Electrod fluor -selectiv cu perspectiva de aplicare în analiza ionilor F- în preparate farmaceutice A elaborat: Vîlcu Ecaterina, studenta anului… [631420]

Ministerul Educației din Republica Moldova
Universitatea de Stat din Moldova
Departament Chimie

TEZĂ DE LICENȚĂ

Electrod fluor -selectiv cu perspectiva de aplicare în
analiza ionilor F- în preparate farmaceutice

A elaborat:
Vîlcu Ecaterina, studenta anului IIIL,
Specialitatea chimie biofarmaceutică

Conducător ul științ ific:
Dîru Mariana,
Dr., lect.univ.

Admis pentru susținere:
_____ _______ ___ 2017
Șeful Departament ului
Dr. conf., prof. Universitar
Bulimestru Ion _________________
semnă tura

Chișinău
2017

2
Cuprins
Introdocere ………………………………………………………………………………………….. …………………………8 -10
1. Revista literaturii
1.1. Alicarea electrozilor ion -selectivi în analiza farmaceutică ………………………………… …….11-24
Gatifloxacin………………………………………………………………………………… …………………………11
Diclofenac de sodiu…………………………….. ………………………………………. …………………………12
Atenolol – (RS) -4-(2-hidroxi -3-izopropilamino propoxi ) fenil acetami dă……………………….13
Clozapina………………………………………………………………………………. …………………………14 -15
Pivoxil cefditorenul (CTP )……………………………………………………….. ……………………….. .15-16
Ketoconazol ……………………………………………………………………………… ………………………16 -17
Trihidrat de amoxicilină……………………………………………………………… ………………. ……..17 -18
Citratul de orfenadrină ……………………………………………………………….. ………………………18 -20
Clorhidrat ul de nefazodonă …………………………………………………………. ………………. ……..20 -21
Iod- miconazol …………………………………………………………………………….. …………………………21
Clorhidrat ul de metaciclină…………………………………………………………… …………………….21 -22
Clorhidrat ul de prometazină………………………………………………………….. …………………….22 -23
1.2. Concluzie ……………………………………………………………………………………. …………………………24
2. Tehnici experimentale și modul de operare
2.1. Reactivi utilizați………………………………………………………. ………………… …………………………25
2.2. Sinteza pivalaților trinucleari ai cromului(III) utilizați în calitate de ionofori….. ………. ……25
2.3. Sinteza ionoforului ……………………………………………………………… ………….. ………. …………… 25
2.4. Prepararea memb ranei polimerice și asamblarea electrodului ………………………… ……………26
2.5. Prepararea soluțiilor ……………………………………. ……… …………… ………………… ………. …………26
2.6. Aparatură și accesorii ………………………………………………………………………… ………. ………….27
2.6. Calibrarea mV -metrului ……………………… …………………………………………… ……… ……………..28
3. Rezultate și discuții
Potențiometria directă………………………………………………………………….. …………………………29
Spectrul IR…………………………………………………………………………………………………. …………30
Sensibilitatea (panta)……………………………………………….. ……………………. ……….. ……… ..31-34
Limita de detecție …………………………………………………………………….. ………………………31 -34
Timpul de răspuns………………………………………………………. …………………. ………………………35
Durata de exploatare a senzorului………………………………. …………………. …………………………35
Domeniul optim de pH de funcționare …………………………………………………….. …………..35 -36

3
Selectivitatea SP…………………………………………………………………………. …………………………36
Ecuația Nikolsky -Eisenman………………………………… …………………………… ……………………..36
Metoda de determinare a KA,Bpot……………. ……………………………………. ……………………………..37
Influiența concentrației soluției interne asupra parametrilor electrozilor………………………..38
Parametrii de bază ai unei selecții de senzori de tip film PVC pentru fluor …………………….38
Titrare potențiometrică ……………… ………………… ………………………………… ………………………39
Proba model – NaF…………………………………………………………………. …………………………39 -41
Proba reală – pastă de dinți ………………………………………………………. …………………………41 -42
4. Concluzii…………………………………………………………………………………………… …………………………43
5. Referințe bibliografice …………………………………………….. …………………. ……………………………4 4-46
6. Declarația privind asumarea răspunderii ………………………………………………………. …………………. 47

4
Abrevieri
SP – senzor potențiometric
PVC – clorură de polivinil
EIS – electrod ion -selectiv
THF – tetrahidrofuran
TEM – tensiune electromotoare
LD – limita de detecție

5
Lista figurilor și tabelelor
Fig.1. Gatifloxacin
Fig.2. Diclofenac de sodiu
Fig.3. Atenolol – (RS) -4-(2-hidroxi -3-izopropilamino propoxi ) fenil acetamidă
Fig.4. Clozapina
Fig.5. Pivoxil cefditorenul (CTP )
Fig.6. Ketoconazol
Fig.7. Trihidrat de amoxicilină
Fig.8. Citratul de orfenadrină
Fig.9 . Clorhidrat ul de nefazodonă
Fig.10. Clorhidrat ul de metaciclină
Fig.11. Clorhidrat ul de prometazină
Fig.12 . Celulă electrochimică
Fig.13. Spectrul IR pentru compusul final [Cr 3O(C 5H9O2)6(H2O)3]F
Fig.14. Senzorul fluor -selectiv confec ționat
Fig.15. Membrană cristalină LaF 3 dopată cu EuF 2
Fig.16. Schema unui electrod fluorură -selectiv
Fig.17. Curba de calibrare a electrodului F–selectiv
Fig.18. Limita de detecție a electrodului F—selectiv
Fig.19. Distribu ția speciilor dominate ale acidului monoprotic slab (HF) în funcție de pH
Fig.20. Curba integrală de titrare potențiometrică a sol uției de NaF cu BaCl 2
Fig.21 . Curba diferențială de titrare potențiometrică a soluției de NaF cu BaCl 2
Fig.22 . Curba diferențială de titrare potențiometrică a sol uției de NaF din proba reală – pastă de
dinți cu BaCl 2

Tabelul 1. Selectivitatea potențiometrică –lgK(F/X) a electrodului confecționat
Tabelul 2. Parametrii de bază ai unei selecții de senzori de tip film PVC pentru fluor

6
Rezumat
Tendințele actuale de dezvoltare a chimiei analitice impun siguranța calității alimentelor și
medicamentelor ce se caracterizează prin utilizarea pe scară largă a metodelor potențiometrice, a
procedeelor care au la bază detectarea și prelucrarea unui semna l de natură analitică cu ajutorul
electrozilor ion -selectivi (EIS), ce își găsesc o aplicare largă în medicină, criminalistică, agricultură,
tehnologia produselor alimentare, tehnologia produselor tehtile, metalurgie, protecșia mediului ș.a.
Metoda potenț iometrică bazată pe electrozii ion-selectivi este o metodă avantajoasă deoarece
este o metodă sim plă, rapidă, ușor de procesat, are un răspuns relativ rapid la selectivitate a
rezonabilă, o gamă largă , dinamică , liniară și un cost redus.
S-a preparat un sen zor anionic specific , bazat pe pivalatul trinuclear al crom ului (III) ca
material electroactiv încorporat în membrana PVC plastifiată. Senzor ul a prezentat răspuns
Nernstian (55,77 8 mV/ deceniu) în intervalul de concentrație 10-1-10-4 mol/l cu limita de detecție
2,0∙10-5 M pentru fluorură . Domeniului optim de pH de funcționare a electrodului asamblat este 5 -6.
Senzorul dat are un timp de răspuns de 30 -60 s și reproductibilitatea rezultatelor se menține timp de
3 luni. Coeficienții potențiometrici ai selec tivității au fost determinați prin metoda soluțiilor
separate. A fost realizată aplicarea acestor electrozi la analiza pastei de dinți ce conține fluorură și
rezultatele experimentale au fost compar ate cu rezultatele producătorului .

Cuvinte cheie
Pivala tul trinuclear al cromului(III), electrozi ion -selectivi, senzori poten țiometrici, ionofori.

7
Abstract
Current trends in the developme nt of analytical chemistry require the safety of food and
medicine quality that ar e characterized by the advanced use of potentiometric methods, processes
based on the detection and processing of an analytical signal using ion -selective electrodes (EIS) .
They find a wide application in medicine, forensics, agriculture, food technology, techno
technology, meta llurgy, environmental protection, etc.
Potentiometric method based on ion -selective electrode is an advantageous method because
it is a simple, fast, easy to preparate and procede method, have a relatively fast response r easonable
selectivity, wide line ar dynamic range and low cost.
A specific anionic sensor has been prepared, based on trinuclear chromium(III) pivalate as
sensing material incorporated into the plasticized PVC -membrane. The sensor exh ibited Nernstian
response (55,778 mV/decade) in the region between 10-1-10-4 mol/l with a detection limit of 2,0∙10-5
M for fluoride . The working pH of the electrode was in the 5 -6 range. The sensor has a response
time 30 -60 s and can be used for least 3 month. The potentiometric selectivity coeff icients w ere
determined by separate solution method. Application of these electrodes to the analysis of
toothpaste containing fluoride has been realized and experimental results have been compared with
results of the manufacturer .

Keywords
The trinuclear pivalate of chromium (III), ion selective electrodes , potentiometric sensors ,
ionophores .

8
Introducere

Fluorul apare î n mod natural în toate tipurile de apă. De obicei, apele de suprafață și apele
marine au concentrație scăzută de fluor în timp ce apele subterane pot conține niveluri ridicate de
fluor, deoarece pot fi expuse la mai multe minerale anorganice cu conținut de fluor. Sărurile de
fluor sunt, de asemenea, frecvent întâlnite în multe aplicații industriale. De exemplu, fluorura de
aluminiu este utilizată ca aditiv în producerea aluminiului prin electroliză. De asemenea, producția
de îngrășăminte fosfatice din fosfa ți de rocă va elibera fluorura ca produs secundar.
Industria optica intrebuințează varietățile incolore și transparente de fluorită, pentru
fabricarea unor lentile cu ajutorul cărora se elimină aberația sferică și cromatic ă a obiectivelor
microscoapelor . Aceste varietăți de fluorină sunt foarte căutate și valoroase.
Nivelul scăzut de fluor poate ajuta la prevenirea cariilor dentare, însă cresc șansele de
osteoporoză și fracturi. Cu toate acestea, surplusul de fluor în organism conduce la apariția unei boli
numite fluoroză – dinții bolnavilor se acoperă cu pietre, se distrug și se rod ușor pînă la gingii, care
au colorația maro și/ sau corodează dinții permanenți. Astfel, copiii sub nouă ani nu ar trebui să bea
apă, care are mai mult de 2 mg/l de fluorură [1].
Expunerea pe termen lung la nivelul ridicat de fluor poate duce de asemenea la fluoroza
scheletului. Nivelul de fluorură în apele potabile trebuie să fie monitorizate și contro late strict.
Fluorul intră în componența sâ ngelui și a creierului, astfel organismul unui om cu masa de
70 kg conține aproximativ 140 g de fluor. El este prezent în țesuturile tuturor organelor, mai ales în
dinți, oase, unghii. Rolul principal al florului este legat de formarea sheletului și a dinților. Păstrarea
smalțului dinților, prevenirea cariei dentare depinde de prezența acestui eleme nt. Mult fluor se
conține în grâ u, orez, nuci, crupe de ovăz, soia, cacao, cartofi, ridiche, roșii, ceapa verde. Canti tatea
principală de fluor nimerește în organism împreună cu apa potabilă. Consumul de apă săracă în
acest element provoacă diferite dereglări. O ceașcă de ceai conține 0,1 -0,2 g de fluor [1].
Doza zilnică recomandată de fluor este de 0,01 mg pentru copii între 0 -6 luni, 0,5 mg
pentru copii între 7 -12 luni, 0,7 mg pentru copii între 1 -3 ani, 1 mg pentru copii între 4 -8 ani, 2 mg
pentru copii între 9 -13 ani, 3 mg pentru adolescenți între 14 -18 ani, în sarcină și în perioada de
alăptare și de 4 mg pentru adul ți, bărbați peste 19 ani. În doze mari, florul este foarte toxic și doza
cea mai mică ce poate produce simptomele otrăvirii este de 5 mg per kilogram corp, iar cea mai
mică doză letală este de 15 mg/kgc. Astfel , excesul de fluor este strict contraindicat, deoarece ar
putea avea efecte dăunătoare asupra oaselor și a rinichilor și, în același timp, poate afecta și sistemul
nervos și țesutul muscular, provocând tulburări funcționale. Alte semne ale intoxicării cu fluor sunt:

