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<div>'''Bienvenidos a'''</div>
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<div style="color:#444444;font-size:2.4em;font-variant:small-caps;">'''<span style="font-size:0.8em">W</span>iki'''<span style="color:#999999;font-size:0.8em;font-variant:small-caps;">'''versidad''' - Sub-Dpto. de Farmacia</span></div>
=== '''<big>VOLUMETRÍAS DE OXIDACIÓN REDUCCIÓN (DETERMINACIÓN DE ÁCIDO ASCÓRBICO EN VITAMINA C)</big>''' ===
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=== Introducción ===
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Las volumetrías de oxidación reducción es una técnica o método analítico muy usado, que permite conocer la concentración de una disolución de una sustancia que pueda actuar como oxidante o reductor Es un tipo de valoración basada en una reacción redox entre el analito (la sustancia cuya concentración queremos conocer) y solución valorante (solución volumétrica). El nombre volumetría hace referencia a la medida del volumen de las disoluciones empleadas, que nos permite calcular la concentración buscada.
En una valoración redox es necesario el uso de un indicador redox que sufra un cambio de color y/o de un potenciómetro para conocer el punto de equivalencia o punto final. En otros casos las propias sustancias que intervienen experimentan un cambio de color que permite saber cuándo se ha alcanzado ese punto de equivalencia entre el número de moles de oxidante y de reductor, como ocurre en las yodometrías o permanganometrías.
<small>de Wikipedia en español</small>
En este tipo de volumetrías se suceden reacciones químicas de oxidación-reducción que son un tipo de reacción en las que se transfieren electrones de un reactivo a otro. Una sustancia que tiene una fuerte afinidad por los electrones se conoce como agente oxidante u oxidante; el agente oxidante, como su nombre indica, tiene facilidad para oxidar a otras especies y él mismo sufre reacciones de reducción. El agente reductor o reductor es una especie que cede electrones con facilidad, sufriendo por tanto él mismo reacciones de oxidación. Cualquier reacción redox puede dividirse en dos semirreacciones, donde se especifica las especies que ganan y las que pierden electrones. Para ajustar una semirreacción debe cumplirse que el número de átomos de cada elemento y la carga neta debe ser igual en los dos lados de la ecuación. Por otro lado, para ajustar la reacción redox global el número de electrones cedidos por el reductor ha de ser igual al número de electrones captados por el oxidante.
==== Yodovolumetría / yodivolumetría ====
Las soluciones de yodo son agentes oxidantes suaves que se utilizan para las determinaciones de reductores fuertes. Las aplicaciones de estas soluciones son más limitadas que las de los oxidantes anteriores. Sin embargo, esto les confiere un grado de selectividad que hace posible la determinación de agentes reductores fuertes aún en presencia de débiles. El I<sub>2</sub> molecular es muy poco soluble en agua (1,3´10-3 M a 20°C), pero su solubilidad aumenta si agregamos una sal como el yoduro de potasio por formación de un complejo entre el yodo y el yoduro: el triyoduro. [[Archivo:YODO.png|centro|miniaturadeimagen|Complejo Triyoduro]]Cuando decimos que usamos yodo como valorante, generalmente nos referimos a una solución de yodo con un exceso de yoduro (solución de triyoduro). La hemireacción del triyoduro es:
...
I<sup>-</sup><sub>3</sub> +2e<sup>-</sup> '''→''' 3I<sup>-</sup>
Dicho par redox (triyoduro - yoduro) tiene una fuerza oxidante que es intermedia entre los oxidantes fuertes y los reductores fuertes. Es decir, el I<sup>-</sup><sub>3</sub> es un agente oxidante suficientemente bueno como para reaccionar cuantitativamente con un gran número de sustancias reductoras y el ión I<sup>-</sup> se oxida con suficiente facilidad para que su reacción con ciertos oxidantes fuertes sea cuantitativa. Según ello, se han ideado dos clasificaciones de los métodos donde se emplea el par I<sup>-</sup><sub>3</sub> / I<sup>-</sup>:
== Áreas del Sub Departamento ==
'''a) Métodos directos:''' cuando un analito reductor se valora directamente con la solución de triyoduro para producir yoduro.
* [[Farmacia Alopática]].
* [[Farmacia Homeopática]].
* [[Farmacia Naturista]].
