Algunos cálculos son fundamentales en el proceso de diseño de fármacos, los ecuaciones aquí presentadas son las mas básicos y vale la pena conocerlas:
Calor de vaporización.
La cantidad de calor que se absorbe cuando 1 g de liquido se vaporiza se conoce como calor de vaporización y se mide en calorías.
El calor de vaporización del agua a 100 °C es de 540 cal/g, o aproximadamente 9,720 cal/mol.
El movimiento de las moléculas varia con la temperatura; lo que da lugar a una tendencia de estas para escapar de un medio liquido a un estado gaseoso con la consiguiente reducción de volumen, del mismo modo tenemos el caso de sólidos que subliman pasando las moléculas de un estado solido a estado gaseoso.
Una consecuencia directa de el calor de vaporización es el uso de la presión de vapor en el control de las bombas que suministran medicamentos, y las formas farmacéuticas en aerosol.
La variación de la presión de calor se calcula con la ecuación de Clausius-Clapeyron usada para determinar el cambio de fase.
asumiendo que δHvap es constante la ecuación integrada es:
Depresión del punto de fusión.
En una sustancia cristalina pura el punto de fusión o de congelación se define como la temperatura a la cual se encuentran en equilibrio el estado liquido o sólido
Los fármacos que tienen un punto de fusión bajo sufren un proceso de ablandamiento durante etapas del procesamiento que generen calor como reducción del tamaño de las partículas, compresión, sinterización, etc.
Pero uno de los principales usos del punto de fusión es la identificación de la pureza de un principio activo.
Una sustancia pura tienen un pico de fusión determinado, cuando la sustancia se encuentra impura se presenta un pico alterado o a una temperatura distinta,lo que indica un principio activo alterado.
La adición de un segundo componente a una compuesto puro (A), da como resultado una mezcla con un punto de fusión muy distinto al compuesto puro. Determinando un punto de fusión muy bajo proporcional a la fracción molar del componente añadido (NA). esto se puede expresar así.
donde:
ΔHf =calor molar de fusión. T = equilibrio absoluto de temperatura
T0 = punto de fusión de una sustancia pura A. R = constante de gas
Solubilidad y tamaño de partícula.
El tamaño de partículas y el área de superficie de un fármaco expuesto a un medio pueden afectar a la solubilidad dentro de una solución; se puede determinar mediante la siguiente relación:
S = solubilidad de partículas pequeñas. S0 = solubilidad de partículas grandes.
γ = tensión superficial. V = volumen molar. R = constante de los gases.
T = temperatura absoluta. r = radio de las partículas pequeñas.
Esta ecuación se puede usar para estimar la disminución del tamaño de la partícula requerido para aumentar la solubilidad.
pH
El pH de una sustancia es la medida de su acidez. Un valor de pH especifico indica la acidez exacta.
El pH es definido en términos de actividad de ion hidrógeno. La actividad de una sustancia es la concentración efectiva del ion hidrógeno en solución.
La diferencia entre la concentración efectiva, y real disminuye a medida que avanza hacia soluciones más diluidas, en las que la interacción iónica se hace progresivamente menos importante.
La presencia del ion hidrógeno en el agua afecta la actividad de otros iones que se disocian parcialmente o establecen un equilibrio con el ion hidrógeno.
H2CO3 = H+ + HCO3-
HC2H3O2 = H+ + C2H3O2-
La actividad del ion hidrogeno puede definirse por su relación con la concentración CH+ y el coeficiente de actividad fH
aH+ = fH + CH+
Si el coeficiente de actividad es uno, la actividad es igual a la concentración. los factores que afectan al coeficiente de actividad son: temperatura, fuerza iónica, constante dieléctrica, carga iónica, tamaño del ion, y la densidad del disolvente.
El objetivo de la mayoría de las mediciones de pH es encontrar una lectura estable y reproducirle que se pueda correlacionar con los resultados de algún proceso.
Solubilidad y pH
El pH es uno de los factores más importantes en la formulación de medicamentos. Dos áreas de critica importancia son los efectos del pH sobre a solubilidad y estabilidad.
Los efectos del pH sobre la solubilidad es crítica en la formulación se formas de dosificación liquidas: desde soluciones tópicas y orales a soluciones intravenosas.
La solubilidad de un ácido o base débiles a menudo depende del pH. La cantidad total de un ácido débil monoprótico en solución a un pH específico es la suma de la concentración de ambos el ácido libre y la sal formada.
Para calcular la cantidad total de fármaco que se puede mantener en solución a un pH determinado se puede utilizar cualquiera de estas dos ecuaciones dependiendo si el valor del pH de un producto está por encima o por debajo del pH máximo:
Ecuación usada cuando se encuentra por debajo del pH máximo.
Ecuación usada cuando se encuentra por encima del pH máximo.
Donde:
Sa = solubilidad de saturación de un ácido libre
S’a = solubilidad de saturación de la forma de sal
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