Samenvatting Fysische en analytische farmacie: - Pontentiometrie, Titratie en Suspensie - Studeersnel (2025)

Vak

Universiteit

Universiteit Utrecht

Boeken in lijstQuantitative Chemical AnalysisMartin's Physical Pharmacy and Pharmaceutical Sciences

Geüpload door:

Aanbevolen voor jou

• 13Samenvatting FA-104 - Fysische en analytische farmacieFysische en analytische FarmacieSamenvattingen97%(36)
• 51Samenvatting, Fysische en Analytische Farmacie, FA- 104Fysische en analytische FarmacieSamenvattingen100%(12)
• 12FA104 FF-A suspenties en surfactantenFysische en analytische FarmacieSamenvattingen100%(5)
• 11Samenvatting - Fysicochemische eigenschappen cremeFysische en analytische FarmacieSamenvattingen100%(4)
• 14Samenvatting Fysische en analytische farmacie: collegesFysische en analytische FarmacieSamenvattingen100%(4)

  See Also

  Impulsen en actiepotentiaal - Biologie uitleg vwoactiepotentiaal - De actiepotentiaal Depolarisatie = potentiaal hoger dan rust potentiaal - StudeersnelDe bouwstenen: het neuron en de synaps

Reacties

Andere studenten bekeken ook

• Samenvatting Fysische en analytische farmacie: colleges
• Samenvatting Fysische en analytische farmacie: - alles van Fa-104 over suspensies en surfactanten
• Uitgebreide samenvatting Fysische en analytische farmacie: college(s), - suspensies en surfactanten
• Geneesmiddelen 206 b
• Summary Physical and analytical pharmacy: Rheology
• Samenvatting Martin's Physical Pharmacy and Pharmaceutical Sciences + colleges

Gerelateerde documenten

• Samenvatting - Fysicochemische eigenschappen creme
• Samenvatting FA-104 Fysische Farmacie
• Samenvatting Suspensies en Surfactanten
• FA104 FF-A suspenties en surfactanten
• Samenvatting FA-104 - Fysische en analytische farmacie
• Samenvatting, Fysische en Analytische Farmacie, FA- 104

Potentiometrie

= het meten van een potentiaalverschil tussen twee elektrodes waardoor men informatie krijgt over deconcentratie van een bepaalde stof.

Reductor geeft elektronen afOxidator neemt elektronen op

Elektrolyse cel

Als de spanningsbron wordt ingeschakeld zal zowel ruimte 1 als ruimte 2 onder spanning komen te staan. Deelektrode in ruimte 1 is verbonden met de minpool (het 'kleine' verticale streepje is per definitie de minpool).De elektrode in ruimte 2 is verbonden met de pluspool (het 'langere' verticale streepje is per definitie depluspool).De manier waarop er elektrische stroom gaat lopen in een elektrolyse cel kan in een aantal stappen wordenonderverdeeld:

Omdat de elektrode in ruimte 1 is verbonden metde minpool van de externe spanningsbron wordtdeze elektrode dus negatief geladen. De elektrodein ruimte 2 is verbonden met de pluspool en wordtdaarom positief geladen. Voordat er reactiesoptreden hebben de beide elektrodes dus al eenlading.

Omdat de elektrode in ruimte 1 negatief geladenis, heeft deze elektrode een overschot aanelektronen. Deze kunnen worden afgegeven.

De elektronen die worden afgegeven door denegatieve elektrode kunnen reageren met desterkste oxidator die in ruimte 1 aanwezig is.

Omdat de elektrode in ruimte 2 positief geladenis, heeft deze elektrode een tekort aan elektronen.Deze moeten worden afgegeven door deeltjes inde oplossing.

De enige manier waarop dit kan, is als de sterkstereductor in ruimte 2 reageert. Dan wordt namelijkde geconjugeerde oxidator en een elektrongevormd.

