Manual de Prácticas de Fisicoquímica Farmacéutica 4º Semestre 1 ra Edición

Prácticas de Fisicoquímica Farmacéutica

Manual de Prácticas deFisicoquímica Farmacéutica

4º Semestre

1ra Edición

M. en C. César Octavio Moreno Zúñiga

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QuímicoFarmacéutico

Biólogo


Coquimatlán, Col; 28 de enerode 2013.

Miguel Ángel Aguayo LópezRector de la U. de C.

Ramón A. Cedillo NakaySecretario General

Francisco I. Lepe AguayoDirector General de Educación Superior

José Gerardo Cerrato OsegueraDelegado Regional

Carlos Eduardo Monroy GalindoDirector General de Planeación y Desarrollo Institucional

Daniel Jaramillo CanoDirector del Plantel

Mario Alberto Gaitán HinojosaCoordinador Académico del PE de QFB

Joel Vázquez GalindoCoordinador Académico del PE de IQA

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Valentín Ibarra GalvánCoordinador Académico del PE de IQM

Ana Lilia Peraza CamposCoordinadora Académico del Programa de Posgrado

Patricia Campos PulidoAsesora Pedagógica

Ma. Rosario Moreno VéjarSecretaría Administrativa

César Octavio Moreno ZúñigaProfesor de Fisicoquímica Farmacéutica

José Luis Cárdenas ZamoraResponsable de Laboratorio Multidisciplinario

Lydia Torres Vargas Editora del manual de prácticas

INDICE

Página:

Presentación...………………………………………………………………………….....4

Objetivos………………………………………………………………………………….. 4

Contenido programático de la asignatura……………………………..……………….5

Actividades formativas…………………………………………………...……………….7

Sistema de evaluación………………………………………………………..……….…7

Bibliografía…………………………………………………………………………………7

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PRÁCTICA 1 ”INTRODUCCIÓN A LA METROLOGÍA YNORMALIZACIÓN”…...9

PRÁCTICA 2 “DETERMINACIÓN DE LA INCERTIDUMBRE EN LASMEDICIONES DE TEMPERATURA”…………..………………….…………...……...21

PRÁCTICA 3. “DETERMINACIÓN DE LA INCERTIDUMBRE EN LAS MEDIDASDE MASA”. ……………………………………………..……………………….……… 26

PRÁCTICA 4 “DETERMINACIÓN DE LA INCERTIDUMBRE EN LAS MEDIDASDE VOLUMEN”…...………………………………………….…………………………. 37

PRÁCTICA 5 “SOLUBILIDAD”………………………………….…………..……....... 41

PRÁCTICA 6 “PROPIEDADES DE LIQUIDOS: VISCOSIDAD”…..……………....42

PRÁCTICA 7 “MEDIDAS Y DOSIFICACIÓN DE MEDICAMENTOS”…………....45

PRÁCTICA 8 “FORMAS FARMACÉUTICAS”…………………………………........ 52

PRÁCTICA 9 “MODELOS DE SIMULACIÓN DE ABSORCIÓN Y ELIMINACIÓNDE FARMACOS”………………………………………………….……….…………….59

PRÁCTICA 10 “FARMACOCINÉTICA”………………………………………………. 63

PRÁCTICA 11 “DISPERSIONES COLOIDALES”……………………...…………….67

Presentación:

- Descripción de la asignaturaLa Fisicoquímica es una rama de la Química que estudia lamateria empleando conceptos físicos. Muchos fenómenos de lanaturaleza con respecto a la materia son de principal interésen la Fisicoquímica, además, el conocimiento de las

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propiedades fisicoquímicas de los sistemas es fundamental enel ámbito farmacéutico.

Teniendo en cuenta que esta asignatura va dirigida a alumnosde 1º curso de Farmacia, se pretende que los estudiantesadquieran unas nociones sobre termodinámica, química delestado líquido y equilibrio entre fases.

- Universidad: de Colima- Facultad: de Ciencias Químicas- Profesor que la imparte: M.C. César Octavio Moreno

Zúñiga1. Materia: Fisicoquímica Farmacéutica2. Nivel: Licenciatura 3. Semestre: Cuarto4. Créditos: 8 5. Horas teóricas: 36. Horas Prácticas: 27. Horas/Semana: 58. Materias consecutivas: Farmacia Analítica9. Materias paralelas: Bioquímica10. Materias procedentes: Química Analítica, Fisicoquímica II11. Idioma en que se imparte: castellano, materialcomplementario en inglés

Objetivos:

Tras cursar la asignatura, el alumno deberá haber adquiridolas siguientes:

Competencias generales:- Habilidades de utilización segura de sustancias químicasteniendo en cuenta sus propiedades físicas y químicasincluyendo cualquier riesgo asociado a su uso.- Capacidad de estimar los riesgos asociados a la utilizaciónde sustancias químicas y procesos de laboratorio.

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- Conocimiento de las características fisicoquímicas de lassustancias utilizadas para la fabricación de losmedicamentos.- Conocimiento de las características de las reacciones endisolución, los diferentes estados de la materia y losprincipios de la termodinámica y su aplicación a las cienciasfarmacéuticas.

Competencias conceptuales:

Tras cursar la asignatura, el alumno deberá conocer:· Los fundamentos de la termodinámica química y su aplicaciónen el estudio de los equilibrios entre fases, disoluciones yequilibrio químico,

Habilidades y actitudes· Comprender la metodología que se emplea en el estudio de laFisicoquímica y manejar adecuadamente las herramientasmatemáticas necesarias.Desarrollar la capacidad de aplicar los conocimientosadquiridos para explicar y resolver problemas relacionadoscon procesos químicos, farmacéuticos y biológicos.Saber manipular con seguridad y responsabilidad sustanciasquímicas y manejar adecuadamente el material de laboratorio.Extraer conclusiones del trabajo experimental realizado enlas prácticas de laboratorio y desarrollar el espíritucrítico y científico

Manejar la bibliografía recomendadaResultados de aprendizaje que corresponden a estos objetivos· Superar el examen de la asignatura, que constará de trespartes: preguntas de test, cuestiones yProblemas.

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· Superar el examen de prácticas, que tendrá preguntas detest y cuestiones.· Realizar correctamente un informe de las prácticasdesarrolladas durante el curso.· Resolver problemas y cuestiones en equipo y explicarlasante el resto de alumnos.

Contenido programático de la asignatura:

UNIDAD I: Propiedades físico-químicas

1.1 Importancia de la Fisicoquímica Farmacéutica1.2 Descripción de fármacos1.3 Determinación e importancia del tamaño de las partículas1.4 Polimorfismo1.5 Formación de sales1.6 Solubilidad1.7 Estabilidad1.8 Permeabilidad

UNIDAD II: Soluciones y estabilidad

2.1 Soluciones de sólidos en líquidos2.2 Velocidad de solución2.3 Efecto de la temperatura2.4 Efecto de las sales2.5 Determinación de la solubilidad2.6 Soluciones de líquidos en líquido2.7 Soluciones de gases líquidos2.8 Propiedades coligativas de las soluciones2.9 Soluciones iónicas y equilibrio electrolítico

UNIDAD III: Fenómenos de interface y reología

3.1 Tensión superficial e interfacial3.2 Fuerzas y energía de interface3.3 Fenómeno de humectación3.4 Fenómeno de adsorción

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3.5 Isotermas de adsorción3.6 Agentes tensoactivos3.7 Nociones fundamentales de reología3.8 Comportamiento Newtoniano3.9 Comportamiento no Newtoniano3.10 Viscoelasticidad3.11 Técnicas para mediciones reológicas3.12 Sistemas farmacéuticos seleccionados

UNIDAD IV: Dispersiones coloidales

4.1 Definiciones y clasificación4.2 Dispersiones liófilas 4.3 Dispersiones liófobas4.4 Soles y su preparación4.5 Purificación de soles4.6 Difusión y sedimentación4.7 Estabilización4.8 Formación de geles4.9 Coloides de asociación4.10 Aplicaciones farmacéuticas

UNIDAD V: Fenómenos de las partículas

5.1 Humectación5.2 Fuerzas intermoleculares5.3 Adsorción y energía interfacial5.4 Partículas en sistemas líquidos5.5 Cinética de floculación5.6 Crecimiento de cristales5.7 Floculación y defloculación5.8 La sedimentación y su control5.9 Sistemas emulsionados5.10 Fenómeno de coalescencia5.11 Estabilidad de las emulsiones

UNIDAD VI: Preparaciones farmacéuticas

6.1 Sólidos

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6.2 Semisólidos6.3 Líquidos6.4 Aerosoles

Actividades formativas:

Presenciales:

1. Clases teóricas en las que se explicarán los puntos másimportantes de cada tema, dando la información necesariapara que los alumnos puedan desarrollar los temas en eltiempo dedicado al estudio personal. Tiempo: 3 horassemanales.

2. Seminarios en los que se resolverán los problemas tipode la colección de problemas propuestos a los alumnos alo largo del semestre.

3. Talleres en los que se expondrán los trabajos realizadospor los alumnos.

4. Prácticas de laboratorio en las que los alumnos tendránque realizar prácticas de entre las propuestas parahacer durante el semestre. Tiempo: 2 horas semanales.

5. Trabajo dirigido durante el curso: los alumnos deberánrealizar un trabajo en grupo bajo la supervisión delprofesor, que se expondrá en clase al final de semestre.

6. Sesiones de evaluación: examen de prácticas 2 horasexamen teórico de las unidades correspondientes deaproximadamente 2 horas de duración.

Criterios de evaluación:

La calificación final se obtendrá como resultado de la sumade varias notas:

El alumno deberá realizar:

Investigación extra clase: Discusión de Grupo (Participación):Resolución de ejercicios:

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Fichas Bibliográficas: Examen:

BIBLIOGRAFÍA:

*Antón Fos, G.M.; García Doménech, R. y Moreno Frigols G.(2003). Lecciones de Introducción a laFisicoquímica. Universidad Cardenal Herrera-CEU*Barrow, G.M. (1988). Química Física. 4ª ed. Ed. Reverté.*Castellan, Gilbert W. FISICOQUIMICA 2a Edición Fondoeducativo interamericano EUA, 2000*Gareth, Morris J. FISICOQUÍMICA PARA BIÓLOGOS, Revete, 1993 *Kyle B.G CHEMICAL AND PROCESS THERMIDINAMICS. Ed. PrenticeHall. 2a edición, EUA 1992*Laidler, K.J. Physical Chemistry with BiologicalApplications. Ed. The Benjamin/Cumming Publishing.*Levenspiel Octave. FUNDAMENTOS DE TERMODINÁMICA ed. PrenticeHall. 1a edición, 1997*Levine, I.N. (2003). Fisicoquímica. 5ª ed. Ed. Mc Graw Hill.*Levine, I.N. (2005) Problemas de Fisicoquímica. Mc GrawHill-Interamericana de España*Martin, A. (1993) Physical Pharmacy. Lippincott Williams& Wilkins, Wolters KluwerCompany.*Pérez Cárdenas Salvador. FUNDAMENTOS DE TERMODINÁMICA Ed.Trillas 1a edición, México 1992*Petrucci R.H., Harwood W.S. and Herring F.G. (2003). Químicageneral. 8ª ed. Prentice Hall.*Sanz Pedrero, P. (1996). Fisicoquímica para Farmacia yBiología. Ed. Ediciones Científicas y

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Técnicas, S.A., Barcelona.*Sherwin Keith INTRODUCCIÓN A LA TERMODINÁMICA Ed. Addison-Wesley Iberoamericana 2a edición, EUA 1995*Van Ness Abbott Smith INTRODUCCIÓN A LA TERMODINÁMICA ENINGENIERÍA QUÍMICA Ed. Mc Graw Hill 5 ª EDICIÓN, 1999

Práctica 1“INTRODUCCIÓN A LA METROLOGÍA Y NORMALIZACIÓN”

Objetivo: Dar a los alumnos una visión general de losprincipales conceptos de metrología y normalización. Esto conla finalidad de establecer una base de conocimientosuficiente que permita a los estudiantes el manejo adecuadode los instrumentos y equipos de medición que más comúnmentese utilizan en los laboratorios de Fisicoquímica.

Etimológicamente, la palabra Metrología proviene de losvocablos griegos metros medida y logos tratado. La concepción dela metrología debe, en un principio, ser tan antigua como lahumanidad misma y está unida a preguntas fundamentales como,tengo mucho, tengo poco, no tengo nada. De la misma maneralas divisiones principales de la metrología corresponden alas nociones cerca-lejos, rápido-lento, liviano-pesado,claro-oscuro, duro-suave, frío-caliente, silencio-ruido.Todas estas expresiones reflejan la necesidad del ser humanode cuantificar todo aquello que lo rodea, primero de manera

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individual y después como sociedades, naciones y regiones delmundo, a través de comparaciones con unidades generalmenteaceptadas.

Debido a lo anterior se puede definir a la Metrología como laCiencia de las Mediciones, y que medir es comparar con algo(unidad) que se tomó como base de comparación. Para finesprácticos se puede distinguir los siguientes campos deaplicación de la metrología:

Metrología científicaEs el conjunto de acciones que persiguen el desarrollo depatrones primarios de medición para las unidades de base yderivadas del Sistema Internacional de Unidades, SI.

Metrología industrialLa función de la metrología industrial reside en lacalibración, control y mantenimiento adecuados de todos losequipos de medición empleados en producción, inspección ypruebas. Esto con la finalidad de que pueda garantizarse quelos productos están de conformidad con normas. El equipo secontrola con frecuencias establecidas y de forma que seconozca la incertidumbre de las mediciones. La calibracióndebe hacerse contra equipos certificados, con relación válidaconocida a patrones, por ejemplo los patrones nacionales dereferencia.

Metrología legalSegún la Organización Internacional de Metrología Legal(OIML) es la totalidad de los procedimientos legislativos,administrativos y técnicos establecidos por, o por referenciaa, autoridades públicas y puestas en vigor por su cuenta conla finalidad de especificar y asegurar, de forma regulatoriao contractual, la calidad y credibilidad apropiadas de lasmediciones relacionadas con los controles oficiales, elcomercio, la salud, la seguridad y el ambiente.

