii cu mii
de ani in urm, de ctre greci, egipteni si alte popoare din antichitate pentru conservarea
produselor din carne.
De asemenea, bicarbonatului de sodiu, ca agent de afnare, este utilizat n patiserie
de sute de ani.
n buctria japonez, din cele mai vechi timpuri, algele marine sunt utilizate, datorit
efectului de poteniator de arom avnd un coninu apreciabil de glutamat monosodic.
18
nceputurile utilizrii aromatizanilor, condimentelor n alimente, de asemenea se
pierd n negura istoriei.
I.3.2. SURSE DE ADITIVI ALIMENTARI
Unii aditivi alimentari sunt obinui din surse naturale, cum ar fi soia, porumbul sau
sfecla roie. Ali aditivi sunt obinui prin sintez chimic.
Aditivii, indiferent de faptul c au surse naturale sau au fost sintetizate pe cale
chimic, sunt tolerai diferit de consumatori.
Acest lucru se ntml i n cazul anumitor alimente care uneori pot da reacii alergice
cum ar fi oule, laptele, cpunii, unele condimente.
Un aditiv alimentar fie c este extras din plante sau esuturi animale, fie c este produs
de microorganisme sau este sintetizat ntr-un laborator, poate fi sau nu toxic. De aceea,
nainte ca o substan s fie acceptat ca aditiv alimentar, adic s fie autorizat, este supus
unei proceduri foarte laborioase. Dac se ajunge la concluzia c acea substan, n cazul n
care este utilizat n condiii bine precizate, nu pune n pericol sntatea consumatorilor,
poate fi autorizat i acceptat pe lista oficial a aditivilor alimentari.
Indiferent de originea aditivilor (naturale sau sintetizate) nainte de autorizare sunt
supui la aceleai proceduri.
I.3.3. CLASIFICAREA ADITIVILOR ALIMENTARI Aditivii alimentari sunt clasificai n general n funcie de motivul pentru care sunt
adugai ntr-un aliment.
n functie de rolul lor n alimentul adugat, conform anexei 1 al Regulamentului CE
din 10 martie 2008, aditivii alimentari se clasific n urmtoarele categorii funcionale:
1. ndulcitorii (n afara zahrului) sunt substane utilizate pentru a da un gust dulce
produselor alimentare sau se utilizeaz ca ndulcitori de mas;
- ndulcitori artificiali
- ndulcitori nutritivi
2. Coloranii sunt substane care confer sau restabilesc culoarea alimentelor.
- colorani naturali
- colorani identic naturali
- colorani sintetici
3. Conservanii sunt substane care prelungesc durata de stabilitate la depozitare a produselor
alimentare prin protejarea acestora mpotriva deteriorrii cauzate de microorganisme i/sau
care previn dezvoltarea microorganismelor patogene.
- conservant antimicrobial
19
- agent antimicotic
- agent de control bacteriofag
- sterilizant chimic
- agent de dezinfecie
- agent de maturare a vinului
4. Antioxidanii sunt substane care prelungesc durata de stabilitate la depozitare produselor
alimentare prin protejarea acestora mpotriva deteriorrii cauzate de oxidare, care se
manifest prin rncezirea grsimilor sau mbrunarea oxidativ.
- antioxidant
- agent sinergic pentru antioxidant
- sechestrant
5. Substanele suport (purttoare) sunt substane folosite pentru a dizolva, dilua, dispersa
sau a modifica fizic un aditiv alimentar, fr a-i altera funciile (i fr a exercita un efect
tehnologic propriu) n scopul de a facilita manipularea, aplicarea sau folosirea aditivului
respectiv.
6. Acidifianii sunt substane care mresc aciditatea unui produs alimentar i/sau i confer
un gust acru; n realitate, au i funcie de conservant i antioxidant (uneori sechestrant, etc.)
7. Agenii de tamponare (corectorii de aciditate) sunt substane care modific sau
controleaz aciditatea sau alcalinitatea unui produs alimentar;
- acizi
- baze
- ageni de tamponare
- ageni de reglare a pH-lui
8. Agenii antiaglomerani sunt substane care reduc tendina particulelor individuale dintr-
un produs alimentar de a adera unele la altele;
- ageni de antiaglomerare
- ageni antilipire
- ageni de uscare
- ageni de pudrare
- ageni de separare
9. Antispumanii sunt substane care previn sau reduc formarea spumei;
10. Ageni de ncrcare sunt substane, altele dect aerul, care contribuie la creterea
volumului unui produs alimentar fr s contribuie semnificativ la valoarea sa energetic;
- agent de volum
- umplutur
20
11. Emulgatorii sunt substane care fac posibil formarea sau meninerea unui amestec
omogen de dou sau mai multe faze nemiscibile, ca uleiul i apa.
- agent de acoperire
- agent de dispersare
- emulgator
- plastifiant
- agent activ de suprafa
- agent tensioactiv
- agent de umectare
12. Sruri de topire sunt substane care transform proteinele din brnz ntr-o form
dispersat i, astfel, determin distribuia omogen a grsimilor i a altor componente ale
produsului alimentar
- sruri emulgatoare
- sechestrani
13. Agenii de ntrire sunt substane care ntresc sau menin tari sau crocante esuturile
fructelor sau legumelor sau interacioneaz cu agent gelatinizant pentru a produce sau ntri
un gel;
14. Potenatorii de arom sunt substane care intensific gustul i/sau mirosul existent al
unui produs alimentar;
- poteniator de arom
- modificator de arom
- agent de frgezire
15. Agenii de spumare sunt substane care fac posibil formarea sau meninerea unei
dispersii omogene a fazei gazoase ntr-un aliment lichid sau solid;
- agent de spumare prin aerare
- agent de spumare prin batere
16. Agenii gelatinizani sunt substane care dau textur unui produs alimentar prin formarea
unui gel;
17. Agenii de acoperire (inclusiv lubrifianii) sunt substane care, aplicate pe suprafaa
extern a unui produs alimentar, i confer acestuia un aspect lucios sau acioneaz ca un strat
protector;
- agent de glazurare
- agent de luciu
- agent de etanare
18. Agenii de umectare (umectanii) sunt substane care mpiedic uscarea produselor
21
alimentare, contracarnd efectele unei atmosfere cu un nivel sczut de umiditate, sau
faciliteaz dizolvarea unei pulberi ntr-un mediu lichid.
- agent de reinere a umiditii (a apei)
- agent de umectare
19. Amidonul modificat este o substan obinut prin unul sau mai multe tratamente
chimice din amidon comestibil. Acesta poate suferi un tratament fizic sau enzimatic i poate
fi fluidizat sau albit prin tratare cu acizi sau baze.
20. Gazele de ambalare sunt gazele altele dect aerul, introduse ntr-un recipient naintea, n
timpul sau dup plasarea unui produs alimentar n recipientul respectiv. Au funcia de a
mpiedica expunerea la contactul cu atmosfera a produsului respectiv, pe timpul depozitrii.
21. Agenii de propulsare sunt gazele, altele dect aerul, care permit scoaterea unui produs
alimentar dintr-un recipient.
