Farmaceutische analyse I
Hoofdstuk 1: Soorten analyses, definities en methodes
1.1 Waarom farmaceutische analyse?
Analytische chemie handelt rond het bepalen van:
• Welke chemische stoffen er in een staal zitten (kwalitatief)
o Contaminatie vermijden/minimaliseren
• Hoeveel er van deze stoffen in het middel moeten (kwantitatief)
o Concentraties correct berekenen
Kwalitatieve analyse Kwantitatieve analyse
Omvat detectie en identificatie v/d aanwezige Geeft een indicatie v/d hoeveelheid v/e bepaald
bestanddelen bestanddeel
Vb. detectie van giftige stoffen in voeding of de lucht Vb. bepaling hoeveelheid suiker of ijzer in het bloed
1.2 Definities
Staal/ monster Analyt
(Kleine) hoeveelheid substantie die geconcentreerd/ Bestanddeel in het staal dat men wenst te bepalen/
geanalyseerd wordt analyseren
Vb. bloedstaal Vb. ijzer in bloed
Oplossing = een homogeen of heterogeen mengsel van 2 of meer chemische stoffen
• Homogeen: dezelfde aggregatietoestand
• Heterogeen: verschillende aggregatietoestand
Solvent Solvens
Oplosmiddel waarin andere stoffen opgelost zijn Opgeloste stof die zich in het solvent bevindt,
(meestal in grotere maten dan op te lossen stof) dus: solvens + solvent = oplossing
Vb. water bij een bloedstaal (bloed bestaat vooral uit Vb. zout in een oplossing van water en zout (water is
water) hier solvent)
Concentratie = hoeveelheid stof die is opgelost in een andere hoeveelheid stof
Vb.: 5 solvens-moleculen per 100 solvent-moleculen
Mol = eenheid voor hoeveelheid stof
• 1 mol = 6,022(1417930)*1023 deeltjes (d.i. het getal van Avogadro in mol-1)
• Getal enorm groot omdat het bijna altijd gebruikt wordt om aantal atomen of moleculen weer te geven
Molariteit (M) = molaire concentratie v/e stof, in aantal mol per L oplosmiddel
𝑛 𝑚𝑜𝑙
𝐶= [ ]
𝑉 𝐿
Molaliteit = molaire concentratie v/e stof, in aantal mol per kg oplosmiddel (cte i.f.v. T°)
𝑛 (𝑜𝑝𝑔𝑒𝑙𝑜𝑠𝑡𝑒 𝑠𝑡𝑜𝑓) 𝑚𝑜𝑙
𝑀𝑜𝑙𝑎𝑙𝑖𝑡𝑒𝑖𝑡 = [ ]
𝑚 (𝑜𝑝𝑙𝑜𝑠𝑚𝑖𝑑𝑑𝑒𝑙 𝑖𝑛 𝑘𝑔) 𝑘𝑔
Gewichtspercentrage (g%) = massa v/e component per totale massa oplossing (in g%)
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑜𝑛𝑒𝑛𝑡
𝑔% = . 100%
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑒 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎
1
,Volumepercentage (v%) = volume v/e component per totaal volume oplossing
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑜𝑛𝑒𝑛𝑡
𝑣% = . 100%
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑒 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒
Ppm (parts per million) = aantal g per miljoen (106) g of ml
𝑔 𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑠 𝑚𝑔
𝑝𝑝𝑚 = . 10! → (1 )
𝑔 𝑜𝑝𝑙𝑜𝑠𝑠𝑖𝑛𝑔 𝑘𝑔
Ppb (parts per billion) = aantal g per miljard (109) g of ml
𝑔 𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑠 𝜇𝑔
𝑝𝑝𝑏 = . 10" → (1 )
𝑔 𝑜𝑝𝑙𝑜𝑠𝑠𝑖𝑛𝑔 𝑘𝑔
1.3 Stappen v/e kwantitatieve analyse
kijk voorbeeld in ppt
1. Keuze v/d analysemethode is afh. van:
(i) Wat is het analyt en hoe kunnen we het detecteren?
(ii) Hoeveel staal kunnen we nemen?
(iii) Mag de techniek het staal beïnvloeden?
2. Opname v/h staal: Staal moet werkelijk representeren, hoeveel stalen nemen en hoe?
3. Preparatie v/h staal: Zuivering? Chemische verandering? In oplossing brengen? Behandelen?
4. Kalibratie: Meting v/h analyt toetsen aan meting van gekende ijkwaarden
5. Statistiek: Aantal metingen evalueren en foutenmarges berekenen
1.4 Soorten methodes voor kwantitatieve analyses
1. Destructieve en niet-destructieve methodes:
• Mag het staal beïnvloed of vernietigd worden?