Doordat elektronen in ruimte 1 vrijkomen zal dezeruimte na verloop van tijd steeds negatievergeladen worden. Ter compensatie hiervan (en omde stroomkring te sluiten) zullen kleine negatieveionen via de zoutbrug van ruimte 1 naar ruimte 2gaan. Andersom zullen kleine positieve ionen viade zoutbrug van ruimte 2 naar ruimte 1 gaan. Destroomkring is nu gesloten: de elektrolyse zalplaatsvinden.Het is belangrijk om te zien dat voordat de reactie begint de beide elektrodes al een lading hebben. Ze zijn dusal positief en negatief geladen VOORDAT de reactie op gang is gekomen. Dit is dus precies andersom dan bij deelektrochemische cel

ONTHOUD: Tijdens elektrolyse reageert bij de negatieve elektrode altijd de sterkste oxidator en bij de positieveelektrode altijd de sterkste reductor.ONTHOUD: De elektronen lopen van de negatieve elektrode naar de positieve elektrode, maar de stroom looptvan de positieve elektrode naar de negatieve elektrode.ONTHOUD: Al voordat de reactie op gang is gekomen (bij een elektrolyse) is er een positieve en een negatievelading op de elektrodes.

De elektronen worden door de elektrode in ruimte2 afgegeven aan een oxidator. Doordat deelektrode elektronen afstaat wordt deze positiefgeladen. Met andere woorden: deze elektrodewordt de positieve (+)pool.

In ruimte 2 neemt de oxidator (OX 2 ) het elektronop. Hierbij ontstaat zijn 'geconjugeerde' reductor(RED 2 ).

Doordat elektronen in ruimte 2 vrijkomen zal dezeruimte na verloop van tijd steeds negatievergeladen worden. Ter compensatie hiervan (en omde stroomkring te sluiten) zullen kleine negatieveionen via de zoutbrug van ruimte 2 naar ruimte 1gaan. Andersom zullen kleine positieve ionen viade zoutbrug van ruimte 1 naar ruimte 2 gaan. Destroomkring is nu gesloten: de voltmeter zaluitslaan.

Het is belangrijk om te zien dat voordat de reactie begint de beide elektrodes geen lading hebben. Ze wordenpas positief en negatief geladen NADAT de reactie op gang is gekomen. Er zal pas een elektrische stroom gaanlopen als wordt voldaan aan de eis dat het verschil tussen de standaardelektrodepotentiaal van de oxidator ende standaardelektrodepotentiaal van de reductor meer dan 0,3 V bedraagt.

ONTHOUD: De elektronen lopen van de negatieve elektrode naar de positieve elektrode, maar de stroom looptvan de positieve elektrode naar de negatieve elektrode.ONTHOUD: Een elektrochemische cel kan alleen werken als er een gesloten stroomkring is.ONTHOUD: In een elektrochemische cel reageert de sterkste oxidator altijd aan de positieve elektrode en desterkste reductor altijd aan de negatieve elektrode.ONTHOUD: Pas nadat de reactie op gang is gekomen ontstaat de positieve en de negatieve lading op deelektrodes.

Wet van Nernst

In Martin staan op bladzijde AP23 voor ieder redoxkoppel de standaardelektrodepotentiaal vermeldt. Dezewaarde is de standaardwaarde en geldt alleen als de concentraties van de opgeloste deeltjes in de halfreactiegelijk zijn aan 1,00 M. Op het moment dat de concentraties anders zijn, geldt een andere waarde voor deelektrodepotentiaal. Deze nieuwe waarde kan worden berekend met behulp van de wet van Nernst:

In de wet van Nernst staat V voor de gemeten elektrodepotentiaal(Dit potentiaal is afhankelijk van deconcentratie van de reagerende stof); V 0 voor de standaardelektrodepotentiaal, n voor het aantal elektronen inde halfreactie, [ox] voor de concentraties van de deeltjes aan de oxidator kant en [red] voor de concentratiesaan de reductor kant van de halfreacties. Let dus goed op: de Wet van Nernst geldt alleen voor een halfreactie.In de wet van Nernst staat V voor de gemeten elektrodepotentiaal; V 0 voor de standaardelektrodepotentiaal, nvoor het aantal elektronen in de halfreactie, [ox] voor de concentraties van de deeltjes aan de oxidator kant en[red] voor de concentraties aan de reductor kant van de halfreacties. Let dus goed op: de Wet van Nernst geldtalleen voor een halfreactie.

