Государственная фармакопея СССР. XI издание. Выпуск 1. Общие методы анализа

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ СССР

ГОСУДАРСТВЕННАЯ ФАРМАКОПЕЯ СССР ОДИННАДЦАТОЕ ИЗДАНИЕ

ВЫПУСК 1 ОБЩИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА

    Машковский М.Д.          - академик   АМН   СССР,   профессор,
                               доктор     медицинских    наук    -

                           председатель комитета
Булаев В.М.              - доктор  медицинских  наук  - первый
                           заместитель председателя
Соколов С.Д.             - доктор  химических  наук  -  первый
                           заместитель председателя

    Тенцова А.И.             - член - корреспондент   АМН    СССР,
                               профессор, доктор  фармацевтических
                               наук     -    первый    заместитель

                           председателя
Любимов Б.И.             - доктор     медицинских    наук    -
                           заместитель председателя
Обоймакова А.Н.          - кандидат    фармацевтических   наук
                           главный ученый секретарь
Рябцева И.М.             - кандидат    фармацевтических   наук
                           ученый секретарь
Куракина И.О.            - кандидат  химических  наук - ученый
                           секретарь

                     Члены президиума

    Лепахин В.К.             - профессор, доктор медицинских наук
    Федоров Н.Г.             - инженер
    Шилов Ю.М.               - кандидат фармацевтических наук

                      Члены комитета

Анджапаридзе О.Г.        - академик   АМН   СССР,   профессор,
                           доктор медицинских наук
Андреенко Г.В.           - профессор,   доктор   биологических
                           наук

    Бочкарев В.В.            - профессор, доктор технических наук
    Иванова С.Д.             - доцент,  кандидат  фармацевтических

                           наук

    Кулешова М.И.            - кандидат фармацевтических наук
    Летина В.С.              - кандидат химических наук
    Лакин К.М.               - член - корреспондент   АМН    СССР,

                           профессор, доктор медицинских наук

    Панков Ю.А.              - член - корреспондент   АМН    СССР,
                               профессор,   доктор   биологических

                           наук
Преображенская Т.П.      - доктор медицинских наук

В составе Фармакопейного комитета работают следующие специализированные экспертные комиссии:

• химическая,
• фармацевтическая,
• фармакогностическая,
• фармакологическая,
• микробиологическая,
• номенклатурная,
• по антибиотикам,
• по гормональным препаратам,
• по препаратам крови и кровезаменителям,
• по медицинским ферментным препаратам,
• по радиофармацевтическим препаратам,
• по медицинским иммунологическим препаратам,
• по рассмотрению материалов на упаковку лекарственных средств.

ВВЕДЕНИЕ

Государственная фармакопея Союза Советских Социалистических Республик является сборником обязательных общегосударственных стандартов и положений, нормирующих качество лекарственных средств.

Государственная фармакопея имеет законодательный характер. Требования фармакопеи, предъявляемые к лекарственным средствам, являются обязательными для всех предприятий и учреждений Советского Союза, изготовляющих, хранящих, контролирующих и применяющих лекарственные средства.

Государственная фармакопея основана на принципах советского здравоохранения и на современных достижениях медицины, фармации, химии и других смежных наук.

Ранее Государственная фармакопея издавалась в виде одного тома, включавшего частные и групповые фармакопейные статьи на лекарственные вещества и лекарственные формы, а также на лекарственное растительное сырье и общие статьи с изложением физических, физико — химических, химических и биологических методов анализа лекарственных средств, сведения о применяемых для этих целей реактивах и индикаторах. В приложениях был приведен ряд справочных таблиц.

После выпуска Государственной фармакопеи Х издания была изменена система разработки и утверждения фармакопейных статей на лекарственные средства.

С целью более оперативного внедрения достижений науки и повышения требований к качеству лекарственных средств Управление по внедрению новых лекарственных средств и медицинской техники с 1971 г. стало утверждать на каждый препарат и общие методы контроля фармакопейные статьи, имеющие силу государственных стандартов.

В связи с этим возникла необходимость выпуска Государственной фармакопеи XI издания на новой основе.

В отличие от предыдущих изданий настоящее одиннадцатое издание Государственной фармакопеи (ГФ XI) предусмотрено издавать в двух частях, состоящих из отдельных томов, имеющих последовательный порядковый номер.

Издаваемые отдельные фармакопейные статьи и тома ГФ XI равнозначны в правовом отношении и имеют одинаковую юридическую силу.

Том I ГФ XI «Общие методы анализа» включает общие статьи на физические, физико — химические, химические методы анализа и методы анализа лекарственного растительного сырья — всего 54 статьи. Впервые вводится 9 статей: «Газовая хроматография» как раздел общей статьи «Хроматография», «Высокоэффективная жидкостная хроматография» как раздел общей статьи «Хроматография», «Метод определения степени белизны порошкообразных лекарственных средств», «Метод фазовой растворимости», «Спектроскопия ядерного магнитного резонанса», «Радиоактивность», «Электрофорез», «Эмиссионная и атомно - абсорбционная пламенная спектрометрия», «Люминесцентная микроскопия», «Определение примесей химических элементов в радиофармацевтических препаратах».

Статьи «Определение ацетильной группы» и «Число Рейхерта — Мейссля», содержавшиеся в ГФ X, не включены в ГФ XI. Все остальные статьи, содержавшиеся в ГФ X, переработаны и дополнены с учетом современных достижений науки в области анализа лекарственных средств.

Существенно переработана статья «Определение прозрачности и степени мутности жидкостей». Для определения этих показателей введены новые эталоны — взвеси, полученные из гидразина сульфата и гексаметилентетрамина. Приведена таблица приготовления эталонов и схема просмотра прозрачности и степени мутности жидкостей.

Переработана и дополнена статья «Комплексонометрическое титрование», в которую введен новый индикатор — кальконкарбоновая кислота, получившая за последнее время широкое распространение в фармацевтическом анализе. Комплексоны находят все большее применение в аналитической химии. Введены методики определения катионов алюминия, висмута, кальция, свинца, магния и цинка.

В статью «Метод сжигания в колбе с кислородом» включены методики определения хлора, брома, фтора, серы и фосфора, которые в настоящее время широко применяются при анализе.

Значительно дополнена статья «Общие реакции на подлинность». В нее введены новые разделы: «Железо окисное» и «Сульфиты»; включены новые методы идентификации в разделах «Йодиды», «Карбонаты», «Нитраты», «Цитраты».

В статью «Определения, основанные на измерении поглощения электромагнитного излучения» (раздел «Спектрофотометрия в ультрафиолетовой и видимой областях») введены дополнения относительно спектрофотометрического анализа многокомпонентных систем и включен метод дифференциальной спектрофотометрии.

Существенно переработана статья «Определение окраски жидкостей»: введен способ приготовления 4 основных из 4 исходных растворов; добавлен раствор хлорида железа для приготовления одного из исходных растворов.

В статью «Определение вязкости жидкостей» добавлен раздел «Измерение вязкости на ротационных вискозиметрах». В разделе «Измерение вязкости на вискозиметре с падающим шариком» предусмотрено определение вязкости с помощью вискозиметра Гепплера.

Переработана и дополнена статья «Определение летучих веществ и воды»: уточнены разделы «Метод высушивания» и «Определение воды». Раздел «Метод титрования реактивом К.Фишера» дополнен методикой определения конца титрования электрометрическим титрованием «до полного прекращения тока».

В статью «Определение температурных пределов перегонки» введен новый прибор типа ТПП, с помощью которого обеспечивается получение более точных и воспроизводимых результатов.

В статью «Определение температуры плавления» введен прибор ПТП с электрическим обогревом для определения температуры плавления с диапазоном измерений в пределах от 20 до 360 град. С.

Уточнены статьи: «Определение показателя преломления», «Флуориметрия», «Определение рН», «Полярография», «Растворимость», «Нитритометрия», «Йодное число».

В статью «Электрометрические методы титрования» в разделе «Амперометрическое титрование с двумя индикаторными электродами (метод титрования „до полного прекращения тока“)» включено дополнение в измерительную схему, которое позволяет наряду с чувствительными микроамперметрами использовать промышленно выпускаемые рН-метры или ионометры.

В статье «Испытание на чистоту и допустимые пределы примесей» переработаны методики «Испытание на соли аммония» и «Испытание на соли тяжелых металлов».

Переработана и уточнена статья «Поляриметрия».

В статью «Определение азота в органических соединениях» внесено изменение в описание прибора для определения азота за счет усовершенствования «воронки для ввода щелочи».

В статье «Определение температуры затвердевания» дополнительно указаны вещества, способные переохлаждаться.

Статья «Статистический анализ результатов биологических испытаний» существенно переработана. Добавлен раздел «Статистическая обработка результатов химического эксперимента».

В раздел «Методы анализа лекарственного растительного сырья» включены 7 групповых статей, определяющих основные диагностические признаки для морфологических групп сырья: «Листья», «Травы», «Цветки», «Плоды», «Семена», «Кора», «Корни, корневища, луковицы, клубни, клубнелуковицы», в которые введены новые разделы «Люминесцентная микроскопия» и «Гистохимические реакции» (кроме статьи «Цветки»), а также учтена современная ботаническая терминология.

В статью «Правила приемки лекарственного растительного сырья и методы отбора проб для анализа» впервые включен раздел «Отбор проб фасованной продукции».

В статью «Определение содержания эфирного масла в лекарственном растительном сырье» наряду с тремя методами, принятыми ГФ X, введен четвертый метод определения (метод Клевенджера в модификации).

Все остальные статьи переработаны и дополнены с учетом современных требований, предъявляемых к качеству лекарственного растительного сырья.

ПРАВИЛА ПОЛЬЗОВАНИЯ ФАРМАКОПЕЙНЫМИ СТАТЬЯМИ

ТЕМПЕРАТУРА. Если при обозначении плотности, растворимости и в других случаях, когда имеет значение температура, она не указана, то подразумевают температуру 20 град. С.

Под «холодной», «прохладной» подразумевают температуру от 12 до 15 град. С, под «теплой» — от 40 до 50 град. С, под «горячей» — от 80 до 90 град. С, под «комнатной» — от 18 до 20 град. С. Под температурой «водяной бани» подразумевают температуру от 98 до 100 град. С.

РАСТВОРИТЕЛИ. Если для растворов не указан растворитель, то подразумевают водные растворы.

Под названием «вода», если нет особых указаний, следует понимать дистиллированную воду.

Под названием «спирт», если нет особых указаний, следует понимать этиловый спирт, под названием «эфир» — диэтиловый эфир.

При определении спирта в лекарственных препаратах под процентом подразумевают объемный процент.

РАСТВОРЫ. Под принятым способом обозначения крепости растворов 1:10, 1:2 и т.д. следует подразумевать содержание весовой части вещества в указанном объеме раствора, т. е. при приготовлении раствора 1:10 следует брать 1 г вещества и растворителя до получения 10 мл раствора; при приготовлении раствора 1:2 следует брать 1 г вещества и растворителя до получения 2 мл раствора и т. д.

Если концентрация растворов при испытании подлинности и чистоты, при определении величины удельного вращения, удельного показателя поглощения и т. п. указана в процентах, следует подразумевать весообъемные проценты.

Под обозначением «ч» подразумевают массовые части.

МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА. Молекулярные массы описанных в фармакопее соединений рассчитаны по таблице относительных атомных масс 1975 г., принятой Международным союзом по теоретической и прикладной химии (IUPAC) и основанной на шкале углерода — 12.

Если молекулярная масса ниже 400, приводят два десятичных знака, если выше 400 — один десятичный знак.

ТОЧНАЯ НАВЕСКА. «Точная навеска» означает взвешивание на аналитических весах с точностью до 0,0002 г. Если не указано «точная навеска», то навеску следует брать с точностью до 0,01 г.

ПОСТОЯННАЯ МАССА. Термин «постоянная масса», используемый в связи с определением потери в массе при высушивании или при определении сульфатной золы, означает, что разница в массе между двумя последовательными взвешиваниями не превышает 0,0005 г; второе взвешивание производят после дополнительного высушивания или соответственно прокаливания в течение 1 ч.

ЗАПАХ. Испытание на отсутствие запаха в препарате производят сразу после вскрытия упаковки. 1-2 г препарата равномерно распределяют на часовом стекле диаметром 6-8 см и через 2 мин. определяют запах на расстоянии 4-6 см.

КАПЛЕМЕР. Для отсчета капель следует применять стандартный каплемер, дающий 20 капель воды в 1 мл при 20 град. С.

ПРЕДЕЛЫ СОДЕРЖАНИЯ. Если в разделе «Количественное определение» для индивидуальных веществ не указан верхний предел содержания, следует считать, что последний составляет не более 100,5% определяемого вещества.

В тех случаях, когда содержание вещества в препарате выражается в пересчете на сухое вещество, следует понимать, что потеря в массе при высушивании определена тем методом, который описан в соответствующей частной статье.

При определении действующих веществ в лекарственном растительном сырье расчет производят на абсолютно сухое вещество.

КОНТРОЛЬНЫЙ ОПЫТ. Под контрольным опытом подразумевают определение, проводимое с теми же количествами реактивов и в тех же условиях, но без испытуемого препарата.

ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ГОСУДАРСТВЕННОЙ ФАРМАКОПЕЕ СССР XI ИЗДАНИЯ

В ГФ XI использованы наименования и символы единиц измерения Международной системы единиц (СИ), принятой в 1960 г. XI Генеральной конференцией по мерам и весам (ГКМВ) и уточненной на последующих ГКМВ, а также внесистемные единицы, допускаемые к применению наравне с единицами СИ, и единицы, временно допускаемые к применению.

В ГФ XI используются следующие множительные приставки, которые указывают на десятичные кратные и дольные единицы СИ. 9

гига (Г) 10 Единицы массы 6

    мега (М)    10                     кг     - килограмм
                  3                    г      - грамм
    кило (к)    10                     мг     - миллиграмм
                  2                    мкг    - микрограмм
    гекто (г)   10                     нг     - нанограмм

              -1
деци (д)    10
              -2
санти (с)   10
              -3
милли (м)   10
              -6
микро (мк)  10
              -9
нано (н)    10
              -12

    пико (п)    10

    Единицы длины                          Единицы времени

    м     - метр                          сут  - сутки
    см    - сантиметр                     ч    - час
    мм    - миллиметр                     мин  - минута
    мкм   - микрометр                     с    - секунда
    нм    - нанометр                      мс   - миллисекунда
                                          мкс  - микросекунда

Единица объема (вместимости)

    л   - литр = 1000 куб. см
    мл  - миллилитр = 1 куб. см

мкл - микролитр = 0,001 куб. см

           Единицы давления                Единицы температуры

    кПа        - килопаскаль             К       - Кельвин
    Па         - паскаль                 град. С - градус Цельсия

мм рт. ст. - миллиметр ртутного
             столба ~= прибл. 133 Па

      Единицы радиоактивности     Единицы силы электрического тока

    ГБк    - гигабеккерель            А   - ампер
             = 27,03 мКи              мА  - миллиампер
    МБк    - мегабеккерель            нА  - наноампер

         = 27,03 мкКи

    Бк     - беккерель = 27,03 пКи
    Ки     - кюри = 37 ГБк
    мКи    - милликюри = 37 МБк
    мкКи   - микрокюри = 38 кБк

      Единицы электрического          Единица электрического
             потенциала                  сопротивления

    В     - вольт                         Ом  - ом
    мВ    - милливольт

    М. м.  - молекулярная масса
    моль   - количество вещества

ФИЗИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ПЛАВЛЕНИЯ

Под температурой плавления вещества подразумевают интервал температуры между началом плавления — появлением первой капли жидкости и концом плавления — полным переходом вещества в жидкое состояние.

Приведенные в частных статьях фармакопеи интервалы температур плавления указывают на то, что наблюдаемая температура плавления данного препарата должна находиться в указанных пределах, при этом интервал между началом и концом плавления не должен превышать 2 град. С. Отдельные отклонения от этого интервала должны быть указаны в частных статьях.

В случаях нечеткого начала или конца плавления отдельных препаратов вместо интервала температуры плавления можно определять только конец плавления или только начало плавления. Тогда приведенный в частных статьях интервал температуры плавления указывает, что начало плавления (или конец плавления) должно укладываться в этих пределах.

Для веществ, неустойчивых при нагревании, определяют температуру разложения. Температурой разложения называют температуру, при которой происходит резкое изменение веществ (вспенивание).

В зависимости от физических свойств веществ следует применять один из нижеприведенных методов определения температуры плавления.

Методы 1 и 1a — для твердых веществ, легко превращаемых в порошок: устойчивых при нагревании (метод 1) и неустойчивых при нагревании (метод 1а).

Методы 2 и 3 - для веществ, не растирающихся в порошок, как жиры, воск, парафин, вазелин, смолы.

Для определения температуры плавления по методам 1, 1a и 2 допускаются два прибора.

I. «Прибор для определения температуры плавления с диапазоном измерений в пределах от 20 до 360 град. С» (ПТП) с электрическим обогревом. Прибор состоит из следующих частей:

1. основание со щитком управления и номограммой;

2. стеклянный блок — нагреватель, обогрев которого осуществляется константановой проволокой, навитой бифилярно;

3. оптическое приспособление (ГОСТ 7594-75);

4. приспособление для установки термометров;

5. приспособление для установки капилляров;

6. термометр укороченный с ценой деления 0,5 град. С;

7. источник нагрева (электрический обогрев);

8. капилляры длиной 20 см.

II. Второй прибор состоит из следующих частей:

1. круглодонная колба из термостойкого стекла вместимостью от 100 до 150 мл; длина горла колбы 20 см; диаметр горла от 3 до 4 см;

2. пробирка из термостойкого стекла, вставленная в колбу и отстоящая от дна колбы на расстоянии 1 см; диаметр пробирки от 2 до 2,5 см;

3. термометр ртутный стеклянный укороченный с ценой деления 0,5 град. С;

4. источник нагрева (газовая горелка, электрический обогрев);

5. капилляры.

Колбу наполняют на 3/4 объема шара соответствующей жидкостью;

1. вазелиновое масло (ГОСТ 3164-78) или жидкие силиконы;

2. концентрированная серная кислота (ГОСТ 4204-77) — для веществ с температурой плавления от 80 до 260 град. С;

3. раствор 3 частей калия сульфата (ГОСТ 4145-74) в 7 частях (массовых) концентрированной серной кислоты (ГОСТ 4204-77) — для веществ с температурой плавления выше 260 град. С;

4. дистиллированная вода — для веществ с температурой плавления ниже 80 град. С.

Примечания. 1. Стеклянные трубки, из которых вытягивают капилляры, должны быть вымыты и высушены. Капилляры сохраняют в эксикаторе.

2. При приготовлении раствора калия сульфата в концентрированной серной кислоте смесь ингредиентов кипятят в течение 5 мин при энергичном перемешивании. При недостаточном перемешивании могут образоваться два слоя, в результате чего может произойти закипание смеси, приводящее к взрыву.

Во время определения температуры плавления колба и пробирка должны быть открыты.

Методика определения. Метод 1 и 1а. Если в частных статьях нет других указаний, тонко измельченное вещество сушат при температуре от 100 до 105 град. С в течение 2 ч или в эксикаторе над серной кислотой в течение 24 ч. Любые другие условия должны быть указаны в частных статьях. Высушенное вещество помещают в капилляр, имеющий диаметр от 0,9 до 1 мм и толщину стенки от 0,1 до 0,15 мм, запаянный с одного конца.

При плавлении в приборе ПТП длина капилляра должна быть 20 см, в случае второго прибора — от 6 до 8 см. Для уплотнения вещества капилляр многократно бросают в стеклянную трубку высотой не менее 50 см, поставленную вертикально на стекло. Высота слоя вещества в капилляре должна быть около 3 мм. Капилляр с веществом сохраняют до начала определения в эксикаторе.

Во внутреннюю пробирку второго прибора помещают термометр так, чтобы конец его отстоял от дна пробирки на 1 см.

Нагревание в обоих приборах проводят сначала быстро, а затем регулируют его так, чтобы за 10 град. С до начала плавления была достигнута необходимая скорость подъема температуры, указанная ниже.

За 10 град. С до ожидаемого начала плавления капилляр с веществом вносят в приборы (первый или второй) таким образом, чтобы запаянный конец его находился на нижней части столика, расположенной на уровне середины ртутного шарика термометра. При плавлении во втором приборе капилляр должен быть расположен таким образом, чтобы запаянный его конец находился на середине ртутного шарика термометра. Продолжают нагревание со скоростью:

• для веществ, плавящихся по методу 1, при определении температуры плавления ниже 100 град. С — со скоростью от 0,5 до 1 град. С в 1 мин; при определении температуры плавления от 100 до 150 град. С — от 1 до 1,5 град. С в 1 мин; при определении температуры плавления выше 150 град. С — от 1,5 до 2 град. С в 1 мин;
• для веществ, плавящихся по методу 1a, — от 2,5 до 3,5 град. С в 1 мин.

Проводят не менее двух определений; за температуру плавления принимают среднее арифметическое значение нескольких определений, проведенных в одинаковых условиях и отличающихся друг от друга не более чем на 1 град. С.

В случае расхождений при определении температуры плавления на разных приборах в частной статье должна быть приведена температура плавления на каждом приборе.

Метод 2. а) Для мягких веществ: капилляр длиной 20 см при применении первого прибора и от 6 до 8 см — при применении второго прибора и внутренним диаметром от 1 до 2 мм, открытый с обоих концов, погружают в вещество так, чтобы оно заполнило нижнюю часть капилляра и образовало слой высотой около 10 мм.

б) Для твердых веществ: испытуемое вещество расплавляют на бане при возможно более низкой температуре, тщательно перемешивают, набирают его в капилляр, как указано выше (см. метод 2а), и оставляют при температуре 0 град. С в течение от 1 до 2 ч.

С заполненным тем или другим способом капилляром проводят определение температуры плавления по методу 1.

За температуру плавления принимают ту температуру, при которой столбик вещества становится жидким, поднимаясь в некоторых случаях по капилляру. Проводят не менее двух определений. За температуру плавления принимают среднее значение. Расхождение между двумя определениями не должно превышать 1 град. С.

Метод 3. При этом методе применяют термометр типа Убеллоде (ГОСТ 400-80 Е). Определение проводят следующим образом. Чашечку 1 (рис. 1) заполняют исследуемым веществом, избегая по возможности попадания пузырьков воздуха, и вставляют ее в нижнюю часть гильзы 2 до упора. Ртутный шарик термометра 3 при этом погружается в вещество, излишек которого выдавливается через боковые отверстия 4 гильзы. Последнюю тщательно протирают и термометр помещают в пробирку 5 длиной от 19 до 21 см и диаметром от 4 до 4,5 см с помощью пробки с прорезом таким образом, чтобы нижняя часть чашечки отстояла от дна пробирки на 2,5 см. Пробирку укрепляют в вертикальном положении в стакане 6 так, чтобы она была погружена на 2/3 в воду и нижний ее конец при этом отстоял от дна стакана на 2,5 см. Начинают нагревать прибор при постоянном перемешивании жидкости с помощью мешалки 7. Когда температура будет на 15 — 20 град. С ниже ожидаемой, регулируют нагревание таким образом, чтобы температура поднималась на 1 град. С в 1 мин. За температуру плавления принимают температуру, при которой из отверстия 8 упадет первая капля расплавленного вещества.

<*> Рис. 1. Прибор для определения температуры плавления (объяснение в тексте). (Рисунок не приводится).

Проводят не менее двух определений; за температуру плавления принимают среднее значение. Расхождение между двумя определениями не должно превышать 1 град. С.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ЗАТВЕРДЕВАНИЯ

Температурой затвердевания называют наиболее высокую, остающуюся в течение короткого времени постоянной температуру во время перехода вещества из жидкого состояния в твердое.

Определение проводят в приборе (рис. 2), состоящем из толстостенной пробирки 1 с внутренним диаметром 20 +/- 1 мм, снабженной пробкой, в которой укреплены термометр 2 и мешалка 3. Рекомендуются укороченные термометры с ценой деления шкалы 0,5 град. С (ГОСТ 215-73Е). Мешалку можно применять стеклянную или из проволоки, согнутую на конце петлей под прямым углом.

Пробирку укрепляют на пробке во второй толстостенной наружной пробирке 4 (диаметром около 35 мм), служащей воздушной баней. Прибор помещают в сосуд 5 вместимостью 1000 мл, наполняемый водой или охладительной смесью таким образом, чтобы уровень жидкости в сосуде был выше вещества во внутренней пробирке. Температуру в сосуде измеряют с помощью второго термометра 6.

<*> Рис 2. Прибор для определения температуры затвердевания (объяснение в тексте). (Рисунок не приводится).

Вместо указанных выше пробирок (1, 4) можно использовать прибор Жукова (ГОСТ 4255-75).

Методика определения. 10 г испытуемого вещества, находящегося в жидком состоянии (твердое вещество предварительно расплавляют при возможно более низкой температуре), помещают во внутреннюю сухую пробирку прибора и укрепляют термометр таким образом, чтобы ртутный шарик находился посередине слоя испытуемого вещества.

Пробирку с веществом вставляют в наружную пробирку и укрепляют в сосуде, жидкость в котором должна иметь температуру на 5 град. С ниже ожидаемой температуры затвердевания.

При постоянном перемешивании испытуемого вещества отмечают температуру каждые 30 с. Вначале происходит постепенное понижение температуры, затем, при появлении твердой фазы, она остается некоторое время постоянной или повышается перед тем, как стать постоянной (в этот момент прекращают перемешивание), а затем снова падает. Отмечают наиболее высокую температуру, остающуюся короткое время постоянной с начала затвердевания вещества. Эту температуру и принимают за температуру затвердевания.