• Er zijn niet veel niet-destructieve methodes
2. Rechtstreekse en onrechtstreekse methodes:
• Rechtstreekse methodes
o Gravimetrie: meten v/h gewicht v/h analyt in een staal
o Volumetrie: meten v/d hoeveelheid oplossing die reageert met analyt
• Onrechtstreekse methodes
o Hierbij wordt de hoeveelheid analyt niet rechtstreeks gemeten, maar via een natuurlijke
eigenschap die proportioneel is met de hoeveelheid analyt
o Elektrochemie: elektrische eigenschappen meten en linken met concentratie
o Spectrometrie: straling of massa meten en correleren met concentratie
o Chromatografie: scheiden van verschillende stoffen in oplossing
2
, Hoofdstuk 2: Correct wetenschappelijk rapporteren van resultaten
2.1 Rekenfouten en meetfouten
Grootte v/d rekenfout bepaald door:
1. Kwaliteit:
• Mate waarin de formule correct de werkelijkheid beschrijft
• Vb. Valversnelling is niet op elke locatie op aarde exact hetzelfde
2. Afronden van getallen:
• Afkappen van getallen induceert een berekeningsfout
• Vb. 1/3 = 0.33333333....
3. Convergentie:
• Bij complexe, iteratieve berekeningen wordt er geconvergeerd naar het resultaat
• Afhankelijk van wanneer men de berekening stopt, zit men dus dicht/ver v/d echte waarde
Meetfout bepaald door:
1. Validiteit:
• Mate waarin het toestel effectief meet wat moet gemeten worden
• Vb. titratie: geeft de indicator kleuromslag exact bij het omslagpunt?
2. Betrouwbaarheid:
• Mate waarin de waarde onderhevig is aan toevallige meetfouten
• Vb. Verschillende titraties geven elks een ander resultaat
3. Nauwkeurigheid:
• Precisie waarmee gemeten kan worden
• Vb. 1.3 g vs. 1.2568 g
Werkelijke waarde v/e grootheid in natuur zelfden of nooit gevonden via meting (of berekening):
• Men zal nooit de echte waarde meten of berekenen
• Beste wat je kan doen: gebied bepalen waar werkelijke waarde zich (hopelijk) in bevindt
Het waardevolle resultaat:
• Resultaat waar de wetenschapper correct conclusies uit kan trekken
• Praktijk: vele metingen waarvan het gemiddelde wordt genomen
• Meting ± meetfout of gemiddelde ± standaarddeviatie
2.2 Precisie en accuraatheid
Meetfout bepaald door:
Precisie Mate waarin toevallige fouten schommelen rond de echte waarde
Accuraatheid Mate waarin systematische fouten een afwijking veroorzaken v/d echte waarde
3
, Hoe meetfout verkleinen:
• Precisie: toevallige fouten (schommelingen)
o Beduidende cijfers en afronden
o Onzekerheid verlagen (gemiddelde en standaardafwijking
• Accuraatheid: systematische fouten (afwijkingen)
o Moeilijk te verbeteren
o Inherent aan methode/ tool
o Kalibratie en ijking
2.3 Afrondingsregels voor (eind)resultaten
kijk voorbeelden in slides
Regels beduidende cijfers:
• Alle cijfers in een getal zijn exact, behalve het laatste
• Op het laatste cijfer zit een spreiding/onzekerheid
• Nullen links van andere cijfers zijn niet beduidend
• Nullen tussen andere cijfers zijn wel beduidend
• Nullen rechts van andere cijfers zijn ook beduidend
• Aantallen en constanten hebben een oneindig aantal BC’s
• Factoren zoals 10x tellen niet mee voor beduidende cijfers
Vermenigvuldigen/ delen Uitkomst evenveel BC als het getal met het minste BC
Optellen/ aftrekken Uitkomst evenveel decimalen als het getal met het minste aantal decimalen
Exponenten Uitkomst evenveel BC als het aantal decimalen v/d machtverheffing
Logaritmes Uitkomst evenveel decimalen als het aantal BC v/h getal waar het logaritme
wordt toegepast
Voorbeelden:
• 0,123 mol . 35,45 g/mol = (4,3958 g) = 4,40 g
• 0,124 mol + 0,0004 mol = (0,1244 mol) = 0,124 mol
• 102,89 uitgereken geeft 945,992586, afgerond is dit 95.101
• log (9,99) = 0,000565 = 1,000
Hoe gemiddelde en meetfout afronden?