Stel we hebben de volgende elektrochemische cel:

Er moet een hoogohmige mV/pH-meter aangesloten worden, zo zal de R>>0 en I<<0. Nu kun je depotentiaalverschil naukeuriger meten. In de linker halfcel bevindt een Zn elektrode zich in een oplossing vanzinksulfaat (0,1 M). Rechts bevindt zich een Cu elektrode in een oplossing van kopersulfaat (0,1 M). De deeltjesaan de linkerkant zijn Zn, Zn2+ en SO 4 2-De deeltjes aan de rechterkant zijn Cu, Cu2+ en SO 4 2-.De vraag is nu wat er reageert als de oxidator en wat als de reductor? Volgens BINAS tabel 48 is Zn de sterkstereductor (-0,76 V) en Cu2+ de sterkste oxidator (0,34 V).De halfreacties die hier optreden zijn:

Zn (s) Zn2+ + 2 e- voor de halfcel met de reductorCu2+ + 2 e- Cu (s) voor de halfcel met de oxidator

Omdat de concentraties van de deeltjes in beide halfcellen niet gelijk zijn aan 1,00 M kunnen we geen gebruikmaken van de standaardelektrodpotentiaal uit BINAS tabel 48. We zullen deze met behulp van de Wet vanNernst zelf moeten bepalen.Voor de halfcel met de reductor geldt:

Let goed op: de halfcel met de reductor bevat naast de reductor (Zn) ook zijn geconjugeerde oxidator (Zn2+).In de wet van Nernst moet je deze twee concentraties invullen.Let goed op: aangezien Zn vast is, kunnen we hiervoor geen concentratie invullen. De waarde van de [ox] in debovenstaande wet van Nernst wordt dan ook 1.

ONTHOUD: Vaste stoffen en vloeistoffen worden niet vermeld in de Wet van Nernst.ONTHOUD: De Wet van Nernst geldt alleen voor een halfreactie en kan worden geschreven als:

Voor de halfcel met de oxidator geldt:

De halfcel met de reductor heeft dus een potentiaal van -0,79 V. De halfcel met de oxidator heeft eenpotentiaal van +0,31 V.

Wet van Nernst kan ook geschreven worden nl:

Zelf opstellen van halfreacties

1. Schrijf alle begin-en eindstoffen op
2. Probeer halfreacties te ontdekken
3. Kijk naar het oxidatiegetal voor en na de pijl en bepaal zo het aantal elektronen dat moet worden gebruikt
4. Combineer alle gegevens
5. Maak links en rechts van de pijl het aantal deeltjes gelijk. Gebruik om het aantal zuurstof-en waterstofatomen gelijk te maken alleen maar van H 2 O, H+ en/of OH- (afhankelijk van het milieu waarin wordt gewerkt)
6. Maak het aantal elektronen in beide halfreacties aan elkaar gelijk
7. Tel beide halfreacties bij elkaar op
8. Vereenvoudig de reactievergelijking waar mogelijk
9. Controleer je antwoord! Links en rechts van de pijl staan hetzelfde aantal deeltjes en dezelfde lading.

Glaselektrode

Met een glaselektrode kun je de [H+] meten.

1. speciaal iongevoelig glas

2. soms wat zilverchloride-neerslag

3. vuloplossing (vb. 0,1 M HCl voor pH-meting of 0,1 M MeCl

voor pMe-meting)

4. inwendige elektrode (vb. zilverchloride-elektrode of calomel-

elektrode)

5. elektrodenwand (niet-geleidend glas of plastiek)

6. referentie-elektrode (vaak dezelfde als de inwendige (4))

7. junctie (frit) (die een zoutbrug vervangt) met gekende oplossing

(uit keramiek of een capillair kanaal met asbest of kwartsvezel

Eev= constante+ 0,059 Log [H+]

Ijking van mV/pH-meter

• Meet de potentiaalverschil met buffer pH 7,00(combi glaselektrode). Zorg ervoor dat het potentiaalverschil 0 mV is
• Meet vervolgens het potentiaalverschil met buffer pH 4,
• Controleer de ijking met buffer pH 9,

λ = (1/1+[HA]/ [A-]) + (Kw/([H+] C)) – ([H+]/C)λ = (1/1+[H+]/ Ka) + (Kw/([H+] C)) – ([H+]/C)λ = (Ka/ Ka + [H+]) + (Kw/([H+] C)) – ([H+]/C)10. De titratiecurve bestaat weer uit 3 curves nl. λ = curve1 (=(Ka/ Ka + [H+])) + curve2 (=(Kw/([H+] C))) + curve3 (=([H+]/C))11. Nu kun je alle curves tekenen want C is bekend nl. 10 -1, Ka= 10-5, Kw=10-14 en [H+] kan berekend worden (pH= -Log [H+])

De potentiaalsprong

= een plotseling optredende grote potentiaalverschil.

