Exercices et corrigés

Etude de Chimie

Contrôle de la Pureté des Composés Actifs

Contrôle de la Pureté des Composés Actifs

Contrôle de la Pureté des Composés Actifs

Comprendre le Contrôle de la Pureté des Composés Actifs

En chimie industrielle, et particulièrement dans l'industrie pharmaceutique, le contrôle de la pureté des composés actifs (principes actifs d'un médicament) est une étape absolument critique. La présence d'impuretés, même en faibles quantités, peut affecter l'efficacité du médicament, sa stabilité, ou pire, provoquer des effets secondaires indésirables chez le patient. Des méthodes analytiques précises, comme le titrage ou la chromatographie, sont utilisées pour quantifier la pureté d'un lot de production. Cet exercice se concentre sur la détermination de la pureté d'un échantillon d'acide acétylsalicylique (aspirine) par titrage acido-basique.

Données de l'étude

Un échantillon d'acide acétylsalicylique (\(\text{C}_9\text{H}_8\text{O}_4\)), un monoacide faible, est analysé par titrage avec une solution d'hydroxyde de sodium (\(\text{NaOH}\)), une base forte.

L'équation de la réaction de titrage est : \(\text{C}_9\text{H}_8\text{O}_4\text{(aq)} + \text{NaOH(aq)} \rightarrow \text{C}_9\text{H}_7\text{O}_4^-\text{Na}^+\text{(aq)} + \text{H}_2\text{O(l)}\)

Informations sur l'échantillon et le titrage :

  • Masse de l'échantillon d'aspirine impur pesé : \(m_{echantillon} = 0.525 \, \text{g}\)
  • L'échantillon est dissous dans un volume approprié d'eau et d'éthanol.
  • Solution titrante : Hydroxyde de sodium (\(\text{NaOH}\)) de concentration \(C_{NaOH} = 0.1050 \, \text{mol/L}\)
  • Volume de \(\text{NaOH}\) versé à l'équivalence : \(V_{NaOH,eq} = 26.55 \, \text{mL}\)

Masses molaires atomiques :

  • \(M(\text{C}) = 12.01 \, \text{g/mol}\)
  • \(M(\text{H}) = 1.008 \, \text{g/mol}\)
  • \(M(\text{O}) = 16.00 \, \text{g/mol}\)
Schéma : Montage de Titrage Acido-Basique
NaOH 0.1050 M Aspirine + indicateur Titrage

Schéma simplifié d'un montage de titrage.

Questions à traiter

  1. Calculer la masse molaire de l'acide acétylsalicylique (\(\text{C}_9\text{H}_8\text{O}_4\)).
  2. Calculer le nombre de moles d'hydroxyde de sodium (\(n_{NaOH}\)) ayant réagi à l'équivalence.
  3. En déduire le nombre de moles d'acide acétylsalicylique (\(n_{ASA}\)) présentes dans l'échantillon.
  4. Calculer la masse d'acide acétylsalicylique pur (\(m_{ASA,pur}\)) dans l'échantillon.
  5. Calculer le pourcentage de pureté (\(\%P\)) de l'échantillon d'acide acétylsalicylique.
  6. Discuter brièvement de l'importance de ce contrôle de pureté dans l'industrie pharmaceutique.

Correction : Contrôle de la Pureté des Composés Actifs

Question 1 : Masse Molaire de l'Acide Acétylsalicylique (\(\text{C}_9\text{H}_8\text{O}_4\))

Principe :

La masse molaire d'un composé chimique est la somme des masses molaires atomiques de tous les atomes présents dans sa formule chimique, multipliées par leur nombre respectif. Pour l'acide acétylsalicylique (\(\text{C}_9\text{H}_8\text{O}_4\)), il faut additionner la masse de 9 atomes de carbone, 8 atomes d'hydrogène et 4 atomes d'oxygène.

