Определите концентрацию растворов препаратов, используя расчетную формулу и таблицу факторов показателей преломления

(см.табл.7, Приложение 1)

Пример расчёта. Для расчета неизвестной концентрации фактор показателя преломления (F) берут из табл.7 для 1% раствора, а затем для полученной концентрации берут из этой таблицы соответствующее значение F и делают перерасчет (повторный расчет), таких уточнений может быть сделано несколько.

Дано: гексаметилентетрамин, n=1,3668; n₀=1,3330; F_1%=0,00167,

; F_20%=0,00170; .

ЗАДАНИЕ 3

Рассчитайте концентрацию растворов с учетом температуры,

используя таблицу 8(cм. Приложение 1)

Пример расчёта.

Дано: раствор натрия бензоата, t = 13⁰С, n=1,3490; n₀=1,3344.

Расчёт концентрации по таблице 8 проводим с учётом поправки на температуру измерения показателя преломления:

n₂₀=1,3490−(20−13)·0,0002=1,3490−7·0,0002=1,3476.

Согласно таблице 8, используя интерполяцию:

n С% 1,3476

1,3470 6,48 1,3470

1,3480 6,95 0,0006

0,0010 0,47

0,0006 X

%

К меньшей концентрации прибавляют полученный результат:

6,48% + 0,28% = 6.76% или 1,3480 – 1,3476 = 0,0004

%

Из большей концентрации вычитают полученный результат:

6,95% – 0,19% = 6,76%

ЗАДАНИЕ 4

Проведите количественное определение ингредиентов в лекарственных смесях следующего состава:

1. Калия йодида 4,0

Натрия бромида 6,0

Воды очищенной 200,0 мл

Содержание калия йодида определено аргентометрически и равно 4,1 г. Рассчитайте содержание натрия бромида рефрактометрическим методом в г, если n=1,3396, n₀=1,3330.

2. Натрия бромида 2,0

Магния сульфата 5,0

Раствора глюкозы 20% 200,0 мл

Содержание натрия бромида проведено меркуриметрически и равно 2,0, магния сульфата – комплексонометрически и равно 5,5 г. Определение глюкозы проведено рефрактометрическим методом при температуре 23°С, при этом показатель преломления раствора п=1,3622, п₀=1,3330. Рассчитайте содержание глюкозы в микстуре в %.

3. Метионина

Глюкозы по 0,25

Содержание метионина проведено методом нейтрализации по Серенсену и составляет 0,245 г, Рассчитайте содержание глюкозы рефрактометрическим методом в г, если п=1,3453, п₀=1,3330.

Методика.0,16 г порошка растворяют в 1-1,5 мл 0,1 моль/л раствора натрия гидроксида при нагревании на водяной бане. После охлаждения раствор доводят раствором натрия гидроксида (0,1 моль/л) до 2 мл и определяют показатель преломления раствора и воды при 20°С.

Концентрацию метионина в процентах (С) рассчитывают по формуле:

(см. уравнение 9),

где а – количество метионина, определенное химическим путем, в граммах; Р – сумма ингредиентов по прописи, в граммах.

4. Кислоты глутаминовой 1,0

Раствора глюкозы 10% 100,0 мл

Содержание глутаминовой кислоты определено методом нейтрализации и равно 1,0 г. Рассчитайте содержание глюкозы рефрактометрическим методом в %, если п=1,3477, п₀=1,3330.

5. Раствора кальция хлорида 5% 200,0 мл

Натрия бромида 4,0

Кофеин-бензоата натрия 1,0

Содержание кофеин-бензоата натрия определено методом нейтрализации и равно 1,1 г, кальция хлорида – комплексонометрически и равно 10,5 г. Рассчитайте содержание натрия бромида рефрактометрическим методом, если п=1,3429, п₀=1,3330.

6. Кальция хлорида 5,0

Калия йодида 2,0

Калия бромида 3,0

Воды очищенной до 100,0 мл

Содержание кальция хлорида определено комплексонометрически и равно 5,1г, калия йодида − меркуриметрически и равно 2,0 г. .Рассчитайте содержание калия бромида рефрактометрическим методом, если п=1,3453, п₀=1,3330.

7. Раствора калия йодида 4,0 % 200,0 мл

Натрия салицилата 6,0

Содержание калия йодида определено аргентометрически и равно 4,0 г. Рассчитайте содержание натрия салицилата рефрактометрическим методом, если п=1,3416, п₀=1,3330.