Titreren van een zwak zuur met een sterke base met een zuur-base indicator

Een indicator is een stof die maar in geringe hoeveelheid toegevoegd wordt en aan deoplossing een kleur geeft die verandert bij het bereiken van het equivalentiepunt.Voorbeelden van zuur-base indicatoren: - Methylrood omslagtraject pH 4,8(rood)-6,0(geel) - Methyloranje omslagtraject pH 3,1(rood)-4,4(geel) - Fenolftaleine omslagtraject pH 8,2(kleurl)-10,0(rood)

Je kunt berekenen waar het equivalentiepunt is. Door bijv Fenolftaleine te kiezen weet jedat een oplossing bij een pH van 8,2 kleurloos wordt. Als je 10-8,2=[H+] berekend eninvult in de titratiecurve zul je een bepaalde λ vinden. Op dat λ is het equivalentiepunt!!!Het eindpunt is dus 10-8,2 en afwijking is dus 10-8,2 – 1 = -0,Systematische fout is dus 0,06 % en de systematische fout moet minder dan 1% zijn.

Buffers en buffercapaciteit

BC= 2,3 C Ka [H+] / (Ka + [H+]) 2Als er gevraagd wordt om een buffer met bijv pH= 4,5 en BC=0,5 mol/L dan ga je alsvolgt te werk. Je kiest een zwak zuur met pKa in de buurt van de gewenste pH (bijvazijnzuur met pKa= 4,76)0,5=2,3C10-4,76*10-4,5/ (10-4,76 + 10-4,5) 2

Suspensie differentiatie

a) Deeltjes in een suspensie kunnen uitzakken (sedimenteren). Bepreek van welke factoren desedimentatiesnelheid afhangt. → deeltjesgrootte, dichtheidsverschil tussen disperse fase en vloeistof, viscositeitvan de vloeistof.b) Wat wordt onder een gevlokte en ontvlokte suspensie verstaan en geef een aantal kenmerken van beide typesuspensies. → Gevlokte suspensie: suspensie waarin deeltjes met elkaar verbonden zijn (o.i.vanderwaalskrachten). Kenmerken: snelle bezinking, heldere bovenstaande vloeistof, makkelijk opschudbaar,groot sedimentvolume.Ontvlokte suspensie: suspensie waarin de deeltjes geen interactie met elkaar hebben. Kemerken tegenovergesteldaan die van gevlokte suspensie. c) Welk type suspensie heeft de sterkste neiging tot vlokken: een suspensie die bestaat uit geladen of ongeladen deeltjes? Licht uw antwoord toe. → suspensie met ongeladen deeltjes, als gevolg van aantrekkende vanderwaalskrachten. Bij geladen deeltjes overheerst de elektrostatische afstoting tussen de deeltjes onderling (die immers allemaal dezelfde lading bezitten!).

a) Waaraan moet een stof voldoen om oppervlakte-actieve eigenschappen te bezitten? → Amfifieleeigenschappen: een polair deel (bijv. kop) en apolair deel (bijv. staart).b) Schets in een grafiek globaal het verband tussen de oppervlaktespanning en de concentratie van eenoppervlakte-actieve stof in water.

c) Schets in een tweede grafiek het verband tussen de hoeveelheid oppervlakte-actieve stof die aan hetwater/lucht-grensvlak is geadsorbeerd en de concentratie van de oppervlakte-actieve stof in water. Geef in dezetweede grafiek globaal het punt weer dat overeenkomt met de kritische micelconcentratie, en licht toe waarom uvoor dat punt heeft gekozen. → Zie rechter grafiek. Het punt X geeft globaal de CMC aan. Let op: dat punt dientduidelijk in het horizontale plateau-gedeelte van de grafiek te liggen, dus niet aan het begin van het horizontaledeel. Toelichting: de adsorptie aan het grensvlak is reeds maximaal ruim voor de CMC, namelijk vanaf het puntwaar de afname van de oppervlaktespanning lineair begint te lopen.

