ESTEQUIOMETRÍA EN MEDICAMENTOS CON CALCIO

Con los ejercicios que se proponen en este trabajo se abordan esencialmente cuestiones de estequiometría, pero también se pretende que los alumnos utilicen conceptos como: formulación, sales orgánicas, hidratación de sales, funciones fisiológicas de los elementos, principios activos y excipientes de medicamentos, isomería, resonancia, búsqueda de datos (Internet, manuales, etc.), entre otros.

Una de las fuentes de información que se pueden utilizar para desarrollar actividades del tipo de las que aquí se proponen, es el Vademécum de especialidades farmacéuticas, muy utilizado por los profesionales sanitarios para identificar, prescribir y dispensar medicamentos. Los alumnos, en general, pueden tener cierta familiaridad con él porque es fácil observarlo en las consultas médicas. Los ejemplos que se proponen tendrían que adecuarse, en cada caso, al nivel de los alumnos.

El calcio es el quinto elemento más abundante en el cuerpo humano. Aunque la mayor parte es constituyente de la masa ósea, también juega importantes funciones fisiológicas. Se ofrecen, como ejemplos, varias cuestiones de conceptos de Química referidas a medicamentos que contienen ese elemento.

Cuestión 1. En los prospectos de varios medicamentos se informa que una cantidad de diversos compuestos (por comprimido, sobre o cucharada) equivale a cierta cantidad de calcio, según se indica entre paréntesis:

- Medicamento A: 1250 mg carbonato cálcico (500 mg Ca).

- Medicamento B: 1260 mg carbonato cálcico (500 mg Ca).

- Medicamento C: 1500 mg carbonato cálcico (600 mg Ca).

- Medicamento D: 2500 mg carbonato cálcico (1000 mg ó 25 mmol Ca).

- Medicamento E: 3,30 mg fosfato cálcico (1,2 g Ca).

- Medicamento F: 1 cucharada (=15 mL) de disolución en la que por 100 mL hay 1671 mg de fosfato cálcico (100 mg Ca).

- Medicamento G: 1 cucharada (=15 mL) de disolución en la que por 100 mL hay 2088 mg de fosfato cálcico (125 mg Ca).

- Medicamento H: 1 cucharada (=15 mL) de disolución en la que por 100 mL hay 3088 mg de fosfato cálcico (180 mg Ca).

- Medicamento I: 3750 mg pidolato cálcico (500 mg Ca).

Verificar las citadas equivalencias.

Solución a la cuestión 1. Para resolver esta cuestión es necesario formular los diversos compuestos, calcular los pesos moleculares correspondientes y establecer los cálculos estequimétricos adecuados. En cuanto a formulación, la más compleja para los alumnos es la correspondiente al medicamento I, porque deben conocer que el anión pidolato es:

Así, el peso molecular del pidolato cálcico, Ca(C₅H₆O₃N)₂ es 296,3 g/mol

En el medicamento A, que se toma como ejemplo, el cálculo estequiométrico implica plantear la expresión:

Los valores de equivalencia en Ca obtenidos para el resto de los medicamentos por razonamientos análogos son: B (505 mg), C (601 mg), D (1001 mg ó 25 mmol), E (1,28 g), F (97 mg), G (122 mg), H (180 mg) e I (508 mg). Como cabía esperar, son próximos a los indicados por el fabricante, si bien en algunos casos hay variaciones significativas, que oscilan entre –3% y +7%.

Cuestión 2. En la información sobre un medicamento se indica que contiene 800 mg de fosfato cálcico, 200 mg de carbonato cálcico y 5 mg de fluoruro cálcico por comprimido. También se indica que esas cantidades equivalen a 393 mg de calcio elemento y 2,43 mg de flúor elemento. Se pide verificar esas equivalencias.

Solución a la cuestión 2. Los cálculos estequiométricos, en este caso algo más complejos que en la cuestión anterior por estar referidos a varios compuestos, llevan a que, como se indica, esas sales equivalen a 393 mg de calcio; sin embargo, se obtiene que el CaF₂ equivale a 2,57 g de flúor elemento (lo que supone cerca de un 6 % más de lo señalado).

Cuestión 3. Según el prospecto de un medicamento, recomendado para estados carenciales de vitaminas y sales minerales, cada comprimido contiene, entre otras sustancias, 90 mg de calcio como fosfato cálcico y 70 mg de fósforo, también como fosfato cálcico. A partir de estos datos, comprobar que el “fosfato cálcico” que se indica no responde a la fórmula Ca₃(PO₄)₂. A veces, en farmacología, se emplea el término “fosfato tricálcico” para esta fórmula, mientras que se reserva el término “fosfato cálcico” a una sal ácida de fosfato. Si fuera así, determinar de qué sal se trataría.

Solución a la cuestión 3. Con los datos aportados, la relación, en moles, de Ca:P resulta ser 1:1, con lo que no se trata del Ca₃(PO₄)₂ sino de la sal Ca(HPO₄).

Cuestión 4. La composición de cada comprimido efervescente de un medicamento, indicado para el tratamiento de estados que cursan con descalcificación, en especial la osteoporosis, muestra que, entre otros componentes, contiene 2,94 g de lactatogluconato de calcio y 0,30 g de carbonato cálcico, que equivalen a 380 mg de calcio elemento. Se pide verificar esta equivalencia.

Solución a la cuestión 4. El lactatogluconato de calcio presenta una estequiometría de tres moles de lactato cálcico por cada dos moles de gluconato cálcico monohidrato. La fórmula molecular del lactato cálcico es Ca (CH₃-CHOH-COO)₂ y la del gluconato cálcico monohidrato es Ca(HOCH₂-(CHOH)₄-COO)₂ · H₂O, por lo que la fórmula del lactatogluconato cálcico es C₄₂H₇₄O₄₆Ca₅ · 2 H₂O (teniendo un peso molecular de 1551,49 g/mol) . Con lo que 2,94 de este compuesto equivalen a:

Teniendo en cuenta que 0,30 g de CaCO₃ equivalen a 120 mg de Ca, se obtiene que la equivalencia en calcio total, por cada comprimido efervescente es, como indica el fabricante, 500 mg.

Cuestión 5. Como ejemplo de otros tipos de cuestiones que se pueden sugerir a los alumnos, aparte de cálculos estequiométricos, se solicita que determinen el número de estereoisómeros que pueden tener el anión lactato y el anión gluconato, citados en la cuestión anterior.

Solución a la cuestión 5. El anión lactato presenta un carbono asimétrico, y presenta por lo tanto dos configuraciones (arreglo de átomos que caracterizan a un estereoisómero determinado). El anión gluconato posee cuatro centros quirales porque tiene cuatro carbonos asimétricos; el número máximo de estereoisómeros que pueden existir es igual a 2ⁿ, donde n es el número de centros quirales. En este caso, por no haber compuestos meso, se tiene ese número máximo de estereoisómeros, es decir 16.

Además de las ideas sugeridas, con los compuestos estudiados se puede pedir a los alumnos que discutan sobre la resonancia de los aniones fosfato y carbonato, citados en algunos ejercicios, y otras muchas cuestiones.

Bibliografía:

G. Pinto, “Stoichiometry of calcium medicines”, Journal of Chemical Education, Vol. 82, 1509-1512 (2005).