8. Кислоты аскорбиновой 0,5

Калия йодида 0,3

Раствора кислоты борной 2% 10,0 мл

Содержание калия иодида определено аргентометрически и равно 0,3 г, кислоты аскорбиновой − йодиметрически и равно 0,5 г.

Рассчитайте содержание кислоты борной рефрактометрическим методом, если п=1,3462, п₀=1,3330.

9. Фенобарбитала 0,01

Кальция глюконата 0,25

Глюкозы 0,25

Содержание фенобарбитала определено методом нейтрализации после отделения его от других ингредиентов эфиром и равно 0,01г, кальция глюконата − комплексонометрически и равно 0,25г. Рассчитайте содержание глюкозы рефрактометрическим методом, если п=1,3472, п₀=1,3330, F _{кальция глюконата}=0,0016.

Методика.0,2 г порошка растворяют в 1,5 мл воды при нагревании на водяной бане. После охлаждения объем раствора доводят водой до 2 мл и определяют показатели преломления раствора и воды при 20°С.

ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

Цель.Закрепление теоретических знаний и практических навыков работы на рефрактометре RL1, RL2. Использование рефрактометрии как метода установления подлинности, чистоты, количественного содержания лекарственных веществ в водных, водно-спиртовых, спиртовых растворах.

Практические навыки

· знать устройство рефрактометра и правила работы на нем;

· уметь настраивать рефрактометр по очищенной воде;

· уметь определять рефрактометрическим методом:

а) содержание лекарственного вещества в одно-, двух-, трехкомпонентных растворах;

б) содержание этанола в спирто-водных растворах;

в) содержание этанола в спиртовых растворах лекарственных

Определить с помощью рефрактометра содержание лекарственного вещества в водном растворе.

Лекарственные средства:

Раствор кальция хлорида 10, 20, 50%;

Раствор магния сульфата 25%;

Раствор глюкозы для инъекций 10, 20, 40%;

Раствор глюкозы 20% для внутреннего употребления.

Определить рефрактометрически содержание глюкозы в микстуре состава:

Натрия бромида 6,0

Магния сульфата 6,0

Глюкозы 25,0

Воды очищенной до 100 мл

Содержание магния сульфата определено трилонометрическим методом и равно 5,9; натрия бромида ─аргентометрическим методом, равно 6,0.

ГЛАВА 2. ПОЛЯРИМЕТРИЯ

Поляриметрический метод наиболее часто применяется в пищевой и фармацевтической промышленности для анализа оптически активных веществ: антибиотиков, алкалоидов, эфирных масел, белков, нуклеиновых кислот, морфина, никотина, кислоты винной и других соединений. Метод позволяет определять от 1 до 100 г/л веществ. Обычно при синтезе химических соединений получается смесь, в которой в равном количестве содержатся правые и левые изомеры. После очистки получают фармакологически активный изомер, чистоту и количественное содержание которого определяют поляриметрически.

2.1.ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОЛЯРИМЕТРИИ

В поляриметрическом методе для определения оптической активности веществ используют измерение угла вращения плоскости поляризации света. Как известно из физики, свет представляет собой поперечные электронные волны. Колебания световых волн естественного светового луча происходит во всех плоскостях проходящих через луч. Колебания световой волны поляризованного света происходит только в одной плоскости. Поляризованный свет получают, пропуская естественный свет через некоторые специально обработанные кристаллы (исландский шпат и др.) или поляроидные пленки − поляроиды. Эти оптические устройства получили названия поляризаторов в виде призмы Николя. Преломление световых волн в разных плоскостях в таких кристаллах происходит по-разному. Наименьшему преломлению подвергаются световые волны, плоскость колебаний которых совпадает наилучшим образом с оптическими свойствами кристалла. В кристалле вследствие этого наблюдается раздвоение луча света, причём оба луча поляризованы, но плоскости поляризации у них взаимно перпендикулярны. Один луч подвергается большему преломлению, другой – меньшему. На основе различной преломляемости лучей основано действие поляризатора – призмы Николя, состоящей из склеенных вместе двух призм из исландского шпата. В призме Николя (рис.4) один луч проходит через призму, другой подвергается полному внутреннему отражению. Луч, прошедший через призму Николя, полностью поляризован и его плоскость поляризации вращается в растворах оптически активных веществ.

Все вещества по отношению к поляризованному свету делятся на оптически активные и оптически неактивные. Оптически активные вещества способны изменять плоскость поляризованного света. Оптическая активность обусловлена либо асимметрией структуры кристаллических решеток веществ, либо асимметрией молекул. Оптически активные вещества встречаются в двух модификациях: право(d)- или

лево(ℓ)- вращающими. Правовращающие вращают плоскость поляризованного света вправо (по часовой стрелке), левовращающие вращают плоскость поляризации влево (против часовой стрелки).

У веществ, обладающих оптической активностью в растворах, свойство это обусловлено асимметрией молекул. Такие молекулы не имеют ни центра, ни плоскости симметрии. Двух- и трехатомные молекулы всегда симметричны, так как через две или три точки можно провести плоскость. Молекула СНClBrI (хлорбромиодметана) существует в виде двух оптических изомеров правого (d) и левого (ℓ), так как молекула имеет асимметрический атом углерода. Асимметричными атомами углерода являются такие, которые связаны с четырьмя различными атомами:

Оптическая активность вещества определяется в приборе (поляриметре), с помощью которого измеряется угол вращения плоскости поляризации. Поляриметр сочетает в себе устройство для получения поляризованного света (поляризатор) с устройством, которое позволяет проанализировать направление вращения и величину угла, на которой повернута плоскость поляризации в результате прохождения света через оптически активные вещества (анализатором).

Оптическое устройство современных поляриметров сложное. В лабораторной практике применяют различные типы поляриметров, например, круговые поляриметры СМ-1 и СМ-2, портативный поляриметр П-161(Россия), автоматический поляриметр АР-100, поляриметр полуавтоматический Polax-2L фирмы ATAGO (Япония) и другие.

На рис.4. представлена схема кругового поляриметра. В круговом поляриметре дневной свет с помощью зеркала прибора направляется на оранжевый светофильтр 2, конденсор 3, поляризатор 4, затем проходит через кювету с раствором 5 и анализатор 6. Поляризатор неподвижен, анализатор представляет собой вращаемую вокруг оси прибора поляроидную плёнку (или призму Николя), связанную с отсчётным устройством 7 (шкалой). Вращая анализатор, уравнивают в окуляре прибора 8 освещённость полей 9, что свидетельствует о совпадении его оптической оси с плоскостью поляризации, и по отсчётному устройству замеряют угол поворота анализатора в градусах дуги.

В качестве кюветы поляриметра используют трубку, в торцы которой вставлены съёмные стёкла. Перед измерениями кювету промывают очищенной водой, затем заполняют её, предварительно ополоснув анализируемым раствором, стремясь, чтобы при наложении торцевого стекла в ней не было пузырьков воздуха. Кювета имеет длину 1 дм.

В поляриметре применен принцип уравнивания яркостей разделенного на две части поля зрения. При этом вначале уравнивается яркость обеих половин вблизи полного затемнения поля зрения при использовании пустой кюветы (нулевое положение поляриметра). При введении затем между анализатором и поляризатором кюветы с раствором оптически активного вещества равенство освещенности обеих половин поля зрения нарушается. Его можно восстановить, если повернуть анализатор на угол, равный углу поворота плоскости поляризации.

Рис.4. Оптическая схема поляриметра с круговой шкалой

– неполяризованный свет; – поляризованный свет;

– вращение плоскости поляризации к оптической оси анализатора;

1 – источник света; 2 – светофильтр; 3 – конденсор;

4 – поляризатор; 5 – кювета с раствором; 6 – анализатор.

Отклонение плоскости поляризации выражают в угловых градусах, называют углом вращения плоскости поляризации и обозначают(α).

Угол вращения зависит от природы вещества, его концентрации, толщины слоя, длины волны света и температуры.

Способность веществ вращать плоскость поляризации характеризуют удельным вращением.

Удельным вращением называют вращение плоскости поляризации в правую или левую сторону, вызванное слоем раствора вещества толщиной 1 дм, имеющего концентрацию 1г вещества в 1 мл объема. Удельное вращение зависит от природы вещества, длины волны поляризованного света, температуры, природы растворителя. Поскольку удельное вращение зависит от температуры и длины света, то значение α относят к температуре 20° и желтой линии спектра λ_D и обозначают[α]_D²⁰ .

Для растворов удельное вращение определяют по формуле:

, (2.1)

где С – концентрация раствора, %;

– толщина трубки, дм.