Het rheologisch gedrag van een geconcentreerde suspensie kenmerkt zich als plastisch of dilatant, afhankelijk vande mate van vlokking van de suspensie. Welk type rheologisch gedrag schrijft u toe aan gevlokte, respectievelijkontvlokte suspensies? Geef dit voor beide type suspensies weer in een rheogram, en bespreek de fysischeachtergrond hiervan. →Gevlokt = plastisch, ontvlokt = dilatant.Voor de rheogrammen: zie onderstaande grafiek. Let op dat F en G op de juiste assen zijn weergegeven!Andersom mag, maar dan ook de kromming van de grafiek de andere kant

op!Fysische achtergronden:Plastisch gedrag: Gevlokte suspensies vormen een structuur (t.g. aantrekkende vanderwaals krachten). Hetcontact tussen de deeltjes (de structuur) moet worden verbroken om de suspensie in beweging te brengen, en dat

G

F

dilatant plastisch

x

Log c

Γ

10

20

30

40

50

60

70

80

0 1 2 3 4 5

De wet van Young luidt als volgt: LG cos = SG – LS. Een grafiek van LG cos uitgezet tegen dezeepconcentratie levert volgens deze formule direct informatie op over de verandering van LS (immers,SG is constant). LG en zijn door Archie gemeten. Aangezien Archie adsorptie aan de huid (LS-grensvlak) constateerde, moet dus LS zijn afgenomen. Dat moet hij dan gezien hebben aan een stijgendelijn in zijn grafiek van LG cos .

• De hierboven genoemde emulsie vertoont thixotropie. Leg uit wat dat betekent, en licht dit verschijnsel toe met behulp van een rheogram. a) Bij toename van de afschuifkracht c. -snelheid wordt de structuur van de emulsie verbroken, gepaard gaande met afname van de viscositeit en een geleidelijke overgang naar Newtons gedrag. Als de afschuifkracht c. –snelheid vervolgens snel daalt, dan heeft de structuur van de emulsie onvoldoende tijd om te herstellen en zal er een afwijking te zien zijn t.o. de stijgende “lijn”, met een lagere viscositeit en een rheologisch gedrag die meer lijkt op Newtons gedrag. Zie grafiek. o/w-emulsie met 20% olie: pseudoplastisch.

In het concentratiegebied van 10 tot 50 mg/liter neemt de oppervlaktespanning lineair af met stijging van denatuurlijke logaritme van de totale surfactantconcentratie. → a) De clou zit ‘m in de zin “de oppervlaktespanning neemt lineair af met de stijging van de logaritme van de concentratie”. Een lineaire verandering betekent dat de afgeleide d/dlnc constant is over het genoemde concentratiegebied, en volgens de Gibbs vergelijking (

d c

d

RT ln

Γ=− 1 γ

) is dus de geadsorbeerdehoeveelheid (oppervlakteconcentratie) constant. Dus het antwoord is 3.M.b. antwoord 4: de helling d/dlnc is irrelevant en kan in feite worden uitgerekend door de waardegevonden bij a in te vullen in de Gibbs vergelijking.

• Beschrijf in het kort een methode om de kritische micelconcentratie te bepalen. → oppervlaktespanning versus concentratie (bijv. met de ring van du nouy): de concentratie waarboven de oppervlaktespanning constant blijft is de cmc

• solubilisaat → Micellen met daarin de hydrofobe stof ‘opgelost’

• Hoe verklaart u het troebel worden van de vloeistof bij verwarmen → dehydratatie van de hydrofiele kopgroepen als gevolg van het verbreken van waterstofbruggen door temp, en dientengevolge aggregatie van de micellen tot grotere deeltjes

• Wet van Young: LG = SG - LS. Aangezien SG en LS constant blijven (immers geen adsorptie van BAC aan het LS grensvlak), blijft het genoemde product dus constant.

• adsorptie van BAC plaatsvindt aan het polystyreen oppervla -> Bij [BAC]=0 kan er nog geen adsorptie plaatsvinden (er is nog geen BAC aanwezig), dus de grafiek begint in ieder geval bij hetzelfde punt als bij vraag c (hier dus 80o). Vanwege adsorptie aan het LS grensvlak bij stijgende [BAC] is SG - LS niet meer constant: LS daalt en SG - LS stijgt dus. En dus (wet v. Young) stijgt LG met stijgende [BAC]. cos moet dus harder stijgen om de daling van LG te kunnen compenseren, dus moet harder dalen. Consequentie voor de grafiek: de lijn daalt tot 50 mg/mL naar een waarde tussen beide eerdere lijnen in (en loopt vanaf daar weer horizontaal).

G

F

C

a) 2x grotere deeltjesgrootte (diameter) van de poederdeeltjes.b) 10% grotere dichtheid van het poeder.c) 10% grotere dichtheid van de vloeistof.d) 2x grotere diffusiecoëfficiënt van de opgeloste stof in de vloeistof.e) 2x grotere grensvlakspanning tussen de poederdeeltjes en de vloeistof.f) 2x grotere hoeveelheid poeder.g) 2x grotere oplosbaarheid van het poeder in de vloeistof.h) 2x grotere roersnelheid.i) Vloeistoftemperatuur van 37 oC.j) 2x grotere viscositeit van de vloeistof.

Centraal staat hier de formule: dM/dt = DSCs/h b) S = aantal poederdeeltjes oppervlak per deeltje. 2x grotere diameter 4x groter deeltjesoppervlak (=4r 2 ), maar het aantal deeltjes wordt 8x kleiner (aantal deeltjes = totaalvolume alle deeltjes / volume per deeltje; totaalvolume deeltjes blijft zelfde, maar deeltjesvolume schaalt met r 3 en wordt dus 8x groter). Effectief levert dat een 2x kleiner totaal deeltjesoppervlak op (S in de formule), dus een 2x kleinere oplossnelheid dM/dt (0,2 g/min). c) Geen invloed d) Geen invloed e) Zie formule: 2x grotere D, dus 2x grotere dM/dt (0,8 g/min) f) Geen invloed g) 2x meer deeltjes, dus 2x groter oppervlak (zie a), dus 2x grotere dM/dt h) Oplosbaarheid is Cs in de formule 2x grotere dM/dt i) Roersnelheid heeft invloed op de diffusielaagdikte, dat is h in de formule (wordt daardoor kleiner, en dM/dt dus groter); h is echter niet exact te berekenen.

j)

rNAV

RT

D

6 πη

=. Als geen rekening wordt gehouden met viscositeitsverandering van de vloeistof: T gaat

van 298 naar 310 K, dat is factor 1,04, dus D en daarmee dM/dt gaat dan met zelfde factor omhoog.

Echter, hogere T verlaagt viscositeit van de vloeistof (η=A⋅eEv/RT) en geeft dus nog een verdere

verhoging van D. Effect daarvan hangt af van de activeringsenergie, en is niet bekend, dus exactetoename van dM/dt is niet te berekenen.k) Zie formule bij i: 2x grotere geeft 2x lagere D en dus 2x lagere dM/dt.

• Wat is de rol van opp-actieve stoffen en van viscositeitsverhogende stof bij bereiding avn de stabiliteit van een suspensie? → Oppervlakte-actieve stof: bevochtiging en voorkoming van vlokking. Viscositeitsverhogende stof: vertragen van sedimentatie

• Sedimentatiesnelheid is afhankelijk van viscositeit, en dichtheid van de vloeistof. Beide zullen door temp verlaagd worden → sedimentatie versneld.

• Door zouten vind dehydratatie plaats van de surfactant, waardoor aggregatie van de deeltjes plaatsvindt.

• CMC: concentratie waarboven micellen gevormd worden. Water: apolaire staarten naar binnen

• ver;aging grensvlakspanning Yls op bevochting van vaste deeltjes: adsoptie van de surfactant aan de grensvlak tussen vaste stof en vloeistof (LS) leidt, leidt tot verlaging van dit grensvlakspanning, waardoor dus betere bevochtiging van de vaste stof.

• Oplosproces van farmacon mbv surfactant in water: vaste stof wordt bevochtigd door toedoen van de surfactant, Vervolgens kan de stof oplossen in de micellen,(kan als bij conc lager dan cmc), voor uiteindelijk oplossen van micellen moet de conc boven cmc zijn.