Если вещество остается жидким при ожидаемой температуре затвердевания, его охлаждают на 1-2 град. С ниже ожидаемой температуры и вызывают затвердевание внесением кристаллика испытуемого вещества. Для веществ, имеющих высокую температуру затвердевания, определение можно проводить по методу Жукова (ГОСТ 4255-75).

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕМПЕРАТУРНЫХ ПРЕДЕЛОВ ПЕРЕГОНКИ

Под температурными пределами перегонки подразумевают интервал между начальной и конечной температурой кипения при нормальном давлении 101,3 кПа (760 мм рт. ст.).

Начальной температурой кипения считают температуру, при которой в приемник перегнались первые 5 капель жидкости. Конечной температурой кипения считают температуру, при которой в приемник перешло 95% жидкости.

Определение производят в приборе, состоящем из следующих частей.

1. Колба для перегонки из термостойкого стекла вместимостью 100 мл с отводной трубкой, отходящей от середины горла под углом к его нижней части 75 +/- 2 град. (ГОСТ 10394-72).

    Наружный диаметр шара,  мм                   65  +/- 2
    Внутренний диаметр горла,  мм                16  +/- 1
    Общая высота колбы, мм                       215 +/- 3
    Высота горла, мм                             150 +/- 3
    Длина отводной трубки, мм                    100 +/- 3

2. Холодильник из термостойкого стекла с вставной трубкой (ГОСТ 9499-70).

    Общая длина вставной трубки, мм              530   +/- 15
    Длина кожуха, мм                             400   +/- 10
    Длина воронки вставной трубки, мм             60   +/- 5
    Внутренний диаметр воронки, мм                14,5 +/- 1
    Наружный диаметр вставной трубки, мм          17   +/- 1
    Угол среза вставной трубки                    45   +/- 3 град.

Конец вставной трубки, входящий в приемник, должен быть изогнут; можно также пользоваться алонжем. При работе с жидкостями, кипящими при температуре ниже 150 град. С, применяют водяное охлаждение. Для жидкостей, кипящих при температуре выше 150 град. С, достаточно воздушного охлаждения.

3. Приемник, в качестве которого может служить цилиндр вместимостью 50 мл с ценой деления 1 мл (ГОСТ 1770-74 Е).

4. Термометр укороченный с ценой деления шкалы 0,5 град. С (ГОСТ 215-73).

5. Квадратный асбестовый картон (ГОСТ 12871-67) с длиной стороны не менее 12 см и толщиной не менее 3 мм, с круглым отверстием в центре диаметром от 2 до 3 см.

6. Источник нагрева: газовая горелка или другой источник, обеспечивающий необходимую температуру, безопасность и контроль за перегонкой.

7. Два штатива: один снабжен лапкой и кольцом для укрепления колбы, другой — лапкой для укрепления холодильника.

Методика определения. В горло колбы вставляют термометр с помощью хорошо подобранной корковой пробки таким образом, чтобы верхний край ртутного шарика находился на 1 см ниже нижнего края отводного отверстия, затем колбу укрепляют с помощью лапки на штативе так, чтобы она плотно закрывала отверстие асбестового картона, лежащего на кольце, прикрепленном к тому же штативу.

К отводной трубке колбы с помощью нормального шлифа или корковой пробки присоединяют холодильник (укрепленный на штативе лапкой) так, чтобы конец отводной трубки входил в трубку холодильника не менее чем на 3-4 см, но не достигал суженной части. Собранный таким образом прибор в целях безопасности устанавливают на противне с песком.

Отмеривают 50 мл исследуемой жидкости цилиндром, используемым в качестве приемника, и переливают в колбу, пользуясь воронкой, чтобы жидкость не попадала на стенки колбы и в особенности в отводную трубку. В колбу опускают несколько тонких запаянных с одного конца капилляров. Приемник помещают так, чтобы изогнутый конец холодильника входил в него на 2,5 см.

Начинают нагревание колбы и отмечают начальную температуру кипения; затем приемник придвигают к концу холодильника так, чтобы последний касался его стенки, и продолжают нагревание таким образом, чтобы в минуту перегонялось от 3 до 4 мл жидкости. Перегоняют требуемый объем жидкости, отмечая конечную температуру кипения.

Наблюдаемые температурные пределы перегонки (Т испр) приводят к нормальному давлению 101,3 кПа (760 мм рт.,ст.) по следующей формуле:

где Т — наблюдаемая температура; Р — нормальное барометрическое давление (101,3 кПа); Р1 — барометрическое давление во время опыта, наблюдаемое по ртутному барометру или анероиду с учетом поправок, указанных в поверочном свидетельстве и в инструкции по эксплуатации; К — инкремент температуры кипения на миллиметр давления. Значение К зависит от температуры кипения перегоняемой жидкости.

Наблюдаемая температура Значения К кипения, град. C

    Ниже 100                              0,04
    От   100 до 140                       0,045
    "    141 "  190                       0,05
    "    191 "  240                       0,055
    Выше 240                              0,06

Примечания. 1. Если во время опыта давление измерялось ртутным барометром, то после внесения поправок, указанных в поверочном свидетельстве и в инструкции по эксплуатации, оно должно быть приведено к показаниям при температуре 0 град. С, для чего вычитают из показаний барометра: 0,27 кПа (2 мм рт. ст.) при температуре окружающей среды от 13 до 20 град. С; 0,4 кПа (3 мм рт. ст.) при температуре окружающей среды от 21 до 28 град. С; 0,53 кПа (4 мм рт. ст.) при температуре окружающей среды от 29 до 35 град. С.

2. Перегонку эфира следует проводить на предварительно нагретой водяной бане при температуре от 54 до 58 град. С. Колбу помещают на асбестовом картоне таким образом, чтобы дно ее полностью закрывало отверстие в картоне и было погружено в воду.

Допустимое расхождение между результатами двух параллельных определений 1 град. С.

Для определения температурных пределов перегонки жидкостей возможно применение прибора для определения температурных пределов перегонки (ТПП), изготовляемого Клинским заводом «Лаборприбор» (рис. 3) <*>.

<*> Рис. 3. Прибор типа ТПП (схема). (Рисунок не приводится).

Для идентификации вещества можно применить микрометод определения температуры кипения.

В тонкостенную стеклянную запаянную с одного конца трубочку диаметром 3 мм и длиной около 8 см помещают несколько капель исследуемой жидкости, чтобы образовался слой от 1 до 1,5 см высоты. В трубочку вставляют открытым концом вниз запаянный с одного конца капилляр длиной около 10 см и диаметром около 1 мм. Трубочку прикрепляют с помощью резинового колечка или тонкой проволоки к укороченному термометру так, чтобы нижний конец трубочки приходился на уровне середины ртутного шарика, и термометр помещают в прибор для определения температуры плавления. Нагревание ведут таким образом, чтобы температура поднималась на 2-3 град. С в минуту до того момента, когда из капилляра на смену отдельным воздушным пузырькам начнет выделяться непрерывная цепочка пузырьков пара. Тогда прекращают или уменьшают нагрев. Момент, когда прекратится выделение пузырьков и жидкость начнет подниматься в капилляр, принимают за температуру кипения.

Наблюдаемую температуру кипения приводят к показаниям при нормальном давлении ртутного барометра, как указано выше.

Примечание. Если при определении температурных пределов перегонки применяют неукороченный термометр, то следует вносить поправку на выступающий столбик ртути. Для этого употребляют вспомогательный термометр, помещаемый у выступающей части основного термометра так, чтобы шарик вспомогательного термометра находился посередине между верхней поверхностью пробки и концом столбика ртути. Исправленную температуру вычисляют по формуле:

где Т — показание основного термометра;

t — показание вспомогательного термометра;

0,00016 — видимый коэффициент расширения ртути в стекле;

N — высота столбика ртути выступающей части основного термометра, выраженная в градусах.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЛОТНОСТИ

Плотностью называют массу единицы объема вещества:

m «ро» = --- V

Если массу m измерить в граммах, а объем V в кубических сантиметрах, то плотность представляет собой массу 1 куб. см вещества: «ро» г/куб. см.

Определение плотности проводят с помощью пикнометра или ареометра.

Методика определения. Метод 1. Применяют в случае определения плотности жидкостей с точностью до 0,001. Чистый сухой пикнометр взвешивают с точностью до 0,0002 г, заполняют с помощью маленькой воронки дистиллированной водой немного выше метки, закрывают пробкой и выдерживают в течение 20 мин в термостате, в котором поддерживают постоянную температуру воды 20 град. С с точностью до 0,1 град. С. При этой температуре уровень воды в пикнометре доводят до метки, быстро отбирая излишек воды при помощи пипетки или свернутой в трубку полоски фильтровальной бумаги. Пикнометр снова закрывают пробкой и выдерживают в термостате еще 10 мин, проверяя положение мениска по отношению к метке. Затем пикнометр вынимают из термостата, фильтровальной бумагой вытирают внутреннюю поверхность горлышка пикнометра, а также весь пикнометр снаружи, оставляют под стеклом аналитических весов в течение 10 мин и взвешивают с той же точностью.

Пикнометр освобождают от воды, высушивают, споласкивая последовательно спиртом и эфиром (сушить пикнометр путем нагревания не допускается), удаляют остатки эфира продуванием воздуха, заполняют пикнометр испытуемой жидкостью и затем производят те же операции, что и с дистиллированной водой.

Плотность «ро20» (г/куб. см) вычисляют по формуле:

(m2 — m) 0,99703 «po20» = ------------------ + 0,0012, m1 — m

где m — масса пустого пикнометра в граммах; m1 — масса пикнометра с дистиллированной водой в граммах; m2 — масса пикнометра с испытуемой жидкостью в граммах; 0,99703 — значение плотности воды при 20 град. С (в г/ куб. см с учетом плотности воздуха); 0,0012 — плотность воздуха при 20 град. С и барометрическом давлении 1011 гПа (760 мм рт. ст.).

Метод 2. Применяют в случае определения плотности жидкостей с точностью до 0,01. Испытуемую жидкость помещают в цилиндр и при температуре жидкости 20 град. С осторожно опускают в нее чистый сухой ареометр, на шкале которого предусмотрена ожидаемая величина плотности. Ареометр не выпускают из рук до тех пор, пока не станет очевидным, что он плавает; при этом необходимо следить, чтобы ареометр не касался стенок и дна цилиндра. Отсчет производят через 3-4 мин после погружения по делению на шкале ареометра, соответствующему нижнему мениску жидкости (при отсчете глаз должен быть на уровне мениска).

Примечания. 1. Определение плотности сильнолетучих веществ ареометром не допускается.

2. В случае определения темноокрашенных жидкостей отсчет производят по верхнему мениску.

Метод 3. Применяют для определения плотности твердых жиров и воска. Точно взвешивают пустой пикнометр, затем взвешивают тот же пикнометр, наполненный дистиллированной водой, температура которой 20 град. С. После этого воду удаляют и пикнометр высушивают. Все операции проводят, соблюдая условия, указанные в методе 1.

В пикнометр вливают при помощи пипетки или небольшой воронки с тонкооттянутым концом расплавленный жир или воск в таком количестве, чтобы он занимал 1/3 — 1/2 объема пикнометра. Пикнометр ставят на один час без пробки в горячую воду, затем охлаждают до 20 град. С и взвешивают; доводят до метки дистиллированной водой при 20 град. С, вытирают насухо и вновь взвешивают. В обеих фазах и на поверхности их раздела не должно быть пузырьков воздуха.

Величину плотности вычисляют по следующей формуле:

(m2 — m) 0,99703 «ро20» = -------------------- + 0,0012, (m1 + m2) — (m + m3)

где m — масса пустого пикнометра в граммах; m1 — масса пикнометра с дистиллированной водой в граммах; m2 — масса пикнометра с жиром в граммах; m3 — масса пикнометра с жиром и водой в граммах.

КОЛИЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ СПИРТА В ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИХ ПРЕПАРАТАХ

В круглодонную колбу вместимостью 200-250 мл отмеривают точное количество жидкости. При содержании спирта в жидкости до 20% для определения берут 75 мл жидкости, если жидкость содержит от 20 до 50% — 50 мл, от 50% и выше — 25 мл; жидкость перед перегонкой разбавляют водой до 75 мл.

Для равномерного кипения в колбу с жидкостью помещают капилляры, пемзу или кусочки прокаленного фарфора. Если жидкость при перегонке сильно пенится, то добавляют фосфорную или серную кислоту (2-3 мл), хлорид кальция, парафин или воск (2-3 г).

Приемник (мерную колбу вместимостью 50 мл) помещают в сосуд с холодной водой, собирают около 48 мл отгона, доводят его температуру до 20 град. С и добавляют воды до метки. Отгон должен быть прозрачным или слегка мутным.

Плотность отгона определяют пикнометром и по алкоголеметрическим таблицам находят соответствующее содержание спирта в процентах по объему <*>.

<*> См. с. 303.

Содержание спирта в препарате (X) в процентах по объему вычисляют по формуле:

50а Х= --- б

где 50 — объем отгона в миллилитрах; а — содержание спирта в процентах по объему; б — объем исследуемого препарата, взятый для отгона, в миллилитрах.

Если испытуемая жидкость содержит летучие вещества — эфир, эфирные масла, хлороформ, камфору, летучие кислоты или основания, свободный йод и др., ее предварительно обрабатывают.

При содержании в жидкости эфира, эфирных масел, хлороформа, камфоры к ней добавляют в делительной воронке равный объем насыщенного раствора натрия хлорида и такой же объем петролейного эфира. Смесь взбалтывают в течение 3 мин. После разделения слоев спиртоводный слой сливают в другую делительную воронку и обрабатывают таким же образом половинным количеством петролейного эфира. Спиртоводный слой сливают в колбу для отгона, а соединенные эфирные жидкости взбалтывают с половинным количеством насыщенного раствора натрия хлорида, потом присоединяют к жидкости, находящейся в колбе для отгона.

Если жидкость содержит менее 30% спирта, то высаливание производят не раствором, а 10 г сухого натрия хлорида.

При содержании летучих кислот их нейтрализуют раствором щелочи, при содержании летучих оснований — фосфорной или серной кислотой.

Жидкости, содержащие свободный йод, перед дистилляцией обрабатывают цинковой пылью или рассчитанным количеством сухого натрия тиосульфата до обесцвечивания. Для связывания летучих сернистых соединений прибавляют несколько капель раствора едкого натра.

Определение содержания спирта в настойках проводят также по температуре кипения.

Прибор для количественного определения спирта в настойках состоит из сосуда для кипячения 1, трубки 2 с боковым отростком, холодильника 3 и ртутного термометра 4 с ценой деления 0,1 град. С и пределом шкалы от 50 до 100 град. С (рис. 4) <*>.

<*> Рис. 4. Прибор для количественного определения спирта в настойках (объяснение в тексте). (Рисунок не приводится).

В сосуд для кипячения наливают 40 мл настойки и для равномерного кипения помещают капилляры, пемзу или кусочки прокаленного фарфора. Термометр помещают в приборе таким образом, чтобы ртутный шарик выступал над уровнем жидкости на 2-3 мм.

Нагревают на сетке с помощью электроплитки мощностью 200 Вт или газовой горелки. Когда жидкость в колбе начнет закипать, с помощью реостата в 2 раза уменьшают напряжение, подаваемое на плитку. Через 5 мин после начала кипения, когда температура становится постоянной или ее отклонение не превышает +/- 0,1 град. С, снимают показания термометра. Полученный результат приводят к нормальному давлению. Если показания барометра отличаются от 1011 гПа (760 мм рт. ст.), вносят поправку на разность между наблюдаемым и нормальным давлением 0,04 град. С на 1,3 гПа (1 мм рт. ст.). При давлении ниже 1011 гПа поправку прибавляют к установленной температуре, при давлении выше 1011 гПа поправку вычитают.

Содержание спирта в настойке определяют при помощи таблицы.

Пример. Температура кипения настойки пустырника 80,9 град. С, атмосферное давление 1000 гПа (752 мм рт. ст.), разность давлений 1011 — 1000 = 11 гПа (760 — 752 = 8 мм рт. ст.). Поправка составляет: 0,04 град. С х 8 = 0,32 град. С. К найденной температуре кипения прибавляют поправку: (80,9 + 0,32) град. С. По таблице этой температуре кипения соответствует 66% спирта.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ (РЕФРАКТОМЕТРИЯ)

Показателем преломления (n) называют отношение скорости распространения света в вакууме к скорости распространения света в испытуемом веществе. Это абсолютный показатель преломления. На практике определяют так называемый относительный показатель преломления, т.е. отношение скорости распространения света в воздухе к скорости распространения света в испытуемом веществе.

Показатель преломления зависит от температуры и длины волны света, при которой проводят определение. В растворах показатель преломления зависит также от концентрации вещества и природы растворителя.

Рефрактометрия применяется для установления подлинности и чистоты вещества. Метод применяют также для определения концентрации вещества в растворе, которую находят по графику зависимости показателя преломления от концентрации. На графике выбирают интервал концентраций, в котором соблюдается линейная зависимость между коэффициентом преломления и концентрацией. В этом интервале концентрацию можно вычислить по формуле:

n — n0 X = ------, F

где Х — концентрация раствора; n — показатель преломления раствора; n0 — показатель преломления растворителя при той же температуре; F — фактор, равный величине прироста показателя преломления при увеличении концентрации на 1% (устанавливается экспериментально).

Приборы, применяемые для определения показателя преломления, называются рефрактометрами. Определение проводится при температуре

(20 +/- 0,3)  град.  C и длине волны линии D спектра натрия (589,3
нм).  Показатель преломления,  определенный  при  таких  условиях,

                   20

обозначается индексом n . D

Современные приборы откалиброваны таким образом, что отсчеты, полученные по их шкалам, соответствуют показателям преломления для D линии натрия, поэтому при проведении измерений следует соблюдать указания в отношении соответствующего источника света, приведенные в инструкции к приборам.

Обычно измерения показателя преломления проводят на рефрактометрах типа Аббе, в основу которых положено явление полного внутреннего отражения при прохождении светом границы раздела двух сред с разными показателями преломления.

Диапазон измеряемых показателей преломления при измерении в проходящем свете 1,3-1,7.

Точность измерения показателя преломления должна быть не ниже -4

+/- 2 x 10  .
    Могут быть  использованы рефрактометры других типов с такой же

или большей точностью. Рефрактометры юстируют по эталонным жидкостям, прилагаемым к 20 приборам, или дистиллированной воде, для которой n = 1,3330. D

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОПТИЧЕСКОГО ВРАЩЕНИЯ (ПОЛЯРИМЕТРИЯ)

Оптическое вращение — это способность вещества вращать плоскость поляризации при прохождении через него поляризованного света.

В зависимости от природы оптически активного вещества вращение плоскости поляризации может иметь различное направление и величину. Если от наблюдателя, к которому направлен свет, проходящий через оптически активное вещество, плоскость поляризации вращается по часовой стрелке, то вещество называют правовращающим и перед его названием ставят знак «+», если же плоскость поляризации вращается против часовой стрелки, то вещество называют левовращающим и перед его названием ставят знак «-».

Величину отклонения плоскости поляризации от начального положения, выраженную в угловых градусах, называют углом вращения и обозначают греческой буквой «альфа». Величина угла вращения зависит от природы оптически активного вещества, длины пути поляризованного света в оптически активной среде (чистом веществе или растворе) и длины волны света. Для растворов величина угла вращения зависит от природы растворителя и концентрации оптически активного вещества. Величина угла вращения прямо пропорциональна длине пути света в оптически активной среде, т.е. толщине слоя оптически активного вещества или его раствора. Влияние температуры в большинстве случаев незначительно.

Для сравнительной оценки способности различных веществ вращать плоскость поляризации света вычисляют величину удельного вращения [«альфа»]. Удельное вращение — это константа оптически активного вещества. Удельное вращение [«альфа»] определяют расчетным путем как угол поворота плоскости поляризации монохроматического света на пути длиной в 1 дм в среде, содержащей оптически активное вещество, при условном приведении концентрации этого вещества к значению, равному 1 г/мл.

    Если нет   специальных   указаний,   определение   оптического
вращения проводят  при  температуре  20  град. С и при длине волны
линии  D  спектра  натрия  (589,3  нм).  Соответствующую  величину

                                   20

удельного вращения обозначают [«альфа»] . Иногда для измерения D используют зеленую линию спектра ртути с длиной волны 546,1 нм.

При определении [«альфа»] в растворах оптически активного вещества необходимо иметь в виду, что найденная величина может зависеть от природы растворителя и концентрации оптически активного вещества. Замена растворителя может привести к изменению [«альфа»] не только по величине, но и по знаку. Поэтому, приводя величину удельного вращения, необходимо указывать растворитель и выбранную для измерения концентрацию раствора.

Величину удельного вращения рассчитывают по одной из следующих формул.

Для веществ, находящихся в растворе:

                           "альфа" 100

[«альфа»] = -----------, (1) lc

где «альфа» — измеренный угол вращения в градусах; l — толщина слоя в дециметрах; с — концентрация раствора, выраженная в граммах вещества на 100 мл раствора.

Для жидких веществ:

                              "альфа"

[«альфа»] = -------, (2) l«рo»

где «альфа» — измеренный угол вращения в градусах; l — толщина слоя в дециметрах; «рo» — плотность жидкого вещества в граммах на 1 мл.

Удельное вращение определяют либо в пересчете на сухое вещество, либо из высушенной навески, о чем в частных статьях должно быть соответствующее указание.

Измерение величины угла вращения проводят либо для оценки чистоты оптически активного вещества, либо для определения его концентрации в растворе. Для оценки чистоты вещества по уравнению (1) или (2) рассчитывают величину его удельного вращения [«альфа»]. Концентрацию оптически активного вещества в растворе находят по формуле:

«альфа»100 c = -----------. (3) [«альфа»]l

Поскольку величина [«альфа»] постоянна только в определенном интервале концентраций, возможность использования формулы (3) ограничивается этим интервалом.

Измерение угла вращения проводят на поляриметре, позволяющем определить величину угла вращения с точностью +/- 0,02 град.

Предназначенные для измерения угла вращения растворы или жидкие вещества должны быть прозрачными. При измерении прежде всего следует установить нулевую точку прибора или определить величину поправки с трубкой, заполненной чистым растворителем (при работе с растворами) или с пустой трубкой (при работе с жидкими веществами). После установки прибора на нулевую точку или определения величины поправки проводят основное измерение, которое повторяют не менее 3 раз.

Для получения величины угла вращения «альфа» показания прибора, полученные при измерениях, алгебраически суммируют с ранее найденной величиной поправки.

ОПРЕДЕЛЕНИЯ, ОСНОВАННЫЕ НА ИЗМЕРЕНИИ ПОГЛОЩЕНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ

Фотометрические методы анализа основаны на избирательном поглощении электромагнитного излучения анализируемым веществом и служат для исследования строения, идентификации и количественного анализа светопоглощающих соединений. В зависимости от используемой аппаратуры в фотометрическом анализе различают спектрофотометрические методы — анализ по поглощению веществами монохроматического излучения; колориметрические и фотоколориметрические — анализ по поглощению веществами немонохроматического излучения.

Определения, связанные с измерением поглощения электромагнитного излучения, основаны на двух законах. Закон Бугера — Ламберта связывает поглощение с толщиной слоя поглощающего вещества и выражается соотношением <*>:

<*> Приведенные обозначения соответствуют ГОСТу 7601-78.

                            J      -kb
                           --- = 10   ;                        (1)

                       J0

                         J0
                     lg ---- = kb,                         (2)
                         J

где J0 — интенсивность излучения, падающего на вещество; J — интенсивность излучения, прошедшего через вещество; b — толщина слоя вещества в сантиметрах; k — показатель поглощения <*> — величина, обратная той толщине слоя, проходя через который поток излучения ослабляется в 10 раз.

<*> В литературе эта величина часто называется коэффициентом погашения или коэффициентом экстинкции.

Закон Бера связывает поглощение с концентрацией поглощающего вещества и обычно применяется для растворов:

k =«каппа»c, (3)

где с — концентрация раствора; «каппа» — показатель поглощения раствора, концентрация которого равна единице.

На практике обычно используется объединенный закон Бугера — Ламберта — Бера в виде:

J0 lg ---- =«каппа»cb. (4) J

              J0
Величина lg ----- носит  название   оптической   плотности   и
              J

обозначается буквой D.

Величина «каппа» является специфической физической константой для каждого вещества и может быть использована для целей идентификации. Знание величины «каппа» позволяет определить содержание данного вещества в растворах неизвестной концентрации на основе измерения оптической плотности D.

Объединенный закон Бугера — Ламберта — Бера вполне справедлив только для монохроматического излучения, поэтому строгим является его применение в спектрофотометрии. В фотоколориметрии, где измерения проводятся с помощью светофильтров, выделяющих сравнительно узкий интервал длин волн, этот закон применим лишь с большим или меньшим приближением в зависимости от степени постоянства величины D в данном интервале длин волн.

Спектрофотометрия используется для идентификации соединений, исследования состава, строения и количественного анализа индивидуальных веществ и многокомпонентных систем. Кривая зависимости поглощения (функция поглощения) от длины волны или волнового числа называется спектром поглощения вещества и является специфической характеристикой данного вещества.

В спектрофотометрических методах применяют спектрофотометры — приборы, позволяющие проводить анализ как окрашенных, так и бесцветных соединений по избирательному поглощению монохроматического излучения в видимой, ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра. Природа полос поглощения в ультрафиолетовой и видимой областях спектра связана с различными электронными переходами в поглощающих молекулах и ионах (электронные спектры); в инфракрасной области она связана с колебательными переходами и изменением колебательных состояний ядер, входящих в молекулу поглощающего вещества (колебательные спектры).