22. Agenii de afnare sunt substane sau combinaii de substane care n timpul
tratamentului termic elibereaz gaze, mrind astfel volumul aluatului sau al cocii;
- agent de dospire
- agent de aglutinare
- agent de ntrire
23. Agenii de sechestrare (complexare) sunt substane care formeaz combinaii complexe
cu ionii metalici;
24. Stabilizatorii sunt substane care, adugate unui produs alimentar, fac posibil
meninerea strii fizico-chimice a acestuia; stabilizatorii includ:
- substanele care permit meninerea dispersiei omogene a dou sau mai multe
substane nemiscibile ntr-un produs alimentar, - stabilizator coloidal
- substanele care mresc capacitatea de legtur a produsului alimentar, inclusiv
formarea de legturi ncruciate ntre proteine permind legarea bucilor de alimente din
alimentele reconstituite - ageni de ntrire
- substane care stabilizeaz, fixeaz sau intensific, culoarea alimentelor (stabilizator
de culoare; fixator de culoare; intensificatori de culoare) - ageni de reinere a culorii
- substane care stabilizeaz spumele - ageni de stabilizare a spumei
25. Agenii de ngroare sunt substane care, adugate unui produs alimentar, cresc
vscozitatea acestuia - ageni de texturare; ageni de cretere a consistenei, ageni de
ngroare
26. Agenii de tratare a finii, alii dect emulgatorii, sunt substane care se adaug finii
sau aluatului pentru a i mbunti calitile panificabile - ageni de albire; corectori de
aluat; corector de fin
22
CAPITOLUL II
METODE FIZICO-CHIMICE SIMPLE DE CONTROL A PROPRIETATILOR
ORGANOLEPTICE
II.1. METODE FIZICO-CHIMICE DE ANALIZ A MEDICAMENTELOR:
-control organoleptic: are drept scop verificarea aspectului, gustului, mirosului unei substane
medicamentoase
-controlul organoleptic are valoare orientativ, aproximativ i nu poate sta la baza unei
expertize
-forma particulelor este foarte important, la substanele microcristaline se oberv la
microscop cu grosisment 200, iat la susbtanele lichide se pune n eviden limpezimea,
coloraia, opalescena, n comparaii cu soluii etalon
-gustul se detectez prin luarea unei cantiti mici de substan pe limb, iar la cele toxice sau
cu gust puternic se prepar soluii din 0,1g substan n 10ml ap distilat
-mirosul se verific examinnd preparatul, iar dac acesta ar trebui s nu posede miros se iau
1-2g proba i se transfer ntr-un recipient deschis i se determin mirosul dup 15 minute.
Dac se percepe miros este declarat necorespunztor.
-termenul de miros caracteristic este atribuit ca fiind specific tipului de preparat farmaceutic
23
CAPITOLUL III
METODE SPECTROSCOPICE (OPTICE) DE ANALIZA A SUBSTANTELOR CU
ACTIVITATE BIOLOGICA
Metodele spectrale de investigaie se bazeaz pe studiul radiaiilor electromagnetice
emise, absorbite sau reflectate de diferite sisteme materiale. Diversitatea mare a sistemelor
cercetate i a tehnicilor folosite face ca o ncercare de clasificare unitar a metodelor spectrale
s fie dificil, dar ea se impune pentru a putea adopta o terminologie neechivoc. Aceste
metode se pot clasifica dup domeniul explorat din spectrul radiaiilor electromagnetice, a
caracterului spectrelor, modului lor de obinere i de nregistrare etc.
Fig.3.1. Regiunile spectrului electromagnetic i tehnicile spectroscopice asociate
Astfel se deosebesc n funcie de domeniul de frecvene cercetat:
- spectre de microunde;
- spectre n infrarou;
- spectre n vizibil i ultraviolet;
- spectre roentgen,
- spectre de raze.
Metodele spectroscopice de analiz sunt sensibile, selective i rapide.
n practic, cel mai frecvent, se utilizeaz domeniul infrarou - IR (intervalul 13.000-
50 cm-1) al spectrului radiaiilor electromagnetice.
n spectroscopia IR, proba interacioneaz cu radiaii din domeniul IR. Legturile
chimice, n funcie de tipul atomilor pe care le unesc, de structura moleculei din care fac parte,
24
de tipul de vibraie (ducnd la alungire sau deformare), absorb din acest interval, diferite
lungimi de und.
Spectroscopia Raman se bazeaz pe radiaia electromagnetic difuzat de moleculele
probei. Proba este iradiat cu laser din domeniul vizibil sau infrarou apropiat, care provoac
o excitare a moleculelor probei, urmat de revenire prin emisie de fotoni (difuziune Raman).
Spectrele Raman se obine prin colectarea acestor radiaii, la un anumit unghi (n general, de
90o). Aceste radiaii corespund frecvenei benzilor de absorbie IR ale legturilor. Un
avantaj important fa de spectroscopia IR este faptul c prezena apei nu cauzeaz
interferene. Ca urmare, aceast metod poate fi utilizat i pentru analiza moleculelor aflate
n soluie apoas.
n concluzie, spectroscopia IR se bazeaz pe absorbie, iar spectroscopia Raman, pe
difuziune de radiaii.
Spectroscopia FTIR i spectroscopia Raman pot fi utilizate pentru determinarea
transformrilor fizico-chimice care au loc n alimente si in cazul medicamentelor.
Spectrometrele IR clasice, are o serie de dezavantaje: au o construcie complex, sunt
lente, necesit o calibrare prealabil i nu n ultimul rnd, au o acuratee relativ mic. Din
aceast cauz, n practic, spectroscopia IR clasic este din ce n ce mai puin utilizat, fiind
nlocuit cu spectroscopia FT-IR respectiv Raman. Spectroscopia FT-IR utilizeaz sistemul
matematic numit transformata Fourier iar spectrele FTIR, au o rezoluie mult mai mare, fa
de cele clasice.
25
Tabelul 3.1. Alocarea benzilor de absorbie din domeniul 4000 - 500 cm-1. NUMR DE UND (cm-1)
4000 3000 2000 1500 1000 500 Gruparea
vibraional ntlnit n:
alungire O-H hidroxil - n faz lichid alungire =C-H nesaturat - n lipide alungire -C-H saturat - n lipide alungire -C N nitril alungire C=O ester - n lipide, aminoacizi alungire C=O acid carboxilic - n lipide, aminoacizi alungire C=O amide I - proteine alungire C=O neconjugat - n lipide alungire C=O trans - n lipide alungire C=O cis - n lipide deformare N-H amide II - n proteine forfecare C-H -CH2 alifatic - n lipide alungire C-O n aminoacizi, lipide deformare N-H amide III - n proteine alungire P=O fosfoesteri - lipide, acizi nucleici AMPRENTA DE SCHELET alungire C-O eter - n glucide vibraie de schelet legtur -(1-4) - n amidon C-O-C de schelet configuraie - n monoglucide C-O-C de schelet configuraie - n monoglucide oscilaie C-H -CH2 alifatic - n lipide vibraie de schelet n amidon
26
Informaiile analitice obinute din spectrele IR, pot fi calitative sau cantitative. Concentraia unui component dintr-un amestec poate fi calculat din aria de sub curba
din regiunea caracteristic a spectrului. Calibrarea prealabil se face cu probe etalon, de
concentraii cunoscute.