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En la actualidad el Sistema Internacional de Unidadesreconoce las siguientes unidades como fundamentales, ya queno se basan en otras unidades para su definición.

Magnitud UnidadLongitud Metro

Masa KilogramoTiempo Segundo

Temperatura KelvinIntensidad luminosa CandelaCorriente eléctrica AmpereCantidad de Sustancia Mol

Frecuentemente es necesario referirse a otras unidades demedida diferentes a las unidades fundamentales, estas son lasunidades derivadas que se forman a partir de las unidadesfundamentales por la aplicación de algoritmos establecidoscon la finalidad de obtener unidades que se puedan aplicar enlos casos no previstos por las unidades fundamentales. Elconjunto de unidades de media aceptado en la mayoría de lospaíses se le conoce como Sistema Internacional de Unidades(SI).

Sistema Internacional de Unidades.Estudios arqueológicos han encontrado que civilizaciones muyantiguas tenían ya los conceptos de pesar y medir. Muy prontodebe haberse hecho necesario disponer, además, de medidasuniformes que permitieran el intercambio comercial, ladivisión de territorios, la aplicación de impuestos. Laaparición de sistemas de pesas y medidas se pierde en eltiempo. No conocemos lo que pudo haberse dado en el LejanoOriente; sin embargo, aparecen sin lugar a duda en lacivilización Mesopotámica y - desde luego - es claro que la

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construcción de las pirámides de Egipto (3000 a 1800 A.C.)demandó elaborados sistemas de medición.

En particular conocemos, y en cierta forma aún se emplean,las mediciones lineales que se usaron antiguamente en Egipto(el jeme, la cuarta, el palmo, el codo, el pie). También enEgipto se emplearon balanzas para pesar metales preciosos ygemas. Después, al aparecer las monedas como elemento deintercambio comercial, éstas fueron simplemente piezas de oroo plata con su peso estampado. Dieron origen a un sistemamonetario que se extendió por todo el Mediterráneo.

Nuestra forma de medir el tiempo tiene su origen en elsistema sexagesimal desarrollado en Mesopotamia y nuestrocalendario de 365 días se deriva originalmente del calendarioegipcio. Posteriormente, la conquista romana de gran partedel continente europeo originó la divulgación de los sistemasde pesas y medidas. Para principios del segundo milenio, lasdiferentes medidas en uso habían proliferado de formaincontrolable. Se tenía, por ejemplo, diferentes medidas decapacidad según el producto de que se tratase ya fuese vino ocerveza, trigo o cebada. A veces las medidas variaban deprovincia a provincia o de ciudad a ciudad. Inglaterrautilizaba medidas de origen anglosajón y buscó la forma demejorar y simplificar su sistema.

Durante varios siglos el sistema libra-pie-segundo fue elsistema de preferencia en los países de habla inglesa y anivel mundial para ciertas ramas comerciales y técnicas; a lafecha no ha sido del todo descartado y sigue siendo empleadoen diversas actividades en muchos países. Por su parte,Francia creó y desarrolló un sistema, simple y lógico, basadoen los principios científicos más avanzados que se conocíanen esa época (finales del Siglo XVIII) - el sistema métricodecimal que entró en vigor durante la Revolución Francesa.

Su nombre viene de lo que fue su unidad de base: el metro, enfrancés mètre, derivado a su vez del griego metros que

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significa medida, y del uso del sistema decimal paraestablecer múltiplos y submúltiplos. En su versión primera,el metro se definió como la diezmillonésima parte de lalongitud de un cuadrante del meridiano terrestre y sedeterminó midiendo un arco de meridiano entre Dunkerque enFrancia y Barcelona en España. La historia, las vicisitudes,el desarrollo y la aplicación de este sistema han sidoampliamente documentados.

Los metrólogos siguen muy activos y son importantes loscambios y mejoras que se dan en todos los aspectosrelacionados con mediciones. La creciente colaboración entremetrólogos de diversos países está, por su parte, ayudando acrear enfoques y formas de trabajo aceptados a nivelinternacional. Los métodos uniformes de medición se hanestablecido para que todos podamos trabajar sobre la base deuna misma magnitud o unidad conocida y asegurar que losresultados de toda calibración, verificación y ensayo, encualquier laboratorio o empresa, garantice la compatibilidady la calidad.

En la actualidad, en consonancia con el enfoque global, cadavez son más los países que están adoptando por ley el SistemaInternacional de Unidades SI, basado en el sistema métricodecimal, con la consiguiente adopción de los patrones ytécnicas de medición correspondientes.

Cuarenta y ocho naciones han suscrito el Tratado de laConvención del Metro, en el que se adoptó el SistemaInternacional de Unidades (SI). La Convención otorgaautoridad a la Conférence Générale des Poids et Mesures (CGPM– Conferencia General de Pesas y Medidas), al ComitéInternational des Poids et Mesures (CIPM – ComitéInternacional de Pesas y Medidas) y al Bureau Internationaldes Poids et Mesures (BIPM – Oficina Internacional de Pesas yMedidas), para actuar a nivel internacional en materia demetrología.

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La CGPM está constituida por representantes de los paísesmiembros y se reúne cada cuatro años en París, Francia; enella se discuten y examinan los acuerdos que aseguran elmejoramiento y diseminación del Sistema Internacional deUnidades (SI); se validan los avances y los resultados de lasnuevas determinaciones metrológicas fundamentales y lasdiversas resoluciones científicas de carácter internacional,y se adoptan las decisiones relativas a la organización ydesarrollo del BIPM.

Para asegurar la unificación mundial de las medicionesfísicas, el BIPM:

establece los patrones fundamentales y las escalas delas principales magnitudes físicas,

efectúa y coordina las determinaciones relativas a lasconstantes físicas,

conserva los prototipos internacionales, coordina las comparaciones de patrones mantenidos en los

laboratorios nacionales de metrología, asegura la coordinación de las técnicas relacionadas con

las mediciones.

En este punto es importante destacar que entre países hayligeras diferencias en la aplicación del sistemainternacional de unidades de medida, en México la norma quese aplica es la NOM-008-SCFI-2002.

Vocabulario Internacional de Metrología.Para poderse entender, los metrólogos utilizan un léxicoacordado internacionalmente por medio del VocabularioInternacional de Metrología, VIM (54); algunas de lasdefiniciones más usuales se dan a continuación.

Magnitud (medible)Atributo de un fenómeno, de un cuerpo o de una substancia,que es susceptible de distinguirse cualitativamente y dedeterminarse cuantitativamente.

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Magnitud de baseUna de las magnitudes que, en un sistema de magnitudes, seadmiten por convención como funcionalmente independientesunas de otras.

Magnitud derivadaUna magnitud definida, dentro de un sistema de magnitudes, enfunción de las magnitudes de base de dicho sistema.

Dimensión de una magnitudExpresión que representa una magnitud de un sistema demagnitudes como el producto de potencias de factores querepresentan las magnitudes de base de dicho sistema.

Magnitud de dimensión uno (adimensional)Magnitud cuya expresión dimensional, en función de lasdimensiones de las magnitudes de base, presenta exponentesque se reducen todos a cero.

Unidad (de medida)Una magnitud particular, definida y adoptada por convención,con la cual se comparan las otras magnitudes de igualnaturaleza para expresarlas cuantitativamente en relación adicha magnitud.

Unidad (de medida) de baseUnidad de medida de una magnitud de base en un sistema dadode magnitudes.

Valor (de una magnitud)Expresión cuantitativa de una magnitud en particular,generalmente bajo la forma de una unidad de medidamultiplicada por un número.

Medición

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Conjunto de operaciones que tienen por finalidad determinarel valor de una magnitud.

MensurandoMagnitud dada, sometida a medición.

Exactitud de mediciónGrado de concordancia entre el resultado de una medición y elvalor verdadero (o real) de lo medido (el mensurando).

Repetibilidad (de los resultados de mediciones)Grado de concordancia entre los resultados de medicionessucesivas de un mismo mensurando, llevadas a cabo totalmentebajo las mismas condiciones de medición.

ReproducibilidadGrado de concordancia entre los resultados de las medicionesde un mismo mensurando, llevadas a cabo haciendo variar lascondiciones de medición.

IncertidumbreParámetro, asociado al resultado de una medición, quecaracteriza la dispersión de los valores que, con fundamento,pueden ser atribuidos al mensurando.

Medida materializadaDispositivo destinado a reproducir o a proveer de formapermanente durante su empleo, uno o varios valores conocidosde una magnitud dada.

PatrónMedida materializada, aparato de medición, material dereferencia o sistema de medición, destinado a definir,realizar, conservar o reproducir una unidad o uno o variosvalores de una magnitud para servir de referencia. Lospatrones pueden ser internacionales (reconocidos por acuerdo

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internacional) y nacionales (reconocidos por acuerdonacional).

Patrón primarioPatrón que se designa o se recomienda por presentar las másaltas calidades metrológicas y cuyo valor se establece sinreferirse a otros patrones de la misma magnitud.

Patrón secundarioPatrón cuyo valor se establece por comparación con un patrónprimario de la misma magnitud.

Patrón de referenciaPatrón, generalmente de la más alta calidad metrológicadisponible en un lugar u organización dados, del cual sederivan las mediciones que se hacen en dicho lugar uorganización.

Patrón de trabajoPatrón utilizado corrientemente para controlar medidasmaterializadas, aparatos de medición o materiales dereferencia.

Patrón de transferenciaPatrón empleado como intermediario para comparar patronesentre sí.

Trazabilidad1Propiedad del resultado de una medición o del valor de unpatrón de estar relacionado a referencias establecidas,generalmente patrones nacionales o internacionales, por mediode una cadena continúa de comparaciones, todas ellas conincertidumbres establecidas.

Material de referencia (MR)Material o substancia que tiene uno (o varios) valor(es) desu(s) propiedad(es) suficientemente homogéneo(s) y biendefinido(s) para permitir su utilización como patrón en la

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calibración de un aparato, la evaluación de un método demedición o la atribución de valores a los materiales.

Material de referencia certificado (MRC)

1 En español, el término correcto es rastreabilidad y notrazabilidad, pero el primero se conserva debido a su uso tanextendido en los organismos de metrología de los países dehabla hispana.Material de referencia provisto de un certificado, para elcual uno o más valores de sus propiedades está certificadopor un procedimiento que establece su enlace con unarealización exacta de la unidad bajo la cual se expresan losvalores de la propiedad y para el cual cada valor certificadocuenta con una incertidumbre a un nivel de confiabilidadseñalado.

Introducción al Cálculo de la Incertidumbre de lasMediciones.En esta sección se establecen los principios y los requisitospara la evaluación de la incertidumbre en procesos demedición y para la expresión de dicha incertidumbre en loscertificados de calibración. El enfoque que adopta lapresente discusión es de carácter general, a fin de abarcartodas las áreas de medición. El método descrito puedecomplementarse con recomendaciones más concretas para cadaárea, de manera que la información sea más fácil de aplicar.Al desarrollar estas directrices complementarias, deberánobservarse los principios generales aquí expuestos, paraasegurar una armonía suficiente entre las diferentes áreas.

El tratamiento que se propone en este documento secorresponde con el del documento Guide for the Expression ofUncertainty in Measurement publicado por primera vez en 1993 ennombre de BIPM, IEC, IFFC, ISO, IUPAC, IUPAP y OIML. Pero

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mientras que establece normas generales para la evaluación yla expresión de la incertidumbre de medida que puedenaplicarse en la mayoría de los campos de mediciones físicas,este documento se centra en el método más adecuado para lasmediciones realizadas por laboratorios de calibración ydescribe una forma armonizada y clara de evaluar y expresarla incertidumbre de medida. Se abordan los siguientes temas:

Definiciones básicas; Métodos para evaluar la incertidumbre de medida de las

magnitudes de entrada; Relación entre la incertidumbre de medida de la magnitud

de salida y la incertidumbre de medida de las magnitudesde entrada;

Incertidumbre expandida de medida de la magnitud desalida;

Expresión de la incertidumbre de medida; Procedimiento, paso a paso, para calcular la

incertidumbre de medida.

Ideas Generales y DefinicionesLa expresión del resultado de una medición está completa sólocuando contiene tanto el valor atribuido al mensurando comola incertidumbre de medida asociada a dicho valor. En elpresente manual, todas las magnitudes que no se conocenexactamente se tratan como variables aleatorias, incluso lasmagnitudes de influencia que pueden afectar al valor medido.

La incertidumbre de medida es un parámetro, asociado alresultado de una medición, que caracteriza la dispersión delos valores que pueden atribuirse razonablemente almensurando. En el presente documento, se utilizará el términoabreviado incertidumbre en lugar de incertidumbre de medidasiempre que no exista el riesgo de equívocos.

Los mensurandos son las magnitudes particulares objeto de unamedición. En los procesos de medición, es frecuente que sólose disponga de un mensurando o magnitud de salida Y, que

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depende de una serie de magnitudes de entrada Xi (i =1, 2,..., N), deacuerdo con la relación funcional

Y=ƒ(X1, X2, X3,…Xn) (1)

La función modelo f representa el procedimiento de medición yel método de evaluación. Describe cómo se obtienen losvalores de la magnitud de salida Y a partir de los valores delas magnitudes de entrada.

En la mayoría de los casos, la función modelo corresponde auna sola expresión analítica, pero en otros casos senecesitan varias expresiones de este tipo que incluyancorrecciones y factores de corrección de los efectossistemáticos, en cuyo caso existe una relación más complicadaque no se expresa explícitamente como una función. Es más, fpuede determinarse experimentalmente, existir sólo como unalgoritmo de cálculo que deba ser numéricamente evaluado, oser una combinación de todo ello.

El conjunto de magnitudes de entrada Xi puede agruparse en doscategorías, según la forma en que se haya calculado el valorde la magnitud y la incertidumbre asociada al mismo:

Magnitudes cuyo valor estimado y cuya incertidumbreasociada se determinan directamente en la medición.Estos valores pueden obtenerse, por ejemplo, a partir deuna única observación, observaciones reiteradas ojuicios basados en la experiencia. Pueden exigir ladeterminación de correcciones de las lecturas delinstrumento y de las magnitudes de influencia, como latemperatura ambiental, la presión barométrica o lahumedad relativa;

Magnitudes cuyo valor estimado e incertidumbre asociadase incorporan a la medición desde fuentes externas,tales como magnitudes asociadas a patrones de medidacalibrados, materiales de referencia certificados odatos de referencia obtenidos de manuales.