Распространенная в настоящее время аппаратура позволяет измерять ультрафиолетовые спектры в области от 190 до 380 нм, видимые — от 380 до 780 нм, инфракрасные спектры — от 780 до 40000 нм (40 мкм).

Спектрофотометрические измерения в ультрафиолетовой и видимой областях чаще всего проводят для растворов, хотя такие измерения могут быть проведены и для веществ, находящихся в парообразном, жидком и твердом состоянии.

Образец анализируемого вещества при спектрофотометрических определениях обычно растворяют в соответствующем растворителе. Для этих областей пригодны многие растворители, в том числе вода, спирты, хлороформ, низшие углеводороды, эфиры, разведенные растворы аммиака, едкого натра <*>, хлористоводородной или серной кислоты. Следует использовать растворители, не содержащие примесей, поглощающих в данной спектральной области; для спектрофотометрии выпускаются специальные растворители, гарантирующие отсутствие примесей.

<*> Согласно принятой в стране терминологии (Химический энциклопедический словарь, изд. Советская энциклопедия, М., 1983), едкий натр называется гидроксид натрия, а едкое кали — гидроксид калия.

Спектрофотометрический анализ по непосредственному измерению оптической плотности может быть проведен для веществ, обладающих лишь определенными особенностями строения (ароматические соединения, соединения с сопряженными кратными связями, соединения ряда металлов и др.).

Некоторые анализируемые вещества необходимо предварительно перевести в соединение, поглощающее излучение.

Для определения концентрации растворов спектрофотометрическим путем используется закон Бугера — Ламберта — Бера в форме:

1

c = --------- D. (5) «каппа»b

В ряде случаев даже при использовании монохроматического излучения могут наблюдаться отклонения от закона Бугера — Ламберта — Бера, обусловленные процессами диссоциации, ассоциации и комплексообразования. При наличии таких отклонений следует пользоваться не формулой (5), а экспериментально найденной зависимостью оптической плотности от концентрации.

Измерения оптической плотности D в ультрафиолетовой и видимой области проводятся на фотоэлектрических спектрофотометрах. Основными частями этих приборов являются: источник излучения (лампа накаливания для видимой области, газоразрядная водородная или дейтериевая лампа ультрафиолетовой области), монохроматор, диспергирующая система которого основана на использовании кварцевой призмы или дифракционной решетки, кюветное отделение, в котором располагаются кюветы с исследуемыми веществами, приемное и фотометрическое устройство для сравнительной оценки интенсивности световых потоков J0 и J, основанное на использовании фотоэлементов.

Измерительная шкала спектрофотометра проградуирована в J

процентах пропускания Т (т.е. ---- 100)  и в величинах  оптической
                      J0       J0

плотности D (т.е. lg ----), а шкала длин волн или волновых чисел — J -1 в нанометрах или в см соответственно.

В процессе измерения на пути выходящего из монохроматора пучка излучения определенной длины волны поочередно устанавливается нулевой раствор (растворитель или раствор, содержащий те же вещества, что и исследуемый, за исключением анализируемого компонента), для которого Т = 100%, D = 0 и исследуемый раствор.

Для снижения величины ошибки при определении D концентрация раствора и толщина слоя его подбираются такими, чтобы D в исследуемой спектральной области находилось в пределах от 0,2 до 0,7. В зависимости от способности вещества к поглощению это обычно достигается при использовании концентраций от 0,01 до 0,00001% (кюветы с толщиной слоя 10 мм).

Показатель поглощения «каппа» вычисляют на основании измеренной оптической плотности D для растворов с известной концентрацией по формуле:

1 «каппа» = ----- D. (6) cb

Концентрация «с» может быть выражена в молях на 1 л или в граммах на 100 мл раствора. В зависимости от этого по формуле (6) вычисляют молярный показатель поглощения или удельный показатель поглощения.

    Молярный показатель  поглощения ("эпсилон") представляет собой
оптическую плотность одномолярного раствора вещества  при  толщине

                                             1%

слоя 10 мм; удельный показатель поглощения (E ) — оптическую 1 см плотность раствора, содержащего 1 г вещества в 100 мл раствора при той же толщине слоя. Переход от удельного показателя поглощения к молярному осуществляется по формуле:

                                1%    M
                   "эпсилон" = E     ----,                     (7)
                                1 см  10

где М - молекулярная масса.
                                                          1%
Если известно значение "каппа" (в форме  "эпсилон"  или  E  ),
                                                          1 см

определяют концентрацию исследуемых растворов по величине оптической плотности D, пользуясь формулой (5) (при условии подчинения закону Бера).

Для идентификации веществ в ультрафиолетовой области спектра рекомендуется применять регистрирующие спектрофотометры.

При измерениях на разных спектрофотометрах значения характерных длин волн могут отличаться на +/-2 нм. Если отличие превышает указанный предел, то необходимо провести калибровку шкалы длин волн.

При количественных определениях целесообразно использовать такие полосы поглощения, которые отвечают следующим условиям:

1. данная полоса должна быть по возможности свободна от наложения полос поглощения других компонентов анализируемой системы;

2. выбранная полоса должна обладать достаточно высоким показателем поглощения («каппа») для индивидуального соединения.

Такие полосы называются аналитическими.

При анализе используют максимум или минимум полосы поглощения и не следует производить измерения на участках крутого спада или подъема кривой.

Для многокомпонентных систем выделение аналитических полос для каждого отдельного компонента становится затруднительным, тогда количественные определения могут быть произведены путем измерения оптической плотности при нескольких значениях длин волн и решения системы линейных уравнений, связывающих суммарную величину оптической плотности смеси при данной длине волны с величиной оптической плотности для каждого индивидуального компонента.

Например, для системы двух окрашенных веществ, спектры поглощения которых накладываются друг на друга, определение концентраций с1 и с2 раствора ведется при двух длинах волн по уравнениям:

    D         = "эпсилон1"        c1b + "эпсилон2"        c2b;
     "лямбда1"           "лямбда1"               "лямбда1"

(8)

    D         = "эпсилон1"        c1b + "эпсилон2"        c2b;
     "лямбда2"           "лямбда2"               "лямбда2"

    где D         и  D          -    измеренные   экспериментально
         "лямбда1"    "лямбда2"
оптические плотности смеси двух веществ при длинах волн  "лямбда1"
и "лямбда2"; "эпсилон1"         и "эпсилон1"         -    молярные
                      "лямбда1"            "лямбда2"
коэффициенты поглощения  одного вещества при длинах волн "лямбда1"
и "лямбда2"; "эпсилон2"         и "эпсилон2"            - молярные
                      "лямбда1"            "лямбда2"

коэффициенты поглощения второго вещества при длинах волн «лямбда1» и «лямбда2»; b — толщина слоя вещества в сантиметрах.

Значения молярных коэффициентов поглощения определяют экспериментально, измеряя оптические плотности стандартных растворов каждого вещества при «лямбда1» и «лямбда2». Систему уравнений (8) решают относительно двух неизвестных концентраций с1 и с2.

Относительная ошибка спектрофотометрических определений индивидуальных соединений обычно не превышает 2%, при анализе смесей ошибка определения возрастает.

В ряде случаев для идентификации и количественного определения веществ методом спектрофотометрии требуется сравнение с химическими стандартными образцами.

Для проверки пропускания шкалы спектрофотометров используют стандартный образец бихромата калия. Ниже приводятся допустимые значения оптической плотности раствора стандартного образца бихромата калия, содержащего 60,06 мг в 1000 мл раствора серной кислоты (0,005 моль/л), при толщине слоя 10 мм.

Поглощением в инфракрасной области обладают молекулы, дипольные моменты которых изменяются при возбуждении колебательных движений ядер. Инфракрасные спектры могут быть получены в различных агрегатных состояниях веществ и используются для идентификации, количественного анализа, а также для исследования строения молекул.

Измерения проводят на однолучевых и двухлучевых инфракрасных спектрофотометрах, снабженных диспергирующими системами в виде призм и диффракционных решеток.

Наиболее часто используется спектральная область от 2,5 до 20 -1 мкм (4000 — 500 см ).

Каждый инфракрасный спектр характеризуется серией полос поглощения, максимумы которых определяются волновым числом «эпсилон» или длиной волны «лямбда» и интенсивностью максимумов поглощения.

-1 Волновое число «ни», измеряемое в обратных сантиметрах (см ), 4 10 определяется из соотношения «ни» = --------, где «лямбда» — длина «лямбда»

волны в микрометрах (мкм). Обычно при записи спектра на оси абсцисс откладывается в -1 линейной шкале значение волнового числа «ни» (в см ), на оси ординат — величина пропускания Т (в %).

Подготовку образцов к снятию инфракрасных спектров проводят по следующим методикам.

1. Для твердых веществ. а) Пасты: тщательно смешивают 10-20 мг твердого вещества с 1-2 каплями иммерсионной жидкости (вазелиновое масло, полифторуглеводород, гексахлорбутадиен и др.), приготовленную пасту сдавливают между двумя пластинками из NaCl (или KBr) и помещают в спектрофотометр для измерения. Во второй канал прибора помещают слой иммерсионной жидкости между пластинками NaCl (или КВr).

б) Диски с KBr: навеску твердого вещества (1-3 мг) тщательно смешивают в вибромельнице или в ступке со спектроскопически чистым бромидом калия (150-200 мг) и смесь прессуют при давлении 7,5-10 т/кв. см в течение 2-5 мин. под вакуумом 2-3 мм рт. ст.

Спектр полученного образца снимают относительно воздуха или относительно диска, приготовленного из чистого КВr, помещенного во второй канал прибора.

2. Для жидких веществ. Тонкую пленку жидкости зажимают между пластинками из NaCl (или КВr) или используют кюветы с малой толщиной слоя (0,01-0,05 мм). Во второй канал прибора помещают чистую пластинку NaCl (или КВr) удвоенной толщины или соответствующие пустые кюветы.

3. Растворы. Раствор исследуемого образца (жидкого или твердого) в подходящем органическом растворителе (обычно используемые концентрации приблизительно 0,5-1,5%) вводят в кювету с толщиной слоя 0,1-1 мм. Спектр раствора снимают относительно чистого растворителя.

В качестве растворителей наиболее часто применяют четыреххлористый углерод и хлороформ.

Применение инфракрасных спектров для исследования строения веществ основано главным образом на использовании характеристических полос поглощения (полосы, связанные с колебаниями функциональных групп или связей в молекулах). Такими характеристическими полосами поглощения обладают группы -ОН, -NH2,

_ -NO2, =C=O, -C=N и др.

Идентификация лекарственного вещества может быть проведена путем сопоставления ИК-спектра исследуемого вещества с аналогичным спектром его стандартного образца или с его стандартным спектром. В первом случае ИК-спектры снимают последовательно на одном и том же приборе в одинаковых условиях (агрегатное состояние образца, концентрация вещества, скорость регистрации и т.п.).

Во втором случае следует строго руководствоваться условиями, приведенными для стандартного спектра (концентрация вещества, степень пропускания для основных полос и т.п.).

Обычно используют ИК-спектры, снятые с таблетками бромида калия или с пастами (суспензиями) в вазелиновом масле.

Сопоставление ИК-спектров рекомендуется начинать с анализа характеристических полос, которые обычно хорошо проявляются на спектрах, и лишь при их совпадении сопоставляют низкочастотную область.

-1

    Для низкочастотного    интервала    1350-400   см   характерен
специфический набор  полос,  который называют областью "отпечатков

пальцев».

Полное совпадение полос поглощения в ИК-спектрах свидетельствует об идентичности вещества. Полиморфные модификации одного и того же вещества могут давать различные спектры. В этом случае для проверки идентичности сопоставляют спектры их растворов или, растворив каждое вещество в одном и том же растворителе, упаривают растворитель досуха и сравнивают спектры твердых остатков.

Наряду с положением полос поглощения существенной характеристикой веществ является интенсивность полос поглощения, которая может быть охарактеризована в спектрах величиной показателя поглощения («каппа») или величиной интегральной интенсивности поглощения (А), равной площади огибаемой кривой поглощения.

Интенсивности поглощения могут быть использованы для установления строения вещества и для количественного анализа.

Колориметрический метод основан на визуальном сравнении интенсивностей окрасок растворов разных концентраций при помощи несложных приборов: колориметрических пробирок, цилиндров с кранами, колориметров и фотометров. В колориметрии не требуется соблюдение закона Бера. Измерения проводят посредством следующих операций:

а) окрашенную пробу и стандарт разбавляют в сосудах одинакового диаметра до совпадения окрасок (метод уравнивания);

б) уравнивают окраски исследуемого окрашенного раствора с раствором, содержащим все вещества, за исключением анализируемого, добавляя к нему раствор этого вещества в известной концентрации (колориметрическое титрование);

в) готовят набор стандартов с различной концентрацией вещества и подбирают совпадение окрасок пробы и одного из стандартов (метод стандартных серий).

Фотоколориметрический метод основан на измерении степени поглощения немонохроматического света испытуемым веществом с помощью фотоэлектроколориметров. Для определения концентраций растворов фотоколориметрическим методом пользуются формулой (5).

Величину «каппа» и «каппа»b определяют путем проведения серии предварительных измерений для растворов с известной концентрацией исследуемого вещества.

_

    При отсутствии   линейной   зависимости   между  "с" и  D  для
определения "с" следует  пользоваться  калибровочными   графиками,

построенными для каждого определяемого вещества.

Наиболее распространенными являются две принципиальные схемы фотоэлектроколориметров:

1. схема прямого действия с одним фотоэлементом, предусматривающая измерение оптической плотности по силе фототока, регистрируемой гальванометром;

2. дифференциальная схема с двумя фотоэлементами, рассчитанная на попадание пучков света, проходящих соответственно через испытуемый и нулевой растворы, на два разных фотоэлемента. Фототоки уравнивают с помощью потенциометра (электрическая компенсация) или диафрагмы, уменьшающей интенсивность одного из световых пучков (оптическая компенсация).

По шкале потенциометра или диафрагмы отсчитывают оптическую плотность в момент равенства фототоков, когда стрелка регистрирующего гальванометра находится на нуле.

Относительная ошибка фотоколориметрических методов обычно не превышает 3%, колориметрических — 5%.

Дифференциальный метод анализа используют для повышения точности спектрофотометрических и фотоколориметрических измерений при определении высоких концентраций веществ (от 10 до 100%). Сущность метода заключается в измерении светопоглощения анализируемого раствора относительно раствора сравнения, содержащего определенное количество испытуемого вещества; это приводит к изменению рабочей области шкалы прибора и снижению относительной ошибки анализа до 0,5-1%.

Если рассматривать прохождение лучей света одинаковой интенсивности через три кюветы, которые содержат растворитель с0 и растворы с различной концентрацией испытуемого вещества c1 и с2, причем с1 < с2, то интенсивность излучения прошедшего через раствор поглощающего вещества с концентрацией с1, относительно раствора сравнения может быть записана выражением

-kbc1 J1 = J0 x 10 , (9)

а для раствора с концентрацией с2:

                                  -kbc2

J2 = J0 x 10 . (10)

Отношение интенсивности света, прошедшего через растворы концентрации с2 и с1, именуемое «относительной пропускаемостью», будет равно:

-kbc2

       J2     J0 x 10          -kb(с2 - с1)    -kb"ДЕЛЬТА"с
       --  = ------------- = 10            = 10            ;  (11)

                 -kbc1
   J1     J0 x 10

                    J1

lg ---- = D = kb«ДЕЛЬТА»с. (12) J2

Относительная пропускаемость определяется разницей в концентрациях вещества в анализируемых растворах («ДЕЛЬТА»с).

Выбор оптимальных условий анализа проводится различными способами: наиболее простой из них — предварительное построение серии калибровочных графиков. Концентрации препаратов в растворах сравнения подбирают таким образом, чтобы оптическая плотность отличалась на 0,2 — 0,4. На каждом из построенных графиков устанавливают величину относительной погрешности, используя анализируемые растворы с относительной оптической плотностью 0,4 — 0,5. Оптимальными считают те концентрации раствора сравнения и анализируемого раствора, с помощью которых достигнута наименьшая относительная ошибка определений.

Для анализа готовят раствор сравнения с известным количеством испытуемого вещества и при помощи двух кювет, заполненных раствором сравнения, устанавливают на нуль шкалу оптической плотности прибора. Затем одну из кювет заполняют анализируемым раствором и измеряют оптическую плотность по отношению к раствору сравнения.

Интенсивность светового потока на спектрофотометре регулируют только шириной щели, а на фотоколориметре — световым клином.

Концентрацию анализируемого вещества находят либо по калибровочному графику, либо расчетным путем с помощью фактора пересчета F по формуле:

_

                        с  = с  + D F,                        (13)
                         х    0    x

    где с  - концентрация  вещества  в  растворе  сравнения;  D  -
         0                                                  _  x
относительная оптическая плотность анализируемого раствора; F    -
среднее  значение   фактора   F,   рассчитанного   из   нескольких
стандартных  растворов  и представляющего собой отношение разности
концентраций двух стандартных растворов к  величине  относительной

оптической плотности.

Эмиссионная и атомно — абсорбционная пламенная спектрометрия применяется для качественного и количественного определения химических элементов в различных объектах: лекарственных средствах, реактивах, воде, биологических жидкостях и др.

В основе эмиссионной пламенной спектрометрии лежит использование спектров испускания возбужденных атомов или молекул определяемых элементов. При создании атомного облака в пламени некоторые атомы возбуждаются и переходят на более высокие энергетические уровни. Когда эти атомы возвращаются на нижние (основные) энергетические уровни, то энергия, полученная атомами, испускается (спектр испускания).

Принцип эмиссионной пламенной спектрометрии заключается в следующем: анализируемый раствор распыляется в виде аэрозоля в пламени горелки, работающей на горючем газе. При воздействии температуры пламени происходит ряд сложных физических и химических процессов: испарение растворителя из капель аэрозоля, испарение твердых частиц, диссоциация молекул, возбуждение атомов и возникновение характеристического излучения атомов.

Излучение определяемого элемента отделяется от постороннего с помощью светофильтра или монохроматора, попадает на фотоэлемент и вызывает фототок, который измеряется с помощью гальванометра, электронного потенциометра и других приборов. Количественное определение элемента по методу эмиссионной пламенной спектрометрии основано на функциональной зависимости интенсивности спектральной линии (I) и концентрации элемента в растворе (с). Прямая пропорциональность между I и «с» имеет место лишь в определенной для данного элемента области концентрации. При этом линейную зависимость I от «с» может нарушать самопоглощение, ионизация, образование газообразных или трудно диссоциирующих в пламени соединений.

Принцип атомно — абсорбционной спектрометрии заключается в следующем: резонансное излучение от лампы с полым катодом проходит через пламя, в которое распыляется анализируемый раствор пробы. Излучение попадает на входную щель монохроматора, установленного таким образом, что выделяется из спектра только резонансная линия определяемого элемента, интенсивность которой измеряется фотоэлектрическим способом. Измеряют уменьшение интенсивности резонансной линии вследствие поглощения ее атомами определяемого элемента, принимая интенсивность ослабленной линии за 100%. Величина поглощения резонансного излучения пропорциональна числу атомов, находящихся в поглощающем слое. Зависимость между ослаблением интенсивности излучения источника света (I) и концентрацией вещества (с) может быть выражена уравнением:

-kcl I = I0l ,

где I0 — интенсивность резонансного излучения; I — интенсивность излучения, прошедшего поглощающий слой; k — коэффициент поглощения света в центре линии поглощения; с — концентрация поглощающего компонента; l — толщина поглощающего слоя.

Погрешность определения элемента в методе атомно — абсорбционной пламенной спектрометрии могут вызывать: ионизация исследуемых атомов при температуре пламени, образование стойких химических соединений в пламени, неселективное поглощение света и другие факторы.

Число возбужденных атомов увеличивается с ростом температуры, которая зависит в основном от теплотворной способности создающего пламя газа. В используемых фотометрических методах применяется в основном пламя следующих газовых смесей.

              Состав газовой смеси      Температура, град. С

           Светильный газ + воздух               1840
                 Ацетилен + воздух               2250
                 Ацетилен + кислород             3050
                  Водород + кислород             2680
                 Ацетилен + закись азота         2955

Чувствительность определения может быть повышена при применении более горячего пламени или других более эффективных способов атомизации проб, например использование графитовой кюветы, лазеров и т. д.

Измерение интенсивности излучения спектральных линий определяемых элементов можно проводить на отечественных пламенных фотометрах, например типа ПФЛ-1, ПФМ, ПАЖ-1 или Flapho-4 (ГДР) и др., а поглощение резонансных линий — на атомно — абсорбционных спектрофотометрах, например типа «Спектр-1» и «Сатурн» (СССР), AAS-1 (ГДР) и др. В качестве регистрирующих систем могут использоваться вольтметры и потенциометры, снабженные цифровыми или печатающими устройствами. Точность методов пламенной фотометрии и атомной абсорбции в зависимости от концентрации вещества составляет 1-4%; чувствительность определяется свойствами аналитической линии, составом пробы, классом аппаратуры и может достигать 0,001 мкг/мл.

Для определения концентрации вещества в анализируемых объектах используются в основном следующие методы: градуировочной кривой, стандартных добавок, сравнения и ограничивающих растворов.

Реактивы и эталонные растворы. Вода должна быть деионизированной на ионообменных смолах и продистиллированной непосредственно перед употреблением.

Ниже приведены растворы солей, катионы которых обозначены названиями элементов.

Кальций. 1,001 г кальция карбоната, высушенного до постоянной массы при температуре 105 град. С, растворяют в 25 мл хлористоводородной кислоты (1 моль/л) и доводят объем раствора водой до 1000 мл. Раствор кальция содержит 400 мкг ионов Са в 1 мл.

Срок годности раствора 1 мес, хранение при комнатной температуре.

Калий. 1,1440 г калия хлорида, высушенного до постоянной массы при температуре 130 град. С, растворяют в небольшом количестве воды и доводят объем раствора водой до 1000 мл. Раствор калия содержит 600 мкг ионов К в 1 мл.

Срок годности раствора 2 мес, хранение при комнатной температуре.

Натрий. 0,5084 г натрия хлорида, высушенного до постоянной массы при температуре 130 град. С, растворяют в небольшом количестве воды и доводят объем раствора водой до 1000 мл. Раствор натрия содержит 200 мкг ионов Na в 1 мл.

Срок годности раствора 2 мес, хранение при комнатной температуре.

Цинк. 2,5 г гранулированного цинка растворяют в 20 мл хлористоводородной кислоты (5 моль/л) и доводят объем раствора водой до 500 мл. Раствор цинка содержит 5 мг ионов Zn в 1 мл.

Срок годности раствора 2 мес, хранение при комнатной температуре.

Свинец. 0,1600 г свинца нитрата растворяют в 5 мл азотной кислоты и доводят объем раствора водой до 1000 мл. Раствор свинца содержит 100 мг ионов Рb в 1 мл.

Срок годности раствора 1 мес, хранение при комнатной температуре.

Медь. 1,000 г меди электролитической растворяют в небольшом объеме 50% азотной кислоты и доводят объем раствора 1% азотной кислотой до 1000 мл. Раствор меди содержит 1 мг ионов Cu в 1 мл.

Срок годности раствора 1 мес, хранение при комнатной температуре.

При составлении эталонного раствора расчет количества соединения химического элемента (X) в граммах проводят по уравнению:

М Х = аb ----, nА

где а — масса (в граммах) вводимого в раствор элемента на 1 г готового эталонного раствора; b — масса готового эталонного раствора в граммах; М — молекулярная масса соединения, в которое входит вводимый в эталонный раствор элемент; n — число атомов вводимого элемента в используемом для приготовления эталонного раствора соединении; А — атомная масса вводимого в эталонный раствор элемента.

Эталонные, а также приготовленные на их основе рабочие растворы хранят в посуде из плавленого кварца, из чистого полиэтилена ГОСТ 16337-77 Е или из тефлона. Чашки и тигли для озоления проб должны быть изготовлены из кварца.

ФЛУОРИМЕТРИЯ

Флуориметрия — метод фотометрического анализа, основанный на измерении интенсивности флюоресценции испытуемых веществ. Интенсивность флюоресценции в разбавленных растворах может быть определена следующим уравнением:

где F — общая интенсивность флюоресценции, квант/с; J0 — интенсивность возбуждающего света, квант/с; с — концентрация раствора, моль/л; «эпсилон» — молярный коэффициент поглощения; b — толщина флюоресцирующего слоя, см; «фи» — квантовый выход флюоресценции, зависящий от природы вещества.

Это уравнение может быть использовано для растворов с оптической плотностью D, не превышающей 0,05 при длине волны возбуждения (при D = 0,05 ошибка в определении интенсивности флюоресценции составляет около 5%; влияние эффекта внутреннего фильтра).

    Практически        флюоресценцию   определяют  в  растворах  с
                -5     -6
концентрацией 10   - 10   моль/л   и   меньше,  когда        между
интенсивностью флюоресценции и концентрацией вещества  наблюдается
прямолинейная   зависимость:   при   более  высоких  концентрациях
линейность  нарушается,  а  затем   наблюдается   концентрационное

тушение флюоресценции.

Интенсивность флюоресценции в значительной степени зависит от длины волны возбуждающего света, величины рН испытуемого раствора, характера растворителей и присутствия в растворе посторонних веществ, поглощающих некоторую долю возбуждающей энергии (экранирующий эффект) или дезактивирующих возбужденные молекулы. Так, прибавление хлорида натрия снижает выход флюоресценции хинина, прибавление веществ с фенольными или гидроксильными группами тушит флюоресценцию рибофлавина, прибавление хлористоводородной кислоты тушит флюоресценцию тиохрома, прибавление едкого натра тушит флюоресценцию птеринов и т. д.

