1 Odměrné stanovení kofeinu Úkol: Stanovte obsah kofeinu v

Odměrné stanovení kofeinu
Úkol:
Stanovte obsah kofeinu v modelové směsi a v léčivém přípravku pomocí odměrné analýzy.
Teoretická část:
Kofein je přírodní alkaloid obsažený v zrnkách kávy, v listech čaje a jiných rostlinách. Kofein
je známý stimulátor centrálního nervového systému, a proto se často používá v léčivých
látkách, ale i v potravinách (energetické nápoje apod.).
Ovšem kvůli jeho nízké rozpustnosti ve vodě a také kvůli velmi slabým bazickým vlastnostem
není možná jeho titrace ve vodném prostředí.
kofein (C8H10N4O2)
Kyseliny a zásady byly definovány jako látky, které při rozpuštění ve vodě poskytují vodíkové,
resp. hydroxidové ionty. Tato definice, zavedená Arrheniem, nedokáže vysvětlit skutečnost,
že vlastnosti charakteristické pro kyseliny nebo zásady se také mohou projevovat i v jiných
rozpouštědlech. Obecnější definici vytvořil Brönsted, který stanovil kyselinu jako donor
protonů a bázi jako akceptor protonů. Definice podle Lewise je širší, kyselinou se rozumí
jakákoli látka, která je schopná přijímat elektronový pár, a báze jako látka, která je schopná
elektronový pár poskytnout. Neutralizace spočívá ve vytvoření koordinační vazby mezi
kyselinou a zásadou.
Mnoho ve vodě nerozpustných sloučenin získává silnější kyselé nebo zásadité vlastností, když
jsou rozpuštěny v organickém rozpouštědle. Proto výběr vhodného rozpouštědla umožňuje
stanovení různých látek pomocí nevodné titrace. Čisté sloučeniny mohou být titrovány
přímo, ale často je třeba z farmaceutických přípravků účinnou látku izolovat kvůli rušivým
vlivům pomocných látek a nosičů.
Existuje spousta typů sloučenin, které mohou být v nevodném prostředí titrovány, jako
kyseliny: anhydridy kyselin, karboxylové kyseliny, aminokyseliny, enoly (barbituráty a
xantiny), imidy, fenoly, pyrroly, a sulfonamidy. Typy sloučenin, které mohou být titrovány,
jako zásady, zahrnují aminy, dusíkaté heterocyklické sloučeniny, kvartérní amoniové
sloučeniny, alkalické soli organických kyselin, alkalické solí anorganických kyselin a některé
soli aminů.
1
Kofein ve vodném prostředí je velmi slabou bází. Jeho roztoky jsou prakticky neutrální.
S minerálními kyselinami kofein žádné soli netvoří, jelikož se ihned hydrolyzují. Proto metoda
acidobazických titraci ve vodném prostředí v tomto případě není vhodná. V nevodných
prostředích (chloroform, anhydrid kyseliny octové, benzen) kofein vykazuje silné bazické
vlastností a lze jej titrovat kyselinou chloristou:
Koncový bod titrace může být určen vizuálně podle změny barvy indikátoru nebo
potenciometricky pomocí skleněné a kalomelové elektrody. Je-li používána referenční
kalomelová elektroda, je vhodné nahradit vodný roztok chloridu draselného v solném
můstku roztokem chloristanu lithného v kyselině octové pro titraci v kyselých
rozpouštědlech, nebo chloridem draselným v methanolu pro titraci v bazických
rozpouštědlech.
Praktická část
Vybavení:
mV/pH-metr, skleněná elektroda, kalomelová elektroda, elektromagnetická míchačka, váhy
Pomůcky:
Kádinky, odměrné baňky, titrační baňky, titrační byreta, pipety, rukavice, brýle
Chemikálie:
Anhydrid kyseliny octové, ledová kyselina octová, roztok kyseliny chloristé, toluen, krystalová
violeť
2
Pracovní postup
Příprava roztoků:
Odměrný roztok kyseliny chloristé, 0,1 M. K 900 ml ledové kyseliny octové (při 25 °C) přidejte
8,2 ml kyseliny chloristé (hustota 1,170 g/ml), dobře promíchejte, dále přidejte 32 ml
acetanhydridu a opět dobře promíchejte. Nechte roztok vychladnout do pokojové teploty,
doplňte dostatečným množstvím ledové kyseliny octové po rysku (1000 ml) a nechte stát 24
hodin.
Standardizace odměrného roztoku. Zjistěte přesnou koncentraci odměrného roztoku kyseliny
chloristé titrací přesně zváženého množství (0,5 g) hydrogenftalátu draselného, předem
vysušeného při 120 °C alespoň 2 hodiny a rozpuštěného v 30 ml ledové kyseliny octové.
Použijte alikvotní objem 10 ml hydrogenftalátu draselného pro standardizaci. Standardizaci
zopakujte 3x. Jeden ml kyseliny chloristé (0,1 mol/l) odpovídá 20,42 mg hydrogenftalátu
draselného (C8H5KO4).
Příprava vzorků:
Rozpusťte cca 0,2 g přesně zváženého léčiva nebo modelového vzorku v 10 ml
acetanhydridu. Po vychladnutí přidejte 20 ml toluenu.
Měření vzorků:
Alikvotní objem vzorku (10 ml) odpipetujte do titrační baňky. Přidejte 2-3 kapky roztoku
krystalové violeti v ledové kyselině octové (cca 5 g/L). Vložte magnetickou míchačku.
Opatrně titrujte 0,1 M kyselinou chloristou do změny zbarvení roztoku z fialovo-modré přes
zelenou do úplně žluté barvy. V případě potenciometrické titrace se indikátor vynechá a do
titrační baňky se ponoří skleněná a srovnávací kalomelová elektroda. Po přidání malého
objemu titračního roztoku se vždy zaznamená rozdíl potenciálů v mV. Skok potenciálu
odpovídá ekvivalentnímu objemu titračního činidla. Titraci opakujte 3x.
Vyhodnocení:
Vypočítejte procentuální obsah kofeinu obsaženého ve vzorku podle průměrné spotřeby
titračního činidla. 1 ml kyseliny chloristé (0,1 mol/L) odpovídá 19,42 mg kofeinu.
3
Otázky k přípravě:
1.
Jak různá rozpouštědla mohou ovlivňovat silu kyselin a zásad?
2.
Proč se při titraci bází v nevodném prostředí nejčastěji využívá kyseliny chloristé?
3.
Jaký způsob určení koncového bodu titrace je přesnější – vizuální nebo
potenciometrický?
4.
Jaký je rozdíl mezi bodem ekvivalence a koncovým bodem titrace?
Doporučená literatura:
1.
J. Kucharský, P. Šafařík – Titrace v nevodných prostředích. Státní nakladatelství
technické literatury, Praha, 1961.
K. Izutsu – Electrochemistry in Nonaqueous Solutions. Wiley-VCH, Weinheim 2009.
2.
4