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Se supone que los valores de entrada son estimaciones óptimasen las que se han corregido todos los efectos significativospara el modelo. De lo contrario, se habrán introducido lascorrecciones necesarias como magnitudes de entradadiferentes.

En el caso de las variables aleatorias, la varianza de sudistribución o la raíz cuadrada positiva de la varianza,llamada desviación típica, se utiliza como medida de ladispersión de los valores. La incertidumbre típica de medidaasociada a la estimación de salida o al resultado de lamedición y, expresada por u(y), es la desviación típica delmensurando Y. Se determina a partir de los valores estimadosxi de las magnitudes de entrada i y sus incertidumbres típicasasociadas u(xi). La incertidumbre típica asociada a un estimadotiene la misma dimensión que éste. En algunos casos, puedeutilizarse la incertidumbre típica relativa de medida, que esla incertidumbre típica de medida asociada a un estimadodividida por el módulo de dicho estimado y, por consiguiente,es adimensional. Este concepto no es aplicable cuando elestimado es igual a cero.

Evaluación de la Incertidumbre de Medida. ConsideracionesGeneralesLa incertidumbre de medida asociada a las estimaciones deentrada se evalúa utilizando uno de los siguientes métodos:“Tipo A” o “Tipo B”. La evaluación Tipo A de la incertidumbretípica es el método de evaluar la incertidumbre mediante elanálisis estadístico de una serie de observaciones.

En este caso, la incertidumbre típica es la desviación típicaexperimental de la medida que se deriva de un procedimientopromediado o de un análisis de regresión. La evaluación TipoB de la incertidumbre típica es el método de evaluar laincertidumbre mediante un procedimiento distinto al análisisestadístico de una serie de observaciones. En este caso, la

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estimación de la incertidumbre típica se basa en otrosconocimientos científicos.Evaluación Tipo A de la Incertidumbre Típica.La evaluación Tipo A de la incertidumbre típica se utilizacuando se han realizado n observaciones independientes de unade las magnitudes de entrada Xi bajo las mismas condiciones demedida. Si este proceso de medida tiene suficienteresolución, se podrá observar una dispersión o fluctuación delos valores obtenidos.

Supóngase que la magnitud de entrada xi, medida repetidasveces, es la magnitud X. Con n (n >1) observacionesestadísticamente independientes, el valor estimado de lamagnitud X es X, la media aritmética o el promedio de todoslos valores observados

x=X1+X2+X3+…+Xnn

1n=∑

i=1

nXi (2)

La incertidumbre de medida asociada al estimado X, se evalúade acuerdo con uno de los métodos siguientes:

(a) El valor estimado de la varianza de la distribución deprobabilidad es la varianza experimental:

s²= 1n−1∑i=1

n(Xi−Ẋ )² (3)

Su raíz cuadrada (positiva) se denomina desviación típicaexperimental. La mejor estimación de la varianza de la mediaaritmética es la varianza experimental de la mediaaritmética, que viene dada por

s=√ 1n−1∑i=1

n(Xi−Ẋ )(4)

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Advertencia: Generalmente, cuando el número n de medicionesrepetidas es pequeño (n <10), la evaluación Tipo A de laincertidumbre típica, expresada por la ecuación (4) puede noser fiable. Si resulta imposible aumentar el número deobservaciones, tendrán que considerarse otros métodosdescritos en el texto para evaluar la incertidumbre típica.

(b) Cuando una medición está correctamente caracterizada ybajo control estadístico, es posible que se disponga de unaestimación combinada de la varianza que caracterice mejor ladispersión que la desviación típica estimada a partir de unnúmero limitado de observaciones. Si, en ese caso, el valorde la magnitud de entrada X se calcula como la mediaaritmética X de un pequeño número n de observacionesindependientes, la varianza de la media aritmética podráestimarse como

UA= s√n

t(5)

La incertidumbre típica se deduce de este valor utilizando laecuación (3.4).

Evaluación Tipo B de la Incertidumbre TípicaLa evaluación Tipo B de la incertidumbre típica es laevaluación de la incertidumbre asociada a un estimado xi deuna magnitud de entrada Xi por otros medios distintos alanálisis estadístico de una serie de observaciones. Laincertidumbre típica U(xi) se evalúa aplicando un juiciocientífico basado en toda la información disponible sobre laposible variabilidad de Xi. Los valores que caigan dentro deesta categoría pueden derivarse de:

Datos obtenidos de mediciones anteriores;

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Experiencia o conocimientos generales sobre elcomportamiento y las propiedades de los materiales einstrumentos relevantes;

Especificaciones de los fabricantes; Datos obtenidos de calibraciones y de otros

certificados; Incertidumbres asignadas a los datos de referencia

obtenidos de manuales.

El uso apropiado de la información disponible para unaevaluación Tipo B de la incertidumbre típica de mediciónexige un juicio basado en la experiencia y en conocimientosgenerales. Es una destreza que puede adquirirse con lapráctica. Una evaluación Tipo B de la incertidumbre típicaque tenga una base sólida puede ser tan fiable como unaevaluación Tipo A, especialmente cuando ésta se basa sólo enun número comparativamente pequeño de observacionesestadísticamente independientes.

Deben distinguirse los siguientes casos:

(a) Cuando sólo se conoce un valor único de la magnitudXi, por ejemplo, el valor de una única medición, el valorresultante de una medición previa, un valor dereferencia obtenido de la literatura o el valor de unacorrección, este valor debe utilizarse como xi. Laincertidumbre típica U(xi) asociada a xi debe adoptarsesiempre que se conozca.

En caso contrario, debe calcularse a partir de datosinequívocos sobre la incertidumbre. Si no se dispone de estetipo de datos, la incertidumbre tendrá que estimarse sobre labase de la experiencia.

(b) Cuando se pueda suponer una distribución deprobabilidad para la magnitud Xi, ya sea basándose en lateoría o en la experiencia, la expectativa o valor esperado yla raíz cuadrada de la varianza de su distribución deben

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tomarse como el estimado xi y la incertidumbre típica asociadaU(xi), respectivamente.

Estimación de la incertidumbre combinada de medida.Para la obtención de la incertidumbre combinada se requiereasumir un modelo matemático que defina el proceso demedición, una vez que se ha definido este modelo matemáticose obtienen las derivadas parciales de esta expresión conrespecto a cada una de las variables involucradas en elproceso de medición.

Las derivadas anteriormente obtenidas se utilizan paraaplicar la ley de la propagación de la incertidumbre.

¿C¿2¿∑i=1

n [ ∂f∂Xi ]¿xi¿2❑❑

¿ (6)

Incertidumbre Expandida de MedidaEn EAL, se ha decidido que los laboratorios de calibraciónacreditados por miembros de EAL deben obtener unaincertidumbre expandida de medida U, que se calculamultiplicando la incertidumbre típica u(y) de la estimación desalida y por un factor de cobertura k.

U=k x Uc (7)

Cuando se puede atribuir una distribución normal (gausiana)al mensurando y la incertidumbre típica asociada a laestimación de salida tiene la suficiente fiabilidad, debeutilizarse el factor de cobertura usual k = 2. La incertidumbreexpandida asociada corresponde a una probabilidad decobertura de, aproximadamente, un 95%. Estas condiciones secumplen en la mayoría de los casos encontrados en lostrabajos de medición.

27


Expresión de la Incertidumbre de Medida en los Certificadosde Calibración.En los certificados de calibración y en los informes de losresultados de un proceso de medición, el resultado completode la medición, que consiste en el estimado y del mesurando yla incertidumbre expandida asociada U debe expresarse en laforma (y±U). También debe incluirse una nota explicatoria que,en el caso general, debería tener el siguiente contenido:

“La incertidumbre expandida de medida se ha obtenidomultiplicando la incertidumbre típica de medición por elfactor de cobertura k=2 que, para una distribución normal,corresponde a una probabilidad de cobertura deaproximadamente el 95%. La incertidumbre típica de medida seha determinado conforme al documento EAL-R2.”

Sin embargo, cuando se haya seguido el procedimiento descritoen el Anexo E, la nota explicatorio debería decir losiguiente:

“La incertidumbre expandida de medida se ha obtenidomultiplicando la incertidumbre típica de medida por el factorde cobertura k = XX que, para un distribución de t de Student convef = YY grados efectivos de libertad, corresponde a unaprobabilidad de cobertura de aproximadamente el 95%. Laincertidumbre típica de medición se ha determinado conformeal documento EAL-R2.”

Práctica 228

Evaluación: _________ Vo. Bo. del catedrático: _____________ Lugar y Fecha:_________


“DETERMINACIÓN DE LA INCERTIDUMBRE EN LAS MEDICIONES DETEMPERATURA”

OBJETIVO: Ayudar al alumno a diferenciar los diferentes tiposde termómetros utilizados en las mediciones de parámetros fisicoquímicos, así como proporcionarle criterios para la correcta selección.

En el caso de las mediciones de la característica llamadatemperatura, lo que buscamos es un indicador del calor deun cuerpo dado. Pero calor no es lo mismo que temperatura.Podríamos definir calor como una forma de energía asociadacon y proporcional al movimiento molecular. Lo queconocemos por temperatura es realmente el valor de lalectura de un aparato medidor como por ejemplo untermómetro; por ello decimos que la manifestación delcalor es la temperatura.

Definición internacional de la unidad de medida detemperatura

La definición de la unidad de medida de temperatura tieneuna larga y compleja historia. Ya en 1742 Anders Celsiuspropuso una escala centígrada de temperatura basada en elagua con el cero en el punto de congelación y un valor de100 en el punto de ebullición.

El BIPM (19) recoge el historial a partir de la escalanormal de hidrógeno de 1878 hasta la actual escalainternacional de temperatura (EIT-90 o ITS-90) de 1990.Sin embargo, es interesante notar que transcurrió un siglohasta que, en 1954, la 10a CGPM (Conferencia General dePesas y Medidas) adoptó la propuesta hecha en 1854 porWilliam Thomson Kelvin de definir la unidad de temperaturatermodinámica (actualmente nombrada en su honor) entérminos del intervalo entre el cero absoluto y un únicopunto fijo. La definición actual fue aprobada por la 13ªConferencia General de Pesas y Medidas, en 1967.

Definición de la magnitud.

29


La unidad base de temperatura termodinámica es el Kelvin(símbolo K) que se define como la fracción 1/273,16 de latemperatura termodinámica del punto triple del agua. llamadopunto triple del agua es el punto donde es posible elequilibrio o coexistencia de la sustancia - agua en este caso- en sus estados sólido, líquido y gaseoso.

Al hablar de escalas de temperatura, es común encontrarreferencias a la temperatura termo dinámica, objeto de ladefinición internacional y, además, a la escala práctica detemperatura. La escala práctica o de Celsius, antes conocidacomo de grados centígrados, es la más utilizada. Su puntocero es la temperatura de congelación del agua y al punto deebullición del agua se le define como 100 oC, ambos medidosbajo determinadas condiciones. Por debajo del cero de estaescala, las temperaturas tienen valor negativo; por ellodecimos comúnmente que en un invierno crudo, las temperaturaspueden bajar a menos cuarenta grados (grados Celsius). Por suparte, la escala de temperatura termodinámica, que pordefinición se expresa en Kelvin, tiene su punto cero en elllamado cero absoluto y equivale a -273,16 oC. Esta escala notiene por lo tanto valores negativos y los intervalos son losmismos que los de la escala Celsius. Los termometristasexpresan generalmente las temperaturas menores de 0 °C enkelvin y las mayores de 0 °C en grados Celsius. A menudo,hacen también la salvedad de que el punto de congelación delagua a presión atmosférica normal, 0 oC, ocurre realmente a273,15 K mientras que el punto triple del agua ocurre a273,16 K, equivalente a 0,01 oC.

Patrones La materialización de la escala internacional de

temperatura EIT-90, constituye el patrón para la unidad detemperatura. Su propósito es especificar procedimientos ytermómetros prácticos internacionalmente acordados, quepermitan a los laboratorios nacionales materializar la escalay determinar valores altamente reproducibles. Estamaterialización se logra por medio de una serie de celdas

30


selladas, que contienen una sustancia pura, en condicionestales que pongan a la sustancia en cierto estado al quecorresponde una temperatura dada, que representa un puntofijo de definición. Estos puntos fijos de definición seseleccionaron originalmente para que la escala se conformaralo más posible a la escala termodinámica. Los datoscorrespondientes están recogidos en el documento legalconocido como EIT-90. La 21ª Conferencia General de Pesas yMedidas, en octubre de 1999, encargó al comité internacionalcorrespondiente los trabajos que sirvan de base para extenderla EIT-90 por debajo de su actual límite inferior de 0,65 K.

Cuestionario previo. 1. ¿Qué diferencia existe entre los conceptos temperatura ycalor? 2. ¿Qué tipo de instrumentos se utilizan en la medición detemperatura? 3. En la siguiente imagen ¿cuál es la lectura correcta deltermómetro? 4. En la siguiente imagen ¿cuál es la lectura correcta deltermómetro? 5. Si debes hacer una confirmación de la confiabilidad de untermómetro, ¿Qué tipo de sistema fisicoquímico utilizaríaspara realizar esta verificación? 6. En que instrumento confiarías más, un termómetro digital,un termopar, un termómetro de líquido en vidrio con divisiónmínima de 1 °C, un termómetro de mercurio de división mínimade 0,1 °C o un termómetro de mercurio con división mínima de1°C. Ordena estos instrumentos de mayor a menor grado deconfianza y explica el por qué de tu decisión.

31


Materiales y Sustancias: Termómetro digital, conresolución de 0,1 °C Termopar, con resoluciónde 0,1°C. Termómetro de líquido envidriocon resolución de 1°C Termómetro de mercurio,con resolución de 1°C Termómetro de mercurio,con resolución de 0,1°C. Frasco Dewar de 500 mL decapacidad

Parrilla de calentamientoy agitación Agitador magnético. Soporte universal. Pinza para buretas. Vaso de precipitados de 1 L de capacidad. Matraz Erlenmeyer de 500 mL de capacidad. Agua destilada. Hielo molido

Procedimiento Experimental. 1. Se llena el frasco Dewar con el hielo molido y se colocan

los termómetros en el mismo, cuidando de colocarlosadecuadamente dependiendo de si son termómetros deinmersión parcial o inmersión completa.

2. Una vez estabilizada la lectura de los termómetros estase anota en la tabla correspondiente (tabla 1).

3. Con precaución se calienta el agua destilada hastaebullición y con ayuda del soporte universal y la pinzapara buretas se colocan en el agua, cuidando de hacerlode acuerdo con el tipo de termómetro del que se trate.

4. Una vez estabilizada la lectura esta se anota en latabla correspondiente (tabla 1).

5. Se repiten los pasos 1 a 4 hasta completar un total de10 lecturas de los termómetros en hielo y 10 lecturas delos mismos en agua ebullendo.

Tratamiento matemático.

32


Para determinar la incertidumbre en la medición detemperatura se realizan los siguientes pasos.

a) Se determina el valor promedio de las lecturas de cadauno de los instrumentos de medida utilizados por mediode la siguiente ecuación.

x=X1+X2+X3+…+Xnn

1n=∑

i=1

nXi

b) Utilizando el valor promedio calculado en el pasoanterior se determina la desviación estándar en lasmediciones de cada uno de los instrumentos de medida.

s=√ 1n−1∑i=1

n(Xi−Ẋ )

c) Se realiza el cálculo de la incertidumbre tipo A de lasmediciones de temperatura para cada uno de losinstrumentos de medida utilizando la siguiente ecuación.

UA= s√n

t

d) Realiza los cálculos anteriores utilizando todos losvalores de las lecturas obtenidas con todos losinstrumentos de medida.

e) Realiza la gráfica comparativa de valores promedio detemperatura tanto para los valores en la temperatura delbaño de hielo como para el agua ebullendo.

RESULTADOS.

Tabla 1. Condensado de lecturas de los termómetros utilizadosen la práctica.

Lectura Digital

Líquido/Vidrio

T. Hg Res.0,1 ºC

T. Hg. Res.1 ºC

Termopar

1234

33


5678910PromedioDesv. Std.Incertidumbre

CUESTIONARIO.1. ¿Se cumplieron tus expectativas con respecto a laconfiabilidad de los instrumentos de medida que utilizaste enesta práctica? Explica en que difirieron estas con respecto alos resultados obtenidos.

2. Si requieres realiza mediciones de temperatura en pequeñosrecipientes, ¿cuál de los instrumentos analizados en estapráctica utilizarías?

3. En mediciones de temperatura que requieren de una altaexactitud, ¿cuál de los instrumentos analizados en estapráctica utilizarías?

4. De acuerdo con lo realizado en esta práctica, ¿cuálesserías los cuidados requeridos en las mediciones de

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temperatura que se requieren para poder confiar en losresultados obtenidos?

5. Describe las características necesarias que tendrías encuenta si se te pidiera construir un termómetro.

Práctica 3“DETERMINACIÓN DE LA INCERTIDUMBRE EN LAS

MEDIDAS DE MASA”.

El objetivo esta práctica es proporcionar al alumno lasnociones básicas en la determinación de la incertidumbre enlas medidas de masa, así como las habilidades necesarias para

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el manejo óptimo de los instrumentos de medida utilizados enla determinación de masa.

La masa de un cuerpo se manifiesta de dos maneras; una es enel cambio de estado de movimiento (inercia) y la otra es enla atracción entre los cuerpos. Supongamos un túnel al vacío,con un plano que sirva de pista, con la cara superiorperfectamente lubricada de forma que, al colocar un objetosobre esa superficie y al desplazarlo, no exista fricciónentre la superficie y el objeto. Entonces, si el objeto estáen reposo y lo ponemos en movimiento, el esfuerzo necesariopara moverlo sería una manifestación de la masa del objeto.En el mismo túnel y en las mismas condiciones, si retiramosla pista, el objeto cae atraído por el planeta Tierra y éstasería la otra manifestación de la masa del objeto. En amboscasos, tanto la medida del esfuerzo para mover el objeto comola medida de la caída serían la medida de la masa del objeto.Dicho de otra forma, la masa es la cantidad de materiacontenida en un volumen determinado mientras que el peso esel resultado de la atracción de la Tierra sobre esa masa.

Definición internacional de la unidad de masa La unidad de masa, el kilogramo, se definió

originalmente como la masa de un litro de agua a 4°C. Semodificó esta definición en vista de las dificultadesprácticas de obtener agua pura y por el hecho de que ladefinición involucraba otra magnitud, a saber latemperatura. Podría argumentarse que el kilogramo es unmúltiplo del gramo y que por lo tanto es éste el quedebe constituir la unidad. En efecto esto ha sidoanalizado por los metrólogos pero por razones prácticasse acordó seguir considerando el kilogramo como launidad de masa. Como, con los actuales conocimientoscientíficos, no se ha podido definir aún la unidad demasa en función de las constantes universales,actualmente se define ésta con base en un artefacto oprototipo, por acuerdo de las 1ª y 3ª ConferenciaGeneral de Pesas y Medidas, de 1889 y 1901respectivamente.

36


Sin embargo, la 21ª Conferencia General de Pesas y Medidas,en octubre de 1999(13), acordó “recomendar que loslaboratorios nacionales continúen sus esfuerzos para refinarexperimentos que vinculen la unidad de masa a constantesfundamentales o atómicas con miras a una futura redefinicióndel kilogramo.”

Definición de la magnitud El kilogramo (símbolo kg) es la unidad de masa; es

igual a la masa del prototipo internacional del kilogramo.

Patrones El prototipo internacional es un cilindro de

treinta y nueve milímetros de altura y treinta y nuevemilímetros de diámetro, hecho de una aleación connoventa por ciento de platino y diez por ciento deiridio. Tiene una densidad aproximada de veintiún gramosy medio por centímetro cúbico. Se considera como elúnico patrón primario de masa.

El prototipo original – kilogramme des Archives, fabricado enla misma época que el mètre des Archives, se considera patrónhistórico.

En 1889, de una misma colada, se prepararon: el kilogramointernacional, cuatro testigos y patrones nacionales(originalmente 40 de ellos para llenar las necesidades de lospaíses signatarios de la Convención del Metro). Estos, y losfabricados subsecuentemente por el BIPM, son a vecesconocidos como “kilogramo NoX”, donde “x” es el número deidentificación de uno de esos patrones. Debido a que ladefinición y construcción de la unidad se basan en unartefacto, la unidad nunca podrá ser transferida con mayorexactitud que la que permita la comparación de masas con elprototipo internacional de masa. Considerando laslimitaciones de las comparaciones, se ha estructurado unajerarquía de patrones, con las siguientes característicasobligadas, que se expone a continuación:

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PROTOTIPO INTERNACIONAL DEL KILOGRAMO

Material: Platino-Iridio; Densidad: 21,5 g cm-3

PATRONES DE REFERENCIA DEL BIPM Material: Platino-Iridio.

PROTOTIPOS NACIONALES Material:Platino-Iridio.

PATRONES PRIMARIOS NACIONALES

Material: Acero (Latón) Densidad: 8,0 g cm-3 (8,4 g

cm-3) PATRONES SECUNDARIOS NACIONALES

Material: Acero (Latón) PATRONES DE REFERENCIA

PATRONES DE TRABAJO Exactitud El patrón actual del kilogramo permite medir la masa con unaexactitud de 1 en 108. La finalidad de disponer de patroneses medir con exactitud la masa de los cuerpos; por ello esnecesario disponer de múltiplos y submúltiplos del kilogramocon los cuales se puedan determinar exactamente las masasdeseadas. Los conjuntos de múltiplos y submúltiplos delkilogramo también deben ser representados como patronesconectados con uno o más kilogramo patrón. Para considerarlos múltiplos y submúltiplos en función de su variabilidad,se agrupan en décadas que contengan por lo menos 4 patrones;la representación más usual es 1 2 2 5, así la masa de unkilogramo m = 1kg puede ser representada por:

m100 + m200 + m200 + m500

Donde:

m100 = masa del patrón de 100 gramos. m200 = masa del patrón de 200 gramos (NO 1). m200 = masa del patrón de 200 gramos (NO 2). m500 = masa del patrón de 500 gramos.

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Es claro que una balanza analítica de laboratoriono requiere del mismo grado de exactitud que una balanzacontroladora de vehículos de carga. La exactitud de lospatrones de masa puede definirse conforme a lascategorías Ei , Fi , Mi con valores que van usualmentede un miligramo a 50 kilogramos. A las masas con altaexactitud les corresponde la categoría Ei, a las masasde exactitud fina les corresponde la categoría Fi y alas de exactitud media les corresponde la categoría Mi.

Al estudiar la exactitud de m1kg la primera

composición para estimar la variabilidad es lasiguiente:

m1kg - (m100 + m200 + m200 +m500 ) = x

donde m1kg es el patrón de la masa de un kilogramo y el valorde x podría pertenecer a cualquiera de las categorías E, F oM. En la recomendación OIML R111 (41) pueden encontrarse losdiferentes límites de tolerancia para la exactitud dedistintas masas patrón en las categorías Ei, Fi y M i. Lacalidad de la medición está caracterizada por laincertidumbre de la misma.

Equipos de medición La balanza es el instrumento más antiguamente

conocido que se utiliza para medir la masa. Mientras nose cambie la definición del kilogramo sólo podemoscomparar masa y no podremos medirla en forma directa. Latécnica contemporánea permite la construcción deinnumerables tipos y capacidades del artefacto,adecuados para los usos específicos que se desee, ya seaen laboratorios, industrias, comercios, agenciasestatales, etc. Los requerimientos básicos de lasbalanzas son que sean estables, exactas, sensibles y quepuedan ser calibradas. En metrología de masa de altaexactitud, se determina la masa en balanzas llamadas

39


comparadoras. La balanza comparadora para un patrónnacional debe ser de intervalo limitado y con buenasensibilidad (por ejemplo, de un microgramo). Antes sehablaba de balanzas simples, de brazos iguales odesiguales, con o sin peso deslizante, las decombinación incluyendo las básculas, las romanas y lasautomáticas con múltiples posiciones de equilibrio;actualmente se emplean también celdas de carga queenvían señales eléctricas para determinar el peso. Envista de todas las posibles combinaciones que se dan, latendencia actual es a hablar de instrumentos para pesarsin entrar en distinciones entre, por ejemplo, balanzasy básculas.

Cuestionario previo. 1. Describe las características principales de los

siguientes instrumentos de medida, balanza granataria,balanza analítica analógica, y balanza analítica digital.

2. ¿Qué tipo de balanza utilizarías para medir 245 g deKCl? ¿Y 0,2345 g de ferrocianuro de potasio?

3. La lectura que muestra una balanza digital con cuatrocifras significativas es de 0,3456 g, pero la últimacifra decimal (6) varía entre los valores de 4 a 7 ¿cuáles la lectura correcta de esta balanza?

4. Si debes hacer una confirmación de la confiabilidad deuna balanza, ¿qué tipo de sistema utilizarías pararealizar esta verificación?

5. En que instrumento confiarías más, una balanza analíticadigital, una balanza analítica analógica y una balanzagranataria. Ordena estos instrumento de mayor a menorgrado de confianza y explica el por que de tu decisión.

Materiales y Sustancias. Balanza analítica analógica. Balanza analítica digital. Balanza granataria. Placa de acero. Moneda de 10 pesos.

40

Moneda de 5 pesos. Moneda de 2 pesos. Moneda de 10 centavos. Guantes de latex o de

algodón.


Procedimiento Experimental. 1. Divide el plato de la balanza con la que vas a iniciar

las mediciones como se muestra en la figura siguiente:

2. Ajusta las condiciones de la balanza de acuerdo con las indicaciones del profesor para iniciar el pesado de los objetos listados en la sección de materiales y sustancias.

3. Todos los objetos a pesar deben estar perfectamentelimpios y secos y deben manipularse únicamente por medio delos guantes de látex o algodón. 4. Pesa cada uno de los objetos antes mencionados realizandoestas pesadas en cada uno de los cuadrantes que marcasteanteriormente y finalizando pesando en el centro del plato dela balanza. 5. Repite el procedimiento de pesado para cada uno de losobjetos hasta completar diez ciclos. 6. Registra los datos en las tablas correspondientes.

Tratamiento matemático. Utiliza el procedimiento matemático descrito en la prácticaanterior para determinar la incertidumbre tipo A de lasmedidas realizadas.

41


Tablas:

Tabla 1.

Condensado de lecturas de las mediciones realizadas para lamoneda de 10 pesos.

Lectura Cuadrante

superio

Cuadrante

superio

Cuadrante

inferio

Cuadrante

inferior

Centro

42


rderecho

rizquier

do

rderecho

izquierdo

12345678910

PromedioDesviaciónestándar

Incertidumbre

Hora inicial _____________________ Hora final _______________________ Temperatura inicial ________________ Temperatura Final ________________

Datos de la Balanza:

Tipo de balanza: __________________Marca: __________________________ Modelo: _________________________ División Mínima: __________________ Alcance Máximo: __________________ Condición General: Buena □ Regular □ Mala □

43


Tabla 2.

Condensado de lecturas de las mediciones realizadas para lamoneda de 5 pesos.

Lectura

Cuadrante

superior

derecho

Cuadrante

superior

izquierdo

Cuadrante

inferior

derecho

Cuadrante

inferiorizquierd

o

Centro

12345678910


Incertidumbre



44



Tabla 3. Condensado de lecturas de las mediciones realizadaspara la moneda de 2 pesos.

Lectura

Cuadrante

superior

derecho

Cuadrante

superior

izquierdo

Cuadrante

inferior

derecho

Cuadrante

inferiorizquierd

o

Centro

12345678910

PromedioDesviación

45


estándarIncertidum

bre




Tabla 4. Condensado de lecturas de las mediciones realizadaspara la moneda de 10 centavos.

