Uitwerking Tentamen 30 oktober 1998

a. Met thiosulfaat wordt alleen het jodium bepaald:
S₂O₃^2- + I₂ ® S₄O₆^2- + 2 I^-

b. Met arseniet wordt alleen jodium bepaald. Dit is in feite dezelfde titratie als de titerstelling van jodium op arseentrioxide.
AsO₃^3- + I₂ + H₂O ® AsO₄^3- + 2 H⁺ + 2 I^-

c. Met zilvernitraat kan jodide getitreerd worden.
Ag ⁺ + I ^- ® AgI ¯
Omdat jodium met zilver reageert onder de vorming van zilverjodide, kan deze titratie echter niet met een zilverelectrode potentiometrisch getitreerd worden.

d. Met kaliumjodaat kan jodide in sterk zuur milieu worden getitreerd volgens de volgende reacties:
IO₃ ^- + 6 H⁺ + 5 I^- ® 3 I₂ + 3 H₂O
Het ontstane jodium reageert verder tot ICl volgens de vergelijking
IO₃^- + 2 I₂ + 6 H⁺ + 5 Cl^- ® 5 ICl + 3H₂O
Uit deze laatste reactie volgt tevens dat bij deze titratie ook het jodium getitreerd wordt.

Beantwoording vraag 2

Kinine is een stof met twee stikstofatomen die geprotoneerd kunnen worden. De chinoline stikstof correspondeert met de pKa 4,1. De chinuclidine stikstof met de pKa 8,5.
Chininum is de vorm waarbij de beide basische functies gedeprotoneerd zijn. Bij de titratie met perchloorzuur kunnen de beide basische functies een proton opnemen. 1 ml 0,1 M perchloorzuur komt daarom overeen met 18,93 mg Chininum. Omdat de stof geen protonen kan afstaan is een titratie met Tetrabutylammoniumhydroxide onmogelijk.
Bij Chinini Bisulfas staat tegenover 1 mol kinine 1 mol zwavelzuur. Dit betekent, dat zowel de chinoline als de chinuclidine stikstof geprotoneerd zijn. Het zwavelzuur is dan als sulfaat aanwezig. Bij de titratie met perchloorzuur wordt het sulfaat omgezet in waterstofsulfaat. Het reeds volledig geprotoneerde kinine verandert bij de titratie niet. 1 ml 0,1 M perchloorzuur komt daarom overeen met 54,86 mg Chinini Bisulfas. Bij de titratie met tetrabutylammoniumhydroxide staat het geprotoneerde kinine de beide protonen af. Het sulfaat kan geen protonen meer af staan. 1 ml tetrabutylammoniumhydroxide correspondeert daarom met 27,43 mg Chinini Bisulfas.
Bij Chinini Sulfas is alleen de sterkste basische functie, de chinuclidine stikstof, geprotoneerd. Chinini Sulfas bestaat dus uit twee kinine kationen die 1x geprotoneerd zijn in combinatie met een sulfaat anion. Bij de titratie met perchloorzuur wordt ook de tweede basische functie van de beide kinine kationen geprotoneerd. Bovendien wordt het sulfaat omgezet in waterstofsulfaat. 1 ml 0,1 M perchloorzuur komt daardoor overeen met 26,10 mg Chinini Sulfas. Bij de titratie met tetramethylammoniumhydroxide wordt per kinine kation 1 proton afgestaan. Het sulfaat anion kan geen protonene afstaan. 1 ml 0,1 M tetrabutylammoniumhydroxide komt dus overeen met 39,15 mg Chinini Sulfas.
Bij Chinini Hydrochloridum is alleen de sterkste basische functie, de chinuclidine stikstof, geprotoneerd. Bij de titratie met perchloorzuur wordt het overgebleven chinoline stikstofatoom geprotoneerd. Het chloride is veel zwakker basisch, zodat het redelijkerwijze de titratie niet stoort. 1 ml 0,1 M perchloorzuur komt derhalve overeen met 39,69 mg Chinini Hydrochloridum. Bij de titratie met tetrabutylammoniumhydroxide staat het kinine het opgenomen proton af. 1 ml tetrabutylammoniumhydroxide komt daarom overeen met 39,69 mg Chinini Hydrochloridum.