Pentru a identifica o prob, spectrul obinut este comparat cu un spectru standard
(stocat ntr-o baz de date (vezi fig. 3.1.), sau cu un spectru care a fost trasat pentru o
substan cunoscut. Dac proba nu este pur, cele dou spectre nu sunt identice.
Zona 1300-650 cm-1, (dup ali autori, 1500-400 cm-1), este regiunea amprentei
digitale fingerprint region a spectrului, unde radiaia absorbit este datorat vibraiilor de
ntindere a unor legturi simple i a vibraiilor de deformare ale sistemelor poliatomice -
vibraii de schelet.
Benzile de absorbie ale spectrelor din aceast regiune, au o mare specificitate.
Benzile de absorbie din spectrul IR, au fost alocate unor grupri funcionale sau unor
tipuri de legturi. Ca urmare, interpretarea spectrului, se poate face, identificnd poziiile
acestor benzi (vezi tabelul 3.1).
Domeniul 13.000-4000 cm-1 (750-2500 nm) este numit IR apropiat - NIR. Spectrele
din acest domeniu, se caracterizeaz printr-o mare complexitate, avnd multe benzi suprapuse,
puin intense.
Primele aplicaii practice ale spectrelor NIR au fost n domeniul evalurii
proprietilor cerealelor.
n prezent, spectrele NIR au 4 mari domenii de utilizare: (1) studiul cerealelor,
finurilor, aluaturilor (determinarea umiditii i proteinelor din cereale, determinarea
umiditii, proteinelor, glutenului umed i uscat, i a parametrilor alveografici ale finii
inegrale de gru, etc.; (2) studiul fructelor i legumelor dup recoltare; (3) verificarea
contaminrii produselor din ferme (ex. oule); (4) verificarea autenticitii i sigurana
alimentelor.
Spectroscopia NIR face posibil determinarea culorii, a coninutului de ap, de
proteine, amidon, aflatoxine n alimente.
Spectrometrele portabile pot fi utilizate pentru determinri rapide, pe teren (nu n
laborator). De exemplu, se poate determina coninutul de proteine, umiditate, cenu, i
carbohidrai n finurile de gru i tiei, utiliznd spectrometre NIR portabile n domeniul
1,200- 2400 nm.
Zgomotul de fond i deplasarea liniei de baz al acestor spectre este corectat prin
metode chemometrice, devenind posibil interpretarea datelor spectrale.
27
Datele spectroscopiei NIR ofer informaii utile despre mecanismul proceselor fizico-
chimice (hidratarea amidonului i a proteinelor i formarea reelei de gluten n timpul
malaxrii) care au loc n timpul dezvoltrii aluatului.
Spectroscopia dinamic NIR utilizeaz metodele spectrometrice NIR ca instrumente
pentru monitorizarea proceselor.
Spectroscopia FTIR i cea Raman sunt considerate metode complementare pentru
studiul structurii i a vibraiilor moleculare. Combinate cu microscopia (microspectroscopia),
reprezint metode analitice care permit investigarea cu succes a compoziiei chimice a
alimentelor eterogene i a diferitelor ingrediente alimentare. Rezoluia spaial atins n cazul
microspectroscopiei FTIR este de aproximativ 1010 m iar n cazul microspectroscopiei
Raman, aproximativ 11 m, fiind astfel posibil de exemplu, determinarea "in situ" a
amidonului i a pectinei din celulele de cartofi.
III.1. SPECTROFOTOMETRIA DE ABSORBTIE IN VIZIBIL SI ULTRAVIOLET
o Principii generale Determinrile de concentraii ale elementelor de dozat prin spectrofotometria de
absorbie se efectueaz cu precdere n domeniul vizibil i ultraviolet, prin metode
colorimetrice, fotocolorimetrice i spectrofotometrice. Spectrele corespunztoare dau
informaii asupra strii electronice a moleculelor. Spectrele electronice cuprind domeniul de
lungimi de und dintre 8000-1000 (800-I00 nm), iar energiile necesare pentru excitarea
electronic a moleculelor variaz ntre 30-300 kcal/mol1. Din punct de vedere practic,
domeniul spectral al tranziiilor electronice se mparte n trei regiuni (Tabelul 3.2).
Tabelul 3.2. Domeniul spectral al tranziiilor electronice Domeniul , E=h, kcalmol-1 Vizibil UV apropiat UV ndeprtat
8000 - 4000 4000 - 1800 1800 - 1000
36 - 71 71 - 160
160 - 280 Pentru vizibil se ntrebuineaz spectrofotometre cu partea optic din sticl (prisme,
lentile, cuve) sau din cuar. Pentru ultravioletul apropiat se folosesc spectrofotometre cu
partea optic din cuar. Culorile spectrului vizibil sunt prezentate n Tabelul 3.3.Tabelul
Tabelul 3.3. Culorile domeniului vizibil Domeniul spectral, nm Culoarea Culoarea complementar 625 - 750 590 - 625 575 - 590
rou orange galben
verde albastru albastru - verde albastru
28
560 - 575 500 - 560 490 - 500 480 - 490 450 - 480 400 - 450
verde - galben verde verde - albastru albastru - verde albastru violet
violet purpuriu rou orange galben galben - verde
Principiul spectrofotometriei de absorbie este urmtorul: un fascicul, emis de o surs
luminoas, traverseaz un strat cunoscut de mediu omogen constituit din substana de analizat.
Se determin absorbia luminii care este dependent de concentraia substanei absorbante n
conformitate cu legea de baz a spectrofotometriei de absorbie, legea Lambert-Beer,
exprimat prin relaia:
A=D=E=lg II0 = lg T = lc ec. 3.1.
n care: - A este absorbana; - D - densitatea optic; - E - extincia; - I0 - intensitatea luminii incidente; - I - intensitatea luminii transmise; - T.- transmitana; - l - grosimea stratului de absorbie, n cm; - C - concentraia soluiei absorbante, n mol/dm3 - - absorbtivitatea molar (coeficient molar dee absorbie sau de extincie); este o constant
important i o caracteristic a substanei absorbante. Din valoarea ei se poate determina
sensibilitatea unei determinri.
Transmitana poate lua valori ntre 0 i 1. n cazul exprimrii n procente,
To%=II0 100 , transmitana variaz ntre 0 i I00. n acest caz, absorbana se def inete
logaritmic :
A=2 lg T% ec. 3.2.
Conform relaiei iniiale, absorbana, A, poate varia de la zero (T=100%), la infinit (T=0%).
Relaiile dintre T% i A, T% i C, precum i dintre A i C, sunt prezentate n Figura 3.2.(a, b
i c).
29
100 90 01020304050607080T%
A 0 0,05 0,400,300,200,10 10,800,60
20
40
60
80
100
T%
0
C [moli / dm3
1
2
A
0
C [moli / dm3
a - T% = f(A)
b - T = f(C) c - A = f(C) Figura 3.2. Relaia ntre T% i A (a), T% i C (b), precum i dintre A i C (c).