Во флюоресцентных исследованиях часто важно регулирование температуры и удаление кислорода, являющегося сильным тушителем флюоресценции. При одновременном определении испытуемого и стандартного образцов необходимость термостатирования и удаления кислорода, как правило, отпадает, для этого измерение надо проводить достаточно быстро, чтобы не произошло нагревания образца от источника облучения.

Спектр флюоресценции находится по сравнению со спектром поглощения в более длинноволновой области (на 50 — 100 нм) и дает широкие полосы излучения в пределах от 100 до 200 нм.

Характер спектра флюоресценции, а также цвет излучаемого света специфичны для флюоресцирующих веществ (флуорохромов), поэтому флюоресценция может быть применена как для качественного, так и для количественного анализа.

Для выполнения флуориметрического анализа используют спектрофлуориметры, принцип работы которых заключается в следующем: свет от ртутно — кварцевой лампы через первичный светофильтр и конденсор падает на кювету с раствором испытуемого вещества; последнее начинает флюоресцировать. Кванты возбужденного света проходят через вторичные светофильтры и падают на фотоэлемент, соединенный с чувствительным гальванометром, отмечающим количество поступающего на фотоэлемент света.

Для проведения количественного анализа в качестве раствора сравнения применяют раствор стандартного образца флюоресцирующего вещества известной концентрации. Расчет производят по формуле:

(n1 — n2)c Х = -----------, n — n2

где n1-n2 — показания спектрофлуориметра для испытуемого раствора за вычетом поправки на контрольный опыт; n — n2 — то же для раствора стандартного образца за вычетом поправки на контрольный опыт; с — концентрация раствора стандартного образца в выбранных единицах измерения.

Расчет производят с помощью калибровочного графика или шкалы стандартных растворов.

    Так как     интенсивность     флюоресценции    пропорциональна
концентрации вещества обычно в очень  узкой  области,  соотношение

┌ Jх - J0 ┐
│---------│ (Jх,  J0,  Jс  -      соответственно     интенсивности
└ Jс - J0 ┘

флюоресценции испытуемого раствора, растворителя и стандартного раствора) должно быть не менее 0,40 и не более 2,50.

Относительная ошибка флуориметрического метода составляет не более 5%.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СТЕПЕНИ БЕЛИЗНЫ ПОРОШКООБРАЗНЫХ ЛЕКАРСТВЕННЫХ СРЕДСТВ

В случае твердых субстанций оценка степени белизны (оттенка) может быть проведена инструментальным методом, исходя из спектральной характеристики света, отраженного от образца. В простейшем случае оценку степени белизны можно получить, исходя из коэффициентов отражения, измеренных при освещении образца белым светом (источник со спектральным распределением, соответствующим спектральному распределению источника типа А по ГОСТу 7721-76), а также белым светом, пропущенным через красный или синий фильтр с эффективными максимумами пропускания соответственно при 614 и 459 нм. Коэффициент отражения белого света (rб) при оценке степени белизны может быть заменен коэффициентом отражения света, пропущенного через зеленый светофильтр с максимумом пропускания при 522 нм.

Коэффициент отражения представляет собой отношение величины отраженного светового потока к величине падающего светового потока.

    Измерение коэффициентов  отражения  осуществляют  на  приборах
типа  лейкометра  или  спектрального  фотометра "Specol-10" (фирмы
"Carl  Zeiss  Jena",  ГДР).  Измеренные  относительно  эталона   с

коэффициентом отражения в видимой области спектра ~=0,85, значения

коэффициентов   отражения  образцов  лекарственного  вещества  (r)
позволяют определить наличие или отсутствие у  них  цветового  или
сероватого  оттенка  соответственно  по  величинам степени белизны
("альфа") и степени яркости  ("бета").  Величину  степени  белизны
"альфа"   определяют   для  лекарственных  веществ  с  желтоватым,

                                                r459

кремоватым или розоватым оттенками  как  отношение  ----,  а   для
                                                    r614     r614

лекарственных веществ с голубоватым оттенком — как отношение ----. r459

Степень яркости "бета" характеризуют величиной  r522  или  rб.  (В
индексах    r    указана   длина   волны   максимума   пропускания

светофильтров).

Для белых и белых с сероватым оттенком лекарственных веществ величина «альфа» теоретически равна 1. Если «альфа» < 1, то лекарственное вещество имеет оттенок. Лекарственные вещества, для которых «бета» < 0,85 и «альфа» находится в интервале 0,95-1,00, имеют сероватый оттенок.

Уточненная оценка белизны лекарственных веществ с указанием интенсивности цветовых и сероватого оттенков может быть проведена с использованием абсолютных коэффициентов отражения (R), определяемых с помощью спектрофотометров отражения, снабженных интегрирующей сферой, например СФ-18 («ЛОМО», СССР). Настройка прибора в этом случае осуществляется по эталону с коэффициентом отражения в видимой области ~= 1.

    При этом  интенсивность цветового    и   сероватого   оттенков
оценивают по величинам степени белизны (альфа') и степени  яркости

(бета') соответственно. Величину степени белизны альфа' определяют для лекарственных веществ с желтоватым, кремоватым и розоватым R459 оттенками как отношение ------, а для лекарственных веществ c R614 R614 голубоватым оттенком — как отношение ----. Степень яркости R459 (бета') характеризуют величиной максимального коэффициента отражения образца лекарственного вещества в видимой области Rmax. Оценка интенсивности цветового и сероватого оттенков проводится в соответствии с табл. 1 и 2.

Примечание. При величине (альфа') < 0,86 лекарственное вещество не следует рассматривать как имеющее белый цвет.

Значения степени белизны («альфа» и альфа') и степени яркости («бета» и бета') являются объективными характеристиками качества белых и белых с оттенками лекарственных веществ. Пределы их допустимых значений могут быть регламентированы в частных статьях.

Методика определения. Подготовка пробы. В зависимости от поставленной задачи определение степени белизны и степени яркости может производиться на образцах порошкообразных лекарственных веществ без предварительной обработки или после их измельчения в течение 2 мин на лабораторной электрической мельнице ЭМ-3А (ГОСТ 5.692-70). Масса пробы, необходимая для проведения измерений, составляет 2-3 г.

Примечание. При величине (бета') < 0,92 лекарственное вещество не следует рассматривать как имеющее белый цвет.

Порошок лекарственного вещества помещают в кювету и легкими ударами по дну последней уплотняют пробу. После этого стеклянным матированным плоским пестиком прижимают поверхность порошка, избегая горизонтальных перемещений пестика относительно поверхности пробы. Затем при необходимости кювету накрывают бесцветным плоским стеклом (лучше кварцевым).

Измерение на приборах типа лейкометра. Измерение коэффициентов отражения проб проводят в соответствии с инструкцией по пользованию прибором при белом свете (без светофильтра) и при красном, синем и зеленом светофильтрах или настройке монохроматора соответственно на длины волн 614, 459 и 522 нм. Перед каждым измерением прибор настраивают по эталону, имеющему коэффициенты отражения в видимой области ~= 0,85. Каждое измерение повторяют не менее 2 раз.

Результаты измерений коэффициентов отражения представляют в _ виде среднего арифметического rх и вычисляют значение «альфа». Принимают «бета» = rб или «бета» = r522.

Поскольку «альфа» < 1, a «бета» > 0,85, этазол имеет цветовой оттенок и не имеет сероватого оттенка.

Измерение на спектрофотометре с интегрирующей сферой. Измерение коэффициентов отражения проводят в соответствии с инструкцией по пользованию спектрофотометром, в следующем порядке. В правую и левую кюветы помещают эталон белизны бария сульфат квалификации «для отражательной спектрофотометрии» и настраивают прибор. Регистрируют спектр отражения исследуемого лекарственного вещества. Исходя из полученной спектрограммы определяют значения R459, R614 и Rmax.

    Каждое измерение   повторяют   не   менее  2  раз.  Результаты
измерений коэффициентов  отражения  представляют  в  виде  средних
               _       _       _
арифметических R459,   R614,   Rmax.   По   получении    указанных

коэффициентов отражения рассчитывают значение (альфа'); величину _ бета' принимают равной Rmax.

Пример:

Найденное значение (альфа') находится в пределах 0,94 — 0,90, следовательно, образец имеет слабый цветовой оттенок (см. табл. 1). Найденное значение (бета') составляет 0,98, следовательно, у образца отсутствует сероватый оттенок (см. табл. 2).

СПЕКТРОСКОПИЯ ЯДЕРНОГО МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА

    Спектроскопия ядерного    магнитного    резонанса    (ЯМР    -
спектроскопия)  -  физический  метод,  основанный  на  регистрации
индуцированных   радиочастотным  полем  переходов  между  ядерными
магнитными энергетическими уровнями молекул вещества,  помещенного
в  постоянное  магнитное поле.  Переходы между ядерными магнитными
уровнями возможны для ядер,  обладающих магнитным моментом,   т.е.
имеющих  спиновое  квантовое  число  1,  не  равное  нулю.  Такими
                         1   13   19   31
свойствами обладают ядра  Н,   С,   F,   P,  у  которых 1 = 1/2, и

др. Совокупность сигналов переходов между энергетическими уровнями

ядер  молекул  составляет спектр ЯМР.  Каждый отдельный спектр ЯМР
регистрируется для одного типа ядер.  Спектр  ЯМР  специфичен  для
каждого   вещества.   Наибольшее  распространение  в  исследовании
органических лекарственных веществ имеет спектроскопия  протонного

                            13

магнитного резонанса (ПМР) и ЯМР С.

Основные характеристики спектра ЯМР

    Основными характеристиками  спектров  ЯМР  являются химический
сдвиг, мультиплетность,  константа спин - спинового взаимодействия
и   площадь  сигнала  резонанса.  Эти  характеристики  зависят  от
химического окружения данного  ядра  или  группы  ядер,  от  числа

соседних ядер, обладающих магнитным моментом, от их относительного расположения, а также от числа анализируемых ядер в различных структурных фрагментах молекулы. Химический сдвиг («дельта») определяет положение сигнала резонанса в спектре ЯМР и зависит от химического окружения данного

ядра или группы ядер.  Химический сдвиг  выражается  в  миллионных
долях   (м.д.)   и   измеряется   относительно  сигнала  резонанса
эталонного  соединения  (эталона  измерения  химического  сдвига),

добавляемого к анализируемым растворам (менее 1%). Для растворов в

органических   растворителях   в   качестве   эталона   используют
                                                          1    13
тетраметилсилан (ТМС),  химические  сдвиги  сигналов  ЯМР  Н  и  С
                                                    1  13
которого приняты  за  начало  отсчета, "дельта   " ( Н,  С) = 0,00

                                          ТМС

(«дельта» — шкала химических сдвигов). Для водных растворов в 1

качестве эталона измерения химических сдвигов  ЯМР   Н  используют
2,2-диметил-2-силапентан-5-сульфонат натрия  (ДСС)   с  химическим

                                       1

сдвигом метильных протонов «дельта » ( Н) = 0,015, а для ДСС

                      13                              13
измерения сдвигов ЯМР   С - диоксан (ДО), "дельта  " (  С) = 67,4.

                                             ДО

Химические сдвиги  могут  быть  измерены   относительно   сигналов
резонанса  других  эталонов  и  пересчитаны  в "дельта" - шкалу по

формуле:

                "дельта" = "дельта " + "дельта  ",
                                  х           ст

    где  "дельта"  -   химический   сдвиг  сигнала  анализируемого
вещества в "дельта" - шкале; "дельта " -  химический сдвиг сигнала

                                х

анализируемого вещества относительно сигнала используемого эталона X; «дельта » — химический сдвиг сигнала эталона в «дельта» — ст шкале.

Для большинства органических веществ сигналы ПМР регистрируются в диапазоне от «дельта» = 0,0 до «дельта» = 14,0. Значения химических сдвигов отсчитывают по оси абсцисс спектра справа налево.

Мультиплетность сигнала резонанса (М) определяется числом компонент сверхтонкой структуры сигнала, на которые он расщепляется под влиянием соседних ядер, обладающих спиновым квантовым числом 1, не равным нулю. Мультиплетность сигнала ПМР (для протона 1 = 1/2) в спектрах первого порядка определяется по формуле:

где n — число протонов в соседней группе.

Спектрами первого порядка являются спектры, в которых разность химических сдвигов мультиплетных сигналов резонанса взаимодействующих ядер, выраженная в герцах, значительно превышает константу спин — спинового взаимодействия («ДЕЛЬТАдельта» «ни» / J > 10, где «ДЕЛЬТАдельта» — разность химических сдвигов, м.д.; «ни» — рабочая частота спектрометра, МГц; J — константа спин — спинового взаимодействия в герцах) и каждая из групп ядер магнитно эквивалентна.

В случае магнитной неэквивалентности ядер соседних групп n мультиплетность сигнала определяется по формуле М = 2 .

В спектрах высших порядков, для которых разность химических сдвигов сигналов взаимодействующих ядер незначительно превышает константу спин — спинового взаимодействия, определение мультиплетности в ряде случаев затруднено. Интенсивности компонент в мультиплетах спектров первого порядка пропорциональны биномиальным коэффициентам. Для дублетных сигналов отношение интенсивностей компонент составляет 1:1, для триплетных — 1:2:1, для квартетных 1:3:3:1 и т. д. В близко расположенных мультиплетах взаимодействующих ядер, когда разность химических сдвигов незначительно превышает константу спин — спинового взаимодействия, наблюдается отклонение от указанной пропорциональности. Это проявляется в увеличении интенсивности компонент, ближайших к соседнему мультиплету, за счет уменьшения интенсивности более удаленных компонент.

Константа спин — спинового взаимодействия (J) выражается в герцах и определяется расстоянием между компонентами мультиплетов спектров первого порядка. В спектрах высших порядков определение констант спин — спинового взаимодействия в ряде случаев затруднено и требует привлечения специальных расчетов с использованием ЭВМ. Значения констант спин — спинового взаимодействия зависят в основном от электроотрицательности заместителей и взаимного пространственного расположения групп взаимодействующих ядер, в частности от числа химических связей, отделяющих эти ядра, и от углов между химическими связями. Для большинства органических веществ константы протон — протонного спин — спинового взаимодействия имеют значения от 0 до 16 Гц.

Площадь сигнала резонанса (S) спектра ЯМР пропорциональна числу ядер, обусловливающих данный сигнал. Площади сигналов спектров ПМР используют для определения числа протонов в соответствующих группах молекул для измерения концентраций анализируемых соединений или примесей.

Приборы и методы эксперимента

Спектры ЯМР высокого разрешения регистрируют для легкоподвижных жидкостей или растворов твердых веществ в определенных растворителях. Выбор растворителя определяется растворимостью анализируемого вещества и наиболее полным разделением сигналов резонанса вещества и растворителя, если последний содержит ядра, по которым проводится регистрация спектра ЯМР. Для уменьшения интенсивности сигналов растворителей в спектрах ПМР используют дейтерированные, или апротонные, растворители. Химические сдвиги сигналов остаточных протонов используемых дейтерированных растворителей: хлороформ — d1 («дельта» = 7,26), бензол -- d6 («дельта» = 7,16), вода — d2 («дельта» = 4,7 <>), метанол — d4 («дельта» = 3,35; 4,8 <>), диметилсульфоксид — d6 («дельта» = 2,50; 3,7 <**>), уксусная кислота — d4 («дельта» = 2,05; 8,5 <*>), ацетон — d6 («дельта» = 2,05).

<*> Химический сдвиг зависит от рН и температуры раствора.

<**> Сигнал протонов примеси воды.

Для регистрации спектров ПМР используют спектрометры с рабочими частотами 60 МГц и более. Спектрометр ЯМР состоит из следующих основных функциональных узлов: магнита с системой стабилизации и коррекции магнитного поля, которые обеспечивают заданное значение напряженности и высокой однородности постоянного магнитного поля в объеме анализируемого образца, системы генерации радиочастотного электромагнитного облучения образца и системы регистрации спектра.

Перед проведением анализов необходим контроль чувствительности, разрешающей способности и стабильности работы прибора, соответствия этих параметров требованиям, оговоренным в технической документации. Раствор анализируемого вещества готовят, как указано в частной статье. Раствор переносят в спектральную ампулу и проводят регистрацию заданной области спектра на бланке. Усиление подбирают таким, чтобы высота наиболее интенсивного сигнала анализируемого вещества почти достигала верхнего края диаграммного бланка, т.е. составляла около 90% по высоте.

Области применения

                  1     13
    Спектры ЯМР    Н  и   С  представляют  обширную  информацию  о

молекулярной структуре анализируемого вещества. Положение сигналов

резонанса в спектре,  их  тонкая  структура  и  площади  позволяют
определять  число  атомов водорода и углерода в отдельных группах,
ближайшее химическое окружение,  сочленение отдельных  структурных

фрагментов молекулы, наличие примесей.

Многообразие структурной информации спектров ПМР практически исключает совпадение спектров разных соединений. В связи с этим метод спектроскопии ЯМР применяется для идентификации лекарственных веществ. Для этого используют наиболее полный набор спектральных параметров, характеризующих структуру вещества. Если вследствие сложности спектра ЯМР его полная интерпретация затруднена, ограничиваются лишь характерными сигналами спектра анализируемого вещества, по которым и судят о структуре данного соединения или о наличии возможной примеси. В отдельных случаях для подтверждения подлинности лекарственного вещества (примеси) к анализируемому раствору после первичной регистрации спектра добавляют определенное количество стандартного образца исследуемого вещества (примеси) и проводят повторную запись спектра в аналогичных условиях. Полное совпадение спектров указывает на идентичность анализируемого вещества и стандартного образца.

Спектры ЯМР могут быть использованы для количественного определения относительного или абсолютного содержания лекарственного вещества (примеси) в анализируемом лекарственном средстве. При определении относительного содержания вещества (примеси) измеряют площади сигналов резонанса анализируемого вещества (примеси) и вещества, по отношению к которому проводится количественное определение. Относительное мольное процентное (А) или относительное весовое процентное (Б) содержание отдельных веществ (примеси) в анализируемых лекарственных средствах вычисляют по формулам:

100Si/ni А = ---------------, i=k SUM (Si/ni) i=1

                          100SiMi/ni
                   Б = ---------------,
                         i=k
                         SUM (Si/ni)
                         i=1

где Si — площади сигналов резонанса веществ (примеси); i, ni — число ядер в структурных фрагментах молекул веществ (примеси), которые обусловливают сигналы резонанса с площадями Si; Mi — молекулярные массы вещества (примеси) i.

Для определения абсолютного содержания лекарственного вещества (примеси) анализируемые образцы готовят количественно. К навеске анализируемого вещества добавляют точно взвешенное количество вещества, играющего роль внутреннего стандарта количественных измерений. Дальнейшая процедура приготовления анализируемого раствора и регистрация спектра проводится, как было описано выше. По спектру измеряют площади сигналов анализируемого соединения (примеси) и стандарта. Абсолютное процентное весовое содержание вещества (примеси) в лекарственном средстве вычисляют по формуле:

В = 100 (Sа/Sст) (Ма nст mст/Мст nа mа),

где Sа/Sст — отношение площадей сигналов анализируемого вещества (примеси) и стандарта; М — молекулярные массы; n — число ядер в структурных фрагментах молекул веществ, обусловливающих сигналы резонанса с соответствующими площадями; m — навески анализируемого вещества и стандарта.

Эталон количественных измерений должен удовлетворять следующим требованиям: растворяться в используемом растворителе при концентрациях, соответствующих приблизительному равенству площадей сигналов Sа и Sст; не взаимодействовать с растворителем и анализируемым веществом; иметь постоянный состав, описываемый химической формулой. Сигнал резонанса стандарта количественных измерений должен регистрироваться в виде пика, не перекрывающегося другими сигналами. Значения химических сдвигов характерных сигналов веществ, используемых в качестве стандартов количественных измерений по спектрам ПМР: малеиновая кислота (2СН, «дельта» = 6,60), бензилбензоат (СН2, «дельта» = 5,30), малоновая кислота (СН2, «дельта» = 3,30), сукцинимид (2СН2, «дельта» = 2,77), ацетанилид (СН3, «дельта» = 2,12), трет — бутанол (3СН3, «дельта» = 1,30), гексаметилциклотрисилоксан (6СН3, «дельта» = 0,15). Относительная точность количественных измерений методом ЯМР в основном определяется точностью измерений отношения площадей резонансных сигналов и в общем случае составляет +/- (2 — 5%).

РАДИОАКТИВНОСТЬ

Радиоактивные препараты применяются при лечении и диагностике различных заболеваний. Они требуют особой техники в обращении и в работе для того, чтобы получить правильные результаты и снизить до минимума опасность для персонала и пациента. Все операции должны выполняться в соответствии с действующими санитарными правилами работы с радиоактивными веществами и источниками ионизирующих излучений и нормами радиационной безопасности персоналом, специально обученным работе с радиоактивными препаратами.

Радиоактивные, в том числе радиофармацевтические, препараты (РФП) предоставляются для использования учреждениям, располагающим необходимыми условиями для правильной и безопасной работы с ними, с разрешения органов саннадзора и органов внутренних дел.

Термины и определения

Радиоактивность — свойство некоторых нуклидов испускать ионизирующее излучение при спонтанных ядерных превращениях.

Нуклид — вид атомов с данными числами протонов и нейтронов в ядре (и, следовательно, характеризуется его атомным номером и массовым числом).

Радионуклид — нуклид, обладающий радиоактивностью.

Изотопы — нуклиды с одинаковым числом протонов, свойственным данному элементу, но отличающиеся числом нейтронов в их ядре.

Радиоизотопы — изотопы, обладающие радиоактивностью.

Ядерный изомер — нуклид, ядро которого находится в определенном (возбужденном) энергетическом состоянии, отличном от основного. Такое состояние с относительно продолжительным временем жизни называют метастабильным.

    Ядерными изомерами,  широко используемыми в радиофармацевтике,
                    99m     113m
являются, например,    Tc,      In.

Активность радионуклида в препарате (образце) — отношение числа dN спонтанных превращений из определенного ядерно — энергетического состояния радионуклида, происходящих в данном препарате (образце) за интервал времени dt, к этому интервалу

dN А = ----. (1) dt

Удельная активность (Am) — отношение активности радионуклида в препарате (образце) к массе препарата (образца) или к массе элемента (соединения).

Молярная активность (Amol) — отношение активности радионуклида в препарате (образце) к количеству содержащегося в нем радиоактивного вещества (соединения), выраженному в молях.

Объемная активность (Аv) — отношение активности радионуклида в препарате (образце) к объему препарата (образца).

Период полураспада. Периодом полураспада, обозначаемым Т1/2, называют время, в течение которого активность радионуклида уменьшается в 2 раза.

Постоянная радиоактивного распада. Основной закон радиоактивного распада связывает активность А с количеством № атомов радионуклида или ядерного изомера соотношением:

А = «лямбда»N. (2)

Коэффициент пропорциональности «лямбда» называют «постоянной радиоактивного распада». Он связан с периодом полураспада соотношением:

                               In2     0,693
                   "лямбда" = ----- ~= ------.                 (3)
                              Т1/2      Т1/2

Активность радионуклида убывает со временем по экспоненциальному закону:

0,693t — ------

                        -"лямбда"t          Т1/2
               Аt = А0 е           = А0 е        ,             (4)

где At и A0 — активности в момент времени t и 0 соответственно.

Радионуклидный анализ — исследование радионуклидного состава радиоактивного препарата с целью обнаружения и количественного определения различных радионуклидов.

Радионуклидная чистота препарата — отношение активности основного радионуклида к общей активности препарата, выраженное в процентах, не является постоянной характеристикой данного препарата, а изменяется с течением времени.

Радионуклидные примеси — примеси других радиоактивных нуклидов (как того же, так и других элементов). Величину радионуклидных примесей выражают в процентах к активности основного нуклида на определенную дату.

    Дочерние радионуклиды,      образующиеся      в     результате
радиоактивного распада материнского (основного)  радионуклида,  не
считаются радионуклидными примесями: например, ксенон - 131m    не

                                         131

рассматривается как радионуклидная примесь к I.

Радиохимическая чистота — это отношение активности радионуклида в основном химическом веществе, составляющем препарат, к общей активности радионуклида в этом препарате, выраженное в процентах.

Радиохимические примеси — примеси химических соединений, отличных от основного вещества, составляющего препарат, но содержащих тот же радионуклид. Величину радиохимических примесей, т.е. активность содержащегося в них радионуклида, выражают в процентах к общей активности радионуклида в препарате.

Препарат радионуклида без носителя — препарат, не содержащий стабильных изотопов элемента, к которому принадлежит данный радионуклид. Однако препараты, называемые препаратами радионуклида без носителя, иногда содержат незначительные количества стабильных изотопов того же элемента или его химического аналога. Источником их могут быть побочные ядерные реакции, примеси химических элементов, содержащиеся в реактивах, применяемых при химических операциях, и т. д.

Радиоактивный препарат, в котором имеются как радиоактивные, так и стабильные изотопы данного элемента или химического аналога, называется препаратом с носителем.