Lectura

Cuadrante

superior

derecho

Cuadrante

superior

izquierdo

Cuadrante

inferior

derecho

Cuadrante

inferiorizquierd

o

Centro

12

46


345678910


Incertidumbre




47


Tabla 5. Condensado de lecturas de las mediciones realizadaspara la pieza de acero.

Lectura

Cuadrante

superior

derecho

Cuadrante

superior

izquierdo

Cuadrante

inferior

derecho

Cuadrante

inferiorizquierd

o

Centro

12345678910


Incertidumbre

Hora inicial ______________________ Hora final ________________________ Temperatura inicial _________________ Temperatura Final _________________

Datos de la Balanza:Tipo de balanza: __________________Marca: __________________________ Modelo: _________________________

48


División Mínima: __________________ Alcance Máximo: __________________ Condición General: Buena □ Regular □ Mala □

Cuestionario final. 1. ¿Se cumplieron tus expectativas con respecto a laconfiabilidad de los instrumentos de medida que utilizasteen esta práctica? Explica en que difirieron estas conrespecto a los resultados obtenidos. 2. Si requieres realiza mediciones de masa en un intervalomuy pequeño, alrededor de 1mg ¿cuál de los instrumentosanalizados en esta práctica utilizarías? 3. En mediciones de masa que requieren de una altaexactitud, ¿cuál de los instrumentos analizados en estapráctica utilizarías? 4. De acuerdo con lo realizado en esta práctica, ¿cuálesserían los cuidados requeridos en las mediciones de masaque se requieren para poder confiar en los resultadosobtenidos? 5. Si trabajaras en un laboratorio en el cual usualmente serequiere elaborar disoluciones de NaCl 1M, generalmente másde 10 litros, ¿cuál de los instrumentos aquí analizadosutilizarías?

49


Práctica 4“DETERMINACIÓN DE LA INCERTIDUMBRE EN LAS

MEDIDAS DE VOLUMEN”.

Esta es la última de las prácticas relacionadas con la introducción a la metrología, por lo que se espera que los alumnos aprendan las nociones básicas necesarias para la realización de mediciones confiables y exactas.

La calibración de los recipientes volumétricos de vidrio paralaboratorio consiste en determinar el volumen de aguacontenida o entregada por el recipiente. Este volumen de agua(V20), se conoce midiendo la masa de agua y determinado sudensidad a la temperatura de prueba, para lo cual se mide lamasa del recipiente vacío (Mb) y después del recipiente lleno

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con agua destilada hasta la marca de aforo (Mc); ladiferencia de masa de ambas mediciones será la masa de aguacontenida en el recipiente, (Ma). Considerando lascorrecciones por flotación y la diferencia de temperaturarespecto a la temperatura de referencia de 20 °C y latemperatura del recipiente durante las mediciones (TA), elmensurando V20 se calcula por medio de la siguiente ecuaciónpor lo que constituye el modelo matemático:

V20 = (Mc-Mb) ( 1A−a )(1−A

B )(1-α (TA-20))V20 Es el volumen de agua contenido en el recipiente a latemperatura de 20 °C, Mc-Mb Es la masa del recipiente con agua (Mc) menos la masadel recipiente vacío (Mb); es decir, la masa de aguacontenida en el recipiente (Ma), en gramos. ρA Es la densidad del agua que se usa en la calibración,calculada con las condiciones ambientales del laboratorio en

g cm-3

ρa Es la densidad del aire a las condiciones ambientales del

laboratorio en g cm-3. ρB Es la densidad de las pesas de la balanza (8000 kg/m3),valor convencional según la recomendación internacional No.33 de la OIML. En la mayoría de los casos los instrumentospara pesar se calibran en masa convencional, por lo que Maesta dado en masa convencional, en este ejemplo no seconsideran las correcciones para determinar la masa real porser despreciables para las incertidumbres que se tienen enestas condiciones. α Coeficiente de expansión cúbica del vidrio de borosilicato

(1,0•10-5 K-1). TA Es la temperatura del agua medida durante la medición, en°C.

51


Identificación y organización de las fuentesde incertidumbre

1. Medición de la masa del recipiente vacío La masa del recipiente vacío se mide con una balanzaanalítica. Las fuentes de incertidumbre relacionadas con estamedición son:

a) Repetibilidad de las mediciones: Variaciones causadas porla estabilidad de la balanza y por las variaciones de latemperatura del aire durante las pesadas. b) Resolución de la balanza. c) Calibración de la balanza

2. Medición de la masa del recipiente con agua La masa del recipiente con agua se mide con una balanza. Lasfuentes de incertidumbre relacionadas con esta medición son:

a) Repetibilidad de las mediciones: Variaciones por el ajustedel menisco, por la estabilidad de la balanza, por lasvariaciones de la temperatura del aire durante las pesadas ypor otras causas desconocidas. b) Resolución de la balanza. c) Calibración de la balanza.

3. Calculo de la densidad del agua La determinación de la densidad del agua y su incertidumbrese explica en numerosos textos técnicos.

4. Densidad del aire La densidad del aire y su incertidumbre se en numerososejemplos de la literatura.

5. Densidad de las pesas de la balanza El valor convencional de la densidad de las pesas a 20 °C es

de 8000 kg/m3. La incertidumbre de la densidad de las pesas

52


se obtiene del fabricante de las pesas o se encuentra en elcertificado de calibración de las mismas.

6. Coeficiente de expansión cúbica del vidrio a) Esta fuente de incertidumbre está asociada con lavariabilidad de la composición química del material defabricación del recipiente. Su mejor estimado se toma de lainformación técnica proporcionada por el fabricante.

7. Temperatura del agua Las fuentes de incertidumbre relacionadas con la medición dela temperatura del agua que se utiliza en la calibración sonlas siguientes:

a) resolución del termómetro utilizado. b) calibración del termómetro. c) variaciones de la temperatura del agua durante lacalibración.Cuestionario previo.

1. Describe alguno de los métodos utilizados para la determinación de la densidad del agua para diferentes temperaturas.

2. Describe algunos de los métodos utilizados para ladeterminación de la densidad del aire para diferentes temperaturas.

3. ¿Cuáles son las condiciones fundamentales que se deben cuidar para realizar mediciones de volumen?

4. De los siguientes instrumentos, ¿en cuales confiarías más y porque? un matraz aforado, un vasos de precipitados, una probeta graduada, una pipeta graduada y una pipeta volumétrica.

5. Para ti que tan importante es contar con una balanza confiable para verificar las mediciones de volumen y porque.

Materiales y Sustancias. 53


Balanza analítica analógica o digital. Vaso de precipitados de 10 mL Vaso de precipitados de 25 mL. Matraz aforado de 10 mL. Probeta graduada de 50 mL.

Procedimiento Experimental. 1. Todo el material volumétrico debe de estar perfectamentelimpio y seco ANTES DE INICIAR LAS MEDICIONES. 2. Pesa el material volumétrico seco y después con elcontenido de agua que corresponda a cada uno de loselementos de medición. 3. Para el caso de los elementos de medición que entreganlíquido en lugar de contenerlo, primero se pesan conlíquido y después se pesan sin el líquido. 4. Todo el material volumétrico se debe manipularutilizando los guantes de latex o de algodón. 5. Se repiten las mediciones por lo menos diez veces paracada elemento de medición y se descargan los datos en lastablas correspondientes.

Tratamiento matemático. Se utiliza el método descrito en la sesión 1 para determinarla incertidumbre combinada de la medición; se registra en lasiguiente:

TablaTabla 1. Condensado de lecturas de los elementos de mediciónutilizados en la práctica.

Matraz Aforado ProbetaGraduada

Vaso dePrecipitado

Lectura PesoVacío

Peso Lleno PesoVacío

PesoLleno

PesoVacío

PesoLleno

123

54

Picnómetro. Termómetro. Agua destilada. Guantes de látex o de algodón.


45678910

PromedioDesviaciónestándarIncertidumbre

Práctica 5“SOLUBILIDAD”

55



OBJETIVO: Relacionar la solubilidad con el equilibrio que se establece entre el soluto disuelto y el soluto sin disolver en el momento de la saturación.

MATERIAL.

KNO3, KClO3, KBr, KCl, Pb(NO3)2

Tubo de ensayo

PROCEDIMIENTO.

Pesar exactamente la cantidad de sal que se especifica en latabla y colocarla en un tubo de ensayo.

Añadir el volumen inicial de agua que se especifica en latabla e introducir el termómetro el cual puede usarsesimultáneamente para agitar suavemente la solución (¡tengacuidado!, el termómetro puede quebrarse).

Tabla 1. Masa de soluto a utilizar en el experimento.

Soluto m(g) V agua inicial

(ml)Incremento(ml)

V agua final

(ml)KNO3 4.00 3.00 1.00 8.00KClO3 2.00 5.00 1.00 8.00KBr 5.00 5.00 1.00 8.00KCl 5.00 10.00 1.00 14.00Pb(NO3)2 4.00 4.00 1.00 7.00

El sistema se calienta al baño María hasta que todo el solutose haya disuelto. En este punto se suspende el calentamiento,se retira el tubo del baño y se agita suavemente con eltermómetro hasta que se observe turbia la solución. En estemomento la solución está saturada y su concentracióncorresponde a la solubilidad.

Posteriormente se añade cierto volumen de agua (tabla 1), secalienta nuevamente el sistema al baño María y cuando todo elsoluto se ha disuelto se suspende el calentamiento, se retirael tubo del baño y se agita suavemente con el termómetro

56

Termómetro Pinza para tubo


hasta que se observe turbia la solución. Si es necesario usarun baño con hielo. Anotar de nuevo la temperatura.

El proceso se repite hasta obtener un número suficiente dedatos para construir un gráfico de solubilidad versustemperatura. Finalmente se procede de manera similar con losotros solutos.

Práctica 6“PROPIEDADES DE LIQUIDOS: VISCOSIDAD”

OBJETIVOS:Determinar la viscosidad de diversos líquidos utilizando elviscosímetro de Oswald.

INTRODUCCION:A nivel molecular los líquidos poseen cierto grado deestructura u orden. Esta palabra tiene un significadodiferente en líquidos que en sólidos. En los líquidos, lasmoléculas se están moviendo constantemente de un punto a otropor lo tanto, se habla en ellos de un orden de corto alcance.

Un fluido puede diferenciarse de un sólido por sucomportamiento cuando se somete a un esfuerzo o fuerzaaplicada. Un sólido elástico se deforma en una magnitudproporcional al esfuerzo aplicado. Sin embargo, cuando unfluido se somete a un esfuerzo aplicado continúadeformándose, es decir, fluye a una velocidad que aumenta conel esfuerzo creciente. Un fluido exhibe resistencia a eseesfuerzo. La viscosidad es la propiedad de un fluido que seoponen al movimiento relativo de capas adyacentes en elfluido. Estas fuerzas viscosas se deben a las fuerzas deatracción que existen entre las moléculas del fluido, deforma que mientras mayores sean las fuerzas intermoleculares,mayor será la viscosidad y menor la movilidad del líquido.

57



Un fluido es Newtoniano cuando la fuerza por unidad de área(T) entre dos planos paralelos del líquido en movimientorelativo es proporcional al gradiente de velocidad (dν/dx)entre los planos, es decir:

T = ῃ=d νdx

Donde: ῃ= coeficiente de viscosidad.

Esto se cumple para líquidos puros y algunas soluciones ydispersiones. Para otras soluciones y dispersiones,especialmente si son concentradas y/o las partículas sonasimétricas, se observan desviaciones de este comportamientoy se dice de ellas que son fluidos no Newtonianos.

El vidrio y los polímeros fundidos son muy viscosos porquesus grandes moléculas se enredan. El agua es más viscosa queel benceno, pues sus moléculas se enlazan con más fuerza ydificultan el flujo. La viscosidad disminuye con el aumentode la temperatura, pues las partículas se mueven con mayorenergía y pueden escapar con más facilidad de sus vecinas. Elcambio de una molécula de una posición a otra implica laruptura de enlaces de Van Der Waals débiles. La proporción demoléculas con energía suficiente para moverse sigue unadistribución de Boltzman. Eso sugiere que la capacidad dellíquido para fluir debe comportarse según la siguienterelación:

Fluidez ∞e-ΔE/RT

ΔE es la energía que debe superar y es similar a la energíade enlace intermolecular.Ya que la viscosidad es la inversa de la fluidez:

Viscosidad ∞e-ΔE/RT

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Los líquidos obedecen esta forma exponencial en un intervalolimitado de temperatura.

Las unidades de viscosidad en el sistema cgs son g/cms,llamadas poise o centipoise (cp). En el sistema SI, la viscosidadse expresa en Pas (pascales seg o newton s/m2 o Kg/m s).

El viscosímetro de Ostwald (fig.1) es un aparatorelativamente simple para medir viscosidad ( ) de fluidosNewtonianos. En un experimento típico se registra el tiempode flujo (t) de un volumen dado V (entre las marcas a y b) através de un tubo capilar vertical (de longitud L) bajo lainfluencia de la gravedad. La magnitud P es la diferencia depresión entre los dos extremos del tubo en U y se consideraque es directamente proporcional a la densidad del líquido.

R = radio de tubo capilar

Usando esta ecuación, es difícil la medición exacta deviscosidad debido a la incertidumbre de R. En la práctica, sedetermina por medio de la comparación con un líquido dereferencia, cuya viscosidad se conoce con exactitud. Larelación entre las viscosidades de una muestra y el líquidode referencia está dado por:

muestra__ = ( PR 4 t) muestra X 8 V Lreferencia 8 V L (PR4

t) referencia

V, L, R son iguales si se emplea el mismo viscosímetro y la Pque actúa sobre el líquido es directamente proporcional a sudensidad, esto es P = k:

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muestra__ = t_ muestra referencia t referencia

TÉCNICA:

CALIBRACIÓN DE VISCOSÍMETRO

Limpiar el viscosímetro con mezcla crómica, detergente y agua,dejar escurrir perfectamente. Agregar una alícuota de 10 ml. deagua y permitir que alcance el equilibrio térmico (25oC). Ambasmarcas del viscosímetro (a y b), deben estar bajo el nivel delbaño de agua.

Succionar el agua del viscosímetro por encima de la marcasuperior y medir el tiempo necesario para el flujo de a-b.Repetir con la misma alícuota de agua 2 veces más.El tiempo de flujo para agua, permite con su densidad (0.99777g/cm3 a 25oC) y viscosidad ( ) 0.8937 cp que se use con laecuación para determinar o del solvente y de las soluciones.

Drenar el agua del viscosímetro, si se usan solventes orgánicos,limpiar con unos mL de acetona y posteriormente con unos mL desolvente usado en la (s) solución (es).

Agregar una alícuota de 10 ml. de solvente y después de queviscosímetro y solvente están en equilibrio térmico medir eltiempo de flujo.

Hacer lo mismo para leche y aceite a diferentes temperaturas.

ANTES DE IR A LABORATORIO:1. Investiga los valores de densidad y viscosidad para agua adiferentes temperaturas: 20, 25, 30, 35... (Hasta 50oC)2. Define fluido.3. Elabora el diagrama de bloques de la técnica.

DESPUÉS DE HABER ESTADO EN EL LABORATORIO:60

Donde: =densidad y t=tiempo de flujo


1. Determine la viscosidad del líquido problema incluyendocálculos.2. Grafique vs T para los experimentos del método deOstwald.

BIBLIOGRAFIA:1. Chang Raymond, Phisical Chemistry with applications tobiological systems. Collier MacMillan International Editions.London. 1997.2. Shaw, Duncan J. Introduction to Colloid and surfaceChemistry Butterworth Inc.Boston. 1980.

PRÁCTICA 7“MEDIDAS Y DOSIFICACIÓN DE MEDICAMENTOS”

OBJETIVOS:

Manejar las medidas de volumen. Preparar una solución porcentual. Preparar una solución en proporciones. Instalar un equipo de infusión sin canalización. Determinar la rapidez y el tiempo de administración de

soluciones.

INTRODUCCIÓN

La dosificación es la determinación del tamaño,frecuencia y número de dosis de un medicamento o

61

Todos los medicamentos actúan

como venenos si se dan en

exceso. La dosis es lo único

que separa un efecto



radiación que debe administrarse a una persona con finesterapéuticos, preventivos o diagnósticos y la rama de lafarmacología que la estudia se llama posología. La dosises la cantidad, porción o tamaño de medicamento quedebe administrarse en una sola ocasión para lograr unefecto específico.

La dosis la determina la edad, el peso corporal, lacondición de la persona, la vía de administración, el sexo ylos factores psicológicos y ambientales. La edad es críticaen la dosificación ya que los niños y las personas de edadavanzada requieren de menor cantidad de medicamento que losadultos. Este ajuste de dosis es más patente en etapaspediátricas en donde los cambios anatómicos y fisiológicosson más característicos.

Por esta razón se han formulado diversas reglas que utilizanla edad y el peso corporal para calcular el tamaño de ladosis en lactantes y niños. En los jóvenes y adultos, lacantidad de medicamento se da en dosis única para adultos (70Kg), aquí es importante considerar los pesos promedios de lapoblación Mexicana que por lo general son bajos, de ahí quees mejor calcular la relación de cantidad del medicamentoentre kilogramo de peso corporal del paciente; y el personalMédico o de enfermería lo ajusta considerando la dosis mínimay máxima recomendada, la condición del paciente, la vía deadministración, el sexo, y los factores psicológicos yambientales y escribe las ordenes con el nombre delmedicamento, dosis, número de éstas, horario y vía deadministración.

La dosis de medicamento se mide en submúltiplosdel Sistema Internacional de Unidades, en las preparacionessólidas se da en microgramos (μg), miligramos (mg), gramos(g) y en unidades de actividad biológicas convenidasinternacionalmente llamadas Unidades Internacionales (UI); enlos medicamentos líquidos y gaseosos en microlitros (μl),mililitros o centímetros cúbicos (ml, cm3 o cc) y Unidades

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Internacionales. Para medir cantidades aproximadas puedeusarse utilería de cocina como vasos, tazas, goteros,cucharas soperas y cucharas cafeteras, ésta última contienealrededor de 5.0 ml; por lo imprecisas, siempre que seaposible debe de evitarse el uso de medidas caseras en laadministración de un medicamento.

La cantidad de los medicamentos, también se mide enconcentración y puede ser en por ciento, proporciones,miliequivalentes químicos, miliosmoles y milimoles; éstostres últimos se tratarán con detalle en la práctica desoluciones. El por ciento, porcentaje o porcentual (símbolo%) se define como la cantidad de medicamento contenida encien unidades de peso o volumen;

Ejemplo, el suero de glucosa al 5% tiene 5 g de glucosa porcada 100 ml de volumen.

La proporción es la relación entre el fármaco y lasustancia en que se disuelve. Ejemplos, el cloruro debenzalconio es un antiséptico que se vende como tintura1:1000, significa que en 1,000 volúmenes hay un volumen(gramo) de esta sal o expresado en porcentaje donde cada 100ml de volumen contiene 0.1 g de cloruro de benzalconio(0.1%). Otro ejemplo de proporciones es la dilución de losantisueros; sí un paciente tiene un titulo de anticuerposcontra Salmonella typhi de 1:320, indica que el suero delpaciente aún diluido 320 veces es capaz de aglutinar con elantígeno correspondiente.

La osmolalidad se refiere a la presión osmótica queejercen la glucosa y los electrólitos (sodio, potasio,calcio, magnesio, cloro, bicarbonatos y fosfatos) entre elinterior y el exterior de las células, con este criterio lassoluciones pueden ser hipotónicas, isotónicas e hipertónicas.

En esta práctica se comprobará en el laboratorio,lo inexacto de las medidas caseras usadas en la dosificación

63


de medicamentos, se prepararán soluciones porcentuales y deproporciones y se instalará un equipo de infusión.

MATERIAL POR EQUIPO:

1 vaso de cocina. 1 taza de cocina. 1 cuchara sopera. 1 cuchara cafetera. 1 vaso de precipitado de 500 ml. 1 vaso de precipitado de 50 ml. 1 probeta de 500 ml. 10 pipetas serológicas 1 ml con bulbo. 1 pipeta de 5 ml con bulbo. 1 pipeta de 10 ml con bulbo. 1 matraz aforado de 250 ml.*Al no conectarse el equipo de infusión al paciente (catéter), la solución usada se prepara no estéril en el laboratorio y se reutiliza el equipo de infusión.

Profesor, con anticipación, solicite a cada equipo detrabajo el siguiente material: un vaso, una taza, unacuchara sopera, una cuchara cafetera, un gotero y elenvase y envoltura de un medicamento en estado sólido,líquido y gaseoso.

METODOLOGIA:

I.- Determinación casera de volúmenes.

1. En el laboratorio, llene con agua de la llave hasta sumáxima capacidad cada uno de los utensilios de cocinaanteriormente mencionados.

2. Deposite separadamente el contenido del vaso y la tazade cocina en vasos de precipitados graduados de 500 ml;y de 50 ml para el caso de las cucharas. Mida de acuerdocon la escala del vaso de precipitados.

64

1 gradilla. 750 ml de agua destilada. 0.6 ml de solución azul de

metileno al 0.1 % (1:1,000). 3.15 g de cloruro de sodio. 1 equipo de administración

para sistema cerrado de infusión.*

1 balanza analítica para cuatro equipos.

1 matraz aforado de 100 ml. 1 matraz Erlenmeyer de 500


3. Además, mida separadamente el contenido del vaso y lataza de cocina con una probeta de 500 ml y para lascucharas con una pipeta de 5.0 ml. Repita cinco veceseste ensayo y obtener promedio.

4. Llene con agua de la llave un tubo de hemólisis (13 X100 mm), tome con una pipeta de 10 ml un volumen de 10ml, vacíelo en otro tubo de hemólisis y determine portriplicado la cantidad de gotas contenidas en éstevolumen. Calcule el promedio de gotas por mililitro.

5. Compare entre los equipos, los volúmenes de losdiferentes vasos, tazas, cucharas y goteros y compruebelo impreciso de las medidas caseras como recurso en laadministración de medicamentos.

Tabla 1-1

Vaso lleno de agua Volumen en vaso depp

500 ml

Volumen en probetade 500 ml

Medición 1Medición 2Medición 3Medición 4Medición 5Promedio

Figura 1-1

Tabla 1-2

Taza llena de agua Volumen en vaso depp

500 ml

Volumen en probetade 500 ml

Medición 1

65


Medición 2Medición 3Medición 4Medición 5Promedio

Tabla 1-3

Cuchara soperallena de agua

Volumen en vaso depp de 50 ml

Volumen en pipetade 5 ml


Tabla 1-4

Cuchara cafeterallena de agua

Volumen en vaso depp de 50 ml



Tabla 1-5

Tubo de hemólisis(13 x 100 mm) llenode agua


Cantidad de gotas

Medición 1Medición 2Medición 3

66


Promedio

Calcule: numero de gotas x ml:

II.- Preparación porcentual de una solución isotónica y unahipertónica.

1. Pese en balanza analítica 0.9 g. de cloruro de sodio.

2. Deposite la sal en un matraz aforado de 100 ml.

3. Agregue agua destilada hasta que la base del meniscollegue a la marca de aforo y agite. A ésta soluciónisotónica se le conoce como solución salina al 0.9 %,suero salino normal o fisiológico.

4. A partir de la solución salina 0.9 % (fisiológica oisotónica), prepare una solución hipertónica de glucosaal 5.0 %.

5. Pese en balanza analítica 5.0 g de glucosa.

6. Deposite la glucosa en un matraz aforado de 100 ml.

7. Agregue solución salina 0.9 % hasta que la base delmenisco llegue a la marca de aforo y agite. A éstasolución hipertónica se le llama suero glucosalino.

III.- Preparación de proporciones por la técnica de diluciónen tubo.

1. Acomode en una gradilla diez tubos de hemólisis (13 x100 mm.).

2. Numere los tubos del uno al diez.

3. Agregue con una pipeta serológica, 0.5 ml de soluciónsalina a cada uno de los diez tubos.

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4. Tome con una pipeta serológica diferente, 0.5 ml desolución de azul de metileno al 0.1%, deposite en eltubo 1 y agitar.

5. Tome con la misma pipeta, 0.5 ml de la solución del tubouno, páselo al tubo dos y agite.

6. Tome con pipeta diferente 0.5 ml de la solución del tubodos, pase al tubo tres, agite…. y así, con pipetadiferente hasta llegar al tubo 10. El último tubocontendrá un volumen de 1.0 ml., los tubos restantes 0.5ml.

Lo anterior, sin considerar la dilución original de1:1,000, permite obtener las siguientes diluciones delazul de metileno al 0.1 % que expresadas en proporcionesquedarían así:

Tubos:

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En caso de la titulación de anticuerpos contradeterminado microorganismo, se diluye el suero de lamisma manera que el colorante concentrado, se depositauna gota de cada dilución en una placa de vidrio concírculos, se mezcla con una gota del antígenocorrespondiente y se observa hasta que dilución delsuero es capaz de aglutinar el antígeno.

IV.- Instalación de un equipo de infusión.

1. De acuerdo con las indicaciones del procedimiento númeroII, preparare 500 ml de una solución hipotónica de NaClal 0.45 %.

2. Con la solución hipotónica preparada instale un equipode infusión.

3. Conecte el equipo de infusión a un matraz Erlenmeyer de500 ml.

4. Abra la llave de paso y ajuste a una velocidad de flujoa 60 gotas por min.

5. Determine experimentalmente el tiempo que tarda entransfundir la solución.

Elabore un informe INDIVIDUAL de la práctica que incluya unaintroducción obtenida de por lo menos de dos librosconsultados, resultados, conclusiones, actividades deaprendizaje y bibliografía.

ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE

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Compare los resultados obtenidos entre los equipos detrabajo, analice las diferencias y aporte conclusiones.


1. ¿Qué es un microlitro y un microgramo?

2. ¿Cuántos mililitros contiene una onza?

3. Observe la fórmula de cada uno de los tres medicamentossolicitados e informe las medidas en que se expresa.

4. Investigue la dosis de paracetamol en el adulto de 70 Kgy calcule:

Dosis pediátrica para un niño de dos meses de edad. Calcule la dosis pediátrica para un niño de 5 años deedad.

Calcule la dosis pediátrica para un niño de 14 añosde edad.

5. Si de un frasco de lidocaína al 2% con adrenalina 1:200000, toma 1.0 ml de la solución. Calcule la cantidad delidocaína y adrenalina que contiene este volumen.

6. Si se tiene una ampolleta de atropina de 1.0 mg por ml yle agrega 9.0 ml de solución salina al 0.9%. Calcule lacantidad en mililitros que debe administrarse a un pacienteque pesa 10 Kg, considerando que la dosis de atropina es de10 microgramos por kilogramo de peso.

7. Se dispone de tres ampolletas del analgésico ketorolaco,cada una con 30 mg del principio activo contenido en unvolumen de 2 ml, al contenido de las tres ampolletas se leagregan 54 ml de solución salina al 0.9% y se administran 2ml de esta dilución por vía intravenosa cada hora. ¿Cuántosmiligramos de ketorolaco se están administrando cada hora?

8. Interprete las siguientes ordenes:

a. Leche de magnesia 30 ml qod.b. Penicilina VK 500 mg q 4h po.c. Tolbutamida 250 mg ac al día.

70


d. Tabletas de paracetamol stat y q 4h prn.

9. Se ordenan 1000 ml de solución de glucosa al 5 %administrada durante un período de 8 horas. El equipo escalibrado en tal forma que 15 gotas =1.0 ml. ¿Cuál debe serla velocidad de flujo en gotas por minuto?

10. Si se indica transfundir 250 ml de solución Hartmann porvía intravenosa a una velocidad de 30 gotas por minuto y sise considera que el equipo está calibrado en tal forma que15 gotas = 1.0 ml. Calcule el tiempo necesario para latransfusión.

PRÁCTICA 8“FORMAS FARMACÉUTICAS”

OBJETIVOS:

Observar las características físicas de las formasfarmacéuticas. Determinar la cantidad de excipiente en una tableta y unacápsula. Identificar las características sensoriales de fármacosadministrados Vía Oral (VO). Determinar el tiempo de desintegración de fármacosadministrados Vía Oral (VO). Determinar la solubilidad del ácido acetilsalicílico.