Legea Lambert-Beer este valabil n ntreg domeniul spectral pentru orice lungime de
und, pentru orice mediu omogen, n care scderea intensitii se datorete numai absorbiei,
indiferent dac mediul absorbant este gaz, lichid, soluie sau solid. Din expresia (0.1) se
observ c ntre A i c exist o relaie simpl de direct proporionalitate. Pentru aceeai
substan absorbant, ntr-un anumit domeniu de concentraie (c
30
ale unei substane este necesar cunoaterea spectrului ntr-un domeniu ct mai larg (UV,
vizibil, IR).
Soluiile colorate au un spectru de absorbie n domeniul vizibil i UV. Practic se
lucreaz n domeniul de concentraie de 102 104 moli/dm3.
Soluiile incolore au spectrul de absorbie numai n domeniul UV apropiat, respectiv,
IR. Intensitatea benzilor de absorbie n UV este, n general, mai mare dect n vizibil, din
punct de vedere analitic prezentnd o sensibilitate mai mare. n acest caz, se lucreaz n
domeniul de concentraii de 104 105 moli/dm3.
n metodele colorimetrice cu comparare vizual direct se lucrenz ntr-un domeniu
spectral larg, de obicei n lumin alb.
Se compar vizual intensitatea culorii a dou soluii de diferite concentraii ale
aceleiai substane colorate; una din soluii este soluia de analizat, a crei concentraie este
necunoscut, cx, cealalt este o soluie etalon, de concentraie cunoscut, ce. Variind grosimea
straturilor absorbante, b, intensitatea culorii celor dou soluii, respectiv absorbana se
egaleaz: Ax Ae.
Conform legii lui Lambert-Beer rezult:
Cxbx=Cebe; Cx=Ce be/bx ec. 3.4.
n metodele colorimetrice obiective, cu nregistrare instrumental, egalizarea celor
dou cmpuri optice se face cu aparate numite fotometre care sunt dotate cu filtre de absorbie
a luminii lsnd s treac o band ngust de lungimi de und (30-40 nm).
Msurtorile fotometrice se execut ntr-un domeniu spectral limitat: filtrul albastru de
la 22 000 cm1 la 21 000 cm1, filtrul verde de la 21 000 cm1 Ia 18 000 cm1 i filtrul rou de
la 14 000 cm1 la 13 000 cm1.
n metodele spectrofotometrice se msoar valoarea absolut a absorbiei, folosind
aparate numite spectrofotometre, dotate cu monocromator cu prism sau cu reea de difracie,
care separ, dintr-un domeniu spectral mai larg, o band ngust, respectiv radiaia cu
lungimea de und dorit, corespunztoare absorbiei maxime a substanei analizate.
Msurtorile spectrofotometrice se efectueaz n lumin monocromatic, comparnd
intensitatea radiaiei selectate de monocromator la trecerea ei prin soluia de analizat i prin
proba de referin (solvent pur sau proba martor coninnd toi reactivii indicai n metod,
fr componentul de dozat).
31
III.1.1. PRINCIPIUL ANALIZELOR CANTITATIVE
Aplicarea metodelor spectrofotometrice, n cele mai multe cazuri practice, const n
determinarea concentraiei unui compus colorat, rezultat printr-o reacie specific n soluia de
analizat. Pentru aceasta, se reprezint grafic absorbia soluiei, n funcie de lungimea de und,
se traseaz astfel spectrul de absorbie (Figura 3.3.) pentru a stabili absorbia maxim a
compusului colorat de dozat (aceasta se gsete de cele mai multe ori n tabele). Se verific
apoi validitatea legii Lambert-Beer (Figura 3.4.). Se tie c aceast lege se aplic riguros
numai pentru concentraii mici, mai mici dect 102 moli/dm3. La concentraii mai mari sau n
prezena unor substane care pot provoca interferene spectrale cu speciile de analizat, se
constat abateri mari.
Amax
Amax /2
A
maxmax / 2 max / 2
Figura 3.3. Curba spectral A = f (); spectrul de absorbie a unui filtru sau a unei soluii colorate.
Din aceast cauz, aplicarea metodelor fotometrice impune stabilirea prealabil a
domeniului de validitate a legii Lambert-Beer, trasnd o curb de etalonare A= f (c) pentru
lungimea de und monocromatic stabilit de curba de absorbie a substanei n funcie de
lungimea de und: A=f(). Dac substana respect legea Lambert-Beer, curba absorban-concentraie este o dreapt (a) a crei liniaritate determin domeniul de aplicabilitate a legii
Lambert-Beer. Dac substana nu se supune acestei legi, apar abateri pozitive sau negative
liniaritatea neverificndu-se fie pe poriuni de curb, fie pe curba ntreag.
32
a. Determinarea concentraiei probei de analizat cu ajutorul curbei de etolonare. Se
cntrete o prob etalon i o prob de analizat n cantiti apropiate, de ordinul gramelor i se
prelucreaz n aceleai condiii aducndu-se la semn n balon cotat de 100 cm3. Din proba
etalon, de concentraie cunoscut, se pipeteaz n alte 5-10 baloane cotate de 100 cm3 cte 2;
4; 6; 8; 10 cm3 soluie etalon, apoi n fiecare balon cotat, se introduc cantiti egale de reactivi
specifici cationului de dozat pentru colorimetrare. Se aduce fiecare balon la semn cu ap
distilat i apoi se colorimetreaz, notndu-se extincia n funcie de concentraiile respective,
cunoscute. Calculul concentraiei X1 a soluiei etalon se face astfel:
100 g prob de analizat . . . . . . . . . . . . c1 g% (cation metalic) m1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .X1
Xm c
11 1
100= Ec. 3.5.
unde: m1 este masa de pan etalon, n g, luat n lucru dizolvat, n 100 cm3 soluie, care fiind
diluat, poate fi luat cu densitatea = g/cm3; c1% - procentul de cation metalic n panul etalon;
X1 - masa de cation de dozat n g/100 cm3 soluie etalon.
Soluiile din baloanele cotate (etaloane) conin urmtoarele cantiti de cation metalic de
dozat:
2100
4100
6100
8100
10100
1 1 1 1 1X X X X X etc; ; ; ; . ec. 3.6.
Se trece apoi la determinarea spectrofotometric a cationului cutat n proba de
analizat (m2 g prob dizolvate n 100 cm3 soluie). n acest scop, se iau 10 cm3 din soluia de
analizat i se prelucreaz ca i proba etalon. Se msoar extincia probei la optim. Se reprezint graficul concentraiei n funcie de extincie. Se obin curbe de etalonare. Pe acestea,
se stabilete concentraia, c2, n cationul de analizat din prob, n baza valorii citite pentru
extincie. Cum din proba iniial de 100 cm3 s-au luat 10 cm3, concentraia total n cation din
prob va fi 10 c2.
Se calculeaz apoi concentraia X2 a probei de analizat astfel: m2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . .10 c2 (% cation metalic dozat) 100 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . X2
X cm2
2
2
10 100= ec. 3.7. unde: c2 este concentraia citit pe curba de etalonare;
m2 - masa de prob luat n lucru din panul de concentraie necunoscut, n grame, coninute n 100 cm3 soluie=100 g soluie;
10 - factorul de diluie (deoarece s-au luat 10 cm3 din balonul cotat de 100 cm3).
33
b. Determinaren concentraiei soluiei de analizat cu pan etalon de concentraie
cunoscut. Dintr-o serie de etaloane se alege o prob de concentraie ct mai apropiat n
elementul de dozat (raportul concentraiilor s fie apropiat de 1) cu cea a probei de analizat.
Ambele probe se prelucreaz n paralel si n aceleai condiii. Din valorile extinciilor se
calculeaz coninutul procentual, M%, n componenta cutat :
M E f f M etalonE etalon
e
e
% ; %( )( )
= = ec. 3.8. unde : M este concentraia procentual n elementul de dozat din proba de analizat, n %; Me - concentraia procentual n elementul de dozat din etalon; E - extincia citit pentru elementul de dozat din proba de analizat; Ee - extineia citit pentru elementul de dozat din etalon. c. Sensibilitatea i exactitatea-precizia determinrilor, domeniul optim de concentraie.
Din legea de baz a spectrofotometriei de absorbie, sensibilitatea este dat de raportul:
A/C = l ec. 3.9. Pentru a mri sensibilitatea determinrilor, se alege proba pentru care raportul A/C are valoarea cea mai mare i se lucreaz la o grosime de strat absorbant, l, suficient de mare
pentru a obine o absorban, A, ntre limitele 0,2-0,8. Dac precizia de citire la aparat este de
10-2 pentru =10 000 i l=1 cm, concentraia limit va fi:
[ ]C Al mol dml = = =
1010
102
46 3 ec. 3.10
Practic se lucreaz cu concentraii mai mari, nct valorile absorbanei s fie ncadrate
n domeniul 0,2-0,8 (optim pentru msurtori cu eroare minim). n general, se pot determina
spectrofotometric ntre 0,1 g element/g prob, i 0,1 ppm (pri de element pe milion de pri
de prob). S-a dedus c valoarea optim a absorbanei (pentru care eroarea determinrii este
minim) este de 0,434 care corespunde unei transmitane de 36,8%.
III.2. SPECTROMETRIA DE ABSORBIE ATOMIC
III.2.1. PRINCIPII GENERALE
Prin metoda spectrometriei de absorbie atomic se determin concentraia unui
element dintr-o prob, prin msurarea absorbiei unei radiaii electromagnetice de o frecven
specific i caracteristic elementului urmrit, la trecerea acestuia printr-un mediu, care
conine atomii liberi ai probei, uniform distribuii. Pentru realizarea acestei practici analitice
se parcurg mai multe etape.
a) Proba de analizat trebuie s fie obinut sub form de atomi liberi, n stare
energetic fundamental. Aceasta se realizeaz ntr-un domeniu de temperatur potrivit, cu
34
ajutorul unei flcri, produse prin arderea unui combustibil gazos n amestec cu un oxidant
gazos, sau ntr-un cuptor de atomizare. n urma evaporrii substanei de analizat i apoi a
disocierii termice, se genereaz atomii liberi ai probei.
n acest caz, flacra, respectiv cuptorul de atomizare, devine un spaiu delimitat, unde
sunt coninui atomii liberi de analizat, sau fcnd analogie cu spectrometria de absorbie
molecular a soluiilor, o cuv cu atomi liberi.
b) Atomii liberi ai unui element din proba de analizat pot absorbi radiaiile
electromagnetice care au frecvene egale cu radiaiile ce pot fi emise de atomii acelui element .
Frecvena , respectiv lungimea de und , a radiaiilor absorbite, respectiv emise este dat de relaia:
= Eh
ec. 3.11
= hcE ec. 3.12
unde:
E - reprezint diferena ntre dou nivele energetice, fundamental, cu energia Eo i excitat, cu energia Ei;
h - constanta lui Planck;
c - viteza luminii.
n spectrometria de absorbie atomic, prezint interes numai absorbia fotonilor,
respectiv trecerea de la nivelul energetic fundamental la cel excitat. Revenirea la starea
fundamental poate avea loc printr-un proces radiativ sau neradiativ. Acest fapt nu prezint
ns importan pentru astfel de determinri.
Absorbia de energie pentru trecerea unui atom din stare fundamental ntr-o stare
excitat, se numete absorbie de rezonan.
Absorbia de rezonan. depinde de modul n care nivelele de energie fundamental ale
atomilor sunt populate cu electroni. La echilibrul termodinamic, popularea relativ a unui
nivel energetic, i, al atomilor este dat de legea lui Boltzmann:
Emisie Absorbie
Ei
E0N0
Ni Stareexcitat
Starefundamental
Figura 3.6. Nivele de energie pentru o linie de rezonan.
35
N N gg
eii Ei kBT= 00
/ ec. 3.13
unde:
Ni i No - reprezint numrul atomilor ce se gsesc pe nivelul energetic i, respectiv pe
nivelul fundamental 0;
Ei - energia de excitare;
kB - constanta lui Boltzmann;
T - temperatura absolut;
gi i go - ponderea statistic a nivelelor i i 0.
Conform relaiei (0.3), fraciunea atomilor excitai crete cu temperatura i va fi cu att
mai mare cu ct energia de excitare Ei va f i mai mic.
n tabelul 3.4 sunt redate valorile raportului Ni/No pentru cteva elemente. Dup cum
se poate observa din acest tabel, n intervalul de temperatur 2.000 - 3.000K, n care se afl
flcrile frecvent utilizate n spectrometria de absorbie atomic, fraciunea atomilor n stare
excitat este extrem de mic.
Tabelul 3.4. Valorile lui Nt / N0 pentru diferite linii de rezonan.
Linii de rezonan, nm Ni / N0 2000K 3000K 4000K 5000K Cs 852,1 Na 589,0 Ca 422,7 Zn 213,9
4,4410-4 9,8610-6 1,2110-7 7,2910-15
7,2410-3 5,8810-4 3,6910-5 5,5810-10
2,9810-2 4,4410-3 6,0310-4 1,4810-7
6,8210-2 1,5110-2 3,3310-3 4,3210-6
Ea devine apreciabil numai la temperaturi ridicate i numai pentru metalele alcaline
care au linii de rezonan la lungimi de und mari, corespunztoare unor nivele de energie nu
prea nalte. ntru-ct, majoritatea elementelor au linii de rezonan sub 500 nm i
temperaturile la care se lucreaz sunt de obicei sub 3.000K, Ni este neglijabil fa de No.
Rezult c, n aceste condiii de temperatur se poate considera c toi atomii aparin strii
energetice fundamentale, iar n mod practic, No va fi numrul acestor atomi.
c) Atomii elementului de dozat din prob adui n flacr, n stare energetic
fundamental, absorb radiaiile de rezonan caracteristice. Deci, sunt excitai de energia
sursei de radiaii, de frecven egal cu frecvena liniei de rezonan a atomilor respectivi.
Aceast radiaie este absorbit i, ca urmare, intensitatea radiaiei care strbate flacra se
micoreaz. Intensitatea radiaiei absorbite este proporional cu numrul atomilor prezeni n
flacr (numrul de atomi pe cm3) i deci, cu grosimea stratului absorbant.
36
ntocmai ca i absorbia molecular, absorbia atomic urmeaz legea lui Lambert-
Beer, care se exprim prin relaia (3.14):
I I e k l = 0 ec. 3.14
n care: I i I0 sunt intensitile radiaiei monocromatice, nainte i dup parcurgerea stratului
cu N atomi liberi, de grosimea l, k este coeficientul de absorbie pentru frecvena ; k depinde numai de proprietile mediului i de frecvena i nu depinde de I i de I0. Trecnd la logaritmi n baza 10, se poate scrie expresia coeficientului de absorbie:
A II
k l= =lg ,0 0 434
ec. 3.15
Aceste consideraii sunt valabile numai n cazul unei radiaii monocromatice.
Un aspect legat de aplicabilitatea absorbiei atomice ca tehnic analitic, l constituie
relaia ntre lrgimea benzii de absorbie i lrgimea benzii radiaiei emise de surs. Liniile
spectrale emise de o surs nu conin numai radiaii de o singur frecven. n consecin nu
sunt strict monocromatice, (datorit unor efecte: lrgirea natural, efectul Doppler, lrgirea
prin impact). n mod similar, o specie care absoarbe, nu absoarbe numai o anumit lungime de
und, ci sunt absorbite i lungimi de und foarte apropiate de aceasta. Reprezentnd
intensitatea unei Iinii emise, n funcie de lungimea de und sau de frecven, se obine
profilul liniei emise, (fig. 3.5, a). n mod similar, reprezentarea transmitanei n funcie de
aceiai parametri indic profilul liniei de absorbie (fig. 3.5 b).
Imax
0
I
00
Imax2
Tmin
1
T
00
1-Tmax2E
E
EE
ba Figura 3.5. Reprezentarea profilului liniei de emisie (a) i a liniei de absorbie (b).
Aceste profile se caracterizeaz prin "semilrgimea liniei, definit n cazul emisiei, ca
lrgimea profilului la jumtatea valorii maxime a intensitii iar n cazul absorbiei prin
37
lrgimea la jumtatea diferenei 1Tmin. Exprimarea semilrgimii liniei se poate face fie n
uniti de lungime de und (.), fie de frecven (), dup cum se vede n fig. 3.5. Sensibilitatea unei msurtori de absorbie atomic este condiionat de raportul dintre
semilrgimea liniei de absorbie i lrgirea benzii spectrale absorbite de ctre atomii liberi ai
probei.
Pentru liniile spectrale reale, trebuie deci, inut cont de faptul c k variaz cu
lungimea de und i efectul de absorbie observat, este un efect integrat pe un anumit interval
de frecven. Se poate demonstra totui c, efectund msurtorile n centrul liniei spectrale la
0,, sau 0, relaia (3.14) i pstreaz valabilitatea. Valoarea lui k va varia cu , ntruct linia de absorbie are o lime finit, dau conform teoriei clasice a dispersiei, absorbia integrat
( k d ) este dat de relaia: k d e
m cN f =
2
ec. 3.16
n care: e este sarcina electronului;
m - masa electronului;
c - viteza luminii;
N - numrul de atomi pe cm3 capabili de a absorbi radiaia de frecven ; f - numrul mediu de electroni pe atom capabili de a fi excitai de radiaia incident.
Dac se cunoate dependena lui k de lungimea de und, atunci se poate calcula cu
exactitate dependena dintre coeficientul de absorbie la 0 i numrul de atomi absorbani. Pentru simplitate, se va considera un profil de absorbie de tip Doppler. n acest caz:
k k eo
oD
=
4 2 ln ec. 3.17
unde ko este coeficientul de absorbie n centrul liniei spectrale, iar D semilrgimea
Doppler.
Valoarea integrat a coeficientului de absorbie va fi:
k d k e d ko
oD
o D
= =
+
+
4 2 12 2ln
ln ec. 3.18
Considernd ecuaia (3.16) obinem pentruko :
38
kmc
e Nf NfNo o D
= = 2 2 8 25 102 13
ln, ec. 3.19
Relaia (3.19) evideniaz liniaritatea ntre coeficientul de absorbie n centrul liniei i
numrul de atomi absorbani pe unitatea de volum.. Aceasta face ca relaia (3.14) s rmn
valabil i dac se utilizeaz n determinri ko n loc de k, respectiv dac msurtorile se
fac la 0 sau 0. Pentru a obine pe k
o este necesar s se treac prin mediul de absorbie o radiaie de
frecven strict centrat pe frecvena de absorbie 0 i a crei semilrgime 0 este mic, comparativ cu cea a absorbiei (fig. 3.7). Se tie c frecvenele centrate ale absorbiei i ale
emisiei pentru aceleai elemente coincid. Deci, pentru a msura pe ko la o frecven 0
caracteristic unui element, trebuie s utilizm numai o surs care conine aceleai elemente
cu cele din proba de analizat, pentru a da o linie de emisie la frecvena 0. n determinrile experimentale se msoau k
o acesta fiind proporional cu numrul de atomi N prezeni n
proba de analizat, deci cu concentraia.
Linie deabsorbie
Linie deemisie
e 0
k0
Figura 3.7. Semilrgimea absorbtiei in comparatie cu linia emisiei
III.2.1.STABILIREA TEHNICILOR DE LUCRU
a. Calibrarea aparatului. n acest scop, se prepar, n aceleai condiii cu proba de
analizat, soluii etalon de baz, cu concentraii de 0,51,0 mg metal de determinat pe cm3.
Prepararea soluiilor etalon trebuie s se fac cu mult atenie deoarece de modul cum
se obin i se pstreaz aceste soluii, depinde rezultatul analizelor. De aceea, pentru obinerea
soluiilor etalon se folosesc metale de puritate spectral, reactivii de aducere n soluie fiind de
puritate analitic, de preferat ap bidistilat pentru diluare. Soluia etalon de baz se va pstra
n flacoane de polietilen. n Tabelul 3.6. se prezint soluii etalon de baz folosite curent n
spectrometria de absorbie atomic.
Tabelul 3.6. Exemple de soluii etalon utilizate n spectrometria de absorbie atomic.
39
Element Reactiv folosit Cantitatea g/l Solventul Concentraia ppm Al Metal 1,000 25 ml HCl conc. + HNO3 1000 Ag AgNO3 1,575 H2O 1000 Au Metal 1,000 15 ml HCl + 5 ml HNO3 1000 Ca CaCO3 1,785 25 ml HCl 2N 1000 CaO Cd CdO 1,142 20 ml HCl 5N 1000 Cu Metal 0,250 20 ml HNO3 5N 250 Fe Metal 1,000 20 ml HCl 5N + 5 ml HNO3 1000 Pb Metal 0,100 10 ml HNO3 2N 100 Mg Metal 0,1208 10 ml HCl 5N 200 MgO Mn Metal 0,100 5 ml HCl 100 Hg Metal 1,000 20 ml HNO3 conc 1000 Zn Metal 0,100 10 ml HCl 5N 100
Pentru calibrarea propriu zis se utilizeaz seturi de etaloane. Acestea, de regul,
trebuie s conin pe lng elementul de dozat i elementul care constituie baza probei
respective, precum i celelalte elemente n concentraii apropiate cu ale probelor de analizat.