Единицы активности и энергии

    По Международной  системе  единиц  (СИ)  активность  нуклида в
препарате выражается числом распадов в 1  с.  Единицей  активности
является  беккерель.  Беккерель (Бк) - активность нуклида,  равная

                                                           -1

одному ядерному превращению в 1 с.  Размерность беккереля  -  с  .
Для выражения  активности  лечебно  -  диагностических  препаратов
используются кратные  десятичные  единицы  мегабеккерель  (МБк)  и
                             6             9
гигабеккерель (ГБк): 1 МБк=10  Бк; 1 ГБк=10  Бк.
    В течение  длительного  времени   до   введения   системы   СИ
применялась   и   разрешена   к  применению  в  переходный  период
специальная единица активности кюри (Ки) и ее  кратные  и  дольные
единицы.   Для   характеристики  радиофармацевтических  препаратов
наиболее  употребительной  дольной  единицей  активности  является
                                10                         -11
милликюри (мКи). 1 Ки = 3,7 х 10   Бк;    1 Бк = 2,703 х 10    Ки;

1 мКи = 37 МБк. Единицей измерения энергии ионизирующих излучений, как и любого вида энергии, в Международной системе (СИ) является джоуль (Дж).

    Для энергии    отдельных    частиц   и   фотонов   применяется
внесистемная  единица  электронвольт  и  десятичные   кратные   ей

                              -19

единицы. 1 эВ = 1,60219 х 10 Дж (приближенно)~= 0,16 аДж. -16 Соответственно 1 кэВ ~= 1,6 х 10 Дж = 0,16 фДж; 1 МэВ ~= -13 1,6 х 10 Дж = 0,16 пДж.

Основные ядерно — физические характеристики радионуклидов

Возможные при распаде радионуклида ядерные переходы, характеристики основных и возбужденных состояний, характеристики испускаемых ионизирующих излучений и их интенсивности обычно представляют в виде диаграммы, называемой схемой распада. Численные данные, характеризующие ядерные состояния, распад радионуклида и энергетическую разрядку ядра — продукта, называют соответственно схемными данными. Не все схемные данные нужны при работе с радиофармацевтическими препаратами, а лишь часть из них, которые ниже называются основными. К ним относятся период полураспада, вид, энергетическая характеристика и интенсивность всех компонентов ионизирующего излучения, возникающего как при распаде радионуклида, так и при энергетической разрядке ядра — продукта. Кроме того, для ядерной медицины важны и характеристики рентгеновского излучения атома, образующегося в результате распада радионуклида.

Указанные основные ядерно — физические характеристики и характеристики сопровождающего распад рентгеновского излучения для радионуклидов, входящих в РФП, а также используемых в составе образцовых радиоактивных растворов и источников, применяемых для аттестации РФП, приведены в прилагаемой «Таблице физических характеристик некоторых радионуклидов». При этом бета — излучение характеризуется граничной энергией, средней энергией и интенсивностью, моноэнергетические излучения — энергией и интенсивностью отдельных линий. Интенсивность каждого компонента излучения выражена числом частиц или фотонов, приходящихся на 100 актов распада.

В целях унификации используемых на практике схемных данных и обеспечения единства измерений в частных фармакопейных статьях, посвященных конкретным РФП, и в другой нормативно — методической документации, связанной с выпуском этих препаратов, следует использовать значения физических параметров радионуклидов, приведенные в таблице, прилагаемой к настоящей фармакопейной статье.

При отсутствии в ФС «Радиоактивность» сведений о том или ином радионуклиде данные о его схеме распада (период полураспада, вид, энергия, относительная интенсивность излучения) и сопровождающему рентгеновскому излучению следует приводить на основе оценки отечественных и зарубежных справочных данных последних лет.

Защита от излучений

При работе с радиоактивными препаратами необходима соответствующая защита от излучения этих препаратов. Защита имеет своей целью предохранение людей от вредного воздействия радиации, а также снижение фоновых показаний измерительных приборов, регистрирующих ионизирующее излучение.

Защита от внешнего альфа- и бета — излучения радиоактивных препаратов осуществляется сравнительно просто вследствие малой проникающей способности этих излучений. Альфа и бета — излучение характеризуется определенной величиной пробега альфа- и бета — частиц, т. е. расстоянием, на которое они могут проникать в вещество. Пробег альфа — частиц в воздухе не превышает нескольких сантиметров. Альфа — частицы поглощаются резиновыми перчатками, одеждой, стенками стеклянной ампулы и т. п. Пробег бета — частиц в воздухе в зависимости от их энергии составляет величину от сантиметров до нескольких метров. Для защиты от бета — излучения применяют материалы с малым атомным номером, например специальные экраны из плексигласа, контейнеры из алюминия и пластмасс и т. п. Однако при работе с высокоактивными препаратами следует принимать меры для защиты от тормозного излучения — вторичного излучения, возникающего при прохождении бета — частиц через вещество. По своей природе тормозное излучение является фотонным ионизирующим излучением. Поэтому при работе с высокоактивными бета — препаратами применяют комбинированную защиту, в которой внутренний слой (со стороны источника) делается из вещества с малым атомным номером для поглощения бета — излучения, а внешний — из вещества с большим атомным номером для ослабления тормозного излучения.

Гамма — излучение в отличие от альфа- и бета — излучения не характеризуется определенным пробегом в веществе — оно поглощается по мере прохождения через вещество по экспоненциальному закону. Наиболее эффективно поглощают гамма — излучение вещества с большим атомным номером, например свинец. Гамма — излучение определенной энергии можно характеризовать толщиной слоя половинного ослабления в веществе. Это та толщина защитного материала, которая ослабляет первоначальную интенсивность излучения в 2 раза. Через защитный материал, толщина которого равна 7 слоям половинного ослабления, проходит около 1% излучения незащищенного источника.

Защита от гамма — излучения радиоактивных препаратов достигается не только применением поглощающих экранов, но также и путем увеличения расстояния от препарата.

Проверка радионуклидов на подлинность

Каждый радионуклид и ядерный изомер характеризуются своим периодом полураспада и специфическими, присущими только ему спектрами ионизирующих излучений. К ним относятся спектры альфа-, бета-, гамма — излучения, конверсионных и Оже — электронов, тормозного излучения, характеристического рентгеновского излучения.

Форму и количественные характеристики каждого спектра, а также значение T1/2 используют для проверки подлинности радионуклида.

Индивидуальными характеристиками радионуклидов могут служить также аппаратурные спектры, снимаемые в строго воспроизводимых условиях; их используют для определения подлинности радионуклидов в РФП во всех подходящих случаях.

Подлинность радионуклида в препарате считают подтвержденной, если аппаратурный спектр ионизирующего излучения, снятый с источником, приготовленным из данного РФП, идентичен спектру, полученному с образцовым источником или источником, приготовленным из образцового раствора с тем же радионуклидом, и снятому в тех же условиях. Естественно, предполагается, что спектр должен быть исправлен на вклад от радионуклидных примесей, если они имеются в РФП.

Если отсутствует аппаратура для снятия нужных спектров, для целей идентификации радионуклида можно использовать методики, позволяющие получать отдельные характеристики спектров ионизирующих излучений.

Так, для идентификации чистых бета — излучателей рекомендуется определять граничные энергии бета — спектров или зависящие от них параметры. Например, идентификацию проводят с помощью кривых поглощения бета — излучения в алюминии по величине слоя половинного ослабления следующим образом. Используя установку с торцовым счетчиком в строго определенных экспериментальных условиях, находят зависимость скорости счета от толщины слоя d алюминиевого поглотителя, помещаемого между источником и окном счетчика, в непосредственной близости к счетчику. Толщину слоя поглотителя принято выражать массой, приходящейся на единицу поверхности поглощающего слоя, в мг/кв. см.

Кривая поглощения, представляющая собой зависимость логарифма скорости счета log n от толщины d поглотителя, имеет прямолинейный а участок. По нему с помощью формулы (5) определяют величину слоя половинного ослабления d1/2 в мг/кв. см:

                             log 2
                                а
                     d1/2 = -------,                       (5)
                               В

где В  -  коэффициент  при  d   в   формуле  log n =  C  - Bd,
                                                а

определяющей прямолинейный участок.

Для определения подлинного значения d1/2 для данного радионуклида аналогичные измерения проводят с источником тех же размеров, формы и толщины и примерно той же активности, приготовленным из образцового раствора с этим радионуклидом.

При отсутствии образцовых источников и растворов с требуемым радионуклидом для установления подлинности радионуклида в РФП следует определять конкретные значения энергий отдельных линий спектра ионизирующего излучения и их интенсивностей, граничных энергий спектров бета — излучения, периодов полураспада и сравнивать их со справочными данными. При этом предпочтение отдается данным, представленным в прилагаемой к статье таблице для всех перечисленных в ней нуклидов.

Для определения периода полураспада измеряют величину активности (или любой пропорциональной ей величины, например скорости счета, площади участка спектра и т. д.) в зависимости от времени. Детектор выбирают в зависимости от вида излучения, испускаемого анализируемым нуклидом. Измерения проводят при строго фиксированном расположении источника относительно детектора излучения при условии регулярного контроля за стабильностью показаний применяемой аппаратуры с помощью источника с долгоживущим радионуклидом. Длительность и число измерений определяют для каждого конкретного случая.

Измерение активности

    Измерение активности   радионуклидов  в  радиофармацевтических
препаратах проводят  по  бета-  или  гамма  -  излучению,  а также
рентгеновскому  излучению  в  зависимости   от   типа   излучения,
испускаемого   данным   нуклидом.  Для  нуклидов,  распад  которых

                                                         51

сопровождается  испусканием  гамма - излучения  (например,     Cr,
67    99m    113m   131
  Gа,    Тс,     In,   I    и   др.),  измерения    проводят    по
гамма - излучению.  Для нуклидов, распад которых не сопровождается
испусканием  гамма  -  излучения  или  испускаемое  ими  гамма   -
                                     32   90
излучение малоинтенсивно   (например,  Р,   Y  и  др.),  измерения

проводят по бета — излучению.

Измерения выполняют относительным методом путем сопоставления показаний применяемого прибора при измерении источника, приготовленного из анализируемого препарата, и образцового источника, или с использованием градуировочных коэффициентов, устанавливаемых периодически для данной аппаратуры с помощью образцовых источников и растворов.

В большинстве случаев образцовый источник с указанным радионуклидом используется не при повседневных измерениях, а при градуировке измерительной установки. Полученное в процессе градуировки значение градуировочного коэффициента «хранится» с помощью контрольного источника с долгоживущим радионуклидом. Повторная переградуировка установки проводится 1 — 2 раза в год.

Во всех случаях активность источников для измерений должна быть оптимальной для используемой аппаратуры. Это значит, что источники нужно приготавливать столь большой активности, чтобы иметь многократное превышение над фоном, но в то же время активность их не должна быть велика настолько, чтобы требовалось вводить значительную поправку на разрешающее время используемой установки.

Для того чтобы получать достаточно точно значения больших поправок, необходимо проверить, к какому типу относится мертвое время используемой установки: постоянному, продлевающемуся, зависящему от загрузки, амплитуды выходного импульса с детектора и т.д. В общем случае можно рекомендовать определение мертвого времени в зависимости от загрузки с помощью короткоживущего радионуклида. При постоянном мертвом времени или в случае малых поправок поправку следует вводить по формуле:

1

                     Nи = N  -------------,
                                  Nt                           (6)

                         1 - ---- "тау"
                              t

где Nи — истинное число импульсов от детектора ионизирующих излучений, попадающих в выбранный интервал амплитуд, за время t; N — число импульсов, зарегистрированных в этом интервале амплитуд (например, интеграл под выбранным пиком) за время t; Nt — полное число импульсов, зарегистрированных во всем спектре амплитуд, поступающем с детектора за время t; t — время измерения в секундах; «тау» — мертвое время в секундах.

Если измерение активности проводят с помощью ионизационной камеры, то верхний предел активности источника ограничивается условиями достижения насыщения и рабочим диапазоном измерителя тока.

Три следующих типа источников могут быть использованы в качестве образцовых в зависимости от типа применяемого детектора и свойств анализируемого препарата:

1. образцовые спектрометрические гамма — источники — ОСГИ, ТУ-17-03-82 (для гамма — спектрометров и радиометрических установок со счетчиками) <*>;

<*> ОСГИ и ОРР удовлетворяют ГОСТу 8.315-78 «Стандартные образцы. Основные положения».

    2) аттестованные в установленном порядке образцовые  источники
  226    137       60
с    Ra,    Cs или   Со (для ионизационных камер);

3. источники, приготавливаемые на месте из образцового радиоактивного раствора — ОРР, ТУ — И-170-71, путем отбора определенного количества ОРР и внесения его в нужную емкость (пробирку, флакон и т.д.) или нанесения на нужную подложку с последующим высушиванием при необходимости.

Рекомендуется следующая последовательность операций при измерении активности.

1. Определяют, с помощью какой аппаратуры (радиометрическая установка, ионизационная камера, спектрометр) будут проводить измерения активности данного нуклида в данном препарате (при этом учитывают ядерно — физическую характеристику радионуклида, наличие радионуклидных примесей, летучесть препарата и другие факторы).

2. Выбирают образцовый источник с тем же радионуклидом.

3. Выбирают (или приготавливают) контрольный источник с долгоживущим радионуклидом.

4. Если измерение проводят не в 4пи- или 2пи-геометрии, то подбирают такое расстояние источника до детектора, чтобы получить возможно большую скорость счета с образцовым источником, но такую, чтобы поправкой на просчеты можно было пренебречь.

5. С помощью образцового источника проводят градуировку установки, определяя коэффициент, связывающий активность нуклида и показания регистрирующей аппаратуры (площадь фотопика, скорость счета или показания электрометра); полученный коэффициент соотносят с показаниями этой же аппаратуры при измерении выбранного контрольного источника с долгоживущим радионуклидом, используемого в дальнейшем для «хранения» градуировочного коэффициента.

5.1. Проводят измерения образцового и контрольного источников в соответствии с правилами работы на используемой аппаратуре.

5.2 Проводят измерения фона до и после измерений источников.

5.3 Градуировочный коэффициент К вычисляют по формуле:

                             Aобр    Nк
                         К = ---- x ----,                      (7)
                              Ак    Nобр

где Аобр — активность образцового источника с данным нуклидом на дату градуировки; Ак — активность контрольного источника с долгоживущим нуклидом на дату градуировки; Nк, Nобр — показания прибора при измерении контрольного и образцового источников соответственно.

6. Из анализируемого препарата приготавливают мерные источники такой активности, чтобы показания прибора при измерении препарата и образцового источника были близки по величине.

7. Проводят измерения анализируемых и контрольного источников в соответствии с правилами работы на используемой аппаратуре.

8. Проводят измерения фона до и после измерений источников.

9. При необходимости учитывают поправку на распад радионуклида в анализируемом и образцовом источниках за время измерений. Если продолжительность измерений сравнима с периодом полураспада радионуклида, то истинную скорость счета (или площадь фотопика) nи в импульсах в секунду находят по формуле:

Nt«лямбда» 0,693 Nt nи = ----------------- = ------------------------, — «лямбда»t ┌ 0,693 ┐

                          Т1/2(1 - е            )

где Nt — полное зарегистрированное число импульсов, сосчитанное на время t; t — продолжительность измерения в секундах.

Если время измерения меньше, чем 1,5% от Т 1/2, то поправка на распад за время измерений составит менее 0,5%.

10. Определяют удельную активность Am по формуле:

                              А      Аv
                        Аm = --- = -----,                      (9)
                              m      с

где А — активность радионуклида в препарате; m — масса препарата; Аv — объемная активность; с — концентрация препарата в растворе.

11. Определяют объемную активность Аv по одной из нижеприведенных формул (10) - (13) соответственно применяемой методике измерений.

Отклонение объемной или удельной активности от величины, указанной в сопроводительной документации на препарат, не должно превышать +/- 10%, если для частной фармакопейной статьи не утверждена иная цифра.

Удельную, молярную и объемную активность, так же как и полную активность радионуклида в препарате, указывают на определенную дату, а для препаратов, содержащих радионуклид с периодом полураспада менее 10 сут, также и на определенный час. Для препаратов, содержащих радионуклид с периодом полураспада менее 1 сут, активность указывают с учетом минут.

При использовании радиоактивного препарата расчет активности производят с учетом распада радионуклида по формуле (4) или по таблицам, составленным на основе формулы (4) для конкретного радионуклида. Если время выражать не в сутках или часах и т. п., а в единицах, кратных периоду полураспада, то кривая распада получается универсальной и годится для любого радионуклида (рис.5) <*>.

-------------------------------- <*> Рис. 5. Зависимость активности препарата, выраженной в Аt процентах от начальной активности --- (ось ординат), от времени, А0 t выраженного в периодах полураспада радионуклида ------ — (ось Т1/2

абсцисс). (Рисунок не приводится).

Измерение активности по гамма — и (или) рентгеновскому излучению выполняют с помощью ионизационной камеры, радиометрической установки или спектрометра энергии.

В тех случаях, когда суммарная толщина стенок детектора излучения и упаковки (флакон, пробирка и т.д.) не обеспечивает полного поглощения бета — излучения измеряемого радионуклида, между источником и детектором помещают дополнительный фильтр из вещества с малым атомным номером, например из алюминия или плексигласа. Источник, приготовленный из анализируемого препарата, должен иметь такую же форму и размер, как и образцовый источник; при использовании детекторов с 4пи-геометрией или, наоборот, при достаточно малом телесном угле допустимы различия формы и размеров измеряемого и образцового источников.

При измерении с помощью ионизационной камеры или радиометрической установки объемную активность препарата Аv в беккерелях на 1 мл <*> в общем случае рассчитывают по формуле:

                                  N   K
                        Аv  = Ак --- ----,                    (10)
                                  Nк  Vпр

где Ак — активность контрольного источника в беккерелях <*>; Nк, N — показания прибора при измерениях контрольного источника и источника, изготовленного из анализируемого препарата, соответственно; Vпр — объем препарата, взятый для приготовления измеряемого источника, в миллилитрах; К — градуировочный коэффициент для применяемой установки, учитывающий ее эффективность к излучению соответствующих нуклидов (т.е. измеряемого и контрольного) и их схемы распада, определяемый экспериментально. Если используют образцовый источник с тем же радионуклидом, то К = 1.

<*> Здесь и далее Аv может быть выражено также в мегабеккерелях (МБк) и других кратных единицах на 1 мл.

Разновидностью ионизационной камеры является прибор, известный как «дозкалибратор» или «калибратор радионуклидов». Измерение активности с помощью дозкалибратора проводят с использованием программы для данного радионуклида, введенной в калибратор при его изготовлении и градуировке. Таким образом, прибор не требует градуировки при его эксплуатации. Стабильность работы приборов проверяют с помощью источника излучения с долгоживущим радионуклидом.

При определении активности с помощью спектрометра энергий сравнивают площадь пика полного поглощения в спектре источника, приготовленного из анализируемого препарата, с площадью пика полного поглощения в спектре образцового источника. Если спектр гамма — излучения анализируемого препарата сложный, то определение активности проводят по тому пику, который наиболее четко выражен. Площади обоих сравниваемых пиков должны быть отнесены к единице времени набора спектра.

Расчет объемной активности проводят по формуле:

                   "эпсилон    " p      S    1
                            обр   обр
        Аv  = Аобр ------------------- ---- ----,             (11)
                       "эпсилон"p      Sобр  Vпр

    где Аобр - активность образцового источника в беккерелях;  S -

площадь пика в спектре препарата (энергия этого пика Е указывается

в  частной  фармакопейной  статье);  Sобр - площадь пика в спектре
образцового    источника     с     энергией     Еобр;   "эпсилон",
"эпсилон   "  -  эффективность    регистрации   гамма - квантов  с

    обр

энергиями E и Eобр соответственно. Их определяют по кривой эффективности, построенной для применяемого детектора и конкретной используемой геометрии на основе измерений с набором ОСГИ; р, р — обр

выходы гамма - квантов для радионуклидов,  входящих  в  измеряемый
препарат   и  образцовый  источник  соответственно;  Vпр  -  объем

препарата, содержащийся в измеряемой пробе (с учетом разбавления), в миллилитрах. Величины Аобр и р приведены в свидетельствах на ОСГИ. обр

    Градуировку спектрометра по эффективности  проводят  следующим
образом. В строго фиксированной геометрии измеряют гамма -  спектр
для каждого источника из набора ОСГИ.  В каждом спектре определяют
площадь пика полного поглощения для тех энергий гамма -  излучения
Е ,   для   которых   в   свидетельстве  на  ОСГИ  приведен  выход

0 гамма — квантов. Все площади относят к единице времени. Для каждой i-й гамма — линии с энергией Е , рассчитывают эффективность 0i регистрации «эпсилон », равную отношению площади пика полного 0i поглощения к числу гамма — квантов с энергией Е , испускаемых 0i данным источником в 1 с. Число гамма — квантов должно быть взято из свидетельства на ОСГИ и пересчитано по формуле (4) на дату

проведения градуировки  спектрометра.  По  полученным  результатам
находят   зависимость   эффективности   регистрации   от   энергии

излучения. Общую активность А нуклида в препарате измеряют с помощью ионизационной камеры или определяют по расчету на основе измерений

объемной активности Av  и объема V препарата:

                             А = АvV.                         (12)

Активность нуклидов в препаратах измеряют по бета — излучению на счетной установке с детектором бета — излучения относительным методом путем сравнения скоростей счета от источников, приготовленных из анализируемого препарата и из образцового радиоактивного раствора с тем же радионуклидом.

Для того чтобы обеспечить большую точность измерения, самопоглощение бета — излучения и скорости счета должны быть по возможности одинаковыми в источниках, приготовленных из исследуемого препарата и образцового раствора. Для этого препарат и образцовый раствор должны иметь близкие величины объемных активностей и одинаковое количество растворенного вещества в 1 мл, что достигается соответствующим разбавлением или добавлением носителя до нужной концентрации. Измерение скоростей счета для обоих препаратов проводят в идентичных геометрических условиях с источниками одинаковых размеров. Объемную активность радионуклида в измеряемом препарате Av в беккерелях на 1 мл рассчитывают по формуле:

                                   n     k
                     Аv = Аv,обр ----- -----,                (13)
                                  n     k
                                   обр   обр

где Аv,обр  - объемная  активность  образцового  раствора        в
беккерелях на  1 мл; n, n     -  скорости  счета  от   источников,

                     обр

приготовленных    из   анализируемого   и   образцового   раствора
соответственно;  k,  k    - коэффициенты,  учитывающие разбавление

                  обр

анализируемого и образцового растворов, соответственно.

    Допускается также   проводить   определение   активности    на
установке,  предварительно проградуированной с помощью образцового
раствора.  При этом градуировочный коэффициент "хранят" с  помощью
                                                    14   137
контрольного источника с долгоживущим радионуклидом   С,    Cs или
90     90

Si + Y, а расчет активности проводят по формуле (10) с учетом разбавления.

Общую активность А радионуклида в препарате определяют по расчету на основе измерений объемной активности Аv и объема препарата V (формула 12).

Известно, что процесс радиоактивного распада радионуклидов и процессы, обусловливающие регистрацию испускаемых при этом заряженных частиц или фотонов соответствующими детекторами, подчиняются законам статистики. При этом число распадов Nр, происходящих за заданный интервал времени t, при условии «лямбда»t << 1, распределено по закону Пуассона, и среднее

--- квадратическое отклонение «сигма » = / Nр. Nр 100

    Относительная флюктуация числа Nр = "эта  " = -------- %.
                                            Nр      ---

                                              \/ Nр

Очевидно, что "эта " тем меньше, чем больше распадов произошло
                  Np

за  время  измерения t,  и ее можно сделать достаточно малой путем
соответствующего  увеличения  t.  Сказанное  относится   также   к
обусловленному  статистическим  характером  радиоактивного распада
среднему квадратическому  отклонению  и  относительной  флюктуации

числа отсчетов № детектора ядерного излучения за время t.

    Результаты измерений  активности  А радионуклидов в препаратах
связаны с погрешностями как случайного характера (возникающими  не

только за счет статистической природы распада, но и по ряду других

причин),  так и с систематическими  погрешностями.  Статистическую
обработку  результатов наблюдений следует проводить в соответствии

с ГОСТом 8.207-76. При статистической обработке группы из n результатов наблюдений {Ni} прежде всего исключают систематические

ошибки  (фон,  просчеты  за  счет   мертвого   времени   и   др.),
рассчитывают  для  каждого случая группу значений активности {Аi},

                        ~

находят результат измерений А по формуле:

                            n
                           SUM Аi
                       ~   i=1                            (14)
                       А = -------.
                              n

Затем вычисляют  оценку  среднего квадратического отклонения S

по формуле: -------------- / n ~ 2 / SUM (Аi — А)

                  ~       /  i=1
               S (А) =   / ----------------.                  (15)
                       \/       n (n - 1)

    Доверительные границы   "эпсилон "    случайной    погрешности

                                р

результата измерений находят по формуле:

                                     ~
                "эпсилон " = t0,95 S(А),                  (16)
                        р

где t0,95   -   коэффициент   Стьюдента   для    доверительной

вероятности Р = 0,95. Границы «ТЕТА» неисключенной систематической погрешности результата измерений находят по формуле:

                        -----------

                           / m       2
           "ТЕТА" = 1,1   / SUM "ТЕТА ",                      (17)
                        \/  j=1      j

    где "ТЕТА "  -  граница  j-й   неисключенной   систематической

         j

ошибки, m — число суммируемых погрешностей. «ТЕТА» Далее следует найти отношение ------. Если это отношение ~ S (А)

меньше 0,8,   то  систематическими  погрешностями  пренебрегают  и
принимают,  что  граница  погрешности "ДЕЛЬТА"  результата   равна
"эпсилон". Если оно больше 8,  пренебрегают случайной погрешностью

и принимают «ДЕЛЬТА» = «ТЕТА». Когда ни одной из указанных погрешностей пренебречь нельзя, границы погрешности результата измерений находят по формуле:

                    "ДЕЛЬТА" = К"S                        (18)
                                  СИГМА"

                      "эпсилон" + "ТЕТА"
         где К = ------------------------------;
                            ---------------

                        ~      / 1   m       2
                      S(А) +  / --- SUM "ТЕТА "
                            \/   3  j=1      j

                          ------------------------

                             /  1   m       2     2 ~
             "S     "  =    /  --- SUM "ТЕТА " + S (А).
               СИГМА      \/    3  j=1      j

    Погрешность может быть  выражена  как  в  единицах  измеряемой
величины (абсолютная погрешность),  так и в долях или процентах от

измеренного значения активности (относительная погрешность). При этом результат записывают в виде:

                    ~
                    А +/- "ДЕЛЬТА"; 0,95

                      ~        "ДЕЛЬТА"
     или              А (1 +/- --------); 0,95

                              ~
                              А

В ряде случаев при приготовлении источников для измерений оказывается необходимо провести разбавление радиоактивного препарата, чтобы получить раствор с меньшей объемной активностью. Однако иногда при этом масса радионуклида в растворе оказывается так мала, что возникают явления, с которыми не приходится сталкиваться при использовании растворов обычных концентраций: радионуклид может быть частично потерян из раствора вследствие адсорбции на стенках химической посуды, а также вследствие образования, а затем коагуляции коллоидов. Существует ряд приемов, позволяющих избежать потери радионуклида в разбавленных растворах. Например, в некоторых случаях повышение кислотности раствора или прибавление неактивного носителя позволяет предотвратить потери из-за адсорбции. Во избежание образования коллоидов необходимо использовать только свежеперегнанную дистиллированную воду; в некоторые растворы прибавляют вещества, образующие растворимые комплексы с радионуклидом, что предотвращает коллоидообразование.

