B8.7 Hvor meget virksomt stof?
På pakken står der 500 mg acetylsalicylsyre i hver tablet. Men tabletten vejer mere, for den indeholder også hjælpestoffer. Hvordan kan man kontrollere, at der faktisk er 500 mg? Det gør man med spektrofotometri, som du lærte om i kapitel B5.
Et farveløst stof
Acetylsalicylsyre er et hvidt pulver, og en opløsning af stoffet er farveløs. Molekylet har en benzenring med konjugerede dobbeltbindinger, men rækken er for kort til at absorbere synligt lys. Stoffet absorberer kun ultraviolet lys. Det passer med det, du lærte i afsnit B5.2.
Et almindeligt spektrofotometer til synligt lys kan altså ikke måle acetylsalicylsyre direkte. Stoffet skal først laves om til noget farvet.
Fra farveløs til lilla
I afsnit B8.5 så du, at salicylsyre giver en lilla farve med jern(III)ioner, mens acetylsalicylsyre ikke gør. Det udnytter man. Omdannelsen sker i to trin.
Trin 1: forsæbning. Acetylsalicylsyre er en ester. Den opløses og får lov at stå med natriumhydroxid. Basen spalter estergruppen, som du lærte om i afsnit B4.5. Der dannes ionen af salicylsyre, som hedder salicylat, og ionen af ethansyre. OH-gruppen på ringen er nu fri igen.
Trin 2: farvereaktion. Basen neutraliseres med saltsyre, og der tilsættes en opløsning med jern(III)ioner. Jern(III)opløsningen er selv sur, så i praksis kan de to ting ske på én gang. Jern(III)ionen binder sig til salicylat, og der dannes et lilla stof. Sådan et stof, hvor en metalion har bundet andre ioner eller molekyler til sig, kaldes et kompleks.
Absorbansen af komplekset måles ved en bølgelængde omkring 525 nm, hvor komplekset absorberer mest.
Én til én til én
Hvert molekyle acetylsalicylsyre bliver til én salicylation, og hver salicylation bliver til ét lilla kompleks. Der er overskud af både natriumhydroxid og jern(III)ioner, så al acetylsalicylsyren bliver omdannet.
Spektrofotometeret måler det lilla kompleks. Men fordi forholdet er 1 : 1 : 1, er koncentrationen af komplekset lig med den koncentration af acetylsalicylsyre, der var i opløsningen fra start.
Standardkurven
Koncentrationen findes med en standardkurve, som du lærte i afsnit B5.4.
- Lav en række standardopløsninger med kendte koncentrationer af salicylsyre.
- Tilsæt den samme mængde jern(III)opløsning til dem alle, før de fyldes op til mærket.
- Nulstil spektrofotometeret med en blindprøve: vand med den samme mængde jern(III)opløsning.
- Mål absorbansen ved 525 nm, og tegn absorbansen som funktion af koncentrationen.
- Behandl prøven på præcis samme måde, og mål dens absorbans.
Standardopløsningerne laves af salicylsyre og ikke af acetylsalicylsyre. Det er jo salicylat, der danner farven.
Punkterne ligger på en ret linje gennem (0, 0). Det viser, at Lambert-Beers lov gælder i området. Linjens ligning er A = 0,800 mM−1 · c.
Andre stoffer, samme metode
Metoden virker for alle stoffer, der kan laves om til salicylat. Et eksempel er methylsalicylat, som er en ester af salicylsyre og methanol. Stoffet bruges i varmende salver mod ømme muskler. Ligesom acetylsalicylsyre er methylsalicylat farveløst, og ligesom acetylsalicylsyre bliver det til salicylat ved en forsæbning. Forholdet er igen 1 : 1 : 1.
Eksempel: methylsalicylat i en muskelsalve
På tuben står der, at salven indeholder 15 % methylsalicylat. For at kontrollere det bliver 2,00 g salve forsæbet med natriumhydroxid, og opløsningen fyldes op til 250,0 mL i en målekolbe. Den er for koncentreret til at måle på. Derfor overføres 10,00 mL af den til en målekolbe på 100,0 mL. Kolben får jern(III)opløsning på samme måde som standardopløsningerne og fyldes op til mærket med vand. Absorbansen måles til 0,640.
Koncentrationen i den fortyndede opløsning findes med standardkurven:
\[c = \frac{A}{0{,}800\ \mathrm{mM^{-1}}} = \frac{0{,}640}{0{,}800\ \mathrm{mM^{-1}}} = 0{,}800\ \mathrm{mM}\]
Koncentrationen før fortyndingen. Fra 10,00 mL til 100,0 mL er en fortynding på 10 gange:
\[c_\text{før} = 10 \cdot 0{,}800\ \mathrm{mM} = 8{,}00\ \mathrm{mM}\]
Stofmængden i målekolben på 250,0 mL:
\[n = c \cdot V = 8{,}00\ \mathrm{mM} \cdot 0{,}2500\ \mathrm{L} = 2{,}00\ \mathrm{mmol}\]
Massen af methylsalicylat. Stoffet har formlen C8H8O3 og molarmassen 152,1 g/mol:
\[m = n \cdot M = 2{,}00 \cdot 10^{-3}\ \mathrm{mol} \cdot 152{,}1\ \dfrac{\mathrm{g}}{\mathrm{mol}} = 0{,}304\ \mathrm{g}\]
Masseprocenten af methylsalicylat i salven:
\[m\%(\text{methylsalicylat}) = \frac{0{,}304\ \mathrm{g}}{2{,}00\ \mathrm{g}} \cdot 100\ \% = 15{,}2\ \%\]
Salven indeholder 15,2 % methylsalicylat. Det passer med de 15 %, der står på tuben.
Renhed
Samme metode kan bruges til at finde renheden af et produkt, man selv har lavet. Man vejer en portion af produktet af, finder massen af det virksomme stof i den og sammenligner:
\[\text{renhed} = \frac{\text{massen af det virksomme stof}}{\text{massen af den afvejede prøve}} \cdot 100\ \%\]
Dermed er hovedpinetabletten fulgt hele vejen: fra molekylet, der passer i sin lomme i kroppen, over syntesen i kolben til kontrollen af, hvad tabletten indeholder.
Prøv selv: Spektrofotometri: lav en standardkurve, og find en koncentration.