Удельное вращение является константой, используемой для установления подлинности и чистоты веществ.

Например, согласно НД растворы цефалоспоринов указанных концентраций (%) вращают плоскость поляризации вправо: цефалексин- [a]_D²⁰= +149-158⁰ (с 1,0; вода); цефалотин - [a]_D²⁰= +124-134⁰ (с 5,0; H₂O); влево – цефамезин, [a]_D²⁰= -14-24⁰ (с 5,0; раствор NaHCO₃). Полученные результаты анализа, отличные от указанных выше констант будут свидетельствовать о наличии примесей в данных лекарственных веществах.

По углу вращения рассчитать концентрацию вещества в растворе по формуле: (2.2)

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ ПОДГОТОВКИ

1. Какое явление лежит в основе поляриметрического метода?

2. Поясните устройство и принцип работы поляриметра.

3. Каковы правила работы на поляриметре?

4. Поясните физический смысл удельного вращения. Укажите формулу для его определения. От каких факторов зависит удельное вращение?

5. Для каких целей используется поляриметрия в фарманализе? Приведите примеры.

6. Каковы преимущества и недостатки поляриметрического метода.

7. Дайте заключение о качестве кортизона ацетата по удельному вращению по ГФ X, ст. 187 (0,5% раствор в ацетоне должен иметь удельное вращение от +178° до +194°) при данных анализа α =+1,9°, ℓ=20 см.

8. Сделайте заключение о качестве 10% раствора ментола при допустимой норме отклонения ±3% (приказ МЗ РФ № 305), если угол вращения раствора α = -9,5° при толщине слоя 189 мм , удельное вращение от -49° до -51°.

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ

Выберите один или несколько правильных ответов

1. В ОСНОВЕ ПОЛЯРИМЕТРИЧЕСКОГО МЕТОДА ЛЕЖИТ ЯВЛЕНИЕ

1) вращения плоскости поляризованного света

2) поглощения света

3) дифракции света

4) поляризации электрода

2. УДЕЛЬНОЕ ВРАЩЕНИЕ – ЭТО

1) константа при определенных условиях опыта

2) вращение вещества при его нагревании

3) угол вращения плоскости поляризованного света, вызванный слоем

вещества толщиной в 1 дм при концентрации раствора, равной 1%

4) величина концентрации оптически активного вещества

3. ВЕЛИЧИНА УДЕЛЬНОГО ВРАЩЕНИЯ ЗАВИСИТ ОТ СЛЕДУЮЩИХ ФАКТОРОВ

1) длина поляризованной трубки

2) концентрация вещества

3) природа анализируемого вещества

4) природа растворителя

4. УДЕЛЬНОЕ ВРАЩЕНИЕ ИЗМЕРЯЕТСЯ

1) в угловных градусах

2) в милливольтах

3) в градусах Кельвина

4) безразмерная величина

5. ОСНОВНЫМИ УЗЛАМИ ПОЛЯРИМЕТРА ЯВЛЯЮТСЯ

1) поляризатор

2) кювета

3) анализатор

4) окуляр

6. ПОЛЯРИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД АНАЛИЗА ИСПОЛЬЗУЕТСЯ

1) для определения концентрации вещества

2) для установления подлинности

3) для определения чистоты вещества

4) для определения количества влаги

ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАДАНИЯ

Задание 1. Оценка качества левомицетина методом поляриметрии. Определить удельное вращение стандартного раствора левомицетина (ГФ Х11, с. 576) .

20 мл 5 %-ого раствора в 95%-ном этаноле измеряют величину α приготовленного раствора на поляриметре относительно растворителя в поляризационной трубке длиной 1 нм. Затем рассчитывают по температуре удельного вращения. Оно составляет + 16,8^о. Сравниваем полученное значение (+18 − +21^о) и делаем вывод о соответствии требованию ГФ.

Задание 2. Провести количественный анализ 40%-ного раствора глюкозы для инъекций с помощью метода поляриметрии и сделать вывод. Проведя трижды измерение угла вращения после заполнения поляризационной трубки, трижды берут среднее из трех измерений и проводят расчет cодержания глюкозы в растворе по формуле, учитывая что [α] удельного вращения водного раствора глюкозы составляет 51,5-53,0^о.

Сделать вывод о соответствии требованиям ГФ, если найденный угол вращения раствора глюкозы α = 21,8^о.