Practic se procedeaz astfel:
- se iau 7-10 baloane cotate de 100 cm3;
- se adaug n fiecare 10-20 cm3 ap bidistilat;
- se adaug pe rnd n fiecare balon aceleai cantiti din srurile metalelor care se regsesc
aproximativ i n proba de analizat;
- soluia etalon de baz se introduce n biurete, din care se msoar cantiti cresctoare de
soluii, n baloane cotate care conin sruri ale metalelor din proba de analizat;
- se aduce soluia din fiecare balon cotat de 100 cm3 la marc i se agit;
- se pulverizeaz pe rnd soluiile n spectrometrul de absorbie atomic;
- se citete absorbia.
Calculul concentraiei elementului de dozat se poate face prin urmtoarele metode:
- grafic, cu ajutorul curbei de calibrare;
- prin calcul, folosind metoda celor mai mici ptrate;
- prin metoda adaosurilor.
Determinarea concentraiei elementului de analizat cu ajutorul curbei de calibrare. Se
construiete curba de calibrare, notnd pe ordonat absorbia, iar pe abscis concentraia
corespunztoare. n cazul n care se respect legea de baz a absorbiei atomice, se obine o
dreapt (Figura 3.8. a). Abaterile de la aceast lege se exprim prin grafice sub form de curbe,
fie pentru ntreg domeniul, fie pe anumite poriuni (Figura 3.8,b) se determin grafic
concentraia probelor de analizat, dar numai pentru poriunea dreapt a curbei de calibrare.
Curba de calibrare se va reface periodic pentru acelai tip de probe i obligatoriu cnd se
schimb elementele de determinat i concentraiile lor.
40
0,2
0,4
0,6
A
1 5 76432concentraie, ppm
a
0,2
0,4
0,6
A
15010050concentraie, ppm
b
cb
a
Figura 3.8. Curb de calibrare liniar (a); curbe de calibrare neliniare (b). Determinarea concentraiei elementului de analizat prin metoda celor mai mici ptrate.
Din datele experimentale, se calculeaz ecuaia curbei de calibrare, notnd cu y absorbana i
cu x concentraia:
y = Ao + A1x ec. 3.20
unde:
( )An xy x y
n x x1 2 2=
ec. 3.21
( )Ax y x xy
n x x0
2 2
2 2= ec. 3.22
Intervalul de msurare recomandat este cuprins ntre 0,2 i 0,7 n absorban, eroarea de
determinare fiind minim la absorbana de 0,436, n conformitate cu curba erorilor n
determinrile de absorban.
Astfel de procedee se utilizeaz cnd se lucreaz cu soluii apoase de compoziie
chimic bine cunoscut, astfel nct soluiile etalon s conin toi componenii probei de
analizat. Cnd aceasta nu este posibil, se folosete metoda adaosului.
Determinarea concentraiei elementului de analizat prin metoda adaosuritor standard.
Se procedeaz astfel:
- se msoar absorbana soluiei probei de analizat;
- se efectueaz minimum dou msurtori asupra soluiei de prob n care s-au adugat
cantiti diferite, dar cunoscute, dintr-o soluie etalon a elementului de determinat;
- se reprezint grafic absorbana pentnu proba de analizat i pentru proba de analizat cu adaos
de soluie etalon. Se obine o dreapt;
41
- se determin concentraia elementului de dozat, fie grafic, fie prin calcul.
n cazul metodei grafice, se prelungete dreapta n partea stng (Figura 3.9), cu linia
ntrerupt, pn ce ntlnete axa concentraiilor. Concentraia corespunztoare punctului de
intersecie, este concentraia probei, Cx.
Ax+s3
Ax+s2
Ax+s1
A
Cs3Cs2Cs1concentraie standard
Ax
Figura 3.9. Reprezentarea grafic pentru metoda adaosurilor.
Determinanea prin calcul se face utiliznd ecuaia:
( )
C C AA Ax s
x
x s x
= + ec. 3.23
unde: Cs este concentraia din soluia etalon adugat probei; Ax - absorbana probei; A(s+x) -
absorbana probei n care s-a adugat soluia etalon n concentraie Cs. n cazul acestei metode trebuie avut n vedere ca soluia probei cu sau fr adaos de
elemente analizate, s aib concentraii corespunztoare de sruri sau de acizi.
b. Aducerea probei n soluie. Aceast etap este important n spectrometria de
absorbie atomic, a metalelor. Pentru realizarea ei se consum cea mai mare parte din timpul
afectat analizelor. Probele de analizat trebuie dezagregate i aduse sub form de soluii apoase
acide sau slab bazice cu un coninut de maxim 50% sruri. Mai rar se folosesc solveni
organici n amestec cu apa.
Determinrile se execut fie direct din soluie, fie dup separarea prealabil a
elementelor de dozat.
c. Concentraiile optime pentru dozare. Pentru stabilirea acestora, trebuie s se in
cont de urmtorii parametri: limit de detecie, sensibilitate, limit de dozare.
Limita de detecie este definit ca fiind acea caracteristic a elementului n soluie
apoas, exprimat n ppm (g/cm3 sau mg/cm3), care d un semnal avnd o nlime de dou
ori mai mare dect semnalul zgomotului de fond al aparatului, stabilit prin cel puin 10
msurtori asupra soluiei martor.
42
Sensibilitatea este definit ca fiind acea concentraie exprimat n ppm (g/cm3 sau
mg/cm3), a elementului de dozat n soluie apoas care determin o absorbie de 1%.
Sensibilitatea se determin practic n modul urmtor : se fotometreaz o soluie apoas
a elementului de determinat, de o concentraie astfel ajustat, nct s se obin o absorbie de
10%. Se regleaz apoi ntreg sistemul variabil al spectrofotometrului pn se obine o
absorbie maxim. Cunoscnd concentraia soluiei i absorbia msurat, se poate calcula
concentraia elementului n ppm, care poate s produc o absorbie de 1%.
n general, limita de dozare este de 20 de ori mai mare dect limita de detecie.
Definirea concentraiilor mici, medii i. mari. Concentraiile mici sunt considerate
acelea a cror valoare este sub limita de dozare pentru elementul respectiv. De obicei, pentru
determinare se impune concentrarea soluiei probei de dozat, pentru a obine astfel valori
peste limita de dozare.
Concentraiile medii sunt considerate acelea n care dozarea se poate efectua direct pe
soluia probei cnd elementul de determinat are concentraia puin peste limita de dozare.
Aceast definire, poate ngloba procente foarte mici dac elementul de dozat prezint o mare
sensibilitate.
Concentraiile mari sunt considerate acelea pentru care se impune diluarea soluiei
probei de analizat.
d. Aplicaii analitice i avantajele spectrometriei de absorbie atomic.
Spectrometria de absorbie atomic este o metod curent de analiz n general, i de analiz a
urmelor n special.
- Se utilizeaz att pentru analize de rutin, ct i n cercetare.
- Prezint aplicaii pentru un domeniu mult mai larg de dozri fa de fotometria n
flacr. Pot fi dozate aproape toate elementele (Tabelul 3.7).