Beantwoording 3.

a. Naproxen heeft zure eigenschappen. Dit betekent, dat naproxen met een geschikt extractiemiddel uit zuur milieu geëxtraheerd kan worden. Voor de hand ligt een extractie met ether na aanzuren met zwavelzuur.
Kinine is een base en kan daarom met een geschikt extractiemiddel uit basisch milieu geëxtraheerd worden. Hier ligt een extractie met chloroform na alkalisch maken met natronloog voor de hand. Op deze wijze kunnen de beide stoffen ieder in zuivere vorm verkregen worden.
b. Voor de kwantitatieve bepaling van naproxeen ligt een titratie met loog voor de hand. Wel is waar is het denkbaar, dat hierbij ook het chinine geheel of gedeeltelijk meebepaald wordt, maar de storing hierdoor is maximaal 0,6 %.
Ook een HPLC bepaling op met octadecylgroepen gemodificeerd silicagel met een loopmiddel dat uit een mengsel van water en methanol bestaat, moet tot de mogelijkheden worden gerekend. Hierbij dient aangetekend te worden, dat dit loopmiddel aangezuurd moet zijn (met azijnzuur of fosforzuur).
Bij de meting van de UV-absorptie moet met een storing door kinine rekening gehouden worden. Wel is waar is de concentratie van naproxen 100x hoger, maar omdat kinine een sterkere lichtabsorptie vertoont moet toch met enkele procenten storing rekening gehouden worden. Het is echter wel mogelijk de lichtabsorptie te meten na de kinine door extractie verwijderd te hebben. Een dergelijke methode is echter in vergelijking tot een directe titratie onnauwkeurig en omslachtig.
Een titratie van Chinini Hydrochloridum is gezien het lage gehalte niet mogelijk.
Een directe UV-meting van de oplossing van het mengsel is vanwege de storing door naproxen onmogelijk. Een dergelijke UV-meting kan echter wel uitgevoerd worden nadat de naproxeen via extractie verwijderd is.
Het ligt voor de hand om voor de bepaling van kinine ook aan een fluorimetrische bepaling te denken. Hierbij moet met er echter wel op bedacht zijn, dat de excitatie golflengte zodanig gekozen wordt, dat het aanwezige naproxen niet te veel van het exciterende licht absorbeert. (In beginsel streeft men bij een bepaling die op fluorescentie berust naar een transmissie van 99% of hoger.) Gebruik van een standaardadditie methode is in dit geval onvermijdelijk. Eventuele storingen door naproxen kunnen uiteraard door extractie geëlimineerd worden.

Beantwoording vraag 4

a. Uit de spectra kan men afleiden dat bij 273 nm (de golflengte waarbij het maximum van coffeine ligt) ibuprofeen meer dan 90% van zijn maximale extinctie heeft.
Omdat ibuprofeen, dat een specifieke extinctie van 18,5 heeft vier maal hoger gedoseerd is moet rekening gehouden worden met ca 10% storing door ibuprofeen bij deze gehaltebepaling. De bepaling is daarom op theoretische gronden onjuist.
b. Het onderzoek naar de lineariteit van het verband tussen concentratie en extinctie voor coffeine is niet op analytisch juiste wijze uitgevoerd, omdat een deel van de gemeten extincties (ver) boven 0,8 ligt.
c. De statistische berekeningen zijn correct uitgevoerd.
d. Uit de gevonden correlatiecoëfficiënt en het gevonden intercept mag niet afgeleid worden dat er sprake is van een rechte lijn die door de oorsprong van het coördinatensysteem gaat. Bepalend hiervoor is de ligging van de meetpunten ten opzichte van de berekende regressielijn. Vergelijking van de meetwaarden en de modelwaarden geeft aan dat het verband tussen extinctie en concentratie duidelijk gekromd is.

mg coffeine/50 ml	Gemeten extinctie	Modelwaarde extinctie	Verschil gemeten/model
0,25	0,230	0,237	-0,007
0,50	0,462	0,463	-0,001
0,75	0,690	0,689	+0,001
1,00	0,921	0,915	+0,006
1,25	1,150	1,142	+0,008
1,50	1,371	1,368	+0,003
1,75	1,592	1,594	-0,002
2,00	1,812	1,820	-0,008