9
tulburările digestive, transpirația abundentă, oboseala, petele pe dinți, iar în cazuri extrem de grave
se poate ajunge la fluoroză scheletică, o afecțiune care produce creșterea masei osoase, dureri
articulare, osificarea cartilagiilor și imobilitate [2].
Puterea tămăduitoare a pietrelor ce conțin fluor [1]:
• Întărește sistemul osos (apatit), dantura (fluorit);
• Regenerează epiderma (nefit), mucoasa pulmonară și cea a gîtului (apofilit, fluorit);
• Stimulează funcționarea creierului și a sistemului nervos (indigolit, fluorit);
• Ajută la eliminarea tulburărilor comportamentale (apofilit, lepidolit) și la
îndepărtarea gîndurilor malefice (topaz).
Fluorul intră în componența [1]:
• fluorurii de sodiu (un preparat sintetic de genul celor care se introduc în apa potabilă)
și a fluorurii de calci u (substanță naturală).
• Fluorul intră în compoziția pastei de dinți sub formă de fluoruri: NaF, SnF 2.
• Nu se recomandă să folosim o pastă de dinți fluorurată, dacă în organism avem un
conținut normal de sau sporit de fluor.
• La folosirea pastei de dinți fluo rurate sau la consumul apei fluorurate are loc
transformarea hidroxoapatită (Ca 5(PO 4)3OH) în fluoroapatită, care este de 100 de ori
mai puțin solubilă în apă.
• În localitățile în care apa potabilă are un conținut redus de fluor, oamenii au carii
dentare.
Metodele actuale de analiză a fluorului sunt:
• Cromatografie ionică [3];
• Potențiometria directă cu utilizarea electrodului F– selectiv [4];
• Spectrofotometrie [5].
Una din cele mai avantajoas e metod e de analiză a fluorului este potențiometria directă.
Poten țiometria direct ă se bazează pe mă surarea cât mai exactă a potențialului de electrod. Anterior
se face o calibrarea a electrodului folosind soluții de saruri complet solubile și disociate ale speciei
analizate . Este m ult folosită în practică întrucâ t semnalul se pretează la o prelucrare automată sau la
o înregistrare continuă. În această variantă se înregistreză în prealabil o curbă (sau grafic), în
coordonate: potențial de electrod – concentrație a speciei de analizat, și apoi, într -o a doua etapă, se
măsoară potențialul de electrod din soluția supusă analizei. Din curba înregistrată se obține, fie
grafic, fie analitic, concentrația necunoscută. Această a doua etapă în care se execută măsurătoarea

10
propiu -zisă, din păcate, nu poate dura mult timp (pentr u că suprafața nu este stabilă) fiind necesară,
de obicei zilnic, o nouă recalibrare a electrodului [6].
Avantajele metodei potențiometrice . Electrozii ion -selectivi :
• Sunt de dimensiuni mici;
• Sunt simpli în manipulare;
• Durată scurtă pentru analiză;
• Eroarea relativ mică a determinarilor;
• Confecționarea și menținerea lor este ieftină;
• Nu necesită echipamente sofiticate pentru exploatare;
• Modificarea supr afetei sensibile a electrodului ;
• Posibilitatea automatizării proceselor de analiza .
Funcționarea normală și eficientă a EIS este condiționată de anumiți factori ca : temperatura,
natura materialului electroactiv, prezența ionilor interferenți, a agenților tensioactivi neionizați [7].
Astfel, chimia analitică modernă utilizează și studiază în mod intens asemenea senzori,
cunoscând că de buna lor funcționare depinde autenticitatea informațiilor pe care le transmit despre
sistemul analitic [8].
Scopul lucrării :
Studiul posibilității utilizării pivalatului trinuclear al Cr (III) în calitate de material
electroactiv pentru electrod F- selectiv.
Obiective:
1. Sinteza pivalatului trinuclear al Cr (III) cu anionul F- în sfera externă .
2. Prepararea membranei polimerice ce conține acest pivalat.
3. Asamblarea electrodului și determinarea experimentală a parametrilor a nalitici.
4. Testarea senzorului la determinarea fluorului în probe reale .

11

1. Revista literaturii

1.1. Alicarea electrozilor ion -selectivi în analiza farmaceutică
În sursa [9 ] este prezentat un nou electrod utilizat pentru determinarea cantitativă a
substanței farmaceutice – gatifloxacin .
Gatifloxacinul este un antibiotic din familia fluorochinolone, a patra generație, care la fel ca
alți membri ai acestei familii, inhibă enzimele bacteriene ADN giraza și topoizomeraza IV.
Gatifloxacinul (fig.1) este un preparat antibacterial cu următoarea formulă de structură :

Fig.1. Gatifloxacin

Electrodul confecționat are următoarea componență a membranei polimer ice: gatifloxacin,
tetrafenilborat de sodiu, PVC – polimer, plastifiant – bis(2 -etilhexil) ftalat sau dibutilftalat .
Sensorul prezentat este caracterizat de următorii parametri funcționali : domeniul de
concentații în care se respectă funcția Nernst 1 ,0∙10-5-1,0∙10-2 mol∙L-1, domeniul optim de pH de
funcționare 2 -6, panta (sensibilitatea) 59 ,12 ± 0,08 mV și 51 ,50 ± 0,14 mV /decadă de concentrație.
Durata de exploatare a electrodului este de 15 zile.
Sensorul a fost testat ca indicator în titrarea potențiometrică a soluției de gatifloxacin cu
tetrafenilborat de sodiu. Metoda prezentată este precisă avînd o eroare de 1,6%.
În concluzie se spune că GTFX – senzor cu membrană TBP -DBP -PVC oferă o tehnică
viabilă pentru determinarea directă a GTFX în unele preparate farmaceutic e. Senzorul este simplu,
rapid, reproductibil și prezintă o selectivi tate bună fa ță de substanța activă în p rezența mai multor
excipienți farmaceutici. Senzorul poate fi folosit ca elect rod indicator în unele titrări
potențiometrice.

12

În sursa [10] este prezentată construcția și caracteristicile potențiometrice ce corespund unui
nou ele ctrod sensitiv utilizat pentru determinarea cantitativă a substanței farmaceutice diclofenac,
bazat pe tetrafenilporfirin de rodiu (III) ( rhodium (III) tetraphenylporphyrin ) (Rh (III) TPP -Cl) ce
prezintă un ionofor. Ionofor ul este încorporat într -o matric e din PVC.
Diclofenac ul de sodiu , 2-[(2,6 -diclorfenil) amino] s area monosodică a acidului benzenacetic,
care are structur a chimică prezentată în figura 2, este adesea folosit în tratamentul bolilor reumatice,
datorită proprietății sale analgezic e, antiinflamator e și antipiretic e.

Fig.2. Diclofenac de sodiu

Efectul aditivilor cationici și anionici lipofili au fost investigați cu ajutorul potențiometriei,
astfel c ele mai bune rezultate au fost obținute pentru membrana cu aditivul cationic clorură de
trioctilmetilamoniu (TOMACl) adăugat.
Sensorul prezentat este caracterizat de următorii parametri funcționali : domeniul de
concentrații în care se respectă funcția Ner nst 5∙10-6–1∙10-2 M, cu o pantă (sensibilitate) de -59.4
mV/decadă de concentrați e într -o soluție tampon cu pH 7, 1. Selectivitatea senzorului în comparație
cu o mulțime d e anioni organici și anorganici este de asemene a aplicată . Astfel, acest electrod a fost
aplicat pentru determinarea directă a diclofenac ului în formulări farmaceutice, iar rezultatele au fost
comparate cu cele furnizate prin metoda de referință HPLC.
În concluzie se spune că Rh (III) TPP -CI a fost folosit cu succes în calitate de ionofor într –
un senzor cu membrană din PVC. Senzorul este un ul selectiv de diclofenac cu o sensibilitate și
selectivitate foarte buna și un timp de răspuns scurt. Electrodul a fost utiliza t pentru analiza
potențiometrică a diclofenacului în produse farmaceutice, cu un nivel de preci zie similar cu cel
obținut prin metoda HPLC. Din acest motiv și pentru că este o metodă ieftină, potențiometria cu
electrozi ion-selectivi poate fi o metodă alternativă pentru determinarea diclofenac ului.

13
În sursa [11] este prezentat electrodul ion -selectiv construit din atenolol. Această construcție
a fost bazat ă pe formarea complexului de medicamente cu acid fosfomolibdic ca ionof or și
plastifiant, Di -butilftalat (DBPH), Tri -butilfosfat (TBP), O-nitrofenil octil eter (ON POE) și Di –
octilftalat (DOP), în membrana matrice din PVC.
Atenolol (fig.3) (RS) -4-(2-hidroxi -3-izopropilamino propoxi ) fenil acetamidă, C14H22N2O3,
este un cardioselectiv β -blocant. El stabilește dacă lipsește activitate a simpatomimetică intrinsecă
(proprie) și proprietăți de stabilizare a membranei celulare. Astfel, a cesta poate fi utilizat singur sau
în asociere cu alte medicamente antihipertensive, inclusiv diuretice de tip tiazidic, hidralaz ina,
prazosin și β -metildopa .

Fig.3. Atenolol – (RS) -4-(2-hidroxi -3-izopropilamino propoxi ) fenil acetami dă

Membrana matrice a fost formată prin amestecarea unui plastifiant potrivit și unmedicament
complex, cu poli (clorură de vinil) PVC, pentru a studia p roprietățile electrozilor : intervalul de
concentrație, panta, limita de detecție, timp de răspuns, t impul de viață, efectul pH -lui și
selectivitate a. Rezultatele au aratat ca membranele (At -PMA + DBPH) și (At -PMA + ON POE) a
dat un domeniu liniar de la 1∙10-5 până la 1∙ 10-1 și respectiv 5∙ 10-6 până la 1∙10-2, cu pante de (55,6
și 40,5) mV /decadă, coeficienții de c orelație sunt 0,9996 și 0,9984, limita de detecție a fost (8,5∙ 10-6
și 3,5∙ 10-5) M, iar timpul de răspuns pentru 10-3 M a fost (15 și 25), respectiv, în al doilea rând.
Electrozii propuși au fost aplicați cu succes pentru determinarea ate nolol ului într-un
preparat farmaceutic și a u dat o precizie bună , datorită folosirii metodei potențiometrice directe
pentru identificarea atenololului în pastile farmaceutice (Novaten) .

14

În sursa [12] este prezentat un nou electrod ion -selectiv utilizat pen tru determinarea
clozapinei în preparatele farmaceutice.
Clozapina (CZ) (fig.4) (8-cloro-11(4-metil piperazin -1-il)-5H-dibenzo [b, e] [1,2,9,10]
diazepina) este un medicament antipsihotic eficient pentru tratarea schizofreniei.

