Cinética química en la industria farmacéutica

Introducción

La química, por su misma naturaleza,
se ocupa del cambio. Las reacciones químicas convierten
sustancias con propiedades bien definidas en otros materiales con
propiedades diferentes. Gran parte del estudio de las reacciones
químicas se ocupa de la formación de nuevas
sustancias a partir de un conjunto dado de reactivos. Por lo
tanto, es necesario entender la rapidez con que pueden ocurrir
las reacciones químicas.

OBJETIVO:

El objetivo de la cinética química es el
estudio de las velocidades de las reacciones Químicas y de
los factores de los que dependen dichas velocidades y mecanismo
en reacciones homogéneas y heterogéneas. De estos
factores, Los más importantes son la concentración
y la temperatura. Haciendo un estudio Sistemático de los
efectos de estos factores sobre las velocidades, se pueden sacar
Conclusiones sobre el mecanismo por el que se verifican las
reacciones químicas. Esta unidad se referirá
principalmente a las leyes cinéticas y al análisis
de los resultados Experimentales empleando conceptos sencillos y
se determinará la forma en que las velocidades dependen de
la concentración.

Desarrollo del
tema

Cinética química

Es área de la QUIMICA que estudia la velocidad y
rapidez con la que ocurre la reacción se denomina CINETICA
QUIMICA.

Es un área de la fisicoquímica que se
encarga del estudio de la rapidez de reacción, cómo
cambia la rapidez de reacción bajo condiciones variables y
qué eventos moleculares se efectúan mediante la
reacción general (Difusión, ciencia de superficies,
catálisis). La cinética química es un
estudio puramente empírico y experimental.

Velocidad de reacción

La velocidad o "rapidez" de una reacción
química se puede expresar de varias formas. A veces, con
viene medir la concentración de un producto de
reacción a diversos tiempos. En la curva a dela Figura
IV.1se muestra esquemáticamente cómo puede varia
resta concentración con el tiempo. La velocidad en un
instante determinado se puede deducir de la pendiente dx/dt de la
curva en el punto que corresponde a dicho instante.

Si las unidades de concentración se
toman en moles/ litros, las unidades de velocidad serán
moles/litro. Seg. También se puede tomar como referencia
la concentración de uno de los reactivos en función
del tiempo, con lo que se
obtendríalacurvabdelaFiguraIV.1.Enestecaso,laspendientesdc/dt
son de signo negativo. Por lo tanto, habrá que tener lo en
cuenta y enunciar la velocidad como–dc/dt. Es importante
hacer notar que la velocidad de una reacción
química puede presentar un valor numérico diferente
según la forma en que se la defina y mida. Por ejemplo, si
se considera la reacción

N2 +3H2 =2 NH3

Debido a que porcada mol de nitrógeno que
reacciona se forman 2 moles de amoníaco, es evidente que
la velocidad de formación del NH3,vNH3, será el
doble de la velocidad de desaparición del
N2,vN2.

V NH3=d [NH3]=-2 d [N2]=2vN 2

dtdt

Por la misma razón, la velocidad de
desaparición del hidrógeno, vH2,es el triple de la
velocidad de desaparición del
nitrógeno,vN2.

vN2=-d[H2]=-3 d[N2]=3VN2

dtdt

Dónde:

X: concentración del
producto.

C: concentración del
reactivo.

La
concentración de reactivo

Por lo general, a medida que la
concentración de un reactivo aumenta la rapidez de una
reacción química. La entre la velocidad de
reacción y la concentración puede describirse
matemáticamente.

Orden de reacción

En algunas reacciones, las velocidades son
proporcionales a las concentraciones de los reactivos elevadas a
una potencia. Sólo en esos casos, conviene hablar de orden
de reacción. Si la velocidades directamente proporcional a
una sola concentración, se tendrá que

v =kc

y se dice que la reacción es de primer orden. Un
ejemplo de este tipo de reacción es la
descomposición del etano en fase gaseosa

C2H6 =C2H4 +H2

En las condiciones experimentales usuales, la velocidad
de aparición del eteno (igual a la desaparición de
etano) es proporcional a la primer potencia de la
concentración del etano. El término segundo orden
se aplica a dos tipos de reacciones: aquellas cuya velocidades
proporcional al cuadrado deuna sola
concentración

v =kc2

y aquellas cuyas velocidades proporcional
al producto de dos concentraciones de diferentes
reactivos.

v =kc A cB

Un ejemplo del primer tipo es la descomposición
del yoduro de hidrógeno gaseoso

2HI=H 2+ I2

En que la velocidad de izquierda a derecha es
proporcional al cuadrado de la concentración de yoduro de
hidrógeno. La velocidad de reacción inversa es
proporcional al producto de las concentraciones de yodo e
hidrógeno, y en consecuencia, la reacción
también es de segundo orden. Es decir, es de primer orden
con respecto al hidrógeno y de primer orden con respecto
al yodo.