e. Dat de helling van de regressielijn significant afwijkt van de waarde 1 betekent niet dat er sprake is van een systematische proportionele fout, omdat er y uitgedrukt wordt in extinctie-eenheden en x in concentratie-eenheden. Het criterium dat de helling 1 behoort te zijn geldt alleen wanneer gelijke grootheden (in dezelfde eenheden uitgedrukt) tegen elkaar worden uitgezet. Bij voorbeeld het gemeten gehalte (y) tegen het werkelijk gehalte (x).
f. Literatuurwaarden voor specifieke extincties hebben slechts een oriënterend karakter. Een berekening aan de hand van een literatuurwaarde voor een specifieke extinctie levert slechts een benadering van het gehalte op. Voor een kwantitatieve bepaling mag men alleen tegen oplossingen van bekende concentratie (standaarden) meten.
g. Voor het vaststellen van de juistheid van de analysemethoden is het noodzakelijk dat het gehalte van de te bepalen stof exact bekend is (door gebruik van een officiële referentiestof of door een tweede analysemethode waarvan de juistheid vast staat). Omdat het gehalte van de coffeïne waarmee het proefmengsel bereid is niet exact bekend is, kan uit de uitkomst van de analysemethode de juistheid van de bepaling nooit afgeleid worden. Zelfs niet, wanneer de literatuurwaarde van de extinctie absoluut betrouwbaar zou zijn.
h. Bij berekening van de specifieke extinctie uit de regressielijn wordt een waarde van 453 gevonden. Het verschil tussen deze waarde en die uit de literatuur wordt veroorzaakt doordat de literatuurwaarde betrekking heeft op anhydrische coffeine in plaats van die van het monohydraat..
i. Bij gebruik van een proefmengsel bestaat de mogelijkheid, dat dit niet volkomen homogeen gemengd is. Het is daarom beter om gebruik te maken van een oplossing van ibuprofeen, coffeïne en lactose in de verhouding waarin die in het geneesmiddel voorkomen.
j. De validatie dient antwoord te geven op de vraag of de gebruikte methode geschikt is voor het beoogde doel, namelijk de bepaling van coffeine in deze bereiding. Dit betekent, dat moet worden vastgesteld in hoeverre de aanwezigheid van de overige componenten, nl. ibuprofeen en lactose, de uitkomst van de bepaling van coffeine beinvloeden. Dit betekent dat men een reeks oplossingen moet bereiden, waarvan het ibuprofeen en lactosegehalte corresponderen met dat in de bereiding en waaraan een opklimmende hoeveelheid coffeine wordt toegevoegd. Bij regressieanalyse van de gemeten extincties als functie van de toegevoegde hoeveelheid coffeine verkrijgt men dan een regressielijn, waarvan het intercept significant van 0 afwijkt. Dit intercept correspondeert met de extinctie van de in de oplossing aanwezige ibuprofeen.

Beantwoording van vraag 5

a. Het voorschrift voor de bepaling van ibuprofeen is analytisch in beginsel correct. Wel dient men bij de uitvoering een blanco voor het verbruik van het oplosmiddel en de indicator in rekening te brengen.
b. Het gebruik van een proefmengsel brengt het risico van mengfouten met zich mee. Het gebruik van een standaardoplossing van waaruit gepipetteerd wordt verdient de voorkeur.
De titratie is slechts bij 1 hoeveelheid van de bepalen stof verricht. Het verdient de voorkeur deze ook te verrichten bij 80% en 120% van de te bepalen hoeveelheid, hoewel strikt genomen er weinig reden is om te verwachten, dat er bij deze hoeveelheden geen correcte uitkomsten gevonden worden.
Bij de validatie van een titratie waarbij een indicator voor de eindpuntbepaling gebruikt wordt, dient men in ieder geval vast te stellen of de kleuromslag voldoende samenvalt met de potentiaalsprong die bij potentiometrische eindpuntbepaling waargenomen wordt.
c. De bij de validatie toegepaste berekeningen zijn correct. De uitkomsten zijn statistisch op correcte wijze verwerkt, met uitzondering van de waarde 0,65 voor t. De juiste waarde voor t bedraagt 1,67.
d. De conclusie omtrent de juistheid van de validatiemethode is niet correct omdat het gehalte van de voor het proefmengsel gebruikte ibuprofeen niet vast staat.
e. De uitspraak over de resproduceerbaarheid gaat zo te zien niet verder dan de uitspraak over de herhaalbaarheid. Bij de bepaling van de fout in de ibuprofeenbepaling dient ook de fout in de titerstelling betrokken te worden. De variatiecoëfficiënt bedraagt dan 0,8 in plaats van 0,7%.

31 maart 2000