Fig.4. Clozapina

Senzor ul propus încorporează clozapina (phosphotungstate) care este un complex de perechi
de ioni ca material electroactiv din PVC cu membrană matrice și sebacatul dioctil mediator ca
solvent. Electrodul rezultat demonstrează domeniul de concentrații în car e se respectă funcția
Nernst inclusiv și peste domeniul liniar larg (10-5-10-2 M) a clozapinei cu lim ita inferioară de
detecție de 3,7∙ 10-6 M și panta de 57,46 ± 0,1 mV/ decadă. Oferă un răspuns rapid și stabil,
reproductibilitate bună, stabilitate pe term en lung (4 luni) și aplicabilitate într -un domeniu larg de
pH (4,5 – 8,0).
Senzorul prezentat are o selectivitate bună pentru clozapină în ceea ce privește numărul de
specii comune , străine , anorganice, organice, excipienți și materialele de umplutură adăugate la
preparatul farmaceutic favorabil, însă de cele mai multe ori aceste materiale nu interferează.
Senzorii au fost aplicați cu succes pentru d eterminarea clozapinei în probe farmaceutice .
Cu toate că electrozi i ion-selectivi au găsit multe aplicaț ii de succes în analiza farma ceutică,
în principal, datorită costului lor scăzut, uș urința de utilizare, păstrare , simplitatea și viteza
procedurilor de testare, însă aceasta nu a fost încă ap licată la determinarea clozapinei . De obicei,
este posibil să se dezvolte proceduri pentru determinarea medicamentelor în preparatele
farmaceutice care au nevoie doar de o etapă de diluare prealabilă cu un tampon adecvat. Dar
turbiditatea datorită matricei nu este de obicei o problemă. De obicei, metodele potențiometri ce pot
fi rapid e și simple pentru a naliza farmace utică atunci când senzorul potrivit este disponibil. Astfel

15

s-a constatat că , senzorul propus prezintă avantajele : înaltă selectivitate , răspuns rapid și analiza
directă a probelor de medicamente , fără o se parare prealabilă sau tratarea lor . Pe de altă parte,
metoda propusă este simplă și reproductibilă (RSD= 1,1 -3,2 și 1,5 -2,7 pentru formele pure și
dozare a respectiv ă), de unde rezulta că m etoda propusă poate analiza clozapina în formele
farmaceutice fără interferențe din excipienți.
În sursa [13 ] este prezentat un nou elect rod alcatuit dintr -un fir acoperit ce se foloseste
pentru determinarea pivoxil ului cefditoren (CTP) în formă pură, preparate farmaceutice și în
fluidele biologice .
Pivoxil cefditorenu l (CTP ) (fig.5) este cunoscut chimic ca (6R) -7-[[(2Z) -2-(2-amino -1,3-
tiazol -4-il)- 2-metoxiiminoacetil] amino] -3-[(Z)-2-(4-metil -1,3-tiazol -5-il) etenil] – 8- oxo- 5-tia- 1-
azabiciclo [4.2.0] oct-2-en-2-acid carboxilic . Formula moleculară și greutatea molec ulară a CTP
(pivoxil cefditorenul ) sunt C 25H28N6O7S3 și, respectiv, 620,73 g/ mol. Este o cefalosporină de
generația a treia, cu activitate antibacteriană împotriva agenților patogeni gram -pozitive și gram –
negative. Este un pro -medicament care po ate fi hidr olizat prin esterază în timpul absorbției la
medicamentul activ , cefditoren (pivoxil), iar medicamentul este distribuit în circuitul sîngelui ca
cefditorenul(pivoxilul) activ. CTP este utilizat în tratamentul de intensitate ușoară până la faringită
moderată , amigdalită , infecții ale pielii, precum și exacerbările acute ale bronșitei cronice .

Fig.5. Pivoxil cefditorenul (CTP )

Electr ozii selectivi au fost fabricați pe baza încorporării pivoxil ului cefditoren cu
schimbători de ioni, acidul fosfomolibdenic (CTP -PMA), acidul fosfowolframic (CTP -PTA) și un
amestec de acești acizi (CTP -PMA / PTA).

16
Răspunsurile potențiale ale electrozilor au fost influențate de pH -ul soluției testate. În
conformitate cu starea de pH 5 -10, electrozii prezintă răsp uns liniar peste i ntervalul de concentrație
1,0∙10-7-1,0∙10-2 mol/l cu pante ce corespund funcției Nernst (56,29 ± 0,09, 54,60 ± 0,09 și 58,17 ±
0,28 mV/decadă de activitate la 25°C) pentru cei trei electrozi respectiv i. Influența unor posibile
specii de interferență , cum ar fi cationi anorganici comuni, aminoacizi și diferiți compu și înrudiți
farmacologic au fost studiați. Electrozii au fost aplicați cu succes pe ntru determinarea speciei în
pastile prin potențiometrie directă sau adăugarea standardului.
Cei trei senzori construiți si dezvoltați pentru pivoxil cefditoren au determinat o gamă largă
de concentrații . Electrozii au prezentat o selectivitate foarte bună la CTP în prezența diferiților
compuși farmacologici. Astfel, acești electrozi pot fi folosiț i ca instrumente analitice alternative la
metode spectrofotometrice și cromatografice, pentru determinarea acestui medicament sub formă de
pulbere în masă , preparate farmaceutice și fluide biologice.
În sursa [14 ] este prezentat un nou electrod utilizat pe ntru determinarea cantitativă a
substanței farmaceutice – ketoconazol .
Ketoconazol, (fig.6) cis -1-acetil -4-[4-[[2-(2,4-diclorfenil) -2-(1H-imidazol -1-il-metil) -1,3-
dioxolan -4-il] metoxil] -fenil] piperazina (I ), este un agent foarte eficient antifungic cu spe ctru larg,
care este utilizat pentru a trata o mare varietate de micoze superficiale și sistematice. Acesta are un
avantaj față de alți derivați ai imidazol ului care produc nivelurile sanguine adecvate susținute în
urma administrării pe cale orală. Între timp, ketoconazol ul poate determina unele schimbări în
citocrom P-450 a activități lor dependente de monooxigenază precum și în activitatea epoxid
hidrolază. Având în vedere importanța vitală a determinării ketoconazol ului în fluide biologice și în
preparatele farmaceutice, au fost raportate mai multe metode cromatografice și spectrosopic e pentru
determinarea cantitativă a ketoconazolului. Cu toate acestea, unele dintre aceste metode au nevoie
de echipamente costisitoare și /sau sunt consumatoare de timp.
Membranele electrozilor ion -selectivi, care s unt selective pentru o varietate de medicamente
ionice au atras tot mai mare interes datorită utilizării lor potențiale în analiza farmaceutică. În
această sursă, este descris un senzor potențiometric simplu, confecționat din membrană PVC pentru
determinarea ketoconazol ului în preparate farmaceutice și în matrici biologice. Membrana utilizată
în acest electrod a fost realizată din plastifiat -lichid PVC și s-a bazat pe o pereche de ioni,
ketoconazol -tetrafenilborat, insolubil i în apă ca un ion -schimbător.

17

Fig.6. Ketoconazol

Timpul optim condiționat pentr u senzorul de membrană în 1,0· 10-3 mol∙dm-3 de ketoconazol
a fost de 24 de ore. Apoi electrodul generează potențiale stabile atunci cî nd sunt plasate în contact
cu soluții de ketoconazol. Astfel t impul de răspuns al electrodului selectiv ketoconazol a fost
investigat. Răspunsurile stabile au fost atinse în 30 -60 secunde pentru conce ntrațiile de 10-3-10-6
mol∙dm-3. Electrodul a prezentat o reproductibilitate de zi cu zi de aprox imativ ± 1,5 mV pentru
aceleași soluții de ketoconazol timp de 4 săptămâni de la preparare.
Răspunsul senzorului membranei de ketoconazol propus (preparat conf orm ingrediente lor
optime ale membrane i) indică un comportament rectiliniu în intervalul de la 7,1∙ 10-6 la 6,3∙ 10-3
mol·dm-3. Pantele cur belor de calibrare au fost 72 ± 2 mV∙decadă-1. Limita de detecție a
ketoconazolului, așa cum este determinat de int ersecția celor două segmente extrapolate ale
graficu l de calibrare, a fost de 5,0∙ 10-6 mol∙dm-3 .
Senzorul a fost aplicat cu succes pentru d eterminarea ketoconazolului în preparate.
În sursa [15 ] sunt prezenta ți electrozi senzitivi de trihidrat de amoxicilină, care au fost
preparați pe baza amoxicilinei -phosphotungstate (Amox -PT) ca un senzor activ cu d iferiți
plastifianti, di butil fosfat (DBP), dibutil ftalat (DBPH), dioctil ftalat (DOPH), tri butil fosfat ( TBP)
și eterul 2 -nitrofeniloctilic (NPOE) în membranele matrice din PVC.
Trihidrat ul de amoxicilină (fig.7) (amox) este un antibiotic oral cu un spectru larg de
activitate antibacterian ă, are formula empirică C 16H19N3O5S∙3H2O și greutatea moleculară 419,4
g/mol. Trihidrat ul de amoxicilină nu c onține mai puțin de 95% și nu mai mult de 100,5% de
substanțe anhidre . Este o pulbere de culoare albă sau aproape albă cristalină, ușor solubil ă în apă și
alcooli, acesta se dizolvă în soluții acide și alcaline diluate.

18

Au fost efectuate studii pentru a in vestiga parametrii electrozi lor, influența pH -ului,
selectivitate și tehni ca spectrofotometrică a derivatului UV . Soluție internă de 10-3 M + 10-3 M NaCI
a fost folosit ă pentru umplerea electrozilor. Cel mai bun electrod a fost bazat pe plastifiant ul dibutil
fosfat (DBF), care a inregistrat o pantă de 5 8,7 mV /decadă de activitate și limita de detecție 2∙ 10-6
M. Parametrii funcționali sunt reproductibili. Electrodul a fost utilizat pentru determinarea
amoxicilinei în suspensie orală și capsule.

Fig.7. Trihidrat de amoxicilină

Mai multe tipuri de electrozi selectivi a amoxicilinei pot fi preparați pe bază de acid
fosfotungstic ca ionofor cu diferiți plastifianț i în membranele matrice PVC. Electrozi i pe bază de
plastifianți di butil fosfat (DBF ), dibutil ftalat (DBPH), dioctil ftalat (DOF ), cu durate de exploatare
mai lungi pot fi folosiți pentru determinarea amoxicilinei în medicamente. Recu perarea obținută
prin electrozi a fost bine comparată cu recuperarea obținută prin al doilea derivat spectro fotometric .
În sursa [16 ] sunt prezentați trei tipuri de electrozi ion -selectivi (pastă de carbon (CPE),
membrană PVC și electrozi serigrafiați (SPE) (de tip film)), care au fost propuși pentru
determinarea citrat ului de orfenadrină (OphC) în soluție pură și preparat e farmaceutic e bazat e pe
formarea ionilor pereche între citrat ului de orfenadrină OphC cu tetrafenilborat de sodiu.
Citratul de orfenadrină (fig.8) (OphC) are denumirea IUPAC N, N -dimetil -2-[(o-metil-α-
fenil benzil) oxi] citrat -etilamină (1: 1) . El apare ca o pulbere albă, cristalină cu un gust amar. Este
practic inodor, solubil în apă caldă și ușor solubil în alcooli. Citratul de orfenadrină este utilizat
pentru a ameliora temporar durerea mușchi lor scheletic i relaxanți . Acesta este un analog a l
difenhidraminei antihistaminic e, este utilizat în tratamentul bolii Parkinson , precum și pentru a
atenua unele dintre simptomele suparatoare ale bolii, în special tremu rul de repaus involuntar.
Orfenadrina este folosit ă, de asemenea, ca un analgezic, atî t în monoterapie cît și în asociere cu
medicamente antiinflamatoare nesteroidiene.