В частной фармакопейной статье указывают, каким растворителем следует разбавлять препарат при приготовлении источников. Если же фармакопейная статья не содержит таких указаний, то разбавление проводят дистиллированной водой.

Определение радионуклидной чистоты радиоактивных препаратов проводят методом ядерной спектроскопии и радиометрии с применением при необходимости различных методов количественного химического выделения примесей.

Химическое отделение примесей от основного радионуклида значительно повышает эффективность анализа. Однако в ряде случаев анализ может быть проведен и без химического отделения примесей. При этом следует иметь в виду, что в настоящее время не существует прямых методов, позволяющих непосредственно определять радионуклидную чистоту препарата. Фактически проводят определение радионуклидных примесей и по их активности делают вывод о радионуклидной чистоте препарата.

Радионуклидный анализ включает в себя следующие этапы: обнаружение радионуклидных примесей, их идентификацию и определение активности. Для обнаружения примесей в общем случае измеряют энергии бета- и гамма — излучения и периоды полураспада для анализируемого препарата и для отдельных компонентов его, отделенных химическими методами от основного радионуклида. По совокупности полученных данных с помощью справочных таблиц, содержащих периоды полураспада, энергии и интенсивности излучения, проводят идентификацию обнаруженных примесей. Измерение активности идентифицированных примесей проводят аналогично тому, как описано в разделе «Измерение активности», с помощью подходящих радиометрических установок с бета — и гамма — счетчиками, спектрометров, установок для измерения активности методом совпадений и другой аппаратуры. Конкретные методики анализа на отдельные радионуклидные примеси приведены в соответствующих частных фармакопейных статьях для тех случаев, когда анализ может быть выполнен в течение срока годности препарата. Детальный анализ радионуклидной чистоты препаратов производится только изготовителем.

Активность обнаруженной примеси приводится в процентах по отношению к активности основного радионуклида в препарате на определенную дату.

Радионуклидная чистота РФП, как правило, должна быть не ниже 99,5%, т. е. допустимая суммарная величина радионуклидных примесей не должна превышать 0,5% в течение срока годности.

Радионуклидные примеси, активность которых составляет не более 0,01% от активности основного радионуклида в течение всего срока годности, в частных фармакопейных статьях не приводятся, кроме особых случаев, но указание о пределе суммарной примеси в частной фармакопейной статье обязательно.

В тех случаях, когда примесь не обнаружена, должен быть указан нижний предел обнаружения примененным методом анализа.

Радиохимическая чистота препаратов может быть исследована различными методами, но наиболее распространенными являются методы хроматографии и электрофореза.

Для анализа используют такое количество препарата, чтобы скорость счета от него, измеренная с помощью соответствующей измерительной установки, обеспечила бы получение статистически достоверных результатов измерения для тех примесей, активность которых составит не менее 0,5% от нанесенного количества. В то же время активность анализируемой пробы должна быть такой, чтобы поправка на просчеты, обусловленная мертвым временем регистрирующей установки, не превышала 1-2%. При этом массы разделенных веществ не должны превышать допустимую для указанных методов.

Для обнаружения мест нахождения радиоактивных компонентов на хроматограммах (электрофореграммах) используют авторадиографию, радиометрию (в том числе сканирование) или проводят хроматографирование (электрофорез) со «свидетелем» — неактивным аналогом определяемого вещества. Измерения скоростей счета должны проводиться на радиометрической установке с соответствующим детектором, выбор которого зависит от типа и энергии излучения радионуклида. При работе с препаратами, испускающими достаточно интенсивное гамма — излучение, измерения следует проводить по гамма — излучению. В этом случае удобен, например, сцинтилляционный гамма — счетчик с колодцем. Измеряют скорости счета от участков хроматограммы (электрофореграммы), содержащих основное вещество или определенную радиохимическую примесь, относят их к скорости счета от всей хроматограммы (электрофореграммы) и результат выражают в процентах. Радиохимическая чистота РФП может изменяться со временем под действием различных факторов (радиационное разложение, окисление, воздействие света, температуры и т.д.). Значения радиохимической чистоты, приводимые в фармакопейных статьях на конкретные препараты, указывают на конец срока годности данного РФП.

Срок годности радиофармацевтического препарата определяется совокупностью следующих факторов: 1) стабильностью химического и радиохимического состава препарата; 2) уменьшением активности препарата с течением времени по закону радиоактивного распада; 3) возрастанием относительного содержания долгоживущих радионуклидных примесей, имеющих периоды полураспада большие, чем основной радионуклид. Срок годности каждого препарата приводится в соответствующей частной фармакопейной статье.

Радиофармацевтические препараты хранят в соответствии с действующими «Основными санитарными правилами работы с радиоактивными веществами и источниками ионизирующих излучений», утвержденными Министерством здравоохранения СССР, а также специальными требованиями, если таковые предусмотрены фармакопейными статьями на конкретные препараты. Условия хранения должны обеспечивать снижение мощности дозы излучения до допустимого уровня.

Примечания. 1. В таблице приняты следующие обозначения:

Т1/2 - период полураспада;

И.П. - изомерный переход;

Э.З. - электронный захват;

альфа - альфа - излучение;

- бета - бета - излучение; + бета - позитронное излучение; Е0 - граничная энергия парциального бета - спектра; _ Е - средняя энергия парциального бета - спектра;

КЭ - конверсионные электроны;

ОЭ - электроны Оже;

гамма - гамма - излучение;

гамма +/- - аннигиляционное гамма - излучение;

Х - характеристическое рентгеновское излучение.

2. Все нуклиды расположены в порядке возрастания массового числа.

3. Как правило, не приведены рентгеновские и гамма - линии, а также парциальные спектры с интенсивностью менее 1%.

4. Во всех случаях, когда при распаде радионуклида ядро - продукт образуется в метастабильном состоянии, приведенные в таблице интенсивности относятся к состоянию равновесия.

5. Случаи, когда после распада дочерний нуклид радиоактивен, отмечены знаками ***.

6. При составлении таблицы использована следующая литература:

1. таблицы стандартных справочных данных ГСССД 14-80 (использованные данные отмечены знаком **);

2. таблицы значений, рекомендованных ГСССД:

• Хольнов Ю. В. и др. Характеристики излучений радиоактивных нуклидов, применяемых в народном хозяйстве: Справочник. - М.: Атомиздат, 1980;
• Хольнов Ю. В. и др. Оцененные значения ядерно - физических характеристик радиоактивных нуклидов, применяемых в народном хозяйстве: Справочник. - М.: Энергоатомиздат, 1982;
• Хольнов Ю. В. и др. Оцененные значения ядерно - физических характеристик радиоактивных нуклидов, применяемых в технике и медицине: Справочник. - М.: Энергоиздат, 1984;

3. для нуклидов, не вошедших в указанные в пп. 1) и 2) таблицы ядерно - физические характеристики выбраны на основе анализа данных, приведенных в указанных ниже изданиях (в этом случае использованные данные отмечены знаком *):

• Lagoutine F, Coursol N., Legrand J. Table de radionuclides Commissariat a l'Energie Atomique. - Paris, 1983;
• Martin M.J., Blichert-Toft P.H. Nuclear Data Tables - October, 1970, vol. 8, N 1-2;
• Lederer C.M., Shirly V. S. Table of Isotopes. Ed. 7, 1978;
• Helmer R.G., etc. Standards for gamma - ray energy calibration. - Atomic Data and Nuclear Data Tables, 1979, vol.24, p. 39-48;

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТЕЙ

Основные положения

Вязкость (внутреннее трение) - свойство текучих тел оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой.

Реология жидкостей изучает их деформационные свойства, способы исследования этих свойств, а также физико - химическую природу жидкостей. Основными кинематическими переменными для жидкостей служат деформация и ее скорость. Поэтому для изучения реологических характеристик жидких сред устанавливают связь между приложенными внешними нагрузками и кинематическими параметрами.

Важнейшей характеристикой простых жидкостей и растворов является вязкость "эта", которая определяется отношением напряжения сдвига "тау" к скорости сдвига G:

"тау" "эта" = ----. G

Жидкости, для которых "эта" зависит только от концентрации и температуры, называются ньютоновскими, а все другие жидкости называются неньютоновскими.

Различают динамическую, кинематическую, относительную, удельную, приведенную и характеристическую вязкости.

    Динамическую вязкость "эта" обычно выражают в пуазах (пз)  или
сантипуазах (1 спз = 0,01 пз).  Жидкость имеет вязкость 1 пз, если

                                                      -1

напряжение сдвига 1 дин/кв. см создает скорость сдвига 1 с  .    В
системе СИ динамическая вязкость выражается  в  паскалях  за  1  с

(Па х с), имеющих размерности (Н х с)/кв. м.

Когда плотность исследуемой жидкости «ро» включена непосредственно в измерение вязкости, то в этом случае получают кинематическую вязкость «ни»:

«эта» «ни» = -----. «ро»

Выражается она  в  стоксах  (ст)  или  сантистоксах  (1 сст  =
                                   2 -1

= 0,01 ст), в системе СИ - в единицах м с  .
    В ряде случаев требуется определить  вязкость  одной  жидкости
относительно другой - относительную вязкость "эта    .

                                             отн"
Часто вязкость выражают как удельную вязкость "эта   , которая
                                                  уд"

показывает, какая часть вязкости раствора обусловлена присутствием в нем растворенного вещества:

                "эта" - "эта0"   "эта"
      "эта  " = -------------- = ------  - 1 ="эта   " - 1,
          уд        "эта0"       "эта0"           отн

где "эта" - вязкость раствора; "эта0" - вязкость растворителя.
Удельная вязкость, отнесенная к единице концентрации раствора,

называется приведенной вязкостью «эта »: прив

                              "эта   "
                                   уд

                       "эта    " = -------,
                           прив       с

где с — концентрация раствора.

Для растворов полимеров вязкость является функцией молекулярных масс, формы, размеров и гибкости макромолекул. Чтобы определить структурные характеристики полимеров, приведенную вязкость экстраполируют к нулевой концентрации. В этом случае вводится понятие характеристической вязкости [«эта»]:

«эта » уд

                ["эта"] = lim "эта   " = lim -------.
                 с->0     с->0    при           с

Характеристическая вязкость выражается в единицах, обратных единицам концентрации.

Методы определения вязкости жидкостей

Измерение вязкости на капиллярных вискозиметрах

Для измерения кинематической вязкости применяются капиллярные вискозиметры типа Оствальда и Уббелоде с различными модификациями. Если известна плотность исследуемой жидкости «ро», то, зная «ни», можно вычислить динамическую вязкость «эта». Следует отметить, что капиллярные вискозиметры обычно используются для определения вязкости при одном значении скорости сдвига. Поэтому такие вискозиметры применяются в основном для исследования ньютоновских жидкостей. Капиллярные вискозиметры просты и удобны в обращении.

Стеклянные капиллярные вискозиметры, соответствующие ГОСТу 10028-81, предназначены: 1) серии ВПЖ и ВПЖТ — для определения вязкости прозрачных жидкостей, 2) серии ВПЖМ и ВПЖТМ — для определения вязкости малых объемов прозрачных жидкостей, 3) серии ВНЖ и ВНЖТ — для определения вязкости непрозрачных жидкостей.

На рис. 6 <*> представлен общий вид вискозиметра серии ВПЖ. Вискозиметр состоит из капилляра с радиусом R и длиной L, через который под действием силы тяжести протекает жидкость объема V. Измерения проводят следующим образом. В колено 2 вискозиметра наливают измеренный объем жидкости и вискозиметр помещают в термостат. Когда жидкость в вискозиметре примет заданную температуру (с точностью +/-0,01 град. С), производят подсасывание через отверстие 1 до тех пор, пока жидкость не поднимется выше отметки М1. Тогда подсасывание прекращают, и жидкость опускается. Время t, которое требуется, чтобы мениск прошел расстояние между отметками М1 и М2, замеряют. Если Н — средняя высота жидкости, g — ускорение силы тяжести, то:

4 «эта» «пи»R gH «ни» = ---- = ------------- t = Kt, «ро» 8LV

          4
     "пи"R gH

где K = ---------- — постоянная прибора, обычно выражаемая в 8LV -2 кв. мм х с (при этом поправками на концевые эффекты и кинетическую энергию пренебрегают).

<*> Рис. 6. Вискозиметр стеклянный капиллярный серии ВПЖ. 1 — трубка; 2 — трубка; 3 — измерительный резервуар; М1, М2 — отметки измерительного резервуара. (Рисунок не приводится).

Для определения вязкости в каждом конкретном случае капиллярные вискозиметры выбирают в соответствии с таблицей ГОСТ 10028-81 по известным значениям К и V в зависимости от характера изучаемой жидкости, ее объема и значения вязкости.

Измерения времени t проводят не менее 5-7 раз. При этом разность между наибольшим и наименьшим временем истечения жидкости между отметками не должна превышать 0,3% среднего его значения.

Для определения относительной вязкости жидкости измеряют время tоср истечения между верхней и нижней меткой мениска той жидкости, относительно которой проводят измерения «эта ». Затем в том же отн

чистом и  сухом  вискозиметре при тех же условиях определяют время
истечения   tср    исследуемой  жидкости.  Одновременно   измеряют

плотности изучаемых жидкостей пикнометром ПЖ по ГОСТу 22524-77 - «ро » и «ро» и рассчитывают относительную вязкость по формуле: 0 tср «ро»

                      "эта   "= -----------.
                          отн    tоср "ро "

                                     0

Для измерения  характеристической  вязкости  готовят  не менее

пяти различных концентраций исследуемого раствора. При этом должно выполняться условие возможности линейной экстраполяции приведенной

вязкости  к  нулевой  концентрации,  т.е.  концентрации   раствора
следует   выбирать  минимальными  в  пределах  чувствительности  и
точности  метода  измерения.  Для  каждой  концентрации   раствора
определяют  tср и рассчитывают приведенную вязкость.  Затем строят
зависимость "эта    " от  концентрации  "с"  и    графически   или

            прив

линейным методом наименьших квадратов  экстраполируют  приведенную
вязкость к нулевой концентрации,  т.е.  находят характеристическую

вязкость.

ИЗМЕРЕНИЕ ВЯЗКОСТИ НА РОТАЦИОННЫХ ВИСКОЗИМЕТРАХ

Ротационные вискозиметры обычно используют для измерения динамической вязкости. Они представляют собой системы с жесткими соосно расположенными цилиндрами, конусами или дисками, в которых осуществляется сдвиговое течение (рис. 7). <*> Ротационные вискозиметры позволяют определять реологические свойства жидкостей в широком диапазоне скоростей сдвига, что особенно важно для неньютоновских жидкостей.

<*> Рис. 7. Геометрия ротационных вискозиметров.

а: М — момент сопротивления; R — радиус внутреннего цилиндра; «дельта» — внешний цилиндр; L — высота исследуемой жидкости; «ОМЕГА» — угловая скорость вращения внешнего цилиндра; б: М — момент сопротивления: R — радиус внутреннего конуса; «фи» — угол внутреннего конуса; L — высота цилиндрической части внутреннего конуса; «дельта» — внешний цилиндр; «ОМЕГА» — угловая скорость вращения внешнего цилиндра. (Рисунок не приводится).

Для экспресс — анализов вязкости ньютоновских и неньютоновских -4 жидкостей в диапазонах вязкости от 5 х 10 до 2 Па х с и от 2 4

до 10  Па х с  предназначен  ротационный   погружной   вискозиметр
"Полимер РПЭ-1"  (технические условия - 5И2.842.018 Ту от 01.01.84
г.).  Он обеспечивает  измерение  вязкости  при  восьми  скоростях
сдвига  и  выпускается  в  двух модификациях - "Полимер РПЭ-1.1" и
"Полимер РПЭ-1.2.".  Вискозиметр имеет диапазон рабочих температур

от 20 до 200 град. С.

    Ротационные вискозиметры     серии     ВИР     (микрореометры,
микроэлектрореометры) относятся к классу  В,  группе  2  по  ГОСТу
20790-75,  ГОСТу  13368-73 и ГОСТу 22968-78. Они предназначены для
определения реологических  характеристик  жидких  сред  в  широком

                                          -1

диапазоне скоростей сдвига от 0,197 до 156 с . Эти вискозиметры выпускаются в различных модификациях — ВИР-75МБ, ВИР-72, ВИР-77МЭ, ВИР-78МЭ. Для иллюстрации на рис. 8 <*> представлена кинематическая схема микрореометра ВИР-75МБ.

<*> Рис. 8. Кинематическая схема микрореометра ВИР-75МБ.

1 — торсионный элемент; 2 — воспринимающий цилиндр; 3 — стрелка прибора; 4 — шкала прибора; 5 — синхронный двигатель; 6 — внешний цилиндр; 7 — редуктор. (Рисунок не приводится).

Для измерения внешний цилиндр заполняют исследуемой жидкостью. Замеры начинают при наименьшей скорости вращения внешнего цилиндра. В качестве датчика используется гальванометр. Вязкость ньютоновской жидкости определяется по формуле:

«эта» = m«альфа»,

где «эта» — измеряемая вязкость; m — число делений, отсчитываемое по шкале гальванометра; «альфа» — цена деления для данного диапазона измерений.

При исследованиях неньютоновских жидкостей по шкале гальванометра определяется величина момента сопротивления, обусловленного вязкостью среды. Эффективное значение динамической вязкости находится как отношение тангенциального напряжения сдвига к скорости сдвига. Задавая различные скорости вращения внешнего цилиндра, можно построить кривые зависимости вязкости от скорости сдвига и напряжения сдвига от скорости сдвига.

С ПАДАЮЩИМ ШАРИКОМ

Вискозиметры Гепплера с падающим шариком выпускаются фирмой «Прюфгерете — Верк Мединген» (ГДР) — ASMW — VM-168-76. Измерение вязкости на этих приборах основано на определении скорости падения шарика в жидкости.

    На рис.  9  <*>  показан  общий  вид  вискозиметра  с падающим
шариком.  В комплект вискозиметра входят  шарики  с  диаметром  от
10,00   до  15,80  мм,  что  обеспечивает  измерение  динамической

                                                             4

вязкости градуировочных жидкостей в диапазоне от 0,6 до 8 х 10 мПа х с.

<*> Рис. 9. Вискозиметр с падающим шариком.

1 — калибровочные отметки; 2 — шарик. (Рисунок не приводится).

Для измерения вязкости исследуемую жидкость заливают в трубку, опускают шарик и вискозиметр термостатируют при необходимой температуре в течение примерно 30 мин с точностью +/-0,02 град. С. Далее шарик ставят в исходное положение и включают секундомер, когда нижняя часть шарика коснется верхней метки, и останавливают, когда шарик достигнет нижней метки. Время движения шарика измеряют не менее пяти — семи раз. При этом разность между наибольшим и наименьшим значениями времени движения шарика не должна превышать 0,3% среднего его значения.

Динамическую вязкость исследуемой жидкости вычисляют по формуле:

                   "эта" = К("ро " - "ро ")t  ,
                                ш       ж   ср

    где "эта"   -   динамическая   вязкость;   К   -    постоянная
вискозиметра; "po "  и  "po"  -  плотности   шарика   и   жидкости
                 ш         ж
соответственно; t   - среднее время движения шарика между крайними

             ср

метками. Постоянная вискозиметра К определяется по формуле:

                            "эта0"
                  К = ---------------------,

                          ("ро " - "ро  ")t
                              ш       0ж   0ср

где "эта0" - динамическая вязкость градуировочной жидкости;

"ро " и  "ро  "  -  плотности  шарика  и  градуировочной  жидкости
   ш        0ж
соответственно; t    - среднее значение времени  движения  данного

             0ср

шарика в градуировочной жидкости.

Число постоянных вискозиметра соответствует числу шариков, входящих в комплект вискозиметра.

При необходимости постоянные прибора могут быть проверены по вышеуказанной формуле с помощью градуировочных жидкостей с известными значениями динамической вязкости (РД 50-366-82).

Плотность шариков «po» вычисляют по формуле: ш 6m «ро » = --------, ш 3 «пи»D

где m — масса шарика, определяемая взвешиванием; D — диаметр шарика, измеряемый скобой типа СР по ГОСТу 11098-75.

Перед проведением измерений вискозиметр следует тщательно промыть и высушить. Проверку вискозиметра производят в соответствии с методическими указаниями (РД 50-366-82).

ФИЗИКО — ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА

ХРОМАТОГРАФИЯ

Хроматографией называется процесс разделения смесей веществ, основанный на количественных различиях в поведении разделяемых компонентов при их непрерывном перераспределении между двумя контактирующими фазами, одна из которых неподвижна, а другая имеет постоянное направление движения.

По механизму, лежащему в основе разделения, различают адсорбционную, распределительную, ионообменную и некоторые другие виды хроматографии.

Адсорбционная хроматография

В основе адсорбционной хроматографии лежит непрерывный обмен хроматографируемым веществом между неподвижной (твердой или жидкой) и подвижной фазами, обусловленный существованием на поверхности раздела фаз динамического равновесия между процессами адсорбции и десорбции хроматографируемого вещества, растворенного в подвижной фазе.

Для эффективного разделения решающее значение имеет подбор комбинации подвижной и неподвижной фаз. Чаще всего для целей адсорбционной хроматографии в качестве неподвижной фазы используют твердые сорбенты: диатомит, кремниевую кислоту, кизельгур, силикагель, окись алюминия, активированный уголь, молекулярные сита и различные полимеры.

При подборе жидкой подвижной фазы руководствуются элюотропным рядом растворителей по Шталю: гексан, гептан, циклогексан, четыреххлористый углерод, бензол, хлороформ, эфир, этилацетат, пиридин, ацетон, этанол, метанол, вода. Растворители в элюотропном ряду расположены в порядке возрастания полярности (диэлектрической проницаемости).

Распределительная хроматография

В основе распределительной хроматографии лежит процесс непрерывного перераспределения хроматографируемых веществ между двумя фазами (подвижной и неподвижной), причем эти вещества растворимы в каждой из фаз.

Отношение равновесных концентраций растворенного вещества в каждой из находящихся в контакте фаз в статистических условиях при данной температуре является постоянной величиной и называется коэффициентом распределения.

Применительно к хроматографическим процессам коэффициент распределения высчитывается как отношение концентрации хроматографируемого вещества в более полярной фазе к его концентрации в менее полярной фазе.

Если более полярной является неподвижная фаза, возрастание коэффициента распределения приводит к уменьшению хроматографической подвижности вещества.

Ионообменная хроматография

В основе ионообменной хроматографии лежит обратимая хемосорбция ионов анализируемого раствора ионогенными группами сорбента. Обратимый обмен ионами в системе сорбент — растворитель протекает в этом случае с соблюдением стехиометрических отношений.

В зависимости от характера ионогенных групп ионообменные сорбенты (иониты) разделяются на катионообменные (катиониты) и анионообменные (аниониты).

Макромолекулы катионитов содержат кислотные группы различной силы, такие как сульфогруппы, карбоксильные и оксифенильные группы.

Макромолекулы анионитов, наоборот, имеют в своем составе основные группы, например алифатические или ароматические аминогруппы различной степени замещенности (вплоть до четвертичных).

В Н-форме катиониты и в ОН-форме аниониты соответственно содержат в способном к обмену состоянии только ионы водорода или гидроксила. В солевых формах ионы водорода заменены катионами металлов или органических оснований, а анионы гидроксила — анионами кислот.

Применение ионитов для цели хроматографического анализа возможно как в солевых, так и в Н- и ОН-формах.

В практике наиболее часто используют сильнокислые катиониты КУ-2, СДВ-3; слабокислые катиониты КБ-4, КБ-4П-2; сильноосновные аниониты АВ-16, АВ-17 и слабоосновные аниониты АН-2Ф, ТМ.

Способы хроматографического разделения

Хроматографическое разделение при использовании жидкой подвижной фазы проводят на колонках, бумаге и в тонких слоях сорбентов. Хроматографическое разделение с использованием газообразной подвижной фазы проводят на колонках.