43
Tabelul 3.7. Elementele care pot fi determinate prin spectromatria de absorbie atomic.
aer - propan sau
aer - acetilen
aer - acetilen
aer - acetilen sau
N2O - acetilen
N2O - acetilen
Arsen Bismut Cadmiu Cupru Aur Plumb Mangan Mercur Paladiu Potasiu Radiu Rubidiu Seleniu Argint Sodiu Zinc
Stibiu Crom Cobalt Galiu Indiu Fier Litiu Magneziu Nichel Platin Ruteniu Telur Taliu
Bariu Calciu Molibden Stroniu Staniu
Aluminiu Beriliu Bor Disprosiu Erbiu Europiu Gadoliniu Germaniu Hafniu Holmiu Iridiu Lantan Luteiu Neodim Niobiu Praseodim Reniu Samariu Scandiu Siliciu Tantal Terbiu Tulium Titan Vanadiu Wolfram Yterbiu Ytriu Zirconiu
- Sensibilitatea metodei variaz de la un element la altul, rmnnd de obicei de ordinul 1-100
g/cm3. Metoda prezint sensibilitate mai ridicat fa de alte metode curente, (Tabelul 3.8). Tabelul 3.8. Sensibilitatea unor metode de analiz spectral.
Element Sensibilitatea, ppm Spectrometria de
emisie Spectrometria n
UV - VIS Flamfotometria Spectrometria de
absorbie atomic Li K Na Mg Ca Zn Cd Ag Cu Bi Sb Sn In Tl Pb
0,002 0,1 0,1
0,01 0,1 2,0 2,0 0,1 0,2 0,2 5,0 0,2 1,0 0,2
0,05
- - -
0,06 -
0,16 0,01 0,1
0,03 1,0
0,03 -
0,2 1,0
0,03
0,02 0,002 0,01 1,0
0,03 2000,0 20,0 0,5 0,1
300,0 -
10,0 1,0 1,0
20,0
0,03 0,03 0,05 0,01 0,05 0,04 0,04 0,05 0,1 0,8 8,0 2,5 1,2 0,7 0,3
44
- Metoda prezint limite joase de detecie (Tabelul 3.9.) pentru multe elemente.
Aceasta este important n analiza de urme i pentru analiza soluiilor diluate (n scopul
eliminrii interferenelor).
Tabelul 3.1. Limite absolute de detecie, nanograme.
Element Fotometrie Absorbie atomic
Element Fotometrie Absorbie atomic
Ag Al As B Ba Be Bi Ca Cd Co Cr Cu Fe Ga Hg In Ir K La Li Mg Mn Mo
5 0,5 10 5
50 100
8 600 100
3 3 7 2
200 40 5
50 6
200 4000
3 2 5
10
0,5 10 50 1
600 10 0,2 2
0,2 0,1 0,7 0,5 0,5 1 7
20 5
400 0,5 800 0,5
0,03 0,5 10
Na Nb Ni Pb Pd Pt Rh Ru Sb Sc Se Si Sn Sr Ta Te Ti Tl U V W Y Zn Zr
8000 5 4 4
10 10 50
100 4 8
200 100 60 10 40
400 10 20
300 10 30
1000 100 50
0,5 2000
1 1
50 50 3
30 20 20 50 10 10 1
600 30 10 20
1200 2
300 30 0,2 500
- Reproductibilitatea este n general bun i asigur o precizie corespunztoare, datele
sunt obinute n form direct.
- Domeniile de utilizare ale metodei sunt foarte variate i includ o mare parte din
dozrile practicate.
45
CAPITOLUL IV
METODE CROMATOGRAFICE DE ANALIZA A SUBSTANTELOR CU
ACTIVITATE BIOLOGICA
Cromatografia permite separarea substanelor dintr-un amestec pe baza capacitii de
distribuie ntre faza staionar i una mobil, avnd ca efect deplasarea cu viteza diferit a
componentelor din faza mobil de-a lungul fazei staionare. Pe lng determinrile calitative
este important i in determinrile cantitative.
Cromatografia reprezint o metod de separare bazat pe repartiia difereniat a
componenilor unui amestec de separate ntre dou faze n contact i care se situeaz ntr-un
raport de micare relativ una fa de cealalt (definit prin termenii de faz staionar i faz
mobil).
Separarea cromatografic este rezultatul unor procese repetate de sorbie-desorbie a
componenilor probei n faza staionar i faza mobila. Repartiia difereniat a analiilor ntre
cele doua faze aflate n contact este controlat prin constanta de distribuie K, descris prin
raportul: K = CS/CM, unde Cs reprezint concentraia analitului n faza staionar, iar CM
reprezint concentraia analitului n faza mobil.
Deplasarea unui analit ntr-o coloan cromatografic poate fi asemuit cu un transfer
de mas al substanei, repetat de un nunmr foarte mare de ori, conform unui numr mare de
echilibre care se stabilesc i se distrug. Transferurile se realizeaz pe niveluri sau etaje foarte
nguste numite platouri teoretice. Profilul concentraiei analitului este de tip Gaussian i poate
fi asemuit cu o curb Gauss, ceea ce arat substana este localizat ntr-un moment dat pe un
platou al coloanei i se distribuie simetric n jurul unei valori maxime.
IV.1.CLASIFICAREA METODELOR CROMATOGRAFICE DE ANALIZ:
Metodele cromatografice se clasific dup o serie de criterii: caracteristicile fizico-chimice ale
proceselor sau sistemelor, natura fazelor mobile i staionar, aspectele de ordin tehnic
(dispunerea fazei staionare, modul de deplasare a probei, parametrii de operare),
FAZA STAIONAR poate s fie solid sau lichid, n cel de al doilea caz lichidul fiind
depus pe un suport solid. Fazele staionare lichide trebuie s ndeplineasc unele condiii
speciale cum ar fi volatilitatea foarte sczut, miscibilitate redus cu solvenii
uzuali,vscozitate ridicat pentru a rmne pe un suport n timp ce faza mobila curge prin
coloana.
46
FAZA MOBIL poate fi un lichid (L), un gaz (G) sau un fluid supercritic (FS), nemiscibile
cu faza staionar. Dac faza mobil este un gaz vorbim de cromatografie de gaze (CG), dac
este un lichid de cromatografie de lichide (CL), iar dac este un fluid supercritic de
cromatografie de fluide n stare supercritic(CFS), fluidul supercritic este o substan care se
afl deasupra presiunii i temperaturii sale critice.
n functie de procesul de separare, metodele cromatografice se mpart n dou categorii :
-metode bazate pe afinitatea diferit a componenilor
-metode bazate pe mrimea diferit a componenilor
IV.2. CROMATORGAFIA PE HRTIE:
-are loc repartiia substanelor ce se separ ntre startul de lichid polar aderent de hrtie i faza
mobil organic, nemiscibil cu apa
-este o cromatografie de repartiie lichi-lichid
-aplicarea probei: din substana de analizat, sub form de soluie, se aplic la 2 cm de unul din
capete (linia de start), se usuc spotul, se developeaz hrtia prin cufundarea n developant
-frontul solventului de deplaseaz spre cellalt capt, fa de linia de start
-uscarea cromatogramei va pune n eviden spoturile componentelor, care se identific prin
comparare cu standarde
-identificarea se face pe baza lui Rf 9factor de retenie)
IV.3. CROMATOGRAFIA N START SUBIRE:
- a cunsocut o dezvoltare rapid
- -se bazeaz pe obinerea unui start de adsorbat (silicagel, oxid de aluminiu)
- Se