INTRODUCCION:

Para su administración los medicamentos estánsometidos a una serie de procesos de manufactura cuyoproducto final es la forma farmacéutica, la cual se

71

La forma farmacéuticadetermina la vía deadministración y ésta laabsorción, depuración,volumen de distribución y



define como un producto elaborado de acuerdo con laspropiedades físicas, químicas y biológicas de losfármacos para ser administrado al organismo a fin deobtener una eficacia terapéutica, A ésta se le conocetambién como preparado, presentación, fórmulafarmacéutica, forma de dosificación o formamedicamentosa.

La forma farmacéutica está constituida por unamezcla de sustancia(s) farmacológicamente activa(s) ycompuestos inertes llamados excipientes. La cantidad dela sustancia activa de la forma farmacéuticageneralmente se informa en submúltiplos del SistemaInternacional de Unidades o en Unidades Internacionalespara el caso de algunos productos biológicos. Losexcipientes de acuerdo al uso farmacéutico recibendiversos nombres como vehículo, disolvente, base,colorante, conservador, preservativo y saborizante

El volumen o peso total del contenido de la formafarmacéutica se expresa con las siglas cbp (cuanto bastepara) y csp (cantidad suficiente para). Lanaturaleza de los excipientes confiere el estado físicoa las preparaciones farmacéuticas y se presentan enforma de sólidos, líquidos y gases.

La forma farmacéutica debe garantizar de maneraregular la biodisponibilidad del medicamento. Estacaracterística se logra mediante procesos que proporcionanconsistencia física, estabilidad química, pH, osmolalidadadecuada, tiempos constantes de desintegración y dedisolución.

Además, las formas farmacéuticas deben tenercaracterísticas como: esterilidad en el caso de ampolletas yde frascos ámpula; olor, color y sabor aceptables para laadministración oral. Por otra parte, en la elaboración de lospreparados farmacéuticos deben considerarse las facilidadesde manejo y de almacenamiento, el costo del proceso y laaceptabilidad por parte del paciente.

72


Las características de la forma farmacéuticadeterminan la vía y la técnica de administración delmedicamento y, por consiguiente, la latencia, intensidad yduración de los efectos.

A continuación se describen las formasfarmacéuticas sólidas más utilizadas en la administración demedicamentos por vía oral, rectal y vaginal: la cápsula esuna cubierta de gelatina en forma cilíndrica (compuesta dedos partes), de diversos tamaños que se llenan con sustanciassólidas o líquidas; se puede preparar con capa entérica; laperla es una cápsula blanda de forma esférica que contienepequeñas cantidades de líquido; la tableta o comprimido esuna forma farmacéutica sólida de peso, volumen y conformaciónvariable que se prepara por compresión de polvos y gránulos,se puede preparar con capa entérica; la tableta de superficieconvexa con una capa de azúcar se denomina gragea.

La pastilla es un preparado sólido, de forma circular uoblonga, formada por fármacos unidos a un excipienteconstituido por azúcar granulado y un mucílago, destinado adisolverse lentamente en la boca; la píldora es de formaesférica, constituida por una masa plástica no adherente; elsupositorio es un preparado sólido de forma cónica o de balacon excipiente de glicerina o polietilenglicol que se aplicapor el recto; a los supositorios vaginales se les llamaóvulos. En la tabla 2-1 se nombran las formas farmacéuticasexistentes en el mercado de medicamentos.

En este práctica se observarán las característicasfísicas de las formas farmacéuticas, se determinará lacantidad de excipiente, se identificarán las característicassensoriales, así como el tiempo de desintegración y lasolubilidad se fármacos específicos.

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MATERIAL POR EQUIPO

1 reloj de pulsera con segundero. 2 hojas de papel blanco tamaño carta. 1 jeringa de 5 ml con aguja del No 21. 1 regla de 30 cm de longitud 9 vasos de precipitado de 200 ml. 1 termómetro con

escala de -20 a + 50 °C. 1 mortero c/pistilo 25 ml de agua destilada 20 °C. 25 ml de agua destilada a 30 °C. 25 ml de agua destilada a 40 °C.

Profesor, con anticipación, solicitar a cada equipo detrabajo el siguiente material: una muestra de cada unade las diferentes formas farmacéuticas del mismo o dediferentes medicamentos de acuerdo con la lista,incluyendo una tableta de ácido acetilsalicílico de 500mg y una cápsula de dicloxacilina de 500 mg.

Tabla 2-1

FORMAS FARMACÉUTICAS:

1. Aerosol

5. Carpule

9. Emulsión

13. Gragea

17. Linimento

21. Perla

25. Solución

29. Tintura

2. Ampolleta

6. Crema 10. Enema 14. Granulado

18. Líquido volátil

22. Pasta

26. Supositorio

30. Trocisco

3. Barra 7. Colirio

11.Espuma 15. Jalea 19. Loción 23. Polvo

27. Suspensión

31. Ungüento

4. Cápsula

8. Elixir

12. Frasco ámpula

16. Jarabe 20. Óvulo 24. Pomada

28. Tableta

32. Píldora

74

25 ml de agua destilada a 50 °C 5 círculos de papel filtro

para los embudos. 5 embudos de vidrio de 5 cm de

diámetro. 5 vasos de precipitado de 50 ml

previamente rotulados. 5 tiras de papel indicador de

pH. 1500 ml de agua destilada a


METODOLOGÍA:

I. Determinación de la cantidad de excipiente.

1. Corte dos pedazos de papel aluminio de 5 x 5 cm.2. Pese con precisión en la balanza analítica cada uno de los

papeles de aluminio; apunte el peso.3. Sobre el papel de aluminio previamente pesado, deposite

una tableta y determine el peso con precisión en labalanza analítica. Reste el peso del papel para calcularel peso de la tableta. Repita el ensayo en el otro papelpara la cápsula.

4. Reste la cantidad de sustancia activa escrita en lafórmula al peso total de la tableta o la cápsula.

5. Informe en el Sistema Internacional de Unidades lacantidad de excipiente.

6. Calcule el porciento de excipiente en relación a lasustancia activa para cada una de las formasfarmacéuticas.

II.Identificación de las características sensoriales(organolépticas) de las formas farmacéuticas.

1. Desintegre en un mortero cada una de las nueve formasfarmacéuticas sólidas administradas por vía oral yvaginal, vacíe el contenido sobre una hoja blanca yconteste las características que le solicita la tabla2-2.

Tabla 2-2

CARACTERÍSTICAS SENSORIALES DE LOS FÁRMACOS

PRESENTACION

FARMACEUTICA

PRINCIPIO(S)

ACTIVO (S)OLOR

CARACTERISTICA

AL TACTOCOLOR

ESTADO FISICO DEL

EXCIPIENTEOBSERVACIONES

75


Tableta efervescente

Tableta bucal

Tableta vaginal

Gragea de acción prolongada

Gragea sublingual

Cápsula

Granulado

Perla

Trocisco

III. Determinación del tiempo de desintegración.

1. Prepare 9 vasos de precipitado de 200 ml con 150 de aguadestilada sobre una hoja de papel blanco.

2. En cada vaso coloque una de las nueve formas farmacéuticassólidas administradas por vía oral y vaginal.

3. Agite el contenido de la presentación farmacéuticacorrespondiente y mida el tiempo en segundos de ladesintegración, manifiesto por la deformación total delpreparado. Anote los resultados en la tabla 2-3

Tabla 2-3

TIEMPO DE DESINTEGRACIÓN DE LOS FÁRMACOS.

PRESENTACION EQUIPO EQUIPO EQUIPO EQUIPO EQUIPO EQUIPO EQUIPO EQUIPO EQUIPO

76


FARMACEUTICA 1 2 3 4 5 6 7 8 9

Tabletaefervescente

Tableta bucal

Tableta vaginal

Gragea de acciónprolongada

Gragea sublingual

Cápsula

Granulado

Perla

Trocisco

IV. Determinación de la solubilidad del ácido acetilsalicílico.

Cada dos equipos determinarán la solubilidad del ácido acetilsalicílico a la misma temperatura, el profesor indicará los equipos y la temperatura del ensayo.

Al final del experimento, los equipos comparten y analizan los resultados entre ellos y con el profesor. Las temperaturas del experimento que probará todo el grupo serán las siguientes: ambiente, 20 °C, 30 °C, 40 °C y 50 °C.

1. Prepare un vaso de precipitado con 20 ml de agua destilada a la temperatura indicada por el profesor.

2. Mida el pH inicial y anótelo en la tabla 2-4.3. Coloque en el vaso media tableta del ácido

acetilsalicílico.4. Observe cuidadosamente y, sin mover el vaso, anote el

tiempo de desintegración en segundos en tabla 2-4.

77


5. Agite suavemente y describa las características. Olor y color.

6. Espere 10 minutos, nuevamente agite e informe si ocurrió algún cambio.

7. Mida el pH final y anótelo en la tabla 2-4.8.

Tabla 2-4

DETERMINACIÓN DE LA SOLUBILIDAD DEL ÁCIDO ACETILSALICÍLICO.

SOLUCIONESAGUA A

TEMPERATURAAMBIENTE

AGUA A 20° C AGUA A 30ºC AGUA A 40º C AGUA A 50º C

pH inicial

Tiempo de desintegración

Características

pH final

(+) Ligera (++) mediana (+++) intensa

Investigue las formas farmacéuticas no descritas enla introducción y elabore un informe INDIVIDUAL de lapráctica que incluya una introducción obtenida de por lomenos de dos libros consultados, resultados,conclusiones, actividades de aprendizaje y bibliografía.En los ensayos de tiempo de desintegración y desolubilidad del ácido acetilsalicílico, capturar losresultados de todos los equipos del grupo, vaciarlos enlas tablas 2-3 y 2-4 y analizarlos entre todos losintegrantes del grupo y con el profesor.

ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE:

1. ¿Cuáles son las características organolépticas (sensoriales) de la forma farmacéutica por vía oral para tener buena aceptación?

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2. Explique la función de los siguientes excipientes que forman parte de los medicamentos.o Vehículo

__________________________________________________o Emulsificante___________________________________________

____o Conservador_____________________________________________

___o Edulcorante_____________________________________________

____o Amortiguador____________________________________________

____o Base____________________________________________________

___

3. Escriba el significado de las siguientes siglas y su función en los preparados farmacéuticos.cbp:___________________________________________________________

csp:___________________________________________________________

4. Mencione tres razones por las que un mismo medicamento tiene diferente presentación farmacéutica.

5. ¿Porqué las suspensiones deben agitarse siempre antes de su administración?

6. ¿Qué objeto tiene el revestimiento entérico y qué tipo de preparaciones la presenta?

7. Mencione dos sustancias que se emplean como placebo.8. Investigue en el diccionario de especialidades

farmacéuticas (PLM), el nombre comercial, genérico y químico de la aspirina.

9. Mencione los medicamentos que interaccionan con la aspirina.

79


10. Mencione los efectos adversos del ácido acetilsalicílico.

11. Investigue el síndrome de Reye qué se produce cuando se le suministra ácido acetilsalicílico a un niño con enfermedad viral.

12. ¿Cuál es la forma farmacéutica por Vía Oral (VO) más aceptada por los niños?

Práctica 9“MODELOS DE SIMULACIÓN DE ABSORCIÓN

Y ELIMINACIÓN DE FARMACOS”

OBJETIVOS.

80



Simular modelos farmacocinéticos de absorción y eliminación de fármacos, administrados por vía intravascular y extravascular.

Determinar los parámetros farmacocinéticos. Conocer las concentraciones de las muestras utilizando

el pHmetro. Realizar la simulación de la administración

intravascular y extravascular de un fármaco.

MATERIAL.

2 matraces kitasato 3 soportes universales 3 embudos de decantación 2 vasos de precipitados 250ml Probeta graduada 50ml

METODOLOGÍA:Modelo de vía intravenosa

Para la realización experimental de este modelo,primeramente elaboramos la solución de HCl 0.223 M,concluimos que la concentración aunque era baja, lapodíamos utilizar. Montamos el equipo como se observa enla figura No.1; depositamos el agua destilada en elembudo de decantación, posteriormente colocamos el HCl0.223 M en el matraz kitazato, se introdujo el agitadormagnético. Se dejaron caer gotas de agua del embudo dedecantación y contamos cuantas gotas caían por minuto(se midió en ml/min); posteriormente se tomaron muestraspor triplicado a distintos tiempos. Se midió el pH decada muestra y se procedió a realizar los cálculoscorrespondientes.

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4 mangueras 3 Pinzas para

bureta 2 pipetas 5 ml Gradilla 20 tubos de ensaye

13X100 2 parrillas de

agitación


Fig. 1: Modelo por vía intravenosa.

Modelo de vía extravascularEn la realización experimental del modelo por vía

extravascular, se monto el equipo como se observa en lafigura No.2, posteriormente se deposito HCl 0.4Mpreviamente valorado en el embudo de decantacióncorrespondiente, lo mismo se realizo con el aguadestilada. Dejamos caer poco a poco el agua pararegistrar cuantas gotas de agua caen por minuto; setomaron las muestras por triplicado a distintos tiempos;se midió el pH de cada muestra para posteriormenterealizar los cálculos correspondientes.

Figura No.2. Modelo por vía extravascular

RESULTADOS Y GRAFICASModelo de vía intravenosa

Tabla1. Resultadosobtenidos del modelo de víaintravenosa

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Modelo de vía intravenosatiempo(min) pH [H+] Ln[H+]

00,65

0,223 -15,005

5 0,70,199 -16,144

100,77

0,169 -17,778

150,85

0,141 -19,589

300,99

0,102 -22,827

451,05

0,089 -24,191

601,16

0,069 -26,736


Fig. 3: Resultados experimentales y calculados del modelo devía intravenosa. Se puede observar una tendencia linealdecreciente negativa, es decir, mientras transcurre el tiempoLnCo decrece, por lo que se puede afirmar que laconcentración plasmática disminuye con el tiempo.