Formule(s) utilisée(s) :
\[M(\text{C}_9\text{H}_8\text{O}_4) = 9 \times M(\text{C}) + 8 \times M(\text{H}) + 4 \times M(\text{O})\]
Données spécifiques :
  • \(M(\text{C}) = 12.01 \, \text{g/mol}\)
  • \(M(\text{H}) = 1.008 \, \text{g/mol}\)
  • \(M(\text{O}) = 16.00 \, \text{g/mol}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} M(\text{C}_9\text{H}_8\text{O}_4) &= (9 \times 12.01) + (8 \times 1.008) + (4 \times 16.00) \, \text{g/mol} \\ &= 108.09 + 8.064 + 64.00 \, \text{g/mol} \\ &= 180.154 \, \text{g/mol} \end{aligned} \]

On arrondit souvent à \(180.16 \, \text{g/mol}\) ou \(180.2 \, \text{g/mol}\) selon la précision souhaitée.

Résultat Question 1 : La masse molaire de l'acide acétylsalicylique est \(M(\text{C}_9\text{H}_8\text{O}_4) \approx 180.15 \, \text{g/mol}\).

Question 2 : Nombre de Moles d'Hydroxyde de Sodium (\(n_{NaOH}\)) Ayant Réagi

Principe :

Le nombre de moles (\(n\)) d'un soluté dans une solution est le produit de sa concentration molaire (\(C\)) par le volume de la solution (\(V\)). Il est important que le volume soit exprimé en litres (L) si la concentration est en mol/L.

Formule(s) utilisée(s) :
\[n_{NaOH} = C_{NaOH} \times V_{NaOH,eq}\]
Données spécifiques :
  • \(C_{NaOH} = 0.1050 \, \text{mol/L}\)
  • \(V_{NaOH,eq} = 26.55 \, \text{mL} = 0.02655 \, \text{L}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} n_{NaOH} &= 0.1050 \, \text{mol/L} \times 0.02655 \, \text{L} \\ &\approx 0.00278775 \, \text{mol} \end{aligned} \]
Résultat Question 2 : Le nombre de moles d'hydroxyde de sodium ayant réagi est \(n_{NaOH} \approx 0.002788 \, \text{mol}\).

Quiz Intermédiaire 1 : Si on utilise un volume double de NaOH de même concentration, le nombre de moles de NaOH utilisé sera :

Question 3 : Nombre de Moles d'Acide Acétylsalicylique (\(n_{ASA}\))

Principe :

L'équation de la réaction indique que l'acide acétylsalicylique (ASA) réagit avec l'hydroxyde de sodium (NaOH) dans un rapport molaire de 1:1. Cela signifie qu'à l'équivalence du titrage, le nombre de moles d'ASA présentes dans l'échantillon est égal au nombre de moles de NaOH ajoutées.

Formule(s) utilisée(s) (basée sur la stœchiométrie 1:1) :
\[n_{ASA} = n_{NaOH}\]
Données spécifiques :
  • \(n_{NaOH} \approx 0.002788 \, \text{mol}\) (calculée)
Calcul :
\[ n_{ASA} \approx 0.002788 \, \text{mol} \]
Résultat Question 3 : Le nombre de moles d'acide acétylsalicylique dans l'échantillon est \(n_{ASA} \approx 0.002788 \, \text{mol}\).

Question 4 : Masse d'Acide Acétylsalicylique Pur (\(m_{ASA,pur}\))

Principe :

La masse d'une substance pure est obtenue en multipliant son nombre de moles par sa masse molaire.

Formule(s) utilisée(s) :
\[m_{ASA,pur} = n_{ASA} \times M(\text{C}_9\text{H}_8\text{O}_4)\]
Données spécifiques :
  • \(n_{ASA} \approx 0.00278775 \, \text{mol}\)
  • \(M(\text{C}_9\text{H}_8\text{O}_4) \approx 180.154 \, \text{g/mol}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} m_{ASA,pur} &\approx 0.00278775 \, \text{mol} \times 180.154 \, \text{g/mol} \\ &\approx 0.50222 \, \text{g} \end{aligned} \]
Résultat Question 4 : La masse d'acide acétylsalicylique pur dans l'échantillon est \(m_{ASA,pur} \approx 0.5022 \, \text{g}\).

Question 5 : Pourcentage de Pureté (\(\%P\))

Principe :

Le pourcentage de pureté d'un échantillon est le rapport entre la masse du composé pur et la masse totale de l'échantillon, multiplié par 100.

