Estudio fisicoquímico de soluciones acuosas diluidas de algunas sulfonamidas sódicas estructuralmente relacionadas

Abstract

Se determinaron las densidades y las velocidades del sonido, las entalpías de solución y las viscosidades de Sulfadiazina sódica (NaSD), Sulfamerazina sódica (NaSMR) y Sulfametazina sódica (NaSMT) en agua y en solución salina normal (solución acuosa de NaCl 0,9 % p/p). Adicionalmente se determinaron las conductividades de las tres sulfonamidas mencionadas en agua, en función de la concentración molal y de la temperatura. Las densidades, las velocidades del sonido, las viscosidades y las conductividades fueron medidas a siete temperaturas (278,15, 283,15, 288,15, 293,15, 298,15, 303,15 y 308,15)K, y las entalpías de solución fueron medidas a tres temperaturas (288,15K, 298,15 y 308,15)K. A partir de las propiedades termodinámicas y de transporte derivadas de las propiedades medidas, se encontró que los tres solutos estudiados tienen carácter hidrofóbico tanto en agua como en solución salina, y el orden de hidrofobicidad creciente es: NaSD NaSMR NaSMT. Las propiedades molares parciales estándar calculadas permiten concluir que se presentan fuertes interacciones soluto - solvente, y que dichas interacciones se debilitan con el incremento de temperatura. A partir de las determinaciones de entalpías de solución, se observa que el proceso de disolución de NaSD y NaSMR es endotérmico en todo el rango de temperatura estudiado, mientras que para NaSMT, el proceso de disolución resulta exotérmico a bajas temperaturas y endotérmico a altas temperaturas. El anterior comportamiento es característico del fenómeno de hidratación hidrofóbica. Además, se concluye que el mayor carácter formador de estructura le corresponde a NaSMT debido a la presencia de los grupos –CH3 sobre el anillo pirimidínico. La viscosidad depende de la masa molar y de la hidrofobicidad de los solutos, siendo mayor la viscosidad de las soluciones de NaSMT, que es el soluto de mayor tamaño y más hidrofóbico. El coeficiente de Falkenhagen, obtenido a partir de las medidas de viscosidad, permite concluir que las interacciones soluto - soluto son débiles en los diferentes sistemas estudiados. El coeficiente de Jones - Dole, por su parte, sugiere fuerte solvatación iónica para las tres sulfonamidas sódicas. La determinación de las conductividades de las soluciones acuosas permite observar que las soluciones de NaSD presentan los mayores valores de conductividad, lo cual es consecuencia tanto de la menor hidratación en el proceso de transporte, como de la menor hidrofobicidad de este soluto. Por otro lado, se concluye que la presencia del cosoluto (NaCl) reduce la hidratación de las sulfonamidas sódicas, favorece la presencia de interacciones de tipo electrostático soluto - cosoluto, y fortalece la capacidad formadora de estructura de las sulfonamidas estudiadas.

Abstract: The density, speed of sound, enthalpies and viscosities of sodium Sulfadiazine (NaSD), sodium Sulfamerazine (NaSMR) and sodium Sulfamethazine (NaSMT) solutions in pure water and in normal saline solution (NaCl 0.9 % w/w) were measured. In addition, the conductivities of aqueous sulfonamide solutions were determined. All these thermodynamic and transport properties were measured as a function of molality and temperature. The densities, speed of sound, the viscosities and conductivities were measured at seven temperatures (278.15, 283.15, 288.15, 293.15, 298.15, 303.15 y 308.15)K and the entalpies of solutions were measured at three temperatures (288.15K, 298.15 y 308.15)K. From the thermodynamic and transport properties it was found that all sodium sulfonamides behave as hydrophobic solutes both in water and in normal saline solution, and the increasing hydrophobicity is: NaSD NaSMR NaSMT. The standard partial molar properties allow to conclude that there are strong solute - solvent interactions which are weakened as the temperature increases. The solution process of NaSD and NaSMR is endothermic in the whole range of temperature whereas for NaSMT the process is exothermic at lower temperatures and endothermic at higher ones. This behavior is characteristic of hydrophobic hydration process. Moreover it is concluded that the higher structure-maker role corresponds to NaSMT as a result of substitution on the pyrimidine ring with –CH3 groups. The viscosity depends on molar mass and solute hydrophobicity, being greater the viscosity of NaSMT solutions due to NaSMT is the larger and more hydrophobic solute. The Falkenhagen coefficient, obtained from viscosity data, suggest that solute - solute interactions are weak in the different solvent systems studied. The Jones - Dole coefficient, on the other hand, suggest strong ionic solvation for these three sodium sulfonamides. The higher conductivity values were obtained for NaSD solutions as a consequence of poor solvation of solute molecules during the transport process and also due to the lower hydrophobicity observed for this sulfonamide. On the other hand, it is conclude that the presence of NaCl diminish hydration of sodium sulfonamides, increases the solute - cosolute electrostatic interactions and enhances the structure-maker behavior of the three sodium sulfonamides.