19

Cei trei electrozi au fost preparați utilizî nd cinci tipuri de plastifi anți. Electrozii au prezentat
un răsp uns liniar, cu o pantă bună ce corespunde funcției Nernst de 57, 20 ± 0,70, 56,81 ± 1,6 și
57,09 ± 0,2 mV∙decadă-1 de activitate , în intervalul de concentrație 10-6 la 10-2 mol∙L-1 cu pastă de
carbon ( CPE), membrană PVC și respectiv electrozi serigrafiați (SPE) (de tip film). Potenț ialele de
electrod standard, E °, s-au determinat la 10, 20, 30, 40 și 50 ° C și se utilizează pentru a calcula
coeficientul izotermic (dE°/ dT) a electrozilor. Temperaturi le mai mari de 60 ° C afectează
performanța electrozilor. Electrozii s -au dovedit extrem de selectiv i, cu coeficienți d e selectivitate
variind de la 1,063 -5,573 ; 1,323 -6,798 ș i 1,073 -6,504 pentru pasta de carbon ( CPE), membrana
PVC și respectiv electrozi serigrafiați (SPE) (de tip film). Limitele de detecție (semnal/zgomot
[S/Z]= 3) au fost 1,016· 10-6, 0,984· 10-6 și 0,992· 10-6 mol∙L-1 pentru pasta de carbon ( CPE),
membrana PVC și respectiv electrozi serigrafiați (SPE) (de tip film). Aplicațiile practice ale acestor
electrozi au fost demonstrate prin măsurarea concentrațiilor citratului de orfenadrină în soluții pure
și a prep aratelor farmaceutice, cu rezultate satisfăcătoare. Exactitate a și stabilitatea electrozilor au o
bună posibilitate pentru aplicarea tehnicii analizei de rutină.
Fig.8. Citratul de orfenadrină

Electrodul de carbon serigrafiat (de tip film) este un instrument promițător pentru
determinare directă a citratul de orfenadrină (OphC ) și po ate fi utilizat pentru aplicații directe în
probe reale, fără nici un pre -tratament. A fost posibil s ă se determine conținut ul OphC citratului de
orfenadrină în probele farmaceutice, ca urmare a adăugării standard ului și a metodelor de titrare
potențiometrică folosind pasta de carbon ( CPE), membrana PVC și electrozi serigrafiați (SPE) (de
tip film). Astfel, o performanță analitică bună a fost demonstrată. Metoda propusă arată o limită de
detecție scăzută, sensibilitate bună și o stabilitate excelentă a electrodului de carbon serigrafiat (de
tip film, imprimat cu ecran ) peste (CPE) pasta de carbon și membrana PVC. Electrodul pastei de
carbon, PVC si electrod ul serigrafiat (de tip film) au arătat panta N ernstian ă bună, timp de răspuns

20

rapid și stabilitate pe termen relativ lung. Aplicarea acestor electrozi pentru determinarea
potențiometrică a acestui medicament antihistaminic în departamentul de control al calității în
sectorul de medicamente și secțiunea controlului este mai economică și mai puțin consumatoare de
timp, comparativ cu metoda HPLC (Cromatografie lichidă de înaltă performanță ) cel mai frecvent
utilizată .
În sursa [17 ] sunt prezentat e caracteristicile de construcție și de performanță a unui nou
electrod ion selectiv de tip membrană, pentru un antidepresiv fenilpiperazină , Nefazodonă (NFN),
bazat pe complexele de ioni pereche cu acid fosfotungstic (PT), tetrafenilborat (TPB), tungstosilicic
(TS) și reineck ate (RN) într -o matrice poli (clorură de vinil) (PVC) .
Clorhidrat ul de nefazodonă (fig.9), (2 – [3- [4- (3-clorfenil) – 1-piperazinil] propil] -5-etil-4-(2-
fenoxietil) -3H-1,2,4 -triazol -3-onă monoclorhidrat , este un nou antidepresiv fenilpiperazină, care are
un efect puternic asupra receptori lor serotoninergici (5 -HT 2). Acest medicament dezvoltat este
utilizat în tratamentul dep resiei ca alternativă la antidepresivele convenționale, cum ar fi triciclicele ,
deoarece nefazodona ( NFN ) nu prezintă nic i o activitate cardiotoxică sau anticolinergică .

Fig.9. Clorhidrat ul de nefazodonă

Cel mai bun electrod ion selectiv pentru determinarea nefazodonei ( NFN ) conține NFN -PT
(acid fosfotungstic ) ca material activ. Acest electrod prezintă un răspuns ce corespunde funcției
Nernst (62,6 ± 0,4 mV/decadă ), în inter valul de la 1,5∙ 10-5 până la 1,0∙10-2 M în soluții de
clorhidrat de nefazodonă (NFN· HCl). Selectivitatea acestui electrod la NFN (nefazodonă ) este
raportată în prezența unui număr de molecule de zahar, cationi și medicamente . Metoda
potențiometrică adăugare a standard ului și metoda de titrare argentometric ă sunt utilizate pentru a
determina cantitatea nefazodonei ( NFN ) în soluție pură.
Din cunoștințele noastre, nu putem spune că electrodul ion -selectiv (ISE) a fost descris
pentru determinarea potențiometrică rapidă și necostisitoare a nefazodonei NFN. Astfel, în acest

21
studiu al electrozi lor cu membrana nefazodonei NFN – selectivă au fost construiți folosind diferite
complexuri de perechi de ioni ale acestui medicament nou, iar performanțele lor au fost comparate
și au dat raspunsuri foarte bune .
În sursa [18] este prezentat un complex de ioni pereche iod – miconazol care a fost folosit ca
un ion – schimbător adecvat pentru prepararea unui electrod membrană pla stifiat PVC. Printre
difer iți mediatori de solvent testați, dioctilsebacatul a prezentat caracteristicile de răspuns
corespunzătoare, inclusiv panta curbei de calibrare ce corespunde funcției Nernst , timp de răspuns
rapid și reproductibilitatea valorilor fiind foarte bună . Electrodul prezintă o pa ntă ce corespunde
funcției Nernst de 59, 8 ± 0,5 mV∙decadă-1 pentru ionul I- într-un in terval de concentrație de
1,0∙10-5- 1,0∙10-2 M, c u o limită de detecție de 7,0∙ 10-6 M. Electrodul afișează o selectivitate bună
pentru ionul I- cu privire la un număr de specii anorganice și organice. Poate fi utilizat într -un
domeniu de pH 2,5 – 8,5. Senzorul de membrană a fost aplicat c u succes la determinarea iodurilor în
probele de apă și ser ul sanguin precum și în pro dusele farmaceutice, cum ar fi i odoquinolul si
tiroxina.
Datorită importanței iodului ca micronutrient esențial și rolul cheie în numeroase activ ități
biologice, cum ar fi funcția creierului, activitățile neurologice și a funcț ei tiroidiene, numeroase
metode de analiză au fost dezvoltate pentru determinarea acestuia la niveluri le scăzute de
concentrație . Aceste metode includ cromatografia de gaze, cromatografia de ioni,
chemiluminiscenta, polarografie, voltametrie a de stripare catodică și anod ică și potentiometrie a
bazată pe electrozi ion -selectivi.
În concluzie se spune că electro zii ion selectivi potențiometrici bazați pe o pereche de ioni –
iodură de miconazol sunt construiți pentru monitorizarea compuș ilor farmaceutici în probele lor și
fluide le biologice, precum și pentru studierea interacțiuni lor cu uni i agenți de complexare biologici
importanți , cum ar fi ciclodextrine . Nitratul de miconazol este o sare a miconazol ului, medicament
antifungic , și poate acționa ca un schimbător de anion i. Senzor ul potențiometric cu membrană
simplă din plastifia nt PVC bazat pe o pereche de ioni – iodură de miconazol este utilizat pentru
determinarea selectivă a iodurilor și medicamentelor care conțin iod.
În sursa [19 ] este prezentat un nou electrod cu mem brană din plastic pentru determinarea
clorhidrat ului de metaciclină, care a fost fabricat pe baza utilizării tetrafenilboratului de metaciclină
ca substanță elec troactivă și diocti lftalat ca agent de plastifiere.
Tetraciclinele sunt utilizate pe scară largă ca antibiotice cu spectru larg de activitate ridicată
împotriva aproape a tuturor bacteriilor gram -pozitive și gram -negative. De asem enea, se constată că
tetraciclinele pot fi aplicate pe ntru diagnostic si terapeutica carcinoamelor . Prin urmare, studiul

22

metodelor analitice pentru determinarea tetraciclinelor a fost un proiect vizibil în domeniul analizei
de medicamente.
Clorhidrat ul de metaciclină (fig.10) (MC.Cl), 4 – (dimetil amino) – 1, 4, 4a, 5, 5a, 6, 11, 12a-
octahidro – 3, 5, 10, 12, 12a- pentahidroxi – 6- metilen – 1, 11- dioxo – 2- naftacen carboxamidă
monoclorhidrat, este un intermediar în timpul sintezei de oxitetraciclină și posedă a ctivitate mai
mare împotriva bacteriilor în comparație cu tetraciclină și oxitetraciclină. Pentru determinar ea
clorhidratului de metaciclină, cromatografia lichidă de înaltă performanță și antib iotice -microbiene
de testare au fost recomandate în unele farm acopei.

•HCl

Fig.10. Clorhidrat ul de metaciclină

S-a constatat că răspunsurile potențiale ale electrodului au fost influențate de pH -ul soluției
testate când pH> 3. În condițiile de pH 2. 6, domeniul de concentrații este 3,0∙ 10-2 ~ 6,0∙ 10-6 M,
panta (25°C) 52,9 mV/decadă de activitate, și respectiv limita de detecție 3,4∙ 10-6 M. Timpul de
răspuns al electrozilor a fost <15 secunde. Valorile de recuperare obținute au fost de 99,2 ~ 101,2%.
Electrodul a fost aplicat cu succes la determinar ea clorhidratului de metaciclină în pastile prin
metoda potențiometrică directă. Rezultatul obținut cu electrodul a fost în bună concordanță cu
valoarea obținută prin utilizarea metodei oficiale (cromatografie lichidă de înaltă perfor manță), de
unde rezultă că m etoda analitică propusă s -a dovedit a fi o metodă simplă, rapidă și exactă.
În sursa [20 ] este prezentat un nou electrod selectiv de clorhidrat de prometazină, care a fost
construit pe baza perechilor de ioni de acid molibdofosf oric- prom etazină .
Clorhidratul de prometazină (fig.11), clorhidrat de N, N -dimetil -1- (10H -fenotiazin -10-il)
propan -2-amină, C17H20N2S·HCl, este o pulbere cristalină albă sau slab gălbuie, cu greutate a
moleculară de 320.9, se topește la aproximativ (2220 C), cu descompunere. Este foarte solubil în
apă, solubil în alcool și în clorură de metilen. Prometazin a este un derivat de fenotiazină, care
blochează receptorii histaminei de competitivitate fără a bloca secreția de histamină. Oxidare lentă
poate să apară la ex punerea prelungită la aer, de obicei, care cauzează modificări de culoare

23

albastră. Prometazina este frecvent utilizat ă pentru a ameliora senzația de mî ncărime , iritație, și
umezi rea ochilor, secreții nazale, strănut și mî ncărimi ale pielii. Clorhidrat ul de prometazină este un
compus important în grupul mare al derivați lor fenotiazinici. Acesta este utilizat pe scară largă ca
agent terapeutic pentru tratarea diferitelor tulburări mentale sau pentru îmbunătățirea analgezic ă,
anestezic ă și efectul sedativ cu alte medicamente.