H2 + I2= 2HI

Se conocen también reacciones de tercer orden,
como la reacción de un óxidode nitrógeno y
cloro, cuya velocidad es proporcional al cuadrado de la
concentración del óxido y a la primera potencia de
la concentración de cloro.

2NO+Cl2 =2NOCl

La reacción es de segundo orden respecto al
óxido de nitrógeno y de primer orden respecto al
cloro, su orden total es tres. Esta situación puede
generalizarse de la siguiente forma. Si la velocidad de una
reacción proporcional a la potencia a de la
concentración de un reactivo A, a la potencia ß de
la concentración de un reactivo B, etc., se dirá
que es de orden a respecto a A, de orden ß respecto a B y
así sucesivamente.

a b

v =kc c

A B

El orden total de la reacción
será

De acuerdo con la ley de acción de masas, la
velocidad de reacción debe ser proporcional al producto de
las concentraciones de los reactantes. Si los coeficientes de las
especies son enteros, el orden de la reacción será
un número entero, aunque en ciertos casos puede haber
coeficientes fraccionarios. Las reacciones que cumplen con la ley
de acción de masas se denominan reacciones elementales.
Una reacción elemental refleja efectivamente la
física y la química de la reacción. Sin
embargo, es común utilizar ecuaciones de reacción
que no son elementales sino que son combinaciones de reacciones
elementales, y por consiguiente su velocidad de reacción
no es simplemente proporcional a las concentracionesde los
reactantes. Por ejemplo, la velocidad de reacción entre
hidrógeno y bromo cumple la ecuación
cinética

d[HBr]=k [H2][Br2]1/2

dt 1+ k[HBr]

[Br2]

Esta ecuación cinética compleja
corresponde a la reacción

cada una con distinta velocidad de reacción. La
reacción condensada de un solo paso ya no cumple con la
ley de acción de masas. En este tipo de reacciones, no
conviene hablar de orden de reacción, sino expresarla
dependencia utilizando la ecuación cinética
anterior. Por lo tanto, no se debe intentar deducir el orden de
una reacción de su ecuación estequiométrica,
dado que esto será cierto únicamente si el
mecanismo de reacción es el elemental. En general, salvo
que se sepa positivamente que la reacción es elemental, el
orden de reacción debe considerarse una magnitud
estrictamente experimental.

Constante de velocidad

La constante k de las ecuaciones anteriores
representativas de un orden sencillo, se denomina constante de
velocidad de la reacción. Sus unidades se deducen
fácilmente de la ecuación cinética y
varían con el orden de reacción. Así, para
una reacción de primer orden, para la cual

v =kc

la unidad de k es la de v(mol/l.seg) dividida por una
concentración(mol/l), o sea:1/seg.

Para una reacción de segundo orden,

v =kc2

v =kc A cB

Que es la velocidad dividida por una
concentración al cuadrado y su unidad es l/mol. Seg. En
general, para una reacción de orden n,

v =kc n

la unidad de k es mol1-n litro n-1seg
–1

Análisis de los datos
cinéticos

En toda investigación cinética se mide, en
forma directa o indirecta, la concentración a distintos
tiempos. El problema es expresar la velocidad en forma de una
ecuación que relación En la velocidad con la
concentración de los reactivos y a veces, de los productos
y otras sustancias presentes como catalizadores. Si la
reacción es de un orden sencillo, hay que determinar el
orden y también la constante de velocidad. Si esto no
ocurre (como en la reacción del hidrógeno con el
bromo), hay que determinar la forma de la ecuación
cinética, junto con las magnitudes de las constantes (por
ejemplo k y "K" en la ecuación cinética que rige
dicha reacción).Para abordar estos problemas, existen dos
métodos: el método de integración yel
método diferencial. En el método de
integración, se parte de una ecuación
cinética que uno supone que se puede aplicar y que
representará el proceso. Por ejemplo, si se cree que la
ecuación es de primer orden se parte de

-dC =kc dt

Donde "C" es la concentración del reactivo. Esta
ecuación se transforma por integración en otra
donde se exprese c en función de "T" y luego se la compara
con la variación experimental.

Aplicaciones de
la cinética química en la industria
farmacéutica

INTRODUCCIÓN

La Industria farmacéutica es el sector dedicado a
la fabricación y preparación de productos
químicos medicinales para la prevención
otratamiento de las enfermedades.

Algunas empresas fabrican anestésicos y medios de
contraste utilizados para visualizar estructuras corporales
mediante rayos X ó resonancia magnética
nuclear(RMN).

Muchas compañías farmacéuticas
realizan tareas de investigación y desarrollo,con el fin
de introducir nuevos tratamientos mejorados. En algunos
países, cada etapa de las pruebas de nuevos
fármacos con animales domésticos (de granja
ó de laboratorio) ó con seres humanos, debe recibir
la autorización de los organismos reguladores nacionales.
Si se produce la aprobación final se concede la
autorización para utilizarlos en condiciones
determinadas.

La mayor parte de las empresas farmacéuticas
tienen carácter internacional y poseen filiales en muchos
países. El sector, tecnológicamente muy avanzado,
genera empleo a muchos licenciados universitarios, como
biólogos, bioquímicos, químicos, ingenieros,
microbiólogos, farmacéuticos, farmacólogos,
médicos, físicos y veterinarios.

HISTORIA:

La industria farmacéutica surgió a partir
de una serie de actividades diversas relacionadas con la
obtención de sustancias utilizadas en la
medicina.

A principios del siglo XIX, los boticarios,
químicos o los propietarios de herbolarios obtenían
partes secas de diversas plantas, recogidas localmente o en otros
continentes los cuales fabricaban diversos preparados con estas
sustancias, como extractos, tinturas, mezclas, lociones, pomadas
o píldoras.

En 1820, el químico francés Joseph
Pelleterier preparó el alcaloide activo de la corteza de
quina y lo llamó QUININA. Después de ese logro,
aisló varios alcaloides más, entre ellos la
atropina (obtenida de la belladona) o la estricnina (obtenida de
la nuez vómica).

Su trabajo y el de otros investigadores hizo posible
normalizar varias medicinas y extraer de forma comercial sus
principios activos. Una de las primeras empresas que extrajo
alcaloides puros en cantidades comerciales fue la farmacia de
T.H. Smith Ltd. en Edimburgo, Escocia.

En 1994, las dos mayores empresas farmacéuticas
del mundo eran la británica Glaxo y la estadounidense
Merck & Co. Cada una dá empleo a unas 50.000 personas
en todo el mundo, de las que unos 7.000 son licenciados
universitarios.

MODO DE ACCION DE LOS
FARMACOS

Ciertos fármacos funcionan por interacción
con los receptores, lugares especiales en la superficie de las
células del cuerpo. Los fármacos pueden unirse a un
receptor específico, impidiendo que las sustancias
químicas se unan con normalidad al receptor. De ese modo,
si un fármaco intensifica la actividad celular, se llama
agonista; si bloquea la actividad celular, se llama
antagonista.

Bibliografía

http://es.wikipedia.org/wiki/Cin%C3%A9tica_qu%C3%ADmica

http://es.scribd.com/doc/81684634/Aplicaciones-Cinetica-Quimica

http://www.uv.es/~baeza/cqtema3.html

James E. Brady, "Química
Básica", 2da., Ed. Limusa, México, D.F.,
379-381.

http://materias.fi.uba.ar/6730/Tomo1Unidad4.pdf

http://www2.inecc.gob.mx/publicaciones/libros/127/principios.html

Autor:

Arroyo Paye, Dina Yesy

Chambi Quecara, Hebert Alan

Montoya Quispe, Juan Diego

Rojas Humpiri, Jackeline Pilar

UNIVERSIDAD

ANDINA NESTOR

CACERES VELAZQUES

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA
SALUD

CARRERA ACADEMICA
PROFESIONAL

FARMACIA Y BIOQUIMICA

TRABAJO ENCARGADO DE FISICOQUIMICA
II

Docente:

Ing.Q. Jorge Raúl Valdeiglesias
Jara

Juliaca – Puno – Perú

2014