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