Fig.11. Clorhidrat ul de prometazină

Electrozi i clorhidrat ului de prometazină (1, 2, 3, 4 și 5) au fost confecționați pe baza
plastifianți lor: dibutil ftalat (DBF); di octil ftalat (DOF); fosfat di butil (DBP); tributil fosfat (TBF );
și respectiv eterul 2 – nitrofeniloctilic (ONPOE) în matricea din PVC. Acești electrozi sunt
caracterizați de pante le (57.27, 54.08, 49.79, 46.76 și 44,52 mV/ decadă) și respectiv domeniile de
concentrații în care se respectă funcția Nernst (1∙ 10-5-1∙10-1, 1∙10-4-1∙10-1, 1∙10-5- 1·10-1, 5∙10-4-
1∙10-1 și 1∙10-4-1∙10-1 M). Cea mai bună limită de detecție a fost de 6∙10-6 M pentru electrodu l
plastifiat cu DBF (di butil ftalat ). Interferențele de măsurare în prezența (Na+, K+, Mn+ 2, Cu+ 2, Ca+ 2,
Fe+ 3, Al+ 3, Paracetamol, sucroză și Galaten) au fost studiate folosind metode le soluțiilor separate și
mixte, p H-ul și durata de viață a electrozilor au fost de asemenea studiate. Rezultatele au fost
comparate cu tehnica UV – spectrofotometrică.
Metoda analitic ă propusă s -a dovedit a fi simplă, rapid ă și cu precizie bună, utilizat ă pentru
determinarea substanței active în preparatele farmaceutice.

24
1.2. Concluzie
În concluzie putem spune că în ultima perioadă au fost înregistrate progrese în industria
farmaceutică în crearea unui număr mare de medicamente, inclusiv substanțe de diferite structuri și
compoziții, care diferă prin acțiunea lor farmacologică și proprietăți le lor terapeutice.
Această situație ridică o problemă de control nu numai a calității medicamentelor, dar și a
conținutul ui medicamentelor (și metaboliții lor), în diverse medii, precum și în lichidele biologice
ale organismului uman și animal, produse alimentare, inclusiv și în apele uzate .
Potențiometria cu el ectrozi ion -selectivi este unul dintre instrumentele analitice cele mai
promițătoare în practica medic o-biologică, capab ile de a determina substanțe atî t ano rganice și
organice . Aplicații le tehnicilor potențiometrice în analiza farmaceutică și chimie clinică au fost
revizuite în medicină. Astfel, e xistă o creștere c onstantă a numărului de electroz i care pot identifica
selectiv diferite specii active din medicamente.
Electrozilor ion -selectivi sunt utilizați pe scară lar gă pentru analiza farmaceutică cu
avantajele de determinare a probei în mod direct, rapid și simplu. Avantajele principale sunt : costul
relativ scăzut, simplitate ridicată, timpul de analiză redus , precizia și acuratețea potrivită, și în
special selectivitate a, adică capacitatea de a măsura activitatea diferitelor m edicamente selectiv , și,
în mai multe cazuri, fără o separare prealabilă a medicamentului de interes din matricea de
formulare în probele colorate sau opalescente, sunt avantajele utilizării electrozilor ion -selectivi în
comparație cu procedurile plictisit oare și îndelungate sugerate în farmacopeie. Acestea fac
potențiometria electrod ul ion -selectiv foarte atractiv ă pentru analiza farmaceutică.

25
2. Tehnici experimentale și modul de operare

2.1. Reactivi utilizați :
Nitrat de crom, acid pivalic, fluorură de sodiu, alcool etilic, acetonă, nitrobenzen,
tetrahidrofuran, 4,4'-biperidil , hidrogenocarbonat de sodiu, sulfat se sodiu, bromură de sodiu, nitrat
de sodiu, tetrafluorborat de sodiu, iodură de potasiu, perclorat de sodiu , tiocianat de sodiu.
Toți reactivii folosiți au fost de puritate analitică.

2.2. Sinteza pivalaților trinucleari ai cromului(III) util izați în calitate de ionofori [21 ]
Pivalatul de (µ 3-oxo)-hexa(pivalato)triaquatricrom(III)
[Cr 3O(C 5H9O2)6(H2O)3] C 5H9O2·2 C 5H10O2
6Cr(NO 3)3·6H 2O + 18C5H10O2 = 2[Cr 3O(C 5H9O2)6(H2O)3] C5H9O2·2 C 5H10O2 +18NO 2 +37H 2O
𝛈=75 %
Într-un balon conic termorezistent au fost amestecate 5,000 g de azotat de crom(III)
cristalohidrat (Cr(NO 3)3·6H 2O) și 4,375 g de acid pivalic. Conținutul balonului a fost înc ălzit pe
baia de nisip pînă la încetarea degajării oxidului de azot(IV). Precipitatul de culoare verde a fost
separat de soluție și recristalizat din alcool etilic de 70 %, apoi din acetonă și uscat la temperatura
de 105șC. Randamentul constituie 3,489 g.
Pivalatul obținut este solubil în tetrahidrofuran, nitrobenzen, acetonă, alcool etilic, puțin
solubil în eter și insolubil în apă.

2.3. Sinteza ionoforului [2 2]
Fluorura de (µ 3-oxo)-hexa(pivalato)triaquatricrom(III)
[Cr 3O(C 5H9O2)6(H2O)3]F
[Cr 3O(C 5H9O2)6(H2O)3]C5H9O2 + NaF = [Cr 3O(C 5H9O2)6(H2O)3]F + C 5H9O2Na
𝛈=80 %
Pentru sinteză a fost folosit produsul [Cr 3O(C 5H9O2)6(H2O)3]C5H9O2 – pivalatul trinuclear
al cromului(III). O probă cu masa de 0,2000 g a fost dizolvată în 5 -8 mL de acetonă, la ea fiind
adăugate 0,0135 g de florură de sodiu (NaF). Soluția formată a fost agitată 30 de minute la
agitatorul magnetic. Produsul de culoare verde a fost separat prin filtrare, spălat c u soluție apoasă
alcoolică și recristalizat din acetonă. Randamentul constituie 80%. Pivalatul obținut este solubil în
tetrahidrofura n, nitrobenzen, acetonă, alcool ; parțial solubil în eter și insolubil în apă.

26
2.4. Prepararea membranei polimerice și a samblarea electrodului [22]
O probă de clorură de polivinil (PVC) cu masa de 0,300 g se dizolvă prin agitare în
tetrahidrofuran și spre sfârșit se adaugă 0,300 g plastifiant (NE) – eterul 2 -nitrofeniloctilic
(proprie tăți maleabile). După omogenizarea ameste cului se adaugă 0,900 g de nitrobenzen, care
conține 0,020 g de material electroactiv (Cr 3O(C 5H9O2)6(H2O)3]F) plus 4,4' -biperidil -0,007g, și se
agită bine. Sistemul obținut se toarnă într -o capsulă Petri cu diametrul de 50 mm și se lasă pentru 24
ore, timp suficient pentru evaporarea tetrahidrofuranului, care este un solvent volatil. Raportul de
masă a componenților polimer : plastifiant : nitrobenzen a fost păstrat pentru toate membranele
1:1:3. Partea de masă a ionoforului în membrană nu a depășit 2%. La expirarea acestui timp se
formează un film subțire cu grosimea de ~0,5 mm din care se taie discuri cu diametrul 12 mm din
membrana obținută, care se încleie cu o soluție de polimer în tetrahidrofuran la capătul tubului
polimeric pregătit anterior (s -a încl eiat pe un tub din PVC). Senzorii confecționați au fost
precondiționați în soluție de fluorură de sodiu (NaF) cu concentrația de 0,1 mol/l timp de 24 ore.
Cavitatea tubului suport al fiecărui senzor se umple cu o soluția internă care conține 2,0 mL de Na F
(C=0,1 M) și 0,2 mL KCl (C=5 ·10-3M).

2.5. Prepararea soluțiilor
La calibrarea electrozilor au fost utilizate soluții de fluorură de sodiu. Pentru prepararea
soluțiilor de fluorură de sodiu a fost calculată masa de fluorură de sodiu necesară pentru a pregăti
50 mL soluție cu C(NaF) = 0,1000 mol/L.
m (NaF) = C (NaF) ∙ M (NaF) ∙ V sol
m (NaF) = 0,1000 mol/L ∙ 41,988 g/mol ∙ 0,05 L = 0,2099 g ≈0,2100g
A fost cântărită la balanța analitică o probă de fluorură de sodiu (substanță de culoare albă –
NaF) cu mas a 0,2100 g și trecerea ei cantitativ într -un balon cotat de 50 ml de masă plastică. S -a
adaugat 2/3 apă distilată și s -a solubilizat proba, apoi s -a adus nivelul soluției cu apă distilată pînă la
semn. Soluția obținută s -a omogenizat bine.
Fiind folosită legea diluției s -a calculat volumul soluției de NaF pentru pregătirea soluțiilor
cu concentrațiile 1∙10-2 – 1∙10-7 mol/L. Astfel, solu țiile de lucru au fost preparate prin diluare
consecutivă de 7 ori a soluției ințiale obținute la dizolvarea soluției NaF în 50 mL apă distilată.
CM1∙V1 = C M2∙V2
0,1000 mol/L ∙ V 1 = 0,0100 mol/L ∙ 50 mL
𝑉1=CM2∙V2
𝐶𝑀1=0,0100 mol/L ∙ 50 mL
0,1000 mol/L=5 𝑚𝐿

27

2.6. Aparatur ă și accesorii
Măsurarea tensiunii electromotoare (TEM) pentru soluțiile de F- cu diferite concentrații s-a
efectuat cu ajutorul unui pH -metru -milivoltmetru 3310 JENWAY. Ca electrod de referință a fost
utilizat electrodul de Ag/AgCl, iar cel indicator – confecționat în acest studiu.
Forța electromotoare ( potențialul electric la curent nul, E), apare spontan între cei doi
electrozi reversibili, unul fiind electrod de măsură, caracterizat prin potențialul acestuia, ε m și
celălalt de referință (ε r). Aceștia se află scufundați în soluția supusă analizei chimice. Perechea de
electrozi formează un asamblu denumit celulă electrochimică (Fig.12 ), care are potențialul [6]:
E = |𝜀𝑚− 𝜀𝑟|

Fig.12 . Celulă electrochimică

Reprezentarea schematica a celulei electrochimice pentru sistemul dat este:
Ag, AgCl/ KCl sat/ soluția analizat ă/ membrana PVC/ F-(0,100), Na(0,050)/ AgCl, Ag
Faza 𝛾 Faza 𝛽 Faza 𝛼
Indicii 𝛼 și 𝛽 se referă la cele două faze: 𝛼 – soluția de analizat și 𝛽 – membrana.
Faza γ este constituită dintr -o soluție apoasă de concentrație fixă (cunoscută) care conține un
ion existent și în faza β (membrană).

28
2.7. Calibrarea mV -metrului
Aparatul de măsurare este capabil să simtă un parametru fizic (presiune, temperatură, debit,
tensiune, curent, frecvență, ș.a.m.d.) și să genereze la ieșire un semnal proporțional cu intrarea
măsurată. (Semnalul de ieșire este afișat local pentru operatorul uman, sau este transmis unui sistem
(semi)automat de dispecerizare, caz în care aparatul de măsură se mai numește și transmițător .)
Calibrarea urmărește de fapt minimizarea erorilor de măsurare pe termen lung. Când se
realizează operațiunea efectivă de calibrare, ea presupune în prima fază compararea indicației
instrumentului verificat cu aceea a unui instrument de referință (calibrator), indicații cauzate de
aceeași valoare a mărimii măsurate. Faza a doua prespune documentarea rezultatelor comparației
(evaluare și înregistrare), urmată eventual de o ajustare a sensibilității/reactivității instrumentului în
cauză [23].
Înainte de a începe lucru cu un aparat este necesar de al supune calibrării, pentru a ne
convinge că nu vom obține rezultate eronante. Pentru calibrarea aparatului fol osim drept electrod
indicator al activității ionilor de hidrogen, elecrodul de sticlă și ca electrod de referință folosim
electrodul Ag/AgCl. Etalonarea se face cu ajutorul a 3 soluții tampon. Se folosesc soluții tampon cu
pH=4,01; pH=6,86; pH=9,18. S oluția al cărui pH se măsoară, împreună cu cei 2 electrozi formează
o celulă numită celulă electr ochimică. Electrozii se așează în stativ, iar capetele lor se introduc în
bornele apar atului. Celula electrochimică ( paharul și electrozii) se spală de cîteva ori cu apă distilată
și se usucă cu ajut orul hîrtiei de filtru. Apoi se măsoară pH -ul în prima soluție și se memorează în
aparat, similar se face și în cazul soluției a 3 -a. În final aparatul trebuie să arate pH-ul soluției a 2 -a
aproximativ egală. Dacă rez ultatul obținut nu este satisfăcător atunci aparatul este supus din nou
calibrării pînă ce obținem rezultate satisfăcătoare.

29
3. Rezultate și discuții

Tendințele actuale de dezvoltare a chimiei analitice impun siguranța calității alimentelor și
medicamentelor ce se caracterizează prin utilizarea pe scară largă a metodelor potențiometrice, a
procedeelor care au la bază detectarea și prelucrarea unui semna l de natură analitică cu ajutorul
electrozilor ion -selectivi (EIS), ce își găsesc o aplicare largă în medicină, criminalistică, agricultură,
tehnologia produselor alimentare, tehnologia produselor tehtile, metalurgie, protecșia mediului ș.a.
Potențiometri a directă sau metoda curbei de calibrare care se bazează pe măsurarea cât
mai exactă a potențialului de electrod. Anterior se face o calibrare a electrodului folosind soluții de
săruri complet solubile și disociate ale speciei de interes. Soluțiile standar t (etalon) cu care se face
calibrarea trebuie să conțină un electrolit inert folosit pentru ajustatea forței ionice [24].
Electrolitul inert trebuie să aibă următoarele caracteristici [24]:
✓ să nu interacționeze chimic cu specia primară ;
✓ să nu interfereze ;
✓ să fie echitransferant.
Metoda potențiometrică îmbină parametrii analitici, cum ar fi: selectivitatea, durata de
exploatare și timpul scurt de analiză, care păstrează un grad suficient de certitudine. Pentru astfel de
analiză se folosesc senzori potențiom etrici (SP). Parametrii caracteristici a senzorului sunt în funcție
de mai mulți factori : tipul electrodului, componența membranei și un rol aparte îi revine naturii
substanței ion -active.
Pentru a fi utilizat în calitate de ionofor un compus trebuie să î ndeplinească următoarele
cerințe :
✓ să fie stabil ;
✓ să fie insolubil în soluții apoase;
✓ să fie solubil în solvenți utilizați pentru prepararea membranei.
Carboxilații trinucleari ai Cr (III) au fost studiați de către colaboratorii Facultății de Chimie
și Tehnologie Chimică anterior în acest scop, astfel în acest domeniu, în ultimul timp au fost
susținute două teze de doctor. În aceste lucrări este demonstra t faptul că aceste combinații
coordinative pot îndeplini rolul de ionofor pentru electrozi anion -selectivi.
Deoarece în literatura de specialitate sunt puține publicații ce se referă la electrozi F–
selectivi, ne -am propus să sintetizăm pivalatul trinuclea r al cromului (III) cu anionul fluorură în
sfera externă și să -l studiem în calitate de ionofor pentru electrod cu membrană polimerică.

30

D:\SPECTRE\Anastasia\MDIR-1.0 MDIR-1 Instrument type and / or accessory 09.02.20172959.93
2928.28
2867.64
1605.64
1532.32
1484.55
1458.16
1427.77
1382.45
1362.09
1228.14
1031.77
938.89
902.62
864.10
786.33
663.50
617.19
466.06
500 1000 1500 2000 2500 3000 3500
Wavenumber cm-140 50 60 70 80 90100Transmittance [%]
Page 1/1Compusul coordinativ sintetizat a fost analizat prin metoda IR, iar în spectrul analizei se
evidențiază maxime pentru p rincipalele grupe funcționale organice prezente (Fig.13).

Fig.13. Spectrul IR pentru compusul final [Cr 3O(C 5H9O2)6(H2O)3]F
𝜆 = 2900 cm-1 – grupa CH 3
𝜆 = 1605 cm-1 – grupa carbonil (C=O)

31

După precondiționarea electrodului în soluție de NaF de 0,1 M, acesta a fost calibrat pentru
determinarea parametrilor funcționali.
Funcția de electrod, pentru senzorul confecționat (Fig.14) , a fost stabilită în soluțiile de
fluorură de sodiu în intervalul de concentrații 1·10-1-1·10-7 mol/L. Rezultatul ob ținut este prezentat
în Figura 17 , care reprezintă curba de calibrare din care se pot determina doi parametri
caracteristici: panta (sensibilitatea) și limita de detecție (LD).
Sensibilitatea (panta) senzorului se exprimă în m V/decadă de activitate și poate fi evaluată
ca diferența dintre potențialele indicate de SP atunci când este transferat, de exemplu, dintr -o soluție
care conține specia chimică de interes de concentrație 0,001 M într -o alta de concentrația 0,1 mol/L
la for ța ionică constantă [25].
Limita de detecție – pentru ionii monovalenți, definiția IUPAC este: concentrația la care
potențialul măsurat diferă de cel prezis prin regresie liniară cu mai mult de 18 mV. Limita de
detecție practică poate fi calculată prin tra sarea unui grafic de calibrare folosind mai multe
standarde, adică cel puțin două pentru a defini panta liniară și două pentru a arăta secțiunea
orizontală sub limita de detecție, în cazul în care electrodul nu răspunde la schimbările de
concentrație. Limi ta de detecție este definită de punctul de trecere a celor două linii drepte trasate
prin intermediul acestor puncte [25].

Fig.14. Senzorul fluor -selectiv confec ționat

Consecința proceselor de schimb ionic de la interfaza membrană/soluție este apariția unei
diferențe de potențial între două fețe ale membranei, numită potențial de membrană [26].
F-s.i ↔F-membrana ↔F-s.e

32
Potențialul de membrană, ε m, pentru un ion i de sar cină z i, determinant de potential, este:
𝜀𝑚=𝑅𝑇
𝑧𝐹𝑙𝑛(𝑎𝑖)𝛼
(𝑎𝑖)𝛽 (1)
R – constanta gazelor;
T – temperatura absolută;
F – numarul lui Faraday.

Potențialul de membrană ε m', care apare la contactul fazelor 𝛽 și 𝛾, are o valoare constantă,
deoarece activitatea ionului comun este constantă în cele doua faze 𝛽 și 𝛾.
Potențialele ε m si ε m' nu apar în urma unor reacții de oxidare sau de reducere, ci datorită unor
echilibre , de obicei de schimb ionic, la care particip ă specia de analizat.
Dacă activitatea ionului i în membrană (ai)𝛽 este constantă, atunci potențialul de membrană
εm variază dupa o lege de tip Nernst cu activitatea speciei i din soluție:
𝐸𝐶=𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 .+𝑅𝑇
𝑧𝑖𝐹𝑙𝑛(𝑎𝑖)𝛼 (2)
Trecând la logaritmi zecimali și considerând că se lucrează la temperatura standard de 25°C
relația anterioară devine:
𝐸𝐶=𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡 .+0,059
𝑧𝑖𝑙𝑜𝑔(𝑎𝑖)𝛼 (3)
În realitate, respectarea strictă a acestei legi de către un senzor potențiometric este perturbată
de existența unor interferen țe. Acestea apar datorită faptului că membranele nu sunt perfect
selective și permit trecerea unor ioni diferiți de cei vizați [27].
Senzorii ion -selectivi, în anumite condiții bine stabilite, pot genera deci un potențial de
electrod reversi bil, determinat de o anumită specie ionică, din care motiv se numesc senzori ion –
selectivi, sau electrozi ion -selectivi (EIS). Electrozii ion -selectivi se bucură de o răspândire din ce
în ce mai largă datorită faptului că răspund favorabil cerințelor ce se pun în fața unui senzor
electrochimic: au func ție de transfer stabilă, sensibilitate mare (limită de detecție coborâtă),
selectivitate înaltă, viteză de răspuns mare, consum de materie redus, asigură determinări directe
fără perturbarea mediului, prezintă posibilități de miniaturizare (important mai ales pentru medii
biologice) având și aspecte tehnico -economice favorabile, fi ind simple, robuste, ușor de m ânuit și
de recondiționat. Pe deasupra, de obicei sunt și ieftine [8].

33

Senzorul fluor -selectiv confe cționat este asemăn ător cu electrod ul F-selectiv descris în
literatura de specialitate, cu membrană cristalină LaF 3 dopată cu EuF 2. Echilibrul ionic se asigură
prin locurile vacante din membrana cristalină (Fig.15 ) [4].

LaF 3 ↔ LaF 2+ + F-

Fig.15 . Membrană cristalină LaF 3 dopată cu EuF 2

Pe când în varianta constructivă “totul solid”, electrodul fluor selectiv are o membrană
monocristal formată din fluorură de lantan, LaF 3 (Fig.16) .

Fig.16 . Schema unui electrod fluorură -selectiv

34

y = 55,778x + 29,185
50100150200250300350400450
0 1 2 3 4 5 6 7 8
-lg a(F)E, mV
y = 55,778x + 29,185
50100150200250300350400450
0 1 2 3 4 5 6 7 8
-lg a(F)E, mVElectrodul cu membrana PVC plastifiată cu 2 -nitrofeniloctileter (NE) și ionofor pivalatul
trinuclear al Cr (III) , prezintă un răspuns nernstian (55,778 mV/pC) în intervalul de concentrații
1·10-1-1·10-4 M, ceea ce indică panta (sensibilitatea) electrodului care depinde de temperatura (T) și
de sarcina (Z) a ionului determinat de potențial.

Fig.17 . Curba de calibrare a electrodului F- – selectiv . y = 55,778x + 29,185

Curba este caracteristică electrozilor anion -selectivi, acceptabilă pentru măsur i
potențiometrice cu electrozi ion -selectivi la specia cu sarcina -1.
Al doilea parametru funcțional pentru electrodul asambalt determinat din curba de calibrare
a electrodului F -selectiv este limita de detecție de ordinul 10-5 M (LD=10-4,7 = 2,0 ∙10-5 M) (Fig.18).

Fig.18 . Limita de detecție a electrodului F– selectiv . LD=10-4,7 = 2,0 ∙10-5 M

35
-0.100.10.20.30.40.50.60.70.80.911.1
0 1 2 3 4 5 6 7 8α
pHpKaαHF αF-Timpul de răspuns – este decalajul (în timp) între variația semnalului de intrare și variația
corespunzătoare a semnalului de ieșire a senzorului. Este de dorit ca timpul de răspuns să fie cît mai
scurt posibil [8].
Durata de exploatare a senzorului – este fixată de durata de viață a componentei celei mai
puțin stabile și depinde de [8]:
✓ concentra ția probelor analizate ;
✓ numărul de măsurări efectuate cu senzorul respectiv ;
✓ prezen ța unor specii interferente pot scurta durata de utilizare a senzorului.
Senzorul dat are un timp de răspuns de 30 -60 s și reproductibilitatea rezultatelor se menține
timp de 3 luni. După această perioadă se micșorerază valoarea pantei, iar măsurările sunt însoțite de
erori mai mari decât cele acceptabile.
Un alt parametru caracteristic al EIS est e domeniul optim de pH de funcționare , care
reprezintă influiența concentrațiilor ionilor de hidrogen din soluții asupra răspunsului senzorului
într-un anumit domeniu de pH.
Deoarece F- provine de la un acid slab, pentru determinarea domeniului optim de p H de
funcționare a electrodului asamblat este necesară diagrama de distribuție a speciilor acestui acid în
funcție de pH.
Pentru acidul HF cu K a=6,3∙10-4 (pK a=3,2) se poate trasa următoarea diagram ă (Fig.19 ).

