Solubilidad de sólidos y el efecto de tamaño de partículas sobre la disolución
INFORME DEL LABORATORIO N°4
SOLUBILIDAD DE SÓLIDOS Y EL EFECTO DE TAMAÑO DE PARTÍCULAS SOBRE LA DISOLUCIÓN
OBJETIVOS
- Señalar el efecto que tienen el tamaño de partículas en la solubilidad y absorción de los medicamentos
- Emplear diferentes tamaños de partículas de una sustancia y observar su disolución
- Indicar algunos factores que afectan la solubilidad de los medicamentos
MATERIALES
- Balanza
- Ácido benzoico
- Benzoato de sodio
- Vasos químicos
- Probetas
- Alcohol
- Policiales
INTRODUCCIÓN
La solubilidad es una propiedad física que tiene una sustancia, la cual se suele expresar en términos descriptivos, refiriéndose a cuántas partes de un disolvente se requiere para solubilizar una parte de soluto o de la sustancia.
En término sencillos se puede decir que solubilidad es la capacidad de una sustancia de disolver otra.
Así tenemos, de acuerdo a la farmacopea de los Estados Unidos, los siguientes términos:
| Término descriptivo | Partes de disolvente que se requieren por una parte de soluto |
| Muy soluble | Menos de 1 |
| Libre o generosamente soluble | De 1 a 10 |
| Soluble | De 10 a 30 |
| Poco soluble | De 30 a 100 |
| Ligeramente soluble | De 100 a 1000 |
| Muy ligeramente soluble | De 1000 a 10000 |
| Prácticamente insoluble o insoluble | 10000 o más |
En farmacia la solubilidad de un principio activo o de un excipiente es sumamente importante en la elaboración de un medicamento dado, estableciendo desde un inicio de la formulación la posibilidad de que se trata de una solución, una suspensión o bien de una emulsión. Sin embargo, ésta no es la única importancia de la solubilidad en Farmacia, ya que la disolución y la velocidad de disolución influye en la absorción o biodisponibilidad de un medicamento para ejercer una acción farmacológica dad, de tal forma que en términos generales, se puede decir que, mientras más se encuentre un medicamento disuelto en el sitio de absorción, más rápido se absorberá y podrá ejercer su efecto.
Si el tamaño de las partículas del principio activo es grande su velocidad de disolución será lenta, la cual a su vez tendrá como consecuencia que la absorción del medicamento sea limitada por ese factor. Por lo tanto, al reducir el tamaño de partículas del medicamento se aumenta la superficie específica del medicamento lo que trae consigo un aumento de la velocidad de disolución del medicamento.
Otro aspecto que influye en la solubilidad de una sustancia es la forma cristalina. Los principios activos se suelen presentar en forma amorfa (no tienen una forma cristalina definida) cristalina, anhidras, con distintos grados de hidratación o solvatadas.
ACTIVIDADES
Tome un gramo de ácido benzoico y disuélvalo en 10 mL de agua a una temperatura de 25°C, anote sus observaciones. Incorpore 20 mL de agua y anote sus observaciones. Añada 70 mL más de agua, haga sus observaciones. Incorpore 100 m de agua, y anote sus observaciones. Repita nuevamente con 100 mL hasta disolver totalmente el ácido benzoico. Pese un gramo de ácido benzoico y disuélvalo en 10 mL de alcohol.
El ácido benzoico es un ácido carboxílico aromático que tiene un grupo carboxilo unido a un anillo fenílico. C7H6O2 (o C6H5COOH), es un sólido cristalino incoloro y el ácido carboxílico aromático más simple.
Estructura química del ácido benzoico
Imágenes del ácido benzoico
En condiciones normales se trata de un sólido incoloro con un ligero olor característico. Es poco soluble en agua fría pero tiene buena solubilidad en agua caliente o disolventes orgánicos.
Como se demostró en el experimento anterior vamos a presentar los resultados de solubilidad en la siguiente tabla.
| SOLUBILIDAD DEL ÁCIDO BENZOICO |
| Solubilidad | Observaciones |
| 1 g de ácido benzoico + 10 mL de agua | Insoluble |
| 1 g de ácido benzoico + 30 mL de agua | Insoluble |
| 1 g de ácido benzoico + 100 mL de agua | Insoluble |
| 1 g de ácido benzoico + alcohol | Soluble |
Los materiales usados para esta prueba
Mezcla de ácido benzoico más agua en la primera imagen y luego la misma mezcla pero con 100 mL de agua.
Otras imágenes que muestran el proceso de mezcla con el policial de la sustancia de agua con el ácido benzoico. En la segunda imagen se puede apreciar su insolubilidad
Las mezclas de agua con ácido benzoico reposando
El ácido benzoico mezclado con alcohol resultó soluble, siendo el resultado contrario al realizar la misma prueba con agua.
Se pueden observar todas las mezclas realizadas con ácido benzoico y sus resultados. El primer Erlenmeyer de izquierda a derecha representa la mezcla con agua, se pueden observar la insolubilidad y otro Erlenmeyer representa la mezcla con alcohol en donde se puede observar solubilidad entre los componentes.
Tome un gramo de benzoato de sodio y disuélvalo en 10mL de agua a una temperatura de 25°C. Repita los pasos anteriores (Punto 2) hasta que se disuelva totalmente todo el benzoato de sodio. Haga lo mismo con alcohol.
| SOLUBILIDAD DEL BENZOATO DE SODIO |
| Solubilidad | Observaciones | |||
| 1 g de benzoato de sodio + 10 mL de agua | Soluble | |||
| 1 g de benzoato de sodio + 30 mL de agua | Soluble | |||
| 1 g de benzoato de sodio + alcohol |
|
El benzoato de sodio, también conocido como benzoato de sosa o (E211), es una sal del ácido benzoico, blanca, cristalina y gelatinosa o granulada, de fórmula C6H5COONa. Es soluble en agua y ligeramente soluble en alcohol. La sal es antiséptica y se usa generalmente para conservar los alimentos.
Estructura química del benzoato de sodio y su apariencia física
En la foto presentada se pueden observar los frascos con benzoato de sodio y los Erlenmeyer corresponden a las mezclas realizadas con agua y con alcohol de forma separada cada Erlenmeyer. Los resultados de estas pruebas de solubilidad se presentan en las observaciones de la tabla anterior.
CUESTIONARIO
- Describa las características físicas del ácido benzoico y del benzoato de sodio
- Según los resultados obtenidos, de acuerdo a la escala descriptiva, cómo es la solubilidad del ácido benzoico y el benzoato de sodio en agua y en alcohol.
- Investigue las solubilidades del ácido benzoico, el benzoato de sodio y el talco simple en agua y en alcohol.
- ¿Cómo afecta el polimorfismo la solubilidad de los principios activos?
- ¿Que son solvatos?
RESPUESTAS
- Las características físicas del ácido benzoico son:
| Ácido benzoico | Benzoato de sodio | |
| Estado físico | escamas cristalinas blancas | una sal blanca, cristalina y gelatinosa o granulada |
| Punto de fusión | 122°C | >300°C |
| Punto de ebullición | 249°C | N/A |
| Solubilidad | 0,29g / 100 mL | 1g/100 ml a 20°C: 63 |
| Solubilidad del solvente | Alcohol, benceno, éter. | Agua |
Ácido benzoico: es un sólido incoloro y el ácido carboxílico más simple. Es un ácido débil y sus sales se utilizan como conservante de alimentos. Es un precursor importante para la síntesis de muchas otras sustancias orgánicas. Ejemplos: salsas, encurtidos, también en la producción de sabores artificiales, fragancias y es un ajustador de pH.
Benzoato de sodio: también conocida como benzoato de sosa. Es una sal de ácido benzoico blanca, cristalina, gelatinosa o granulada es soluble en agua y ligeramente soluble en alcohol. Es efectivo en condiciones ácidas (vinagre)
- Según las tablas se puede concluir que la solubilidad del ácido benzoico es insoluble en agua, ocurriendo lo contrario en el alcohol, mientras que en el benzoato de sodio fueron los resultados prácticamente lo contrario, observándose solubilidad en el agua e insolubilidad en el alcohol.
- La solubilidades del ácido benzoico, benzoato de sodio y el talco simple son:
- El ácido benzoico es soluble en alcohol, benceno y éter.
- El benzoato de sodio es soluble en agua y ligeramente soluble en alcohol.
- Talco Simple es insoluble en agua y soluble en alcohol y éter.
- El polimorfismo se define como la habilidad que posee una sustancia de existir en varias formas cristalinas con una diferente disposición espacial de las moléculas que forman el cristal. En la imagen a continuación se puede observar la forma como los polimorfos afecta la solubilidad de los principios activos convirtiéndolos en solvatos y en amorfos.
- Un solvato obedece al nombre de seudopolimorfismo, ya que presentan fases sólidas en las que moléculas de disolvente ocupan posiciones regulares dentro de la estructura cristalina. Algunos tipos de medicamentos como los esteroides, antibióticos y sulfonamidas son especialmente proclives a formar solvatos.
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