Modelo EV (Extravascular)T

(min) pHantilog-

pH Ln C0.5 1.9 0.0109 -4.519

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M odelo de vía intravenosa

y = -0,0193x - 1,5774R2 = 0,9666

-3

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

00 10 20 30 40 50 60 70

T (m in)

Ln Co


(min) pHantilog-

pH Ln C

101.12 0.075 -2.5903

151.08 0.083 -2.4889

201.03 0.093 -2.3752

251.02 0.095 -2.3539


6

11.67 0.0213 -3.849

21.53 0.0295 -3.5234

31.42 0.038 -3.2702

41.33 0.0467 -3.064

51.27 0.0537 -2.9243

61.23 0.0588 -2.8336

7 1.2 0.063 -2.7646

81.18 0.066 -2.7181

91.13 0.074 -2.6037

Modelo EV (Extravascular)

T (min) pHantilog-

pH Ln C

45 0.99 0.102

-2.2828

50 0.96 0.109

-2.2164

53 0.98 0.104

-2.2634

55 0.99 0.102

-2.2828

57 1.01 0.977

-0.0233

60 0.93 0.117 -

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(min) pHantilog-

pH Ln C

101.12 0.075 -2.5903

151.08 0.083 -2.4889

201.03 0.093 -2.3752

251.02 0.095 -2.3539


2.1456

62 0.96 0.109

-2.2164

65 0.97 0.107

-2.2349

67 0.99 0.102

-2.2828

70 0.95 0.112

-2.1893

72 0.98 0.104

-2.2634

Tabla 2. Resultados experimentales y calculados obtenidos delmodelo de vía extravascular.

Fig. 4: Resultados de vía extravascular. Se puede observar uncomportamiento exótico ya que no puede ser descrito por unmodelo lineal, exponencial o logarítmico. Gradualmenteaumenta LnCo conforme transcurre el tiempo.

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Práctica 10“FARMACOCINÉTICA”

OBJETIVO:

Obtener parámetros farmacocinéticos de un medicamentoque ha sido administrado por vía intravenosa utilizandoel modelo abierto de un compartimiento.

INTRODUCCIÓN:

La farmacología es la ciencia que estudia elmovimiento y los efectos de los fármacos o medicamentosen el organismo. La parte de la farmacología que estudiael movimiento del fármaco y sus metabolitos se le llamafarmacocinética, en cambio, la farmacodinamia trata elefecto del fármaco en el organismo, el mecanismo deacción y los factores que modifican los efectos de losmedicamentos. La farmacología aplicada estudia lasindicaciones, la dosificación y las vías deadministración de los medicamentos.

Después de ser administrado un fármaco (exceptovías de admininistración vasculares) sufre cuatro procesosfarmacocinéticos en los diferentes compartimientos delorganismo: absorción, distribución, biotransformación yeliminación. Estos procesos, la dosificación y la vía deadministración determinan la concentración del fármaco en los

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La concentraciónfarmacocinética es elpunto central de laestrategia para la



diversos compartimientos del organismo. La absorción es elpaso del fármaco del sitio en el que se administra hasta sullegada al torrente sanguíneo; la distribución es elmovimiento del fármaco desde la sangre a los tejidos, yfinalmente a las células; la biotransformación es el procesometabólico de modificación que pueden sufrir los fármacos. Ypor último, la eliminación o excreción es la salida de losfármacos y sus metabolitos al exterior del organismo.

Estos procesos farmacocinéticos, determinan lavelocidad (rapidez y el tiempo) con la que el medicamento sepresentará en el órgano blanco y permiten calcular lossiguientes parámetros o variables farmacológicas:biodisponibilidad, depuración, volumen de distribución y vidamedia. La biodisponibilidad se define como la fracción delfármaco inalterado que llega a la sangre después de suadministración por cualquier vía. . La concentración delfármaco en sangre, es de suma importancia, por lo que semonitorea tomando muestras para obtener las curvas de nivelesplasmáticos. Normalmente los análisis se hacen con el suero,después de eliminar el coagulo por centrifugación. Pordefinición es de 100 % en las vías intra vasculares y de 5 a80 % en las vías oral y rectal. La depuración es la medidade la capacidad del organismo para eliminar el fármaco.

La depuración anormal puede presentarse principalmente cuandohay deterioro importante de riñón e hígado y en menor medidacorazón, sangre, músculo y otros tejidos. La depuración es elfactor simple más importante que determina lasconcentraciones de fármacos y depende de tres variables:dosis, flujo sanguíneo del órgano y funcionamiento del hígadoy los riñones e inclusive puede confundir la fijación aproteínas plasmáticas.

El volumen de distribución (Vd) es la medida del espacio enel cuerpo disponible para contener el medicamento. Losfármacos con Vd muy alto tienen concentraciones mayores enel tejido extravascular que en el compartimiento vascular. Elvolumen de los compartimientos, en los cuales los fármacos se

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difunden, representa el volumen de distribución y relacionala cantidad de fármaco en el organismo con su concentraciónen la sangre, plasma o agua del plasma (fármaco no fijo). Lavida media es el tiempo requerido para que la cantidad defármaco en el cuerpo se reduzca a la mitad durante laeliminación.

El conocimiento de la relación entre la dosis, víade administración, concentración farmacocinética y losefectos de un fármaco, permite a los profesionales deEnfermería considerar las diversas característicaspatológicas y fisiológicas de un paciente en particular quelo diferencian del individuo promedio en cuanto a larespuesta al fármaco. Por lo tanto, la importancia de lafarmacocinética y la farmacodinamia en los cuidados alpaciente se basa en mejorar los beneficios terapéuticos ydisminuir los efectos tóxicos.

Cuando el paciente presenta disminución en lafarmacocinética del medicamento se indican dosismenores. El daño en los tejidos, órganos y sistemaspueden ser causantes de que los medicamentos se acumulenen cantidades tóxicas; es el caso de la alteración en lafunción renal o hepática. En relación con la vía deadministración, se indican dosis mayores por vía oral orectal y dosis menores cuando es parenteral.

En función de las vías de administración y de lavelocidad que se absorbe el fármaco hay diferentes curvas. Laque tiene más velocidad es la que llega antes a laconcentración máxima en el mínimo tiempo posible. A la horade calcular el comportamiento farmacocinético, se usan lascurvas de nivel plasmático.

Después se hacen análisis que permiten determinarel tiempo del fármaco en el organismo, las concentracionesdel fármaco en la sangre, si alcanza el lugar de acción, siel fármaco se distribuye por los tejidos periféricos, etc. Se

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pueden establecer las dosis adecuadas y cada que tiempo setiene que mantener el estímulo.

Normalmente el primer estudio farmacocinético de unfármaco es IV porque sólo hay distribución, metabolismo yexcreción. La absorción del fármaco hace complejo suestudio. Hay diferentes tipos de modelos farmacocinéticos enfunción de las curvas que se obtienen en la administraciónIV.

Modelo monocompartimental.- se asume que después dela administración de la dosis por vía IV, el fármaco sedistribuye inmediatamente en un compartimiento. Estecompartimiento se comporta como si fuera acuoso. Si suponemosque el fármaco después de administrarse sólo va a sangre y nopuede superar el endotelio capilar, el fármaco sólo seencuentra en la sangre. Si el fármaco puede atravesar elendotelio capilar y llegar al líquido intersticial, elcompartimiento es la sangre y el líquido intersticial.

Si el fármaco puede distribuirse uniformemente por todos lostejidos del organismo inmediatamente, el comportamiento deeste organismo es todo el organismo. Como el fármaco sedistribuye uniformemente por todo este compartimiento, laconcentración de fármaco en este compartimiento siempre serála misma.

En esta práctica se obtendrán los parámetrosfarmacocinéticos del azul de metileno utilizando elmodelo abierto de un compartimiento.

.MATERIAL POR EQUIPO 1 pinza de 3 dedos. 6 tubos de hemólisis (13 x 100 mm). 1 gradilla. 1 frasco con solución al 0.25 % de azul de metileno (25 mg en 10 ml de agua destilada).

89

1 matraz Kitasatode 500 ml.

2 mangueras látex. 1 equipo devenoclisis.

1 soporteuniversal.


METODOLOGÍA

1. Llene el frasco del equipo de venoclisis con 1000 ml conagua de la llave.

2. Fije el frasco del equipo de venoclisis mediante la pinzade tres dedos al soporte universal en su máxima altura.

3. Llene el matraz Kitasato de 250 ml con agua de la llavemidiendo el volumen exacto que será volumen de disolución(Vd) y descarte con pipeta 10.0 ml de agua.

4. Agregue al matraz Kitasato 10.0 ml de la solución deazul de metileno.

5. Ubique sobre la mesa de trabajo cerca del lavabo elmatraz kitasato con la solución.

6. Conecte mediante una manguera el matraz a la tarja dellavabo

7. Ajuste el equipo de venoclisis a 20 gotas por minuto quees igual al aclaramiento corporal o acelerarlo de acuerdocon las indicaciones del profesor para terminar el ensayo enel tiempo programado para la práctica.

8. Conecte el equipo de venoclisis al matraz kitasato9. Tome muestras de 5.0 ml de la salida de la manguera cada

10 minutos, durante una hora.10. Compare visualmente la disminución de color y determine en que tiempo y volumen se

elimina el colorante.

Elabore un informe INDIVIDUAL de la práctica que incluyauna introducción obtenida de por lo menos de dos libros

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consultados, resultados, conclusiones, actividades deaprendizaje y bibliografía.

ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE1. Mencione tres mecanismos de transporte de los fármacos a

través de las membranas celulares.2. ¿Cuál es la principal proteína sanguínea de unión a

fármacos?3. Defina el concepto de biotransformación.4. ¿Cuál es el sitio principal de biotransformación de

fármacos?5. ¿Cuál es el grupo etario que tiene la mayor capacidad de

biotransformación?6. Mencione la reacción metabólica de fármacos mediante la

ganancia de oxígeno o pérdida de protones.7. ¿Cuál es el principal órgano responsable de la eliminación

de fármacos?8. Describa las ventajas y desventajas de utilizar un modelo de

simulación de la farmacocinética de un fármaco.9. ¿Por qué la vía de administración influye en la

concentración y distribución del medicamento en la sangre?10. Nombre las vías naturales de eliminación de un fármaco.

Práctica 11“DISPERSIONES COLOIDALES”

OBJETIVOS:

Conocer las características de un coloide.

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Identificar las diferencias entre una disolución y un coloide.

Observar el Efecto Tyndall en soluciones coloidales.

MATERIAL:

7 tubos de ensayo 1 espátula de dos puntas 1 gradilla 1 vaso de precipitados de 100 ml 1 vaso de precipitados de 30 ml 1 agitador de vidrio

REACTIVOS:

Disolución de grenetina al 0.5 %m/v Gis molido Agua destilada Cloruro de sodio (NaCl)

PROCEDIMIENTO:

ACTIVIDAD 1

El profesor verificará que los alumnos posean losconocimientos teóricos necesarios para la realización de lapráctica y dará las recomendaciones necesarias para el manejodel material.

ACTIVIDAD 2

1. Enumere los tubos de ensayo del 1 al 7 y colóquelos enuna gradilla.

2. Adicione 5 [ml] de agua destilada a los tubos 1, 2 y 3.

ACTIVIDAD 3

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1 pipeta volumétrica de 5ml

1 propipeta 1 balanza granataria 1 lámpara 1 caja de cartón con dosorificios

Sacarosa (C12O11H22) Jabón en polvo Clara de huevo Disolución de Hidróxido deAluminio y Magnesio 1:1


1. Pese 0.5 g de sacarosa en el vaso de precipitados de 30 ml y colóquela en el tubo de ensayo 1.

2. Agite el tubo de ensayo hasta disolver. 3. Coloque el tubo de ensayo en la gradilla y registre loobservado

ACTIVIDAD 4

1. Agregue una pizca de jabón en polvo y colóquela en el tubo de ensayo 2.

2. Agite el tubo de ensayo hasta disolver. 3. Coloque el tubo de ensayo en la gradilla. 4. Registre todas sus observaciones.

ACTIVIDAD 5

1. Pese 0.5 g de cloruro de sodio en el vaso de precipitados de 30 ml y colóquelo en el tubo de ensayo 3.

2. Agite el tubo de ensayo hasta disolver. 3. Coloque el tubo de ensayo en la gradilla. 4. Registre todas sus observaciones.

ACTIVIDAD 6

1. Vacíe directamente del recipiente que contiene la clara de huevo aproximadamente 5 [ml] en el tubo de ensayo 4. Por favor no utilice la pipeta.

2. Coloque el tubo de ensayo en la gradilla. 3. Registre todas sus observaciones.

ACTIVIDAD 7

1. Vacié del recipiente que contiene la disolución de Aluminio y Magnesio 1:1 aproximadamente 5 [ml] en el tubo de ensayo 5. Por favor no utilice la pipeta.

2. Agite el tubo de ensayo vigorosamente. 3. Coloque el tubo de ensayo en la gradilla. 4. Registre todas sus observaciones.

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ACTIVIDAD 8

1. Vacié directamente del recipiente que contiene la disolución al 0.5 % m/v de grenetina aproximadamente 5 ml en los tubos de ensayo 6 y 7. Por favor no utilice la pipeta.

2. Coloque una pizca de gis en polvo en el tubo de ensayo6.

3. Agite vigorosamente los dos tubos de ensayo. 4. Coloque los tubos de ensayo en la gradilla. 5. Registre todas sus observaciones.

ACTIVIDAD 9

1. Introduzca el tubo de ensayo 1 por el orificiosuperior de la caja.

2. Coloque la lámpara de mano en el orificio lateraldirigiendo la luz hacia el interior de la caja.

3. Observe por el orificio de enfrente. 4. Registre sus observaciones en la tabla mostrada abajo.5. Repita el procedimiento con cada uno de los tubos deensayo restantes.

RESULTADOS.

No.Tubo

Clasificación de lamezcla

MezclaHomogénea(sí/no)

Mezclaheterogénea

(sí/no)

Sedimenta

(sí/no)

Dispersa

(sí/no)12345

94


67

CUESTIONARIO.

1. Defina:

a) fase dispersab) fase dispersantec) disolución d) disolvente

2. ¿Qué es un coloide? 3. ¿Cómo se clasifican los coloides? 4. Explique en qué consiste el Efecto Tyndall.

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e) solutof) emulsióng) suspensión


Manual de Prácticas de Fisicoquímica Farmacéutica 4º Semestre 1 ra Edición

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