Fig.19 . Distribu ția speciilor dominate ale acidului monoprotic slab (HF) în funcție de pH

36
αHA = [𝐻+]
[𝐻+]+𝐾𝑎 (4) αA- = 𝐾𝑎
[𝐻+]+𝐾𝑎 (5)

Practic s -au reprezentat grafic fu ncțiile descrise de ecuațiile (4) și (5 ). Se observă că la
pH-uri mici (sub valoarea 2) forma predominată sub care se află acidul în soluție este forma
neionizată (HA, adică HF). Pe de altă parte la valori a pH -ului peste 5 forma dominată este cea
ionizată (A-, adică F-).
Pînă la pH=5 în soluție sunt prezente ambele forme –HF și F-. Deoarece electrodul
este senzitiv doar la specia F- este necesar ca soluțiile analizate să fie caracterizate de pH≥5, ca să
excludem prezența formei moleculare.
Selectivitatea SP – este deasemenea un parametru caracteristic al senzorului, astfel el
definește capacit atea unui electrod ion -selectiv pentru a distinge ionul primar de alți ioni în aceeași
soluție. Astfel, coeficientul de selectivitate exprimă abilitatea electrodului de a răspunde preferențial
la ionul primar A, față de interferenții B [28].
Conform ecuaț iei Nernst -Nikolski -Eisenmann, dacă termenul 𝐾𝐴,𝐵𝑝𝑜𝑡 are valoare subunitară,
electrodul este selectiv pentru A, iar dacă este supraunitar, electrodul este selectiv față de B [29].
Ecuația Nikolsky -Eisenman [30 ]
𝐸=𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡𝑎𝑛𝑡 +2,303 𝑅𝑇
𝑧𝐴𝐹𝑙𝑔[𝑎𝐴+𝐾𝐴,𝐵𝑝𝑜𝑡𝑎𝐵𝑧𝐴/𝑧𝐵+𝐾𝐴,𝐶𝑝𝑜𝑡𝑎𝐶𝑧𝐴/𝑧𝐶+⋯] (6)
E – potențialul observat experimental a unei celule (în V) atunci când singurele variabile sunt
activități în soluția de testare;
R – constanta gazului egală cu 8,314510 J K-1 mol-1;
T – temperatura absolută (în K);
F – constanta Faraday egală cu 9,6485309 x 104 C mol-l;
aA – activitatea ionului, A;
aB & aC – activitățile ionilor interferanți, respectiv B și C;
𝐾𝐴,𝐵𝑝𝑜𝑡- coeficientul de selectivitate potențiometric pentru ionul B (interferent) în raport cu ionul
principal A (în cazul nostru F-);
zA- numărul de sarcină: un număr întreg cu semnul și mă rimea corespunzătoare sarcinii ionului
principal, A ;
zB & z C – numerele de sarcină corespunzătoare sarcinii ionilor de interferență, respectiv B și C.
Semnificația acestor numere de sarcină este aceeași cu cea a ionului principal.

37
Metoda de determinare a 𝑲𝑨,𝑩𝒑𝒐𝒕 [𝟑𝟎] :
➢ Metoda soluțiilor separarete (SSM)
Potențialul unei celule care cuprinde electrodul ion -selectiv și electrodul de referință (celula
ISE) se măsoară cu fiecare dintre cele două soluții separate, una conținând ionul A al activității a A
(dar nu B), cealaltă conținând ionul B la aceeași activitate a B = a A (dar nu A). Dacă valorile
măsurate sunt E A și respectiv E B, valoarea poate fi calculată din ecuația:
𝑙𝑜𝑔𝐾𝐴,𝐵𝑝𝑜𝑡=(𝐸𝐵−𝐸𝐴)𝑍𝐴𝐹
2,303 𝑅𝑇+(1−𝑧𝐴
𝑧𝐵)𝑙𝑔𝑎𝐴 (7)
EB – potențialul ionului genant ;
EA – potențialul ionului de fluor ;
ZA – sarcina ionului de fluor; F = 96500;
T = 273 + t °C;
R = 8,314.

Electrozii ion -selectivi cu membrane polimere plastifiate se confecționează rapid conform
unor procedee simple și pot fi diversificați prin modificarea naturii componentelor principale ale
membranei: ionofor, polimer, plastifiant, aditiv lipofilic. Anume aceste particularități au făcut
posibilă asamblarea unui număr mare de senzori care manifestă o gamă largă de selectivitate și o
sensibilitate înaltă față de anumiți ioni.
Constantele de selectivitate au fost calculate prin me toda soluțiilor separate, măsurâ ndu-se
potențialul în so luție de F- 0,1 M și ion genant 0,1 mol/L . Soluțiile cu C = 0,1 M, au fost preparate
din probe cântărite.
lgk F-/ SCN- =[( E F- – E SCN-) zF- F]/ 2,303RT +[(1 – zF- / zSCN-)lga A=
= [(0,150 -0,080)∙96500] / 2,303∙8,314∙278 + 0 ≈ 1,27
Tabelul 1
Selectivitatea potențiometrică –lgK(F/X) a electrodului confecționat
Ionul genant HCO 3- SO 42- Br- NO 3- BF4- I- ClO 4- SCN-
-lgK 3,99 3,04 2,79 2,38 2,28 2,07 1,67 1,27
SCN-> ClO 4-> I-> BF4-> NO 3-> Br-> SO 42-> HCO 3-
Din rezultatele prezentate pot fi formulate următoarele concluzii: cu cât –lgK este mai mic
cu atât interferenț a este mai mare, de unde rezultă că efecte genante prezintă ioni de SCN-, ClO 4-, I-,
BF4-, însă mai tolerantă este prezența ionilor de NO 3-, Br-, SO 42-, HCO 3-. SCN- prezintă inte rferențe
când concentrația lui este ≈18,6 ori mai mare decât cea a F-, iar HCO 3- când 103,99=9772 ori mai
mare. Astfel, parametrii caracteristici ai senzorului pot fi utilizați pentru confecționarea senzorului
fluor -sensibil ce are ca material electroactiv pivalatul trinuclear al cromului(III).

38
Influiența concentrației soluției interne asupra parametrilor electrozilor .
Au fost precondi ționați în soluții de F- 0,1 M electrozi ce aveau următoarea soluție internă :
a) 10-1 NaF și 5∙10-3;
b) 10-2 NaF și 5∙10-3;
c) 10-3 NaF și 5∙10-3;
După calibrarea acestor senzori și trasarea curbelor de calibrare nu au fost înregistrate
diferențe substanțiale în valorile numerice a pantei și limitei de detecție. Deoarece în literatura de
specialitate, în majoritatea cazuri lor soluția internă conține concentrația ionului precăutat 10-1 M în
continuare au fost studiați senzori cu compoziția (a) a soluției interne.
Parametrii senzorilor confecționați au fost comparați cu parametrii senzorilor fluor -senzitivi
cunoscuți deja (Ta b.2).
Tabelul 2
Parametrii de bază ai unei selecții de senzori de tip film PVC pentru fluor
Electrodul Domeniul
de
concentrații,
mol/l Panta ,
mV/pC LD,
mol/L Interferenți Domeniul
de pH Durata de
exploatare
F– confecționat
în acest studiu 10-1-10-4 55,778 10-4,7 SCN-, ClO 4- pH≥5 3 luni
F – selectiv , cu
membran ă
cristalină LaF 3
dopată cu EuF 2 55-59
anionul
hidroxil 5-7
F – selectiv bazat
pe scandiu (III)
Octaietilporfirina 10-4,6 -10-1 54,8 10‒4,5 salicilat >>
SCN- > Cl-,
Br-, NO3-,
ClO4- 3; 4,9

Electrodul cu pivalatul trinuclear al cromului ca material electroactiv (studiat în această
lucrare) are un domeniu de concentrații, în care se respectă funcția Nernst, fiind asemănător cu cei
specificați în literatura de specialitate, astfel sensibilitatea lor e foarte apropiată de cea teoretică.

39
După determinarea parametrilor analitici ai electrodului, senzorul fluor -selectiv confecționat
a fost testat într -o probă model – NaF și una reală – pastă de dinți ce conține fluor – ,,Sensodyne” ca
electrod indicator pentru determinarea prin titrare potențiometrică a ionilor F-, folosind ca titrant
clorura de bariu (BaCl 2).
Titrarea potențiometrică este o metodă indirectă, unde s e urmărește variația potențialului
electrodului ion -selectiv în cursu l titrării soluției cu un agent de titrare (titrant). Datorită ionului
primar cu titrant ul, concentrația acestuia va scă dea, iar potențialul electrodului se va modifica
(scade în cazul cationilor, crește în cazul anionilor). Se reprezintă grafic potențialu l E al soluției în
funcție de volumul de titrant adăugat. Se obține o curbă sigmoidală din care se determină punctul de
echivalență prin metoda grafică ( cu ajutorul curbei E = f (V titrant)), sau prin metoda primei
derivate ce implică reprezentarea derivatei I, ΔE/ΔV în funcție de V titrantului [24].
Proba model – NaF
Modul de lucru : se cântărește la balanța analitică o probă de fluorură de sodiu – NaF cu
masa de 0,2100 g , se tre ce cantitativ într -un balon cotat de 50 ml de masă plastică, după dizolvare
se aduce la cotă cu apă distilată. O parte alicotă (20 mL) din soluția preparată s e titrează cu o soluție
standard de clorură de bariu (BaCl 2), cu concentrația 10-1 mol/L. Din curb a de titrare ΔE/ΔV =
f (V titrare) (Fig.21) se determină volumul de titrare consumat, deoarece este ușor de aplicat, găsind cu
precizie maximul, astfel este recomandată pentru că rezultatele obținute sunt întotdeauna relevante.
Pe cînd curba de titr are E (mV) = f (Vtitrare) (Fig.20) este mai riguroasă din cauza erorii induse de
prelucrare a graficului.
m (NaF) c = C (NaF) ∙ M (NaF) ∙ V sol
m (NaF) c = 0,1000 mol/L ∙ 41,988 g/mol ∙ 0,05 L = 0,2099 g ≈0,2100g
Deoarece substanța NaF are puritatea de 99 % (etichetă), rezultă că:
0,2100 g ……………………100 %
(m (NaF) c) x g ……………………99 %
𝑚(𝑁𝑎𝐹 )𝐶 (𝑥)=0,2100 g∙99 %
100 %=0,2079 𝑔

40

Fig.20. Curba integrală de titrare potențiometrică a sol uției de NaF cu BaCl 2

Fig.21 . Curba diferențială de titrare potențiometrică a soluției de NaF cu BaCl 2. V(BaCl 2) = 19 mL

V (BaCl 2)titrare = 19 mL
CNaF ∙ VNaF = 𝐶𝐵𝑎𝐶𝑙 2 ∙ 𝑉𝐵𝑎𝐶𝑙 2
CNaF =CBaCl 2 ∙ VBaCl 2
VNaF=0,1 𝑚𝑜𝑙 /𝐿∙19 𝑚𝐿
20 mL=0,0950 𝑚𝑜𝑙 /𝐿 -50510152025
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26ΔE/ΔV
V,mL80859095100105110115120
11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26E,mV
V,mL