'''b) Métodos indirectos:''' cuando se añade el analito oxidante a un exceso de yoduro para producir yodo que luego se valora con una solución valorada de tiosulfato de sodio
== Proyectos de Aprendizaje ==
==== Indicador del punto final ====
El mejor indicador del punto final en las valoraciones en las que interviene el yodo es el almidón, porque forma un complejo color azul intenso con el yodo. El almidón no es un indicador redox, porque responde específicamente a la presencia de yodo y no a un cambio en el potencial. La fracción activa del almidón es la β-amilosa, un polímero α-Dglucosa. El polímero se presenta en forma de una espiral, en la que pueden alojarse moléculas pequeñas. En presencia de almidón y de I<sup>-</sup> , el I<sub>2</sub> forma cadenas de moléculas de I<sub>6</sub> que se alojan a lo largo del interior de la espiral de β-amilosa. El color azul del complejo yodo-almidón se debe a la absorción de luz visible por las cadenas de I<sub>6</sub> alojadas en el interior de la espiral. La α-amilosa forma un aducto rojo con el yodo, que no es reversible, y por lo tanto no se emplea en las valoraciones. El llamado almidón soluble, que se vende en el comercio, consta principalmente de β-amilosa, habiendo sido eliminada la fracción alfa. También puede emplearse como indicador, el almidón de papa y arroz que contienen grandes cantidades de β-amilosa. No puede emplearse el almidón de maíz debido al alto contenido de α- amilosa. [[Archivo:Almidón.png|centro|miniaturadeimagen]]'''Nota:''' El almidón se biodegrada fácilmente, de manera que sus soluciones deben ser recientes o se deben preparar con un conservante como el HgI<sub>2</sub> o timol. El producto de la hidrólisis del almidón es la glucosa, que es un agente reductor. Una solución de almidón parcialmente hidrolizada, por tanto, puede ser una fuente de error en una valoración pues puede ser oxidada por el yodo. En los métodos directos (valoraciones con I<sup>-</sup><sub>3</sub>) se añade el almidón al comienzo de la valoración. La primera gota en exceso de I<sup>-</sup><sub>3</sub>, después del punto de equivalencia vuelve azul violáceo a la solución. En los métodos indirectos (valoraciones del yodo formado) hay presente I<sup>-</sup><sub>3</sub> durante toda la valoración hasta el punto de equivalencia. En estas reacciones no debe añadirse el almidón hasta inmediatamente antes del punto de equivalencia (que se detecta visualmente por la decoloración del I<sup>-</sup><sub>3</sub>). De lo contrario, algo de yodo tiende a seguir unido a las partículas de almidón, después de alcanzar el punto de equivalencia.
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=== [https://www.youtube.com/watch?v=tbsJlG-iw2o Video Volumetrías oxidación reducción I] ===
=== [https://www.youtube.com/watch?v=8HoM30DjLHI Video Volumetrías oxidación reducción II] ===
=== Ácido ascórbico ===
==== Abundancia ====
El Ácido ascórbico, más conocido como vitamina C, desde un punto de vista biológico podemos establecerlo como un nutriente esencial para los mamíferos. Así, suele requerirse en diversas reacciones metabólicas del organismo y se suele crear en el interior de los seres vivos, pero los humanos son una excepción. También podemos añadir, que la Vitamina C presenta el ión ascorbato, el cual es un antioxidante, al proteger al cuerpo contra la oxidación. Además es un factor de gran importancia en diversas reacciones que las enzimas llevan a cabo en el organismo. Además lleva a cabo la absorción del hierro y la reparación del tejido que une a las células, que necesitan vitamina C para unirse; también ayuda a la metabolización de las grasas. Su ausencia puede llegar a ocasionar el escorbuto, una enfermedad grave producida por la ausencia de Vitamina C, que presenta hemorragias en labios, músculos, mala cicatrización de heridas, fiebre. En el momento de su descubrimiento, fue llamado ácido hexurónico por algunos investigadores, frente a su nombre actual.
=== Estructura química ===
[[Archivo:Ácido ascórbico2.png|centro|marco|Estructura del Ácido ascórbico]][[Archivo:Estructura 3D del Ácido ascórbico.png|centro|miniaturadeimagen|Estructura 3D del Ácido ascórbico]]El Ácido ascórbico es un ácido de azúcar con propiedades antioxidantes. Su aspecto suele ser de polvo o diminutos cristales de color blanquecino. Coloquialmente se conoce como Vitamina C debido a que uno de sus enantiómeros (estructuras las cuales una representa a la otra como si estuviera reflejada en un espejo, como nuestras manos), se denomina de dicha forma.
=== Comportamiento Químico ===
El Ácido ascórbico contiene varios elementos en su estructura que determinan el comportamiento químico que este lleva a cabo.
En primer lugar, tiene una estructura de lactona y dos grupos de hidroxilos enólicos, así como un grupo alcohol primario y secundario. Dicha estructura endiol motiva sus cualidades antioxidantes, ya que los endioles pueden ser oxidados fácilmente en dicetonas (una molécula que contiene dos grupos de cetona).[[Archivo:Endiol Oxidation.svg|miniaturadeimagen]]Así, el ácido ascórbico forma dos enlaces de puentes de hidrógeno intramoleculares que contribuyen de manera decisiva a la estabilidad que ofrece esta molécula. [[Archivo:Puentes de hidrógeno.png|miniaturadeimagen|En rojo podemos observar los puentes de hidrógeno intramoleculares]]El ácido ascórbico, puede presentarse de cuatro formas diferentes dependiendo de la disposición de sus componentes:
* · Ácido L-ascórbico
* · Ácido D-ascórbico
* · Ácido L-isoascórbico
* · Ácido D-isoascórbico
Las moléculas L- y D- de ácido ascórbico son enantiómeros entre sí, esto quiere decir que una es la imagen en un espejo de la otra, y no son superponibles (para entenderlo mejor, podríamos citar como ejemplo nuestras propias manos). [[Archivo:Isomeros acido ascorbico.png|centro|miniaturadeimagen|Isómeros del ácido ascórbico]]De este modo, también establecemos el ácido L-ascórbico y el D-isoascórbico como epímeros, ya que se diferencian únicamente en la configuración de uno de los átomos de carbono. Aunque presenten mínimas diferencias en su composición química, los ácidos isoascórbicos son inactivos en el organismo. Mientras que los otros dos ácidos si son reconocidos por las enzimas.
=== Oxidación del Ácido ascórbico ===
El Ácido ascórbico es un reductor que se oxida con facilidad con oxidantes suaves, para dar ácido dehidroascórbico, como se puede observar en el esquema de la reacción: [[Archivo:Oxidación Ácido ascórbico.jpg|centro|miniaturadeimagen|Oxidación del Ácido ascórbico]]
De forma esquemática esta reacción se puede expresar así:
'''AH<sub>2</sub> ↔ dA + 2H<sup>+</sup> + 2 e<sup>-</sup>'''
La concentración de una disolución de Ácido ascórbico puede ser determinada de varias formas, aunque la más común es la titulación con un agente que se oxida. El método que se desarrollara en esta práctica es el método oficial descrito en la Farmacopea Americana USP 40 (2017) en la monografía “Ácido Ascórbico”, en ella implica usar yodo y un indicador de almidón, en donde el yodo reacciona con el Ácido ascórbico y, cuando la totalidad de dicho ácido ha reaccionado, el yodo queda entonces en exceso, formando una disolución de color azul violáceo con el indicador de almidón. Dicho método basado en el yodo, implica componer la disolución de yodo. Una forma de hacerlo, es generar el yodo en presencia del ácido ascórbico por la reacción del yodato y el ión yoduro en la disolución ácida. En este caso, se utiliza como oxidante el yodo, generado inmediatamente (es decir, “in situ”) debido a la reacción establecida de los iones yoduro y yodato en medio ácido:
'''5 I<sup>-</sup> + IO<sub>3</sub><sup>-</sup> + 6H<sup>+</sup> → 3 I<sub>2</sub> + 3 H<sub>2</sub>O'''
Así, la reacción producida entre el yodo y la presencia del ácido ascórbico es:
'''C<sub>6</sub>H<sub>8</sub>O<sub>6</sub> + I<sub>2</sub> → C<sub>6</sub>H<sub>6</sub>O<sub>6</sub> + 2I<sup>-</sup> + 2 H<sup>+</sup>'''
De la reacción global se deduce que el peso equivalente del ión yodato es igual a su peso molecular dividido por seis que es el número de electrones que intercambia en el proceso. En la práctica emplearemos el almidón como indicador para poner de manifiesto el punto final de la valoración, la primera gota de IO<sub>3</sub><sup>-</sup> en exceso, después del punto de equivalencia, provoca que la disolución se vuelva de color azul violáceo por formación de un complejo de absorción intensamente coloreado, visible aún a concentraciones muy bajas de yodo. Por último, sería conveniente resaltar que el establecimiento de la concentración de Ácido ascórbico en la disolución de este método presentado, radica en que debemos averiguar la cantidad de yodo que ha reaccionado, ya que según las fórmulas ya expuestas, debemos establecer cuanta cantidad reacciona de Ácido ascórbico cuando lo hace un mol de yodo.
=== [https://www.youtube.com/watch?v=d6kN62j1e9M Video Volumetrías oxidación reducción III] ===
== Material escrito adicional ==
[http://aulavirtual.agro.unlp.edu.ar/pluginfile.php/35709/mod_resource/content/1/Volumetr%C3%ADas%20redox.%20Teor%C3%ADa%202do.%20cuatrimestre%202017..pdf Volumetrías de oxido-reducción]
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== Conclusiones ==
* Se logró comprender que las reacciones de oxidación y reducción o Redox son básicamente una serie de reacciones de sustancias en las cuales tiene lugar la transferencia de electrones.
* Se logró identificar claramente que la especie que gana electrones es llamada agente oxidante y la especie que cede los electrones se llama reductora”.
* En particular este tema tema fue muy enriquecedor ya que al no ser las primeras valoraciones volumétricas que se abordan se ha podido recordar los conocimientos básicos previos de química analítica, es decir aquellos parámetros que son semejantes entre un tema y otro, por lo que se van afianzado dichos conocimientos que nos ayudan en la compresión de la química analítica.
== Bibliografía ==
* Farmacopea Americana USP 40 (2017) Páginas 3141 – 3142.
* “Análisis químico cuantitativo” D.C. Harris. 3ª Ed., Reverté, 2007. Capítulo 16 Valoraciones Redox, Páginas 347 – 371
* “Fundamentos de Química Analítica” D.A. Skoog, D.M. West, F.J. Holler y S.R. Crouch. 8º Ed. Thomsom, 2005. Páginas 349 – 372 y Páginas 349 – 372.
[[Categoría:Farmacia]]
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