• Gemiddelde v/d 5 waarden nemen (excel) = average(“aantal-waarden”) (nog niet afgerond)
• Vervolgens meetfout berekenen: = stdev(“5-waarden”)/ √5 = 0,001999999999… (nog niet afrond)
• Stap 1: meetfout wordt altijd afgerond op 1 BC
• Stap 2: gemiddelde afronden op zelfde aantal decimalen als meetfout
4
Hoofdstuk 1: Soorten analyses, definities en methodes
1.1 Waarom farmaceutische analyse?
Analytische chemie handelt rond het bepalen van:
• Welke chemische stoffen er in een staal zitten (kwalitatief)
o Contaminatie vermijden/minimaliseren
• Hoeveel er van deze stoffen in het middel moeten (kwantitatief)
o Concentraties correct berekenen
Kwalitatieve analyse Kwantitatieve analyse
Omvat detectie en identificatie v/d aanwezige Geeft een indicatie v/d hoeveelheid v/e bepaald
bestanddelen bestanddeel
Vb. detectie van giftige stoffen in voeding of de lucht Vb. bepaling hoeveelheid suiker of ijzer in het bloed
1.2 Definities
Staal/ monster Analyt
(Kleine) hoeveelheid substantie die geconcentreerd/ Bestanddeel in het staal dat men wenst te bepalen/
geanalyseerd wordt analyseren
Vb. bloedstaal Vb. ijzer in bloed
Oplossing = een homogeen of heterogeen mengsel van 2 of meer chemische stoffen
• Homogeen: dezelfde aggregatietoestand
• Heterogeen: verschillende aggregatietoestand
Solvent Solvens
Oplosmiddel waarin andere stoffen opgelost zijn Opgeloste stof die zich in het solvent bevindt,
(meestal in grotere maten dan op te lossen stof) dus: solvens + solvent = oplossing
Vb. water bij een bloedstaal (bloed bestaat vooral uit Vb. zout in een oplossing van water en zout (water is
water) hier solvent)
Concentratie = hoeveelheid stof die is opgelost in een andere hoeveelheid stof
Vb.: 5 solvens-moleculen per 100 solvent-moleculen
Mol = eenheid voor hoeveelheid stof
• 1 mol = 6,022(1417930)*1023 deeltjes (d.i. het getal van Avogadro in mol-1)
• Getal enorm groot omdat het bijna altijd gebruikt wordt om aantal atomen of moleculen weer te geven
Molariteit (M) = molaire concentratie v/e stof, in aantal mol per L oplosmiddel
𝑛 𝑚𝑜𝑙
𝐶= [ ]
𝑉 𝐿
Molaliteit = molaire concentratie v/e stof, in aantal mol per kg oplosmiddel (cte i.f.v. T°)
𝑛 (𝑜𝑝𝑔𝑒𝑙𝑜𝑠𝑡𝑒 𝑠𝑡𝑜𝑓) 𝑚𝑜𝑙
𝑀𝑜𝑙𝑎𝑙𝑖𝑡𝑒𝑖𝑡 = [ ]
𝑚 (𝑜𝑝𝑙𝑜𝑠𝑚𝑖𝑑𝑑𝑒𝑙 𝑖𝑛 𝑘𝑔) 𝑘𝑔
Gewichtspercentrage (g%) = massa v/e component per totale massa oplossing (in g%)
𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑜𝑛𝑒𝑛𝑡
𝑔% = . 100%
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑒 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎
1
,Volumepercentage (v%) = volume v/e component per totaal volume oplossing
𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑜𝑛𝑒𝑛𝑡
𝑣% = . 100%
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑒 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒
Ppm (parts per million) = aantal g per miljoen (106) g of ml
𝑔 𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑠 𝑚𝑔
𝑝𝑝𝑚 = . 10! → (1 )
𝑔 𝑜𝑝𝑙𝑜𝑠𝑠𝑖𝑛𝑔 𝑘𝑔
Ppb (parts per billion) = aantal g per miljard (109) g of ml
𝑔 𝑠𝑜𝑙𝑣𝑒𝑛𝑠 𝜇𝑔
𝑝𝑝𝑏 = . 10" → (1 )
𝑔 𝑜𝑝𝑙𝑜𝑠𝑠𝑖𝑛𝑔 𝑘𝑔
1.3 Stappen v/e kwantitatieve analyse
kijk voorbeeld in ppt
1. Keuze v/d analysemethode is afh. van:
(i) Wat is het analyt en hoe kunnen we het detecteren?
(ii) Hoeveel staal kunnen we nemen?
(iii) Mag de techniek het staal beïnvloeden?
2. Opname v/h staal: Staal moet werkelijk representeren, hoeveel stalen nemen en hoe?
3. Preparatie v/h staal: Zuivering? Chemische verandering? In oplossing brengen? Behandelen?
4. Kalibratie: Meting v/h analyt toetsen aan meting van gekende ijkwaarden
5. Statistiek: Aantal metingen evalueren en foutenmarges berekenen
1.4 Soorten methodes voor kwantitatieve analyses
1. Destructieve en niet-destructieve methodes:
• Mag het staal beïnvloed of vernietigd worden?