41
-50510152025
2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 33.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 4ΔE/ΔV
V , mLm (NaF) ex = C (NaF) ∙ M (NaF) ∙ V sol
m (NaF) ex = 0,0950 mol/L ∙ 41,988 g/mol ∙ 0,05 L = 0,1994 g
𝜀=𝑚𝑐−𝑚𝑒𝑥
𝑚𝑐∙100% =0,2079 𝑔−0,1994 𝑔
0,2079 𝑔∙100% =4,09 %

Proba reală – pastă de dinți ce conține fluor – ,,Sensodyne”
Modul de lucru [31]: O probă cu masa exactă de past ă de dinți (5 g) se dizolvă la încălzire
în 50 mL de KCl (C=0,1 mol/L). Amestecul obținut se filtrează, apoi se trece cantitativ într -un
balon cotat de 100 mL și se aduce cu KCl (C=0,1 mol/L) la cotă. O parte alicotă (20 mL) din soluția
obținută s e titrează cu o soluție standard de clorură de bariu (BaCl 2), cu concentrația 10-2 mol/L.
Din curba de titrare ΔE/ΔV = f (V titrare) (Fig.22 ) se determină volumul de titrare consumat .
Ingredientul activ din pasta de dinți : fluorur ă de sodiu ( 1450 ppm fluor)
1450 ppm = 1450 mg/L
C mol /L =𝐶𝑔/𝐿
𝑀 (𝑁𝑎𝐹 )=1450 ∙10−3g/L
41,98817 𝑔/𝑚𝑜𝑙=0,0345 𝑚𝑜𝑙 /𝐿
100 g ……………………… ….. 0, 0345 𝑚𝑜𝑙 /𝐿
5 g …………………………………… x
C (𝑁𝑎𝐹 )5𝑔 (𝑥)=0,0345 𝑚𝑜𝑙 /𝐿∙5𝑔
100 g =1,725 ∙10−3 𝑚𝑜𝑙 /𝐿

Fig.22 . Curba diferențială de titrare potențiometrică a soluției de NaF din proba reală – pastă de
dinți cu BaCl 2

42
V (BaCl 2)titrare = 3,3 mL
CNaF ∙ VNaF = 𝐶𝐵𝑎𝐶𝑙 2 ∙ 𝑉𝐵𝑎𝐶𝑙 2
CNaF =CBaCl 2 ∙ VBaCl 2
VNaF=0,0100 𝑚𝑜𝑙 /𝐿∙3,3 𝑚𝐿
20 mL= 1,65∙10−3 𝑚𝑜𝑙 /𝐿
Cg/L=Cmol /L∙M (NaF )=1,65∙10−3g/mol ∙41,98817 g/mol =0,06928 g/L
0,06928 g/L=69,28 mg/L
5 g ………………………….. 69,28 mg/L
100 g ……………………………….. …. x
𝑥=100 𝑔∙69,28 𝑚𝑔/𝐿
5 𝑔=1386 𝑝𝑝𝑚
𝜀=1450 −1386
1450∙100% =4,41 %
Senzorul asamblat a fost testat pentru determinarea F- într-o probă model și una reală – pastă
de di nți. Eroarea relativă a analizelor (ε≈4 %) indică posibilitatea utilizării electrodului în analize
potențiometrice a ionului F-.

43
4. Concluzii

1. A fost sintetizat pivalatul trinuclear al Cr(III) cu ionul F- în sfera externă.
2. A fost preparată membrana polimerică ce are ca ionofor acest pivalat.
3. Au fost determinați parametrii funcționali pentru electrodul asamblat, astfel, panta este 55 –
56 mV /decadă ; limita de detec ție de ordinul 10-5 M; domeniul optim de pH de fun ționare 5 –
6.
4. Valorile constantelor potențiometrice de selectivitate indică un efect genat mai mare în
prezența ionilor SCN- și ClO 4-, pe când ionul HCO 3- prezintă interferențe când concentrația
lui depășește de ~ 10000 ori concentrația F-.
5. Senzorul asamblat a fost testat pentru determinarea F- într-o probă model și în una reală –
pastă de dinți . Eroarea rel ativă a analizelor (ε≈4 %) indic ă posibilitatea utilizării
electrodului în analize potențiometrice a ionului F-.

44
5. Referințe bibliografice

1. Gulea A. ș.a. Elementele chimice în viața omului. – Ch.: Arc, 2007 (F.E. – P. „Tipogr.
Centrală ”). – 96 p.
2. Fluorul – carență și exces. – http://cesamancam.ro/fluor.html / Accesat 20.05.2017/
3. Barghouthi , Zaher ., Amereih , Sameer . Spectrophotometric Determination of Fluoride in
Groundwater Using Resorcin Blue Complexes // American Journal of Analytical Chemistry,
No. 3, 2012, – p. 651-655.
4. Rajković , M. B. , and Novaković , Ivana D. / Journal of Agricultural Sciences , Vol. 52, No 2,
2007 , p. 155-168.
5. Sarathchandraprakash , N. K., Balaji , Jampala ., Manral K. A simple Gas Chromatography
Method Developed for Fluoride Content Quantification in Oral Hygiene Formulations by
Using Capillary Column // International Journal of Innovative Research in Science,
Engineering and Technology , Vol. 3, Issue 12, December 2014 .
6. Nașcu, Horea Iustin ., Jantschi , Lorentz . Chimie analitică și instrumentală. -120 p.
7. Revenco M., Martin M. Noi materiale electroactive pentru membranele senzorilor
potențiometrici // Anale științifice USM. Seria științe reale, 1996 -2006. -P. 90-97.
8. Kekedy L. Senzori potențiomet rici metalici și ion -selectivi. București, 1973. -189 p.
9. Mandil , Hansa ., Sakur, Amir Alhaj., Nasser, Bassam . New ion selective electrode for
potentiometric determination of gatifloxacin in pure form and pharmaceutical formulation //
Int J Pharm Pharm Sci, Vol . 5, Suppl 2, 2013 , p.423 -428.
10. Vlascici , Dana ., Modra , Dorina ., Ostafe , Vasile . ș.a. Determination of diclofenac in
pharmaceuticals using a metalloporphyrin -based selective electrode . / Proceedings of the 1st
WSEAS International Conference on Nanotechnology (Nanotechnology ’09).
11. Al-Bayti , Yehya K. Synthesis and potentiometric study of atenolol selective electrodes and
their use in determining some drugs // Journal of Al -Nahrain Univers ity, Vol.16 (1), March
2013, p. 71-78.
12. Al Attas , Amirh S. Novel Pvc membrane selective electrode for the determination of clozapine
in pharmaceutical preparations // Int. J. Electrochem. Sci., 4 (2009), p. 9-19.
13. Al-Tamimi , Salma A., Al-Mohaimeed , Amal M., Alarfaj, Nawal A. ș.a. Ion Selective
Electrodes for Determination of Cefditoren Pivoxil in Pharmaceutical Formulations and
Biological Fluids // Int. J. Electrochem. Sci., 8 (2013) , p. 3988 – 4001 .

45
14. Shamsipur , Mojtaba ., Jalali , Fahimeh . Preparation of a ketoconazale ion -selective electrode
and its application to pharmaceutical analysis // Analitical Science, Vol.16, may 2000, p. 549 –
552.
15. Al-Saidi , Khaleda H., Nassory , Nabil S., Maki , Shahbaz A. Preparation and s tudy of
amoxicillin selective electrodes and their application with derivative spectrophotometer in
pharmaceutical drugs // Journal of Al -Nahrain University, Vol.12 (1), March 2009 , p. 29-37.
16. Frag, Eman Y.Z. , Awad, Ali Tamer ., Mohamed, Gehad , G. ș.a. Construction of Different Types
of Ion -Selective Electrodes. Characteristic Performances and Validation for Direct
Potentiometric Determination of Orphenadrine Citrate // Int. J. Electrochem. Sci., 7 (2012), p.
4443 – 4464 .
17. Arzum, Erdem., Dilsat, Ozkan., Kagan, Kerman. ș.a. Ion-Selective Membrane Electrode for the
Determination of a Novel Phenylpiperazine Antidepressant, Nefazodone //Turk J Chem., 24
(2000) , p. 353 – 360.
18. Falali , Fahimeh ., Rajabi , Mohammad J. , Bahrami , Gholamreza . ș.a. Preparation of a novel
iodine -selective electrode based on iodine -miconazole ion -pair and its alpplication to
pharmaceutical analysis // Analyti cal Sciences, Vol.21, December 2005 , p. 1533 -1535 .
19. Aboul -Enein, Hassan Y. , Sun, Xian Xiang ., Sun, Cheng Jun. Ion Selective PVC Membrane
Electrode for the Determination of Methacycline Hydrochlorid e in Pharmaceutical
Formulation. / No. 2, Sensors 2002 , p. 424-431.
20. Al-Saidi , Khaleda H. , Ahmed , Zainab W. Construction of Promethazine Hydrochloride
Selective Elec trodes in A Pvc Matrix Membrane // Journal of Al -Nahrain Un iversity, Vol.14
(4), December 2011, p. 11-17.
21. Dîru, Mariana. Senzori potențiometrici pe baza pivalaților trinucleari ai cromului(III) .
Chișinău, 2012. -131 p.
22. Revenco , Mihail ., Dîru, Mariana ., Waell A.A. Dayyih*, Electrod cu matrice polimerică,
selectiv la surfactantul anionic laurilsulfuric // Facultatea de Chimie și Tehnologie Chimică.
University Petra, Amman, Jordan. Seria “Științe reale și ale naturii”, ISSN 1814 -3237 .
23. Calibrarea instrumente lor de măsură. – http://www.ttonline.ro / sectiuni/ calitate -control/
articole/ 1063 -calibrarea -instrumentelor -de-masura / Accesat 21.05.2017/
24. Oniciu L., Mureșan , Liana . Electrochimie aplicat ă. Presa Universitară Clujeană, Cluj -Napoca,
1998.
25. Popescu I.C. Senzori electrochimici. Cluj-Napoca, Universitatea Babes -Bolyai, 1996, p. 93.
26. Determinarea potențiometrică a ionului de Ca2+ ca electrod ion -selectiv. – https://alili2001. files.
wordpress.com/2014/12/m06_laborator. pdf/ Accesat 22.05.2017/

46
27. Senzori electrochimici. – http://chimie -biologie.ubm.ro/ Cursuri % 20 on – line / MIHALI % 20
CRISTINA/SENZORI%20ELECTROCHIMICI/Senzori%20electrochimici.pdf / Accesat 05.05.
2017/
28. Pungor E., Toth K., Hrabeczy -Pall A. Selectivity coefficients of ion -selective electrodes // Pure
& Appl. Chem., 51, 1979 , p. 1913 -1980.
29. Umezawa Y., Buhlmann P., Umezawa K. ș.a. Potentiometric selectivity coefficients of
ionselective electrodes // Pure & A ppl. Chem., Part I. Inorganic cations (technical report),
72(10), 2000, p. 1851 -2082 .
30. Buck , Richard P. , Llinder , Ernὄ . Recomendations for nomenclature of ion -selective electrodes
(IUPAC Recommendation 1994) // Pure & Appl. Chem., Vol. 66, No. 12, 1994 , p. 2527 -2536.
31. Experiment: Ion -selective determination of fluoride . – http://www.calstatela.edu/ sites/ default /
files/ dept/ chem. / 13fall/ 201/ lab/ lp-fluoride.pdf / Accesat 11.05.2017/

47
6. Declarația privind asumarea răspunderii

Subsemnat a, Vîlcu Ecaterina, declar pe răspundere personală că materialele prezentate în
teza de licență sunt rezultatul propriilor cercetări și realizări științifice. Conștientizez că, în caz
contrar, urmează să suport consecințele în conformitate cu legislația în vigoare.

Data _______________

Semnătura _______________