ХРОМАТОГРАФИЯ НА КОЛОНКАХ

Процесс хроматографирования, протекающий с использованием сорбента (или твердого носителя), помещенного в цилиндрическую колонку, получил название хроматографии на колонках. На колонках может быть реализован любой из описанных выше механизмов хроматографического разделения.

Хроматографическая колонка представляет собой стеклянную трубку, снабженную на выходе краном.

Анализируемый препарат в виде раствора или смеси с небольшим количеством сорбента помещают в хроматографическую колонку сверху. После этого через колонку с определенной скоростью (около 20 капель в 1 мин) пропускают подвижную фазу, что должно приводить к разделению хроматографируемой смеси по длине колонки на более или менее отдаленные друг от друга зоны, содержащие индивидуальные вещества. Эти зоны перемещаются по сорбенту со скоростью, меньшей скорости течения подвижной фазы. Это позволяет для выделения отдельных компонентов анализируемой смеси использовать элюентный метод, т.е. пропускать подвижную фазу через колонку до тех пор, пока разделенные вещества не будут элюированы из нее. Последовательность элюирования отдельных веществ зависит от их хроматографической подвижности в данных условиях. Элюат собирают по фракциям. При необходимости в ходе элюирования можно менять состав подвижной фазы, увеличивая ее полярность. Вещества, содержащиеся в различных фракциях элюата, могут быть выделены и определены качественно и количественно обычными препаративными и аналитическими методами. Применение элюентного метода делает возможным многократное использование хроматографических колонок.

Хроматографирование на колонках чаще всего используется при проведении ионообменной хроматографии.

Для проведения ионообменной хроматографии колонку заполняют заранее подготовленной ионообменной смолой. Если в частной статье не указано иначе, 5-10 г ионита (с размером частиц 0,2-0,5 мм) помещают в стакан, 2-3 раза промывают водой. Заливают разведенной хлористоводородной кислотой и выдерживают при периодическом перемешивании 12 ч, после чего отмывают водой до отрицательной реакции на хлориды.

В случае работы с анионитом его для перевода в основную форму после отмывки от хлористоводородной кислоты водой заливают 5% раствором карбоната натрия или 2% раствором едкого натра на 2 ч (во время выдержки необходимо периодическое перемешивание). Эту операцию повторяют до получения отрицательной реакции сливаемого раствора на хлориды. Обработку раствором щелочи следует производить в условиях, исключающих поглощение углекислого газа из воздуха.

Подготовленные иониты промывают водой и сливают в колонку, заполненную на 3/4 водой. Избыток воды сливают из колонки через кран. Из слоя ионита пузырьки воздуха удаляют осторожным встряхиванием колонки или обратным током воды. Заполненную колонку промывают до нейтральной реакции, следя за тем, чтобы сорбент постоянно находился под слоем жидкости. Если ионит всплывает, над его слоем необходимо поместить тампон из стеклянной ваты.

Хроматографирование проводят, пропуская анализируемый раствор через колонку. Процесс завершается промыванием колонки.

Количество продуктов ионного обмена, содержащееся в смеси прошедшего через колонку анализируемого раствора и промывочной жидкости, эквивалентно количеству адсорбированных на колонке катионов или анионов анализируемого раствора. Это позволяет проводить количественные определения прямым титрованием продуктов ионного обмена. В случае хроматографирования на ионите, находящиеся в Н- или ОН-форме, продукты ионного обмена титруют соответственно основными или кислыми титрантами.

Как правило, возможно многократное использование ионообменной хроматографической колонки. Если в частной статье не указано иначе, регенерацию катионитов и анионитов после проведения ряда определений осуществляют, пропуская через колонку соответственно 4% раствор хлористоводородной кислоты или 5% раствор карбоната натрия (2% раствор едкого натра). По окончании процесса, когда концентрации регенерирующего раствора на входе и выходе из колонки становятся равными, ее промывают водой до нейтральной реакции.

ХРОМАТОГРАФИЯ НА БУМАГЕ

Хроматографический процесс, протекающий на листе фильтровальной бумаги при перемещении по ее капиллярам и поверхности подвижной жидкой фазы, называется хроматографией на бумаге.

Неподвижной фазой является либо сама бумага, либо вещества, предварительно нанесенные на ее волокна. Механизм хроматографии на бумаге бывает распределительным или адсорбционным. Перемещение подвижной фазы осуществляется либо исключительно под действием капиллярных сил (восходящая хроматография), либо под действием капиллярных сил и силы тяжести (нисходящая хроматография).

При хроматографировании анализируемые вещества образуют на бумаге круглые или овальные пятна (зоны). Совокупность пятен, полученных при хроматографировании данного анализируемого образца, называется хроматограммой.

Подвижности вещества при хроматографировании характеризуются величиной Rf, представляющей собой отношение средних скоростей перемещения вещества и подвижной фазы за время получения хроматограммы. На экспериментально определяемые значения Rf заметно влияют условия хроматографирования. Более точной оценкой хроматографической подвижности, мало чувствительной к влиянию случайных отклонений в условиях проведения эксперимента, является величина Rs, представляющая собой отношение величины Rf одного вещества к величине Rf другого вещества, принятого за стандарт. Обычно выбор стандарта осуществляют так, чтобы величины Rs лежали в пределах 0,5-2. Величины Rf и Rs используют для ориентировочной идентификации веществ. Подлинность определяется при одновременном хроматографировании на одном листе бумаги анализируемого и аутентичного образца одного и того же вещества. Если образцы идентичны, соответствующие им пятна на хроматограммах имеют одинаковый вид и равные значения Rf. Для цели идентификации иногда целесообразно хроматографировать смесь равных количеств анализируемого и аутентичного образцов данного вещества. На хроматограмме должно наблюдаться одно пятно. Условия хроматографирования следует подбирать так, чтобы значения Rf были отличны от 0 и 1.

При испытаниях на чистоту примеси и основное вещество в условиях хроматографирования должны иметь разные значения Rf. При этом условии можно судить о степени чистоты анализируемого вещества по величине и интенсивности окраски обнаруживаемых на хроматограмме пятен примесей. Содержание примесей может быть определено полуколичественно. Для этого на одном листе бумаги одновременно получают хроматограмму определенного количества анализируемого вещества и несколько хроматограмм образца определяемой примеси (свидетеля), взятого в различных, точно отмеренных количествах. Содержание примеси в анализируемом образце оценивают, сравнивая ее пятно на хроматограмме по совокупности величины и интенсивности окраски с пятнами свидетеля. При достаточном сходстве пятен примеси по форме и окраске с пятнами основного вещества, взятого в том же количестве, допускается использование соответствующих количеств основного вещества в качестве свидетелей при хроматографировании. Количественное определение веществ после хроматографического разделения проводится денситометрически непосредственно на хроматограмме либо после элюирования. В последнем случае пятна вырезают и после измельчения извлекают определяемое вещество из бумаги каким-либо подходящим растворителем. Содержание анализируемого вещества в извлечении или сухом остатке, после отгонки растворителя находят любым методом, пригодным для определения малых количеств (спектрофотометрия, полярография и т.д.).

Оборудование

Для проведения хроматографии на бумаге используют герметизированные камеры, изготовленные из инертного материала. Часто в качестве камер используют стеклянные банки, закрывающиеся пришлифованной крышкой. Внутри камеры в верхней или нижней ее части помещают сосуд для подвижной фазы (лодочку).

Лодочка должна вмещать объем подвижной фазы, достаточный для проведения однократного хроматографирования. Длина лодочки должна превышать ширину листа хроматографической бумаги. Камера должна быть снабжена устройствами для закрепления листа хроматографической бумаги в рабочем положении и для ввода в лодочку подвижной фазы.

Внутренние стенки камеры обкладывают фильтровальной бумагой, что способствует более быстрому и полному ее насыщению парами растворителей, применяемых при хроматографировании.

Подготовка фаз и бумаги

При приготовлении несмешивающихся систем растворителей, совместно используемых при хроматографии в качестве подвижной и неподвижной фаз, необходимо обеспечить их взаимное насыщение, например, путем встряхивания в делительной воронке.

Фильтровальную бумагу нужной плотности квалификации «для хроматографии» разрезают в направлении, перпендикулярном или параллельном волокнам, на листы (полосы), длина которых приблизительно равна высоте камеры. Ширина этих полос может быть приближенно определена по формуле: А = 3(К + 1), где А — ширина полосы (см), К — количество хроматограмм на полосе.

На каждой полосе бумаги для обозначения места нанесения хроматографируемых веществ графитовым карандашом проводят прямую линию, называемую линией старта. Расстояние от конца полосы бумаги до линии старта выбирается так, чтобы при погружении бумаги в лодочку исключалось непосредственное соприкосновение нанесенных на линию старта веществ с жидкостью, находящейся в лодочке.

На приготовленные таким образом листы хроматографической бумаги, если указано в частной статье, наносят неподвижную фазу. Для этого соответствующие труднолетучие растворители (формамид, пропиленгликоль и т.п.) смешивают с легколетучими растворителями (обычно с метиловым спиртом) и в полученную смесь на 1-2 с погружают подлежащие обработке листы бумаги. Избыток смеси с поверхности листов снимают, обжимая их между двумя слоями фильтровальной бумаги, после чего летучий компонент смеси удаляют высушиванием на воздухе в течение 15-20 мин.

Если в качестве неподвижной фазы рекомендован водный раствор нелетучих веществ, то бумагу обрабатывают этим раствором, высушивают, как указано выше, а перед хроматографированием выдерживают в камере, содержащей пары воды. Нанесение на бумагу легколетучих компонентов неподвижных фаз осуществляется путем выдерживания ее в парах фазы в камере непосредственно перед хроматографированием.

Методика хроматографического разделения

Нисходящая хроматография

На дно хроматографической камеры помещают неподвижную или подвижную фазу в количестве, достаточном для образования слоя глубиной 2,5 см. Камеру закрывают и оставляют для насыщения на 24 ч при постоянной температуре. В отдельных случаях, при использовании достаточно летучих растворителей, это время может быть сокращено.

Растворы веществ наносят на линию старта микропипеткой или микрошприцем так, чтобы расстояние между точками нанесения отдельных проб было не менее 3 см. Если минимально необходимое для проведения хроматографирования количество анализируемого раствора может образовывать на бумаге пятно, превышающее в диаметре 10 мм, нанесение проводят в несколько приемов, предотвращая путем подсушивания чрезмерное растекание пятна на линии старта. После нанесения растворов анализируемых веществ и высыхания образовавшихся при этом пятен полосу бумаги закрепляют в рабочем положении в камере и оставляют на 1,5 ч. В рабочем положении полоса хроматографической бумаги должна висеть вертикально так, чтобы между ее верхним концом, погруженным в лодочку, и линией старта был лишь один, по возможности плавный, перегиб. По окончании выдержки начинают хроматографирование, для чего в лодочку вливают подвижную фазу. Хроматографирование обычно заканчивают при приближении фронта подвижной фазы к нижнему концу полосы бумаги. Если в частной статье нет специальных указаний, полосу вынимают из камеры и высушивают на воздухе, отметив графитовым карандашом конечное положение подвижной фазы. Пятна открывают как указано в частной статье.

Восходящая хроматография

Для проведения восходящей хроматографии на бумаге используют камеры, в которых сосуд (лодочка) с подвижной фазой располагается в нижней части или на дне. Полоса хроматографической бумаги закрепляется в верхней части камеры так, чтобы обеспечить возможность погружения нижнего конца полосы в лодочку с подвижной фазой. В рабочем положении полосы линия старта должна отстоять от поверхности подвижной фазы на 2-3 см. В остальном приемы работы при проведении восходящей хроматографии на бумаге не отличаются от описанных выше.

Обработка хроматограмм

По окончании хроматографирования пятна веществ на хроматограммах открывают при просмотре в видимом или ультрафиолетовом свете. При необходимости хроматограмму предварительно обрабатывают (погружением или опрыскиванием) раствором реактива, дающего цветные реакции с хроматографируемыми веществами.

В отдельных случаях пятна обнаруживают путем установления факта угнетения или стимулирования роста бактерий в непосредственной близости от пятна при помещении хроматограммы на инокулированную среду.

Для обнаруженных пятен вычисляют величину Rf по уравнению:

а Rf = ---, b

где а — расстояние от линии старта до центра пятна; b — расстояние от линии старта до фронта подвижной фазы.

ХРОМАТОГРАФИЯ В ТОНКОМ СЛОЕ СОРБЕНТА

Хроматографический процесс, протекающий при движении подвижной фазы в тонком слое сорбента (носителя), нанесенном на инертную поверхность, называется хроматографией в тонком слое сорбента.

Неподвижной фазой в данном случае являются сам твердый сорбент либо вещества, предварительно на него нанесенные. Механизм хроматографического разделения может быть различным, но чаще всего он является адсорбционным. Перемещение подвижной фазы в слое сорбента с целью упрощения аппаратурного оформления процесса хроматографирования, как правило, осуществляется восходящим методом, т.е. под действием капиллярных сил.

По сравнению с хроматографией на бумаге хроматография в тонком слое сорбента имеет ряд преимуществ, основными из которых являются: высокая скорость процесса хроматографирования, возможность использования в качестве неподвижных фаз (носителей) разнообразных сорбентов, а также сильнокислых, щелочных или иных взаимодействующих с бумагой подвижных фаз и жестких методов открытия пятен путем обработки хроматограмм агрессивными веществами при повышенных температурах.

Для хроматографирования могут использоваться готовые пластинки с закрепленным слоем сорбента, выпускаемые промышленностью, и пластинки со специально приготовленным тонким слоем сорбента.

Приготовление пластинок с тонким слоем сорбента

Обычно слой сорбента (чаще всего силикагеля или окиси алюминия квалификации «для хроматографии») с размером частиц 150-200 меш (сито № 61; ГОСТ 4403-67) наносят на стеклянные матовые пластинки подходящего размера. Для закрепления слоя применяют добавки сульфата кальция CaSO4 х 1/2H2O (гипса) или крахмала. Нанесение слоя может осуществляться следующими способами.

Способ 1. Для получения закрепленного слоя сорбента толщиной около 200-300 мкм с площадью 100 кв. см 2 г силикагеля или окиси алюминия (150-200 меш) и 0,1 г гипса растирают с 5 мл воды в фарфоровой ступке до образования однородной жидкой массы, которую немедленно выливают на горизонтально расположенные, тщательно вымытые стеклянные пластинки выбранного размера. Массу разравнивают шпателем и полученный таким образом слой сушат при комнатной температуре, предохраняя от возможных механических и химических загрязнений. Если в частной статье не указано иначе, пластинки активируют в сушильном шкафу при 120 град. С в течение 1 ч. Готовые пластинки с тонким слоем сорбента хранят в эксикаторе над силикагелем или хлоридом кальция.

Примечание. Для получения слоя толщиной около 100-150 мкм нанесение указанного выше количества массы проводят на пластинки с общей площадью 200 кв. см.

Способ 2. Для получения закрепленного слоя сорбента толщиной в несколько десятков микрон 2-3 г гипса растирают в ступке в 40 мл метилового спирта. В суспензию гипса, продолжая растирание, добавляют 40 г силикагеля или окиси алюминия (200-400 меш) и 140 мл хлороформа. Полученную суспензию сорбента из расчета 4,5 мл на 100 кв. см поверхности выливают на тщательно вымытые сухие стеклянные пластинки, расположенные горизонтально. Пластинки, если в частной статье не указано иначе, сушат на воздухе в течение 10-15 мин.

Суспензии сорбентов сохраняют в колбах с притертой пробкой, тщательно взбалтывая перед употреблением.

Способ 3. Для приготовления незакрепленного слоя сорбента последний насыпают на горизонтально расположенное матовое стекло и разравнивают до получения слоя толщиной 1-2 мм валиком из нержавеющей стали диаметром 6-8 мм с цилиндрическими утолщениями на обоих концах. Диаметр утолщения должен превышать на 2-4 мм диаметр валика (соответственно предполагаемой толщине слоя). Длина средней части валика должна быть на 20-30 мм меньше ширины стекла, на которое наносится слой сорбента. Вместо металлического валика можно использовать стеклянную палочку с надетыми на концы кусками резиновой или полиэтиленовой трубки, имеющей подходящую толщину стенки и диаметр.

Методика хроматографического разделения

Для разделения веществ методом хроматографии в тонком слое сорбента используют хроматографические камеры подходящего размера. На дно камеры наливают подвижную фазу в количестве, достаточном для образования слоя глубиной 0,5 см, камеру закрывают и выдерживают для насыщения парами растворителей 30-60 мин. Стенки камеры для полноты насыщения можно обкладывать фильтровальной бумагой. Анализируемый раствор наносят микропипеткой или микрошприцем на линию старта, проведенную на расстоянии 2-3 см от нижнего края пластинки, так, чтобы пятна образцов отстояли друг от друга и от краев слоя сорбента не менее чем на 2 см. Нежелательное растекание пятен анализируемых проб при нанесении предотвращают путем периодического подсушивания.

После окончательного высыхания нанесенных на линию старта пятен пластинку вносят в камеру. Нижний край пластинки при этом должен погрузиться в подвижную фазу на 0,5-1 см.

Пластинки с закрепленным слоем сорбента располагают под углом 60-90 град., а пластинки с незакрепленным слоем сорбента — под углом 15-20 град. к поверхности жидкости. Когда фронт растворителя пройдет 10-15 см, пластинку вынимают, отмечают положение фронта и открывают пятна хроматографировавшихся веществ, как указано в соответствующей частной статье. Опрыскивание незакрепленного слоя сорбента проводят немедленно после завершения процесса хроматографирования, не допуская высыхания хроматограммы. Результаты хроматографирования оценивают, как описано в разделе «Хроматография на бумаге» настоящей статьи.

И В ТОНКОМ СЛОЕ СОРБЕНТА

При необходимости достигнуть лучшего разделения анализируемых смесей веществ методами хроматографии на бумаге и в тонком слое сорбента можно применять специальные приемы хроматографирования — повторное и двухмерное.

Повторное хроматографирование заключается в том, что после завершения первого хроматографирования пластинку или бумагу высушивают и подвергают повторному пропусканию той же или иной подвижной фазы в том же направлении.

При двухмерном хроматографировании повторное пропускание той же или иной подвижной фазы осуществляют в направлении, перпендикулярном направлению первоначального движения. Двухмерное хроматографирование целесообразно осуществлять на квадратных пластинках или листах бумаги. Анализируемая проба при этом наносится на диагональ квадрата вблизи одного из его углов.

Двухмерную хроматографию с использованием одной и той же подвижной фазы часто применяют для проверки устойчивости веществ в условиях хроматографирования. Устойчивые вещества образуют пятна, лежащие только на диагонали пластинки или листа бумаги.

Газовая хроматография

Газовая хроматография — это хроматография, в которой подвижная фаза находится в состоянии газа или пара. В фармацевтическом анализе находит применение как газожидкостная, так и газоадсорбционная хроматография. В газожидкостной хроматографии неподвижной фазой служит жидкость, нанесенная на твердый носитель, в газоадсорбционной хроматографии неподвижной фазой служит твердый адсорбент. В дальнейшем твердый носитель с нанесенной на него жидкой фазой и адсорбент будут обозначаться термином «сорбент». Анализируемые вещества вводятся в поток газа-носителя, испаряются и в парообразном состоянии проходят через колонку с сорбентом, распределяясь в результате многократного повторения актов сорбции и десорбции между газовой и жидкой или газовой и твердой фазами. Отношение количества вещества в неподвижной фазе к количеству вещества в подвижной фазе представляет собой коэффициент распределения, который, в частности, зависит от природы растворенного вещества и количества неподвижной фазы.

Разделенные вещества элюируются из хроматографической колонки потоком газа-носителя, регистрируются детектором и фиксируются на хроматограмме в виде пиков. Полученная хроматограмма служит основой для качественного и количественного анализа смеси веществ. Метод газовой хроматографии применяется для анализа летучих веществ либо веществ, которые могут быть переведены в летучие с помощью специальных приемов и устройств в парообразное состояние.

Газовый хроматограф состоит из систем: измерения и регулирования скорости потока газа — носителя и вспомогательных газов (для детектора); ввода пробы анализируемого образца; газохроматографических колонок, а также систем детектирования, регистрации (и обработки) хроматографической информации; термостатирования и контроля температуры колонок, детектора и системы ввода проб.

Газ — носитель поступает в хроматограф из баллона через редуктор. Обычно в качестве газа — носителя применяют гелий, азот, аргон. При работе с детектором по теплопроводности предпочтительнее гелий, так как он обеспечивает максимальную чувствительность детектора благодаря высокой теплопроводности по сравнению с большинством органических соединений.

Система ввода пробы анализируемого образца обычно состоит из испарителя и мембраны из термостойкой резины, которая прокалывается при вводе пробы. Некоторые хроматографы снабжены также специальными дозаторами для ввода газообразных и твердых веществ. Анализируемые вещества поступают в колонку в парообразном состоянии, поэтому температура испарителя должна обеспечить возможно быстрое испарение компонентов пробы. Жидкие пробы вводят в хроматограф микрошприцем. Объем вводимой пробы зависит от типа детектора, количества неподвижной жидкой фазы и диаметра колонки. Обычно для насадочной аналитической колонки объем пробы жидкости составляет 0,1-1 мкл, а газа — от 0,5 до 5 мл.

Газохроматографическая колонка представляет собой прямую, спиральную или U-образную трубку, обычно изготовленную из нержавеющей стали или стекла с внутренним диаметром от 0,6 до 5 мм. Наиболее часто используются колонки длиной 1-3 м.

Эффективность газохроматографической колонки n, характеризующая степень расширения зоны определяемого вещества на выходе газохроматографической колонки, определяется по формуле:

<pre class="legal-pre">                                 ┌  l    ┐2
                      n = 5,545  │------ │ ,
                                 │"ми   "│
                                 └   0,5 ┘</pre>

    где l  -  время  удерживания  вещества,  выраженное в единицах
длины   диаграммной   ленты   (например,   мм);  "ми    " - ширина

                                                 0,5

хроматографического пика, измеренная на половине его высоты и выраженная в тех же единицах, что и расстояние удерживания.

Степень газохроматографического разделения веществ R определяют по формуле:

«ДЕЛЬТА»l R = -------------------------,

                         "ми      " + "ми       "
                            0,5(1)       0,5 (2)

где «ДЕЛЬТА»l — разность расстояний времен удерживания разделяемых веществ 1 и 2.

Температура колонки должна обеспечивать оптимальное разделение компонентов смеси при достаточно коротком времени анализа.

Для анализа смесей с широким диапазоном температур кипения компонентов целесообразно применять газовую хроматографию с программированием температуры либо газовую хроматографию с программированием расхода газа — носителя, либо сочетание этих видов газовой хроматографии.

Твердый носитель служит для удержания тонкой равномерной пленки неподвижной жидкой фазы, его поверхность должна обеспечивать достаточное разделение. Он должен иметь достаточную механическую прочность и быть инертным как по отношению к анализируемым веществам, так и к жидкой фазе. В качестве твердых носителей применяют материалы на основе кремнезема — диатомита или кизельгура (например, сферохромы, хроматоны, хезосорбы, целиты); фторуглеродных полимеров (например, тефлон, полихром); полистирола и сополимеров стирола и дивинилбензола (полисорбы). В отдельных случаях в качестве твердых носителей могут использоваться кристаллы некоторых солей (например, хлорида натрия), стеклянные шарики и графитированная сажа (карбохром). Наиболее часто используемый размер частиц твердого носителя от 0,1 до 0,5 мм. В зависимости от задач анализа свойства носителей можно изменять обработкой их кислотами или щелочами, а также силанизированием.

Неподвижная жидкая фаза представляет собой, как правило, высококипящую жидкость. В качестве жидкой фазы обычно применяют: индивидуальные углеводороды или их смеси, например вазелиновое масло, апиезоны; силоксановые полимеры без функциональных групп; сложные эфиры и полиэфиры; простые эфиры; полифенилы; амиды; силоксановые полимеры с привитыми нитрильными или галогеналкильными группами; одно- и многоатомные спирты; полигликоли; амины; жирные кислоты и т. д.

Перед работой с новой колонкой ее следует кондиционировать при температуре, как правило, на 10-30 град. С превышающей рабочую температуру, в токе газа-носителя в течение нескольких часов. Важно следить за тем, чтобы температура термостата колонки не превышала температурного предела применения данной фазы.

Как правило, неподвижная жидкая фаза наносится на твердый носитель в количестве 1-20% от его массы, наиболее часто используются колонки с содержанием жидкой фазы до 5-10% от массы твердого носителя. Нанесение жидкой фазы на носитель осуществляется из ее раствора в подходящем растворителе. Существует несколько методов нанесения жидкой фазы, из которых предпочтительнее пользоваться наиболее воспроизводимыми методами упаривания раствора при перемешивании в фарфоровой чашке или удаления растворителя в ротационном вакуумном испарителе.

Для обеспечения высокой эффективности разделения применяют капиллярную газовую хроматографию, в которой неподвижная жидкая фаза нанесена в виде тонкой пленки непосредственно на внутреннюю поверхность капилляра. Длина капиллярных колонок обычно составляет от 10 до 100 м, внутренний диаметр — от 0,1 до 0,6 мм.

Автоматическая система измерения, регистрации и обработки хроматографической информации включает в себя детектор, электронные устройства усиления, самопишущий измерительный прибор и интегратор.

Наиболее часто применяют детектор по теплопроводности и пламенно — ионизационный. Действие детектора по теплопроводности основано на изменении теплопроводности газа — носителя в присутствии других веществ. Он характеризуется большой универсальностью, так как чувствителен практически ко всем летучим органическим соединениям. Действие более чувствительного пламенно — ионизационного детектора основано на измерении тока насыщения ионизированной газовой смеси в зависимости от ее состава. Детектор чувствителен к органическим соединениям и нечувствителен к парам воды. Кроме этих двух детекторов, в газохроматографическом анализе лекарственных веществ, особенно если требуется повышенная чувствительность определения, можно использовать селективные детекторы, такие, как термоионный и электронозахватный.

Системы термостатирования и контроля температуры колонок, детектора, узла ввода пробы предназначены для обеспечения необходимых температурных режимов анализа.

Качественный анализ. Наиболее часто используемыми методами качественного анализа, применяемыми для идентификации лекарственных веществ, являются метод веществ — свидетелей и метод относительных удерживаний.

Метод веществ — свидетелей заключается в том, что непосредственно после анализа исследуемого образца в идентичных условиях проводят хроматографирование веществ, присутствие которых в исследуемой пробе вероятно. Совпадение времен удерживания любого из компонентов анализируемой пробы и вещества — свидетеля может служить доказательством идентичности обоих веществ. Можно ввести вещество — свидетель прямо в анализируемый образец. В этом случае критерием идентичности служит увеличение соответствующего пика на хроматограмме. Поскольку соединения различной структуры могут иметь совпадающие времена удерживания (удерживаемые объемы), для большей достоверности проводимой идентификации хроматограммы анализируемого образца и веществ — свидетелей должны быть сняты минимум на двух колонках с неподвижными жидкими фазами, отличающимися по полярности.

Для идентификации веществ по методу относительных удерживаний проводят анализ образца в условиях, указанных в конкретной методике, причем предварительно к пробе прибавляют определенное количество указанного в методике вещества сравнения. Относительное удерживание (ч) определяется по формуле:

                             t   - t
                              R     0

                    ч = ------------,

                             t    -  t
                              Rср     0

    где t    -    время    газохроматографического     удерживания

      R

анализируемого вещества; t — время удерживания веществ сравнения; Rср t — время удерживания несорбирующегося вещества. 0

Количественный анализ. Количественный анализ проводят с учетом измерения параметров пиков веществ на хроматограммах. Практически используют два параметра пиков: площадь или высоту. Наиболее часто применяемым параметром является площадь пика.

    Площади пиков  на  хроматограмме определяют одним из следующих
способов:  умножением  высоты  пика  (h) на его ширину  ("ми   "),

                                                        0,5

измеренную на половине его высоты;  планиметрированием;  с помощью
интегратора. В  связи  с  тем что,  чувствительность детекторов по
отношению к разделяемым веществам,  как  правило,  неодинакова,  в
необходимых   случаях   количественному  определению  предшествует

градуировка прибора.

Существует три основных метода количественного анализа: метод абсолютной градуировки, метод внутренней нормализации и метод внутреннего стандарта.

Метод абсолютной градуировки основан на предварительном определении зависимости между количеством введенного вещества и площадью или высотой пика на хроматограммах. В хроматограф вводят известное количество градуировочной смеси и определяют площади или высоты полученных пиков. Строят график зависимости площади или высоты пика от количества введенного вещества. Анализируют исследуемый образец, измеряют площадь или высоту пика определяемого компонента и на основании градуировочного графика рассчитывают его количество.

Метод внутренней нормализации основан на приведении к 100% суммы площадей пиков на хроматограмме.

Метод внутреннего стандарта основан на сравнении выбранного определяющего параметра пика анализируемого вещества с тем же параметром вещества для сравнения, введенного в пробу в известном количестве. В исследуемую пробу вводят известное количество такого вещества для сравнения, пик которого достаточно хорошо разделяется с компонентами исследуемой смеси. Проводят анализ пробы с веществом сравнения и рассчитывают количество определяемого вещества.

Последние два метода требуют введения поправочных коэффициентов, характеризующих чувствительность используемых типов детекторов к анализируемым веществам. Для разных типов детекторов и разных веществ коэффициент чувствительности определяется экспериментально.

УСЛОВИЯ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОГО АНАЛИЗА

В методике рекомендуется приводить следующие условия анализа: размеры газохроматографической колонки; тип неподвижной жидкости фазы и ее количество; тип твердого носителя; температуры колонки, испарителя и детектора; газ — носитель и его расход; тип детектора.

В случае необходимости в частных статьях могут быть приведены дополнительные условия проведения хроматографического анализа.

(жидкостная хроматография высокого давления)

Высокоэффективная жидкостная хроматография (жидкостная хроматография высокого давления) является вариантом колоночной жидкостной хроматографии, в которой подвижная фаза — элюент — проходит через заполняющий колонку сорбент с большей скоростью за счет значительного давления на входе в хроматографическую колонку.

Высокоэффективная жидкостная хроматография является удобным способом разделения, препаративного выделения и проведения количественного и качественного анализа нелетучих термолабильных соединений как с малой, так и с большой молекулярной массой.

Основными узлами современного жидкостного хроматографа являются: насос высокого давления, дозатор, высокоэффективная колонка, детектор с регистрирующим устройством.

Современные жидкостные хроматографы могут быть снабжены микропроцессором и устройствами, с помощью которых можно автоматически производить ввод пробы, поддерживать условие хроматографического процесса по заданной программе, автоматически оптимизировать условия разделения, проводить расчет количественного состава анализируемой смеси по одной или нескольким программам и проводить качественный анализ.

Насос высокого давления (до 200-500 атм) обеспечивает подачу элюента в колонку с заданной постоянной скоростью. В некоторых микроколоночных хроматографах применяются насосы сравнительно низкого давления (до 10-20 атм).

Хроматографические колонки из нержавеющей стали (или из стекла) длиной 10-25 см с внутренним диаметром 0,3-0,8 см (чаще 0,4-0,5 см) заполняются адсорбентом с диаметром частиц 5-10 мкм сферической или неправильной формы с помощью суспензионного метода, что дает возможность получить более равномерную и плотную упаковку частиц сорбента в колонке. Заполнение колонки проводится при больших давлениях, чем рабочее давление в хроматографе. В микроколоночных хроматографах используются колонки меньшей длины и меньшего внутреннего диаметра (0,1-0,2 см и меньше).

Частицы адсорбента не должны разрушаться при заполнении колонки под большим давлением.

Плотная упаковка частиц адсорбента малого диаметра (5-10 мкм) в колонке позволяет получить высокоэффективное хроматографическое разделение компонентов смеси. Температура хроматографических колонок может поддерживаться с точностью +/-0,1 град.С в интервале, ограниченном температурой замерзания и кипения элюента. Чаще всего разделение проводят в интервале температур 20-50 град.С.

В качестве детекторов в жидкостной хроматографии обычно используют спектрофотометрический детектор с переменной (190-900 нм) или фиксированной (чаще при 254 нм) длиной волны, рефрактометрический или флуориметрический детекторы. Могут быть использованы и другие детекторы, например ионизационно — пламенный, электрохимические, масс — спектрометрический и т. д.

В качестве адсорбентов чаще всего применяют силикагель с гидроксилированной поверхностью и силикагель с привитыми к поверхности различными функциональными группами, реже используются окись алюминия и полимерные адсорбенты. На практике обычно применяют готовые колонки.

При работе с колонками, заполненными силикагелем, в качестве элюента используют углеводороды, иногда с добавлением небольшого количества спирта или других растворителей. В обращеннофазной хроматографии применяют колонки, заполненные силикагелем с привитыми гидрофобными группами, и в качестве элюента — водные растворы, содержащие низшие спирты или ацетонитрил. Во многих случаях не требуется дополнительная очистка растворителей, но иногда тщательная очистка растворителей необходима.

Для разделения органических соединений в виде солей, а также кислот и оснований применяют ион — парную хроматографию. В этом случае применяют адсорбенты с привитыми гидрофобными группами, а в элюент, обычно водно — спиртовой или водно — ацетонитрильный, добавляют ионные соединения, анион или катион которых содержит гидрофобную группу.

Для разделения органических катионов или анионов применяют ионнообменную жидкостную хроматографию. В этом случае разделение проводят на адсорбентах с сульфо- или карбоксильными группами и замещенными или незамещенными аминогруппами различной основности, а в качестве элюента — водные буферные растворы с соответствующими рН и ионной силой.

Для разделения веществ, способных образовывать комплексы с катионами металлов, в частности для разделения оптических изомеров аминокислот, используют лигандообменную хроматографию, в которой разделение основано на различии в способности анализируемых веществ образовывать координационные связи в координационной сфере присутствующего в системе комплексообразующего иона металла. В этом случае применяют адсорбенты, на поверхности которых имеются группы, способные образовывать комплексы с ионами металлов и разделяемым веществом.

Для характеристики и разделения высокомолекулярных соединений 3

(молекулярная масса выше 10 )  применяют  эксклюзионную  (ситовую)
хроматографию, которая   обеспечивает   разделение    веществ    в
соответствии  с  размерами  их  молекул.  В  качестве  адсорбентов

используют гидроксилированные силикагели с различным диаметром пор или аналогичные силикагели с привитыми диольными и другими группами, а также различные гели.

Степень разделения веществ в колонке определяется расстоянием между максимумами двух соседних пиков и шириной хроматографической полосы. Расстояние между максимумами зависит от селективности адсорбента по отношению к разделяемым веществам, а ширина полосы — от эффективности колонки, которая определяется характером упаковки частиц адсорбента, вязкостью элюента, размыванием в соединительных узлах и детекторе. Высокоэффективная колонка способна разделять вещества и при малой селективности адсорбента.

Для определения содержания каждого компонента в смеси необходимо провести количественную оценку хроматограммы с использованием методов абсолютной калибровки или внутреннего стандарта (см. раздел «Газовая хроматография»).

Если примеси близки по строению, то качественно их содержание можно оценить по соотношению пиков на хроматограмме. Однако если чувствительность детектора по отношению к примесям разная, то такую оценку делать нельзя.

Метод жидкостной хроматографии обеспечивает достоверные данные по содержанию интересующего компонента в смеси. Время выхода компонента из колонки при одних и тех же условиях разделения будет всегда постоянно и может служить характеристикой данного компонента (качественный анализ), а площадь пика — пропорциональна количеству данного компонента в пробе (количественный анализ).

ОПРЕДЕЛЕНИЕ рН

Водородным показателем (рН) называется отрицательный десятичный логарифм активности ионов водорода.

рН = — lg а +. Н

Измерение рН заключается в сравнении потенциала индикаторного электрода, погруженного в испытуемый раствор, с потенциалом того же электрода в стандартном буферном растворе с известным значением рН.

При калибровке рН-метров пользуются шкалой стандартных буферных растворов.

Таблица 1

В табл. 1 приведены растворы веществ, применяемые в качестве стандартных буферных растворов для проверки рН-метров и зависимость их рН от температуры. Для приготовления таких растворов могут быть использованы фиксаналы по ГОСТ 8.135-74.

Примечания. 1. Буферной емкостью («бета») называют выраженное в грамм — эквивалентах количество сильного основания (B), прибавление которого к 1 л буферного раствора вызывает возрастание величины рН этого раствора на единицу

                ┌           dB       "ДЕЛЬТА"B  ┐
                │ "бета" = ---- ~ = ------------│.
                └          dpH       "ДЕЛЬТА"рН ┘

2. Дистиллированная вода, применяемая для приготовления буферных растворов, а также для приготовления контролируемых растворов, должна иметь рН 5,8-7,0. Дистиллированная вода должна быть освобождена от углекислого газа, для чего ее необходимо прокипятить перед употреблением. Если рН дистиллированной воды после кипячения не соответствует указанным пределам, то необходима дополнительная очистка, например с помощью ионообменных колонок.

Потенциометрический метод измерения рН. Потенциометрическое определение рН заключается в измерении ЭДС элемента, состоящего из двух электродов: индикаторного, потенциал которого зависит от активности ионов водорода, и электрода сравнения — стандартного электрода с известной величиной потенциала.

В качестве индикаторных электродов для измерения рН на практике применяют стеклянный и хингидронный электроды. В отдельных случаях в качестве индикаторного электрода можно использовать водородный электрод.

Для измерения рН применяют высокоомные потенциометры различных систем или рН-метры, шкала которых градуирована в милливольтах или непосредственно в единицах рН.

Подготовка рН-метра и электродной системы производится согласно инструкциям, прилагаемым к прибору.

Калибровка и проверка рН-метров проводится по стандартным буферным растворам, приведенным в табл. 1.

Различие между показанием прибора и номинальным значением рН буферного раствора не должно превышать 0,04 единицы рН.

Если рН контролируемого раствора отличается менее чем на единицу от рН стандартного буферного раствора, то достаточна проверка прибора по одному буферному раствору, величина рН которого лежит в том же диапазоне измерения, что и значения рН контролируемого раствора.

Если рН контролируемых растворов находятся в широких пределах, то проверку рН-метра следует производить по двум стандартным буферным растворам в соответствии с инструкцией.

При измерении рН контролируемых растворов отсчет величины рН по шкале прибора производят после того, как показания прибора примут установившееся значение. Время установления показаний определяется буферными свойствами и температурой раствора (обычно время установления показаний не превышает 2 мин).

Определение рН проводят при 25 +/-2 град.С, в противном случае необходимо сделать соответствующие поправки.

При измерении рН сильнокислых и сильнощелочных растворов при температурах, близких к 0 град.С, или при измерении рН растворов с очень малой буферной емкостью (например, дистиллированной воды) время установления показаний может достигать нескольких минут.

При измерении рН в неводных и смешанных растворителях, а также в некоторых коллоидных системах следует иметь в виду, что полученные значения рН являют условными.

Колориметрический метод измерения рН. Колориметрический метод определения рН основан на свойстве индикаторов изменять свою окраску в зависимости от активности ионов водорода в определенном интервале рН. Колориметрическое определение рН производят при помощи индикаторов (табл. 2) и стандартных буферных растворов.

Сначала определяют приблизительную величину рН испытуемого раствора с помощью универсального индикатора (см. «Индикаторы», применяемые при объемных определениях), для чего 2 мл испытуемого раствора смешивают в маленькой фарфоровой чашке с 5 каплями универсального индикатора и полученную окраску сравнивают с цветной шкалой.

После приближенного определения рН испытуемого раствора выбирают 5-6 буферных растворов, пригодных для данной области рН и отличающихся друг от друга на 0,2. В одну из пробирок наливают 10 мл испытуемого раствора, в другие — выбранные буферные растворы. Во все пробирки прибавляют по 2-3 капли раствора индикатора и сравнивают окраску испытуемого раствора с окрасками буферных растворов.

рН испытуемого раствора равен рН буферного раствора, окраска которого совпадает с окраской испытуемого раствора.

Индикатор следует выбирать таким образом, чтобы предполагаемая величина рН попала в центральную часть интервала перехода окраски индикатора. Концентрация индикатора в испытуемом и буферном растворах должна быть одинаковой.

Потенциометрический метод имеет преимущества по сравнению с колориметрическим, он более точен и имеет меньше ограничений, связанных с присутствием в растворе окислителей или восстановителей, с белковой или солевой ошибками. Потенциометрический метод в отличие от колориметрического может применяться для определения рН в окрашенных, мутных или гелеобразных растворах.

Приготовление исходных веществ и буферных растворов, представленных в табл. 1 и 2. Буферные растворы, приведенные в табл. 1, приготавливают из реактивов квалификации «Для рН-метрии» по ГОСТу 8.135-74.

Для приготовления буферных растворов, приведенных в табл. 1 и 2, могут использоваться также реактивы квалификации х.ч. и ч.д.а. В случае применения реактивов квалификации х.ч. и ч.д.а. поступают, как указано ниже.

Таблица 2

Область рН 1,2-2,2

Область рН 2,2-3,8

Область рН 4,0-6,2

Область рН 5,8-8,0

Область рН 7,8-10,0

Область рН 10,0-11,4

Примечание. Приведенные в табл. 2 значения рН воспроизводимы с точностью рН до +/- 0,05 при 25 град. С.

1. Раствор тетраоксалата калия КН3(С204)2 х 2Н2О (0,05 моль/л). Тетраоксалат калия (х.ч., ч.д.а.) дважды перекристаллизовывают из воды и сушат на воздухе при температуре не выше 50 град.С в течение суток. 12,709 г перекристаллизованного тетраоксалата калия растворяют в воде и доводят объем раствора водой до 1 л.

2. Насыщенный при 25 град. С раствор гидротартрата калия КНС4Н4О6 (около 0,034 моль/л). Гидротартрат калия (ч.д.а.) по ГОСТу 3654-79 перекристаллизовывают из воды и сушат при температуре 105 град. С до постоянной массы. Перекристаллизованный гидротартрат калия встряхивают с дистиллированной водой в течение получаса при 25 град. С. Нерастворившуюся часть отфильтровывают.

3. Раствор гидрофталата калия КНС8Н4О4 (0,05 моль/л). Гидрофталат калия (ч.д.а.) перекристаллизовывают из воды, сушат при температуре не выше 125 град. С до постоянной массы. 10,211 г перекристаллизованного гидрофталата калия растворяют в воде и доводят объем раствора водой до 1 л.

4. Раствор гидрофталата калия KHC8H4O4 (0,2 моль/л). 40,846 г гидрофталата калия, перекристаллизованного, как указано выше, растворяют в воде и доводят объем раствора водой до 1 л.

5. Раствор однозамещенного фосфата калия КН2РО4 (х.ч., ч.д.а.) (0,025 моль/л) по ГОСТу 4198-75 и раствор двузамещенного фосфата натрия Na2HPO4 (0,025 моль/л) по ГОСТу 4172-76 (х.ч., ч.д.а.). Указанные соли очищают трехкратной перекристаллизацией из воды. Однозамещенный фосфат калия высушивают при 110 град. С, двузамещенный фосфат натрия — при 130 град. С до постоянной массы. 3,402 г безводного однозамещенного фосфата калия и 3,548 г безводного двузамещенного фосфата натрия растворяют в воде и доводят объем раствора водой до 1 л.

6. Раствор однозамещенного фосфата калия КН2РО4 (0,2 моль/л). 27,218 г очищенного, как указано выше, безводного однозамещенного фосфата калия растворяют в воде и доводят объем раствора водой до 1 л.

7. Раствор тетрабората натрия (буры) Na2B4O7 х 10 Н2О (0,01 моль/л). Буру (х.ч., ч.д.а.) по ГОСТу 4199-76 дважды перекристаллизовывают из воды, растворяя при температуре не выше 60 град. С. Кристаллы отсасывают на воронке Бюхнера, промывают небольшим количеством холодной воды, затем сушат на воздухе в течение 2-3 дней. 3,814 г перекристаллизованной буры растворяют в воде и доводят объем раствора водой до 1 л.

8. Раствор борной кислоты Н3ВО3 с хлоридом калия KCl (0,2 моль/л). Борную кислоту (х.ч., ч.д.а.) по ГОСТу 9656-75 дважды перекристаллизовывают из воды и сушат в сушильном шкафу при температуре не выше 70 град. С до постоянной массы. 12,365 г перекристаллизованной борной кислоты и 14,911 г хлорида калия (х.ч.) по ГОСТу 4234-77 растворяют в воде и доводят объем раствора водой до 1 л.

9. Раствор хлорида калия КСl (0,2 моль/л). 14,911 г хлорида калия (х.ч.) по ГОСТу 4234-77 растворяют в воде и доводят объем раствора водой до 1 л.

10. Насыщенный при 25 град. С раствор гидроокиси кальция Са(ОН)2. Гидроокись кальция (х.ч.) по ГОСТу 9262-77 встряхивают в течение часа с дистиллированной водой при 25 град. С и после отстаивания фильтруют.

11. Раствор хлористоводородной кислоты НСl (0,2 моль/л) и раствор едкого натра NaOH (0,2 моль/л). Готовят из растворов 1 моль/л.

12. Раствор гидрокарбоната натрия NaHCO3 (0,025 моль/л) и раствор карбоната натрия Na2CO3 (0,025 моль/л). Гидрокарбонат натрия (х.ч.) по ГОСТу 4201-79 сушат в эксикаторе над силикагелем, предварительно проактивированном при 120 град. С в течение часа, до постоянной массы. Карбонат натрия (х.ч.) по ГОСТу 83-79 сушат при 300 град. С до постоянной массы. 2,100 г гидрокарбоната и 2,649 г карбоната натрия растворяют в достаточном количестве воды и доводят объем раствора водой до 1 л.

13. Раствор буры Na2B4O7 х 10 H20 (0,05 моль/л). 19,068 г перекристаллизованной буры (см. п. 7) растворяют в воде и доводят объем раствора водой до 1 л.

Примечание. Буферные растворы хранят в хорошо закрытых склянках нейтрального стекла в течение 3 мес. При образовании осадков и видимых изменений буферные растворы не применяются.

ЭЛЕКТРОМЕТРИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ТИТРОВАНИЯ

Потенциометрическое титрование

Потенциометрическим титрованием называется способ определения эквивалентного объема титранта путем измерения в процессе титрования электродвижущей силы (э.д.с.) специально подобранной электродной пары.

Электродная пара состоит из индикаторного электрода и электрода сравнения.

Индикаторный электрод выбирают таким образом, чтобы его потенциал зависел от концентрации ионов, принимающих участие или образующихся в процессе титрования. Потенциал электрода сравнения во время титрования должен сохранять постоянную величину.

Как правило, электродную пару при титровании погружают в анализируемый раствор. Однако в тех случаях, когда ионы, диффундирующие из электрода сравнения, могут помешать проведению титрования, контакт электрода сравнения с анализируемым раствором осуществляется через электролитический мост.

Последний представляет собой П-образную трубку, заполненную раствором электролита, ионы которого не мешают проведению титрования. Один конец трубки, снабженный пришлифованной пробкой или пористой мембраной, погружают в анализируемый раствор, а другой в стакан с насыщенным водным раствором хлорида калия, в который погружен электрод сравнения. При проведении потенциометрического титрования в неводных средах электролитический мост или электрод сравнения заполняют растворами хлоридов калия или лития в соответствующих неводных растворителях.

При проведении анализа титрованный раствор прибавляют из бюретки равными объемами при постоянном перемешивании. Вблизи точки эквивалентности прибавляют по 0,1 или 0,05 мл и после каждого прибавления измеряют э.д.с.

Измерение э.д.с., возникающей за счет разности потенциалов между индикаторным электродом и электродом сравнения, осуществляется с помощью высокоомных потенциометров (рН-метров).

Величина э.д.с. особенно сильно изменяется вблизи точки эквивалентности, абсолютное значение отношения изменения э.д.с. («ДЕЛЬТА»Е) к приращению объема прибавляемого титранта («ДЕЛЬТА»V) в этой точке будет максимальным.

Результаты титрования могут быть представлены графически, а полученная кривая использована для определения точки эквивалентности методом касательных, как показано на рис. 10 <*>.

<*> Рис. 10. Кривая потенциометрического титрования.

V, экв — эквивалентный объем титранта; V, мл — объем титранта в миллилитрах. На оси ординат — электродвижущая сила (мВ); на оси абсцисс — объем титранта (мл). (Рисунок не приводится).

Точка эквивалентности может быть также определена расчетным «ДЕЛЬТА»Е путем по максимальному значению --------- и соответственно «ДЕЛЬТА»V

         ┌ "ДЕЛЬТА"Е ┐
"ДЕЛЬТА" │ --------- │, как указано в табл. 1 и формуле расчета.
         └ "ДЕЛЬТА"V ┘

Эквивалентный объем титранта (Vэкв) вычисляют по формуле:

                                    AV1
           Vэкв = V1 + (V2 - V1) ---------,
                                 AV1 - AV2

где V1 — объем титранта, соответствующий последнему положительному (отрицательному) значению величины AV; V2 — объем титранта, соответствующий первому отрицательному (положительному) значению величины AV.

Таблица 1

Пример: 720

       V    = 5,20 + (5,30 - 5,20) ------------- = 5,26 мл.
        экв                        720 - (- 450)

Потенциометрическое титрование может быть использовано для индикации точки эквивалентности при количественном определении методами нейтрализации, осаждения, комплексообразования, окисления — восстановления и т.п. При этом выбор электродной системы зависит от типа аналитической реакции (табл. 2).

Метод потенциометрического титрования может быть применен также в случае титрования окрашенных и мутных растворов.

Таблица 2

различных методов титрования

(метод титрования «до полного прекращения тока»)

    Метод основан  на  использовании  пары   идентичных   инертных
электродов (Pt,  Au),  находящихся под небольшим напряжением.  При

этом через ячейку протекает ток, если в растворе имеется обратимая — окислительно — восстановительная пара (например, J /2J ), 2

концентрации компонентов которой  достаточны  для  реализации  как
катодного,  так  и  анодного  процессов  при  условии  энергичного

перемешивания раствора: _ ох + е --> red (на катоде); <--

                      _
               red - е --> ох (на аноде).
                       <--

Для определения конечной точки титрования платиновые электроды, находящиеся в ячейке, подключают к электрической схеме, представленной на рис. 11 <*>. Схема состоит из потенциометра, подключенного к источнику постоянного напряжения. С потенциометра напряжение, необходимое для титрования (обычно 0,05-0,25 В), подают на электроды через чувствительный микроамперметр. Схема может быть модифицирована путем введения в схему дополнительного сопротивления, показанного на схеме пунктиром. При этом измерение тока через схему заменяют измерением падения напряжения на ячейке или дополнительном сопротивлении с помощью высокоомного вольтметра или соответствующей электронной схемы.

<*> Рис. 11. Электрическая схема амперометрического титрования с двумя индикаторными электродами. (Рисунок не приводится).

Точку эквивалