Italiano

Sicurezza in laboratorio. Introduzione all’analisi quantitativa. Precisione e accuratezza dell’analisi. Analisi statistica dei dati. La pesata. Analisi gravimetrica. Analisi volumetrica. Titolazioni in solventi non acquosi. Titolazioni di precipitazione. Titolazioni di complessazione. Titolazioni di ossido-riduzione. Principali tecniche strumentali impiegate in chimica analitica. Metodi elettrochimici. Metodi spettrofotometrici. Esercitazioni in laboratorio a posto singolo.

Principi di Analisi Quantitativa dei Medicinali
2a Edizione, Loghia, 2011. Abignente E.; Melisi D.; Rimoli M.G.

Fondamenti di Chimica Analitica
3a Edizione, EdiSES. Skoog, West, Holler, Crouch

Al termine del corso lo studente dovrà dimostrare di conoscere i concetti di base della chimica analitica riguardanti gli equilibri acido-base, la formazione di precipitati e di complessi, le ossido-riduzioni e la loro applicazione alle analisi volumetriche classiche. Dovrà aver acquisito le conoscenze sull’analisi quantitativa mediante tecniche strumentali e sui principi di statistica che devono esser applicati alla valutazione dei risultati. Lo studente dovrà saper comprendere i saggi quantitativi presenti nella Farmacopea Ufficiale.
In particolare lo studente dovrà essere in grado di applicare le conoscenze sulle tecniche di analisi quantitativa, classiche e strumentali, alla determinazione di analiti di interesse nell’ambito del controllo di qualità di preparati farmaceutici, scegliendo il metodo più idoneo ad una specifica analisi. Dovrà, inoltre, essere in grado di valutare in maniera critica i risultati di un’analisi applicando principi di analisi statistica.

Conoscenze e abilità fornite dal corso di Chimica Generale ed Inorganica.

Il corso è articolato in 56 ore di lezioni frontali svolte dal docente in aula in cui verranno descritti gli aspetti teorici e 25 ore di laboratorio (5 sessioni di 5 ore ciascuna nel laboratorio didattico di Chimica 1). Nel suo lavoro personale lo studente dovrà assimilare conoscenze e concetti alla base dell’analisi di composti di interesse farmaceutico secondo i metodi descritti nella Farmacopea Ufficiale, ultima ed.
Il corso prevede la frequenza obbligatoria sia della parte teorica che dell’attività di laboratorio.
Il corso è articolato in 56 ore di lezioni frontali svolte dal docente in aula in cui verranno descritti gli aspetti teorici e 25 ore di laboratorio (5 sessioni di 5 ore ciascuna nel laboratorio didattico di Chimica 1). Nel suo lavoro personale lo studente dovrà assimilare conoscenze e concetti alla base dell’analisi di composti di interesse farmaceutico secondo i metodi descritti nella Farmacopea Ufficiale, ultima ed.
Il corso prevede la frequenza obbligatoria sia della parte teorica che dell’attività di laboratorio.
La frequenza verrà registrata mediante appello fatto dal docente all’inizio di ogni lezione/esercitazione. Lo studente non potrà assentarsi per più del 25% delle ore frontali e per più del 20% di quelle di laboratorio.
Gli argomenti verranno trattati con l’ausilio di slides in formato Power Point.
Le esercitazioni di laboratorio, correlate con gli argomenti trattati in aula, comprendono esperienze in cui agli studenti, che lavoreranno singolarmente, è chiesto di eseguire semplici diluizioni, preparazioni di soluzioni e titolazioni. Nelle attività pratiche di laboratorio devono essere seguite scrupolosamente le norme di sicurezza illustrate per operare in sicurezza in un laboratorio di chimica.
Saranno disponibili per lo studente anche slides contenenti esercizi, anche con guida alla soluzione. Lo svolgimento di esercizi a casa è sottoposto a chiarimenti e a correzioni da parte del docente negli orari di ricevimento.

L’esame consiste di una prova pratica di laboratorio, della durata di 2 ore, è volta a valutare le conoscenze teoriche e la capacità pratica dello studente. L’idoneità a tale prova darà accesso alla prova scritta. Tale prova scritta, della durata di 3 ore, è volta a valutare le conoscenze e la capacità di ragionamento dello studente. La prova è costituita da undici quesiti, 6 richiedono lo svolgimento di esercizi e 5 riguardano la parte teorica del corso. I quesiti riguarderanno le metodiche utilizzate per la quantificazione di composti di interesse farmaceutico. La valutazione finale sarà espressa in trentesimi e terrà conto dell’esito della sola prova scritta. Gli studenti che riterranno opportuno, potranno sostenere una prova orale facoltativa, della durata di 30 minuti, volta a valutare le conoscenze sia teoriche che pratiche.

Il docente è disponibile per ricevimento studenti nei giorni indicati sulla scheda insegnamento disponibile sul sito internet del dipartimento e su richiesta inoltrata via email.

INTRODUZIONE ALL’ANALISI QUANTITATIVA – Classificazione dei metodi quantitativi. Fasi tipiche di un processo analitico: campionamento, trattamento del campione, scelta del metodo di analisi, calcolo e validazione dei risultati. Precisione e accuratezza dell’analisi. Metodi per stabilire la precisione e l’accuratezza di un’analisi. Definizione di media, mediana, deviazione della media, errori determinati e indeterminati, deviazione standard. Distribuzione dei dati anomali. Limiti di confidenza. Scarto dati anomali. Test validazione dati anomali: Q-test di Dixon e test 4d. Cifre significative. Prodotti chimici, attrezzature e manualità in chimica analitica. La bilancia tecnica. La bilancia analitica: costituzione e tipi. La pesata. Fonti di errori nella pesata. Misure del volume dei liquidi e prelievo di volumi noti. Richiami di chimica generale: mole, soluzioni, concentrazioni, diluizioni, densità, prodotti di solubilità, effetto dello ione a comune.
ANALISI GRAVIMETRICA – Aspetti teorici. Proprietà dei precipitati: completezza, filtrabilità, purezza. Definizione di sovrasaturazione. Operazioni fondamentali: Preparazione del campione, Precipitazione, Digestione, Filtrazione, Lavaggio, Essiccamento, Calcinazione. Tipi di precipitati: colloidale, cristallino. Pesata dell’analisi gravimetrica. Errori e calcoli in analisi gravimetrica.
Determinazioni gravimetriche: ferro, alluminio, rame, calcio, bario, piombo.
Esempi di determinazioni gravimetriche farmaci secondo la F.U. X Ed.: piperazina, canfora, tiopentale sodico. Reagenti precipitanti organici: dimetilgliossima, cupferron, salicilaldossima, ossina. Metodi di volatilizzazione.
ANALISI VOLUMETRICA – Aspetti teorici. Recipienti di misura, taratura e correzioni. Preparazioni di soluzioni a titolo noto: standard primari. Indicatori. Reazioni di neutralizzazione. Definizioni di acidi e basi secondo Arrhenius, Bronsted e Lowry, Lewis. Specie anfiprotiche. Elettroliti. Costanti di dissociazione ionica. Relazioni tra Ka e Kb. Calcolo del pH: acidi o basi forti, acidi o basi deboli, sali idrolizzati, soluzioni tampone, specie anfiprotiche. Indicatori acido-base. Curve di titolazione acido-base: acido forte con base forte, acido debole base forte, base debole con acido forte, acidi poliprotici con base forte. Retrotitolazioni. Aspetti applicativi dell’acidimetria e dell’alcalimetria. Preparazione a titolo noto di acidi e di basi. Controllo e correzione del titolo.
Determinazioni alcalimetriche dirette: acido cloridrico, acido fosforico, acido borico, acido acetico, acido benzoico, acido salicilico, acido tartarico, acido citrico, clorpropamide.
Determinazioni alcalimetriche indirette: acido acetilsalicilico, metile salicilato, etile cloruro, meticillina sodica, formaldeide.
Determinazioni acidimetriche dirette: ammoniaca, sodio carbonato, sodio bicarbonato, miscele alcaline (metodo di Warder).
Determinazioni acidimetriche indirette: efedrina, amfetamina solfato, meprobamato, contenuto proteico dei cereali, delle carni e di altri prodotti biologici (metodo di Kjeldhal).
Titolazioni in solventi non acquosi – Aspetti teorici. Classificazione dei solventi non acquosi: aprotici, protofili, protogenici, anfiprotici. Costante di autoprotolisi. Fattori che influenzano la scelta del solvente.Indicatori.
Determinazioni di basi in solventi non acquosi (acidimetria): diazepam.
Determinazioni di acidi in solventi non acquosi (alcalimetria): fenobarbitale, sulfametossazolo.
Determinazioni di sali in solventi non acquosi: cocaina cloroidrata.
Reazioni di precipitazione – Aspetti teorici. Argentometria. Metodi argentometrici: metodo di Mohr, Volhard e Fajans. Indicatori. Preparazioni di soluzioni standard utilizzate in argentometria.
Determinazioni argentometriche: argento, argento proteinato, mercurio, cloruri, clorbutanolo, ddt, ciclofosfamide, cianuri.
Reazioni di complessazione – Aspetti teorici. Agenti chelanti. Chelometria con EDTA. Costanti di dissociazione dell’EDTA. Costanti condizionali. Curve di titolazione con EDTA. Indicatori metallocromici. Complessanti ausiliari. Agenti mascheranti. Metodi di titolazione con EDTA: diretti e indiretti (retrotitolazioni). Preparazioni di soluzioni standard utilizzate in complessometria.
Determinazioni complessometriche: calcio, magnesio, alluminio, solfato, cianuri, durezza dell’acqua, durezza calcica, durezza magnesiaca.
Reazioni di ossido-riduzione – Aspetti teorici. Bilanciamento delle reazioni redox. Celle galvaniche. Calcolo del potenziale elettrodico. Potenziale normale redox. Equazione di Nernst. Curve di titolazione redox. Indicatori. Pretrattamenti ossidativi o riducente con agenti ausiliari. Applicazione dei metoti ossido-riduttometrici.
Permanganometria: aspetti teorici, preparazione di una soluzione standard di KMnO4.
Determinazioni parmanganometriche: acqua ossigenata, calcio, nitriti
Cerimetria: aspetti teorici.
Determinazioni cerimetriche: paracetamolo, menadione.
Bicromatometria: aspetti teorici.
Determinazioni bicromatometriche: sali ferrosi.
Iodimetria: aspetti teorici, preparazione di una soluzione standard di I2. Determinazioni iodimetriche: acido ascorbico, sodio tiosolfato, dimercaprolo.
Iodometria: aspetti teorici.
Determinazioni iodometriche: cloro attivo negli ipocloriti, cloramina t, acqua ossigenata.
Bromometria: aspetti teorici, preparazione di una soluzione standard di Br2.
Determinazioni bromometriche: fenolo, sulfanilamide, acido etacrinico.
METODI SPETTROSCOPICI – Aspetti teorici. La radiazione elettromagnetica. Definizioni di frequenza, velocità di propagazione, lunghezza d’onda, numero d’onda, potenza, intensità, assorbanza, trasmittanza, potenza incidente, potenza trasmessa. Relazione tra assorbanza e trasmittanza. Legge di Lambert e Beer: aspetti teorici e applicazione. Spettrofotometro.

ESPERIENZE PRATICHE DI LABORATORIO
1) Titolazione di una soluzione a titolo noto d’idrossido di sodio
2) Titolazione di una soluzione a titolo noto di acido citrico
3) Determinazione della durezza totale dell’acqua
4) Titolazione di una soluzione di cloruro di sodio con nitrato d'argento (metodo di Mohr)
5) Determinazione del perossido d’idrogeno

Italian

Safety in the laboratory. Introduction to quantitative analysis. Precision and accuracy of analysis. Statistical analysis of data. Weighing. Gravimetric analysis. Volumetric analysis. Titration in non-aqueous solvents. Precipitation titration. Complexation titration. Redox titration. Main instrumental techniques used in analytical chemistry. Electrochemical methods. Spectrophotometric methods. Laboratory exercises in single place.

Principi di Analisi Quantitativa dei Medicinali
2a Edizione, Loghia, 2011. Abignente E.; Melisi D.; Rimoli M.G.

Fondamenti di Chimica Analitica
3a Edizione, EdiSES. Skoog, West, Holler, Crouch

At the end of the course, the student must demonstrate knowledge of the basic concepts of analytical chemistry regarding acid-base equilibrium, precipitate and complex formation, redox and their application to conventional volumetric analyses. The student must have acquired the knowledge on quantitative analysis using instrumental techniques and statistical principles that must be applied to the evaluation of the results. The student should understand the quantitative tests in the Official Pharmacopoeia.
In particular, the student should be able to apply his knowledge of quantitative, classical and instrumental analysis techniques, determination of analytes involved in the quality control of pharmaceutical preparations, choosing the better method for a specific analysis. It should be able to evaluate critically the results of analysis using the principles of statistical analysis.

Knowledges and skills furnished by the course of General and Inorganic Chemistry

The course is divided into 56 hours of theory lessons in the classroom conducted by the teacher that will be described the theoretical aspects and 25 hours of laboratory practical experiences (5 sessions of 5 hours each in the laboratory of Chemistry 1). In this personal work the student will have to assimilate basic knowledge and concepts of interest pharmaceutical compounds analysis according to the methods described in the last official Pharmacopoeia. The course includes the obligatory attendance of both theoretical part and laboratory activity.
Attendance will be recorded by the teacher’s appeal at the beginning of each lesson/exercise. The student will not be able to attend more than 25% of the front hours and more than 20% of the laboratory hours.
The topics will be dealed with the help of Power Point slides.
Laboratory exercises, related to classroom topics, include experiences in which students, who will work individually, are asked to perform simple dilutions, solutions preparations and titrations. In the practical laboratory activities, the safety standards described for work in safety in a chemical laboratory must be followed scrupulously.
Exercise slides will also be available for the student, also with guide to the solution. The performance of exercises at home is subject to explanations and corrections by the teacher during the reception hours.

The exam consists of a 2 hours practical laboratory test, to assess the theoretical knowledge and practical ability of the student. Paasing this test will give access to the written test. The purpose of this 3-hour written test is to assess the student’s knowledge and reasoning. The test consists of 11 questions: 6 exercise and 5 questions about theoretical part. Questions will concern the methods used to quantify compounds of pharmaceutical interest. The final evaluation will be expressed in vote in thirtieth and shall take account of the outcome of the written test alone. Students may take an optional 30 minute oral test to assess both theoretical and practical knowledge.

The teacher is available for student reception on the days indicated on the teaching card available on the department’s website and on request sent by email.

INTRODUCTION TO QUANTITATIVE ANALYSIS - Classification of quantitative methods. Typical phases of an analytical process: sampling, sample treatment, choice of method of analysis, calculation and validation of results. Precision and accuracy of analysis. Methods for determining the precision and accuracy of an analysis. Definition of mean, median, mean deviation, determined and indeterminate errors, standard deviation. Distribution of anomalous (abnormal) data. Confidence limits. Anomalous data discard. Data validation test: Dixon Q-test and 4d test. Significant numbers. Chemical products, equipment and manual skills in analytical chemistry. The technical balance. The analytical balance: constitution and types. The weighing. Sources of errors in weighing. Measurements of liquid volume and collection of known volumes. Inorganic chemistry references: mole, solutions, concentrations, dilutions, densities, solubility products, common-ion effect.
GRAVIMETRIC ANALYSIS - Theoretical aspects. Properties of precipitates: completeness, filterability, purity. Definition of oversaturation. Basic operations: Sample preparation, precipitation, digestion, filtration, Washing, drying, calcination. Types of precipitates: colloidal, crystalline. Gravimetric analysis weighed. Errors and calculations in gravimetric analysis.
Gravimetric determinations: iron, aluminium, copper, calcium, barium, lead.
Examples of gravimetric drug determinations according to F.U. X Ed.: piperazine, camphor, sodium thiopental. Organic precipitating reagents: dimethylglyoxima, cupferron, salicylaldoxime, oxine. Volatilization methods.
VOLUMETRIC ANALYSIS– Theoretical aspects. measuring vessels, calibration and corrections. Preparations of solutions of a known strength: primary standards. Indicators. Neutralization reactions. Arrhenius, Bronsted and Lowry, Lewis definitions of acid and base. Amphiprotic species. Electrolytes. Ionic dissociation constants. Relationships between Ka and Kb. pH calculation: strong acids or bases, weak acids or bases, hydrolyzed salts, buffer solutions, amphiprotic species. Acid-base indicators. Acid-base titration: strong acid with strong base, weak acid with strong base, weak base with strong acid, polyprotic acids with strong base. Indirect titration. Application aspects of acidimetry and alkalimetry. preparation of known strength acids and bases. Check and correction of known strength.
Direct alkalimetric determinations: hydrochloric acid, phosphoric acid, boric acid, acetic acid, benzoic acid, salicylic acid, tartaric acid, citric acid, chloropamide.
Indirect alkalimetric determinations: acetylsalicylic acid, methyl salicylate, ethyl chloride, methicillin sodium, formaldehyde.
Direct acidimetric determinations: ammonia, sodium carbonate, sodium bicarbonate, alkaline mixtures (Warder’s method).
Indirect acidimetric determinations: ephedrine, amfetamine sulphate, meprobamate, protein content of cereals, meat and other organic products (Kjeldhal method).
Titration in non-aqueous solvents – Theoretical aspects. Classification of non-aqueous solvents: aprotic, protophilic, protogenic, amphiprotic. Autoprotolysis constant. Factors that influence the choice of solvent. Indicators.
Base determinations in non-aqueous solvents (acidimetry): diazepam. Acids determination in non-aqueous solvents (alkalimetry): phenobarbital, sulfamethoxazole.
Salt determinations in non-aqueous solvents: chloro-hydrate cocaine.
Precipitation reactions – Theoretical aspects. Argentometry. Argentometric methods: Mohr, Volhard and Fajans method. Indicators. Preparations of standard solutions used in argentometry.
Argentometric determinations: silver, silver proteinate, mercury, chlorides, chlorbutanol, ddt, cyclophosphamide, cyanides.
Complexation reactions – Theoretical aspects. Chelating agents. Chelometry with EDTA. Dissociation constants of EDTA. Conditional constants. Titration curves with EDTA. Metallochromic indicators. Auxiliary complexing. Masking agents. Titration methods with EDTA: direct and indirect (retrotitration). Preparations of standard solutions used in complexometry.
Complexometric determinations: calcium, magnesium, aluminium, sulphate, cyanides, hard water, calcium hardness, magnesium hardness.
Redox reactions – Theoretical aspects. Redox balancing reactions. Galvanic cells. Calculation of electrode potential. Normal redox potential. Nernst Equation. Redox titration curves. Indicators. Redox pretreatment with auxiliary agents. Application of redox methods.
Permanganometry: theoretical aspects, preparation of a standard KMnO4 solution.
Permanganometric determinations: hydrogen peroxide, calcium, nitrites
Cerimetry: theoretical aspects.
Cerimetric determinations: paracetamol, menadione.
Bichromate titration: theoretical aspects. Bichromate determinations: ferrous salts.
Iodimetry: theoretical aspects, preparation of a standard I2 solution. Iodimetric determinations: ascorbic acid, sodium thiosulphate, dimercaprol.
Iodometric determinations: active chlorine in hypochlorites, chloramine t, hydrogen peroxide.
Bromometry: theoretical aspects, preparation of a standard Br2 solution.
Bromometric determinations: phenol, sulfanilamide, etacrynic acid.
SPECTROSCOPIC METHODS – Theoretical aspects. Electromagnetic radiation. Definitions of frequency, propagation speed, wavelength, wave number, power, intensity, absorbance, transmittance, incident power, transmitted power. Relationship between absorbance and transmittance. Lambert and Beer law: theoretical aspects and application. spectrophotometer.

LABORATORY PRACTICAL EXPERIENCES
1. Titration of solution of a known strength sodium hydroxide
2. Titration of solution of a known strength citric acid
3. Determination of total water hardness
4. Titration of a solution of sodium chloride with silver nitrate (Mohr method)
5. Determination of hydrogen peroxide