Formule(s) utilisée(s) :
\[\%P = \frac{m_{ASA,pur}}{m_{echantillon}} \times 100\%\]
Données spécifiques :
  • \(m_{ASA,pur} \approx 0.50222 \, \text{g}\)
  • \(m_{echantillon} = 0.525 \, \text{g}\)
Calcul :
\[ \begin{aligned} \%P &= \frac{0.50222 \, \text{g}}{0.525 \, \text{g}} \times 100\% \\ &\approx 0.9566 \times 100\% \\ &\approx 95.66\% \end{aligned} \]
Résultat Question 5 : Le pourcentage de pureté de l'échantillon d'acide acétylsalicylique est \(\%P \approx 95.66\%\).

Quiz Intermédiaire 2 : Si la masse de l'échantillon impur était plus grande, mais que la masse de l'API pur restait la même, le pourcentage de pureté serait :

Question 6 : Importance du Contrôle de Pureté

Discussion :

Le contrôle de la pureté des composés actifs est d'une importance capitale dans l'industrie pharmaceutique pour plusieurs raisons :

  • Sécurité du patient : Les impuretés peuvent être toxiques ou provoquer des effets secondaires indésirables, même à de faibles concentrations. Un contrôle strict garantit que le médicament est sûr pour la consommation.
  • Efficacité du médicament : La dose d'un médicament est basée sur la quantité de principe actif pur. Si un échantillon est moins pur que prévu, le patient recevra une dose inférieure du principe actif, ce qui peut réduire l'efficacité du traitement.
  • Stabilité du produit : Certaines impuretés peuvent affecter la stabilité du principe actif ou de la formulation pharmaceutique, réduisant sa durée de conservation ou modifiant ses propriétés au fil du temps.
  • Conformité réglementaire : Les autorités sanitaires (comme la FDA aux États-Unis ou l'EMA en Europe) imposent des normes de pureté très strictes pour les médicaments. Les fabricants doivent démontrer que leurs produits respectent ces normes pour obtenir et maintenir les autorisations de mise sur le marché.
  • Reproductibilité des lots : Le contrôle de la pureté assure une constance dans la qualité des différents lots de production, garantissant que chaque patient reçoit un produit fiable.

Dans cet exemple, une pureté de 95.66% signifie que l'échantillon contient 4.34% d'impuretés. Selon les spécifications du produit et les normes réglementaires, cette valeur pourrait être acceptable ou nécessiter une purification supplémentaire.

Résultat Question 6 : Le contrôle de pureté est essentiel pour garantir la sécurité, l'efficacité, la stabilité des médicaments et la conformité aux réglementations.

Quiz Rapide : Testez vos connaissances

1. Qu'est-ce que le "principe actif" dans un médicament ?

2. Lors d'un titrage acido-basique, le point d'équivalence est atteint lorsque :

3. Si un échantillon de 1.00 g d'un composé X contient 0.95 g de X pur, son pourcentage de pureté est de :


Glossaire

Composé Actif (ou Principe Actif)
Substance chimique dans un médicament qui est responsable de l'effet thérapeutique recherché.
Pureté
Mesure de la proportion du composé actif désiré dans un échantillon, par rapport aux impuretés ou autres substances présentes.
Titrage (ou Dosage)
Technique d'analyse quantitative en chimie qui permet de déterminer la concentration d'une substance (l'analyte) en la faisant réagir avec une solution de concentration connue (le titrant).
Point d'Équivalence
Point d'un titrage où la quantité de titrant ajoutée est stœchiométriquement équivalente à la quantité d'analyte présente dans l'échantillon.
Stœchiométrie
Étude des rapports quantitatifs entre les réactifs et les produits dans une réaction chimique.
Masse Molaire (M)
Masse d'une mole d'une substance chimique (atomes, molécules, ions), généralement exprimée en grammes par mole (g/mol).
Mole (mol)
Unité de quantité de matière du Système International, correspondant à la quantité de substance contenant autant d'entités élémentaires qu'il y a d'atomes dans 0.012 kilogramme de carbone 12.
Acide Acétylsalicylique (Aspirine)
Composé organique de formule \(\text{C}_9\text{H}_8\text{O}_4\), utilisé comme analgésique, antipyrétique et anti-inflammatoire.
Contrôle de la Pureté des Composés Actifs – Exercice d'Application

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