• Er zijn niet veel niet-destructieve methodes
2. Rechtstreekse en onrechtstreekse methodes:
• Rechtstreekse methodes
o Gravimetrie: meten v/h gewicht v/h analyt in een staal
o Volumetrie: meten v/d hoeveelheid oplossing die reageert met analyt
• Onrechtstreekse methodes
o Hierbij wordt de hoeveelheid analyt niet rechtstreeks gemeten, maar via een natuurlijke
eigenschap die proportioneel is met de hoeveelheid analyt
o Elektrochemie: elektrische eigenschappen meten en linken met concentratie
o Spectrometrie: straling of massa meten en correleren met concentratie
o Chromatografie: scheiden van verschillende stoffen in oplossing
2
, Hoofdstuk 2: Correct wetenschappelijk rapporteren van resultaten
2.1 Rekenfouten en meetfouten
Grootte v/d rekenfout bepaald door:
1. Kwaliteit:
• Mate waarin de formule correct de werkelijkheid beschrijft
• Vb. Valversnelling is niet op elke locatie op aarde exact hetzelfde
2. Afronden van getallen:
• Afkappen van getallen induceert een berekeningsfout
• Vb. 1/3 = 0.33333333....
3. Convergentie:
• Bij complexe, iteratieve berekeningen wordt er geconvergeerd naar het resultaat
• Afhankelijk van wanneer men de berekening stopt, zit men dus dicht/ver v/d echte waarde
Meetfout bepaald door:
1. Validiteit:
• Mate waarin het toestel effectief meet wat moet gemeten worden
• Vb. titratie: geeft de indicator kleuromslag exact bij het omslagpunt?
2. Betrouwbaarheid:
• Mate waarin de waarde onderhevig is aan toevallige meetfouten
• Vb. Verschillende titraties geven elks een ander resultaat
3. Nauwkeurigheid:
• Precisie waarmee gemeten kan worden
• Vb. 1.3 g vs. 1.2568 g
Werkelijke waarde v/e grootheid in natuur zelfden of nooit gevonden via meting (of berekening):
• Men zal nooit de echte waarde meten of berekenen
• Beste wat je kan doen: gebied bepalen waar werkelijke waarde zich (hopelijk) in bevindt
Het waardevolle resultaat:
• Resultaat waar de wetenschapper correct conclusies uit kan trekken
• Praktijk: vele metingen waarvan het gemiddelde wordt genomen
• Meting ± meetfout of gemiddelde ± standaarddeviatie
2.2 Precisie en accuraatheid
Meetfout bepaald door:
Precisie Mate waarin toevallige fouten schommelen rond de echte waarde
Accuraatheid Mate waarin systematische fouten een afwijking veroorzaken v/d echte waarde
3
, Hoe meetfout verkleinen:
• Precisie: toevallige fouten (schommelingen)
o Beduidende cijfers en afronden
o Onzekerheid verlagen (gemiddelde en standaardafwijking
• Accuraatheid: systematische fouten (afwijkingen)
o Moeilijk te verbeteren
o Inherent aan methode/ tool
o Kalibratie en ijking
2.3 Afrondingsregels voor (eind)resultaten
kijk voorbeelden in slides
Regels beduidende cijfers:
• Alle cijfers in een getal zijn exact, behalve het laatste
• Op het laatste cijfer zit een spreiding/onzekerheid
• Nullen links van andere cijfers zijn niet beduidend
• Nullen tussen andere cijfers zijn wel beduidend
• Nullen rechts van andere cijfers zijn ook beduidend
• Aantallen en constanten hebben een oneindig aantal BC’s
• Factoren zoals 10x tellen niet mee voor beduidende cijfers
Vermenigvuldigen/ delen Uitkomst evenveel BC als het getal met het minste BC
Optellen/ aftrekken Uitkomst evenveel decimalen als het getal met het minste aantal decimalen
Exponenten Uitkomst evenveel BC als het aantal decimalen v/d machtverheffing
Logaritmes Uitkomst evenveel decimalen als het aantal BC v/h getal waar het logaritme
wordt toegepast
Voorbeelden:
• 0,123 mol . 35,45 g/mol = (4,3958 g) = 4,40 g
• 0,124 mol + 0,0004 mol = (0,1244 mol) = 0,124 mol
• 102,89 uitgereken geeft 945,992586, afgerond is dit 95.101
• log (9,99) = 0,000565 = 1,000
Hoe gemiddelde en meetfout afronden?
• Gemiddelde v/d 5 waarden nemen (excel) = average(“aantal-waarden”) (nog niet afgerond)
• Vervolgens meetfout berekenen: = stdev(“5-waarden”)/ √5 = 0,001999999999… (nog niet afrond)
• Stap 1: meetfout wordt altijd afgerond op 1 BC
• Stap 2: gemiddelde afronden op zelfde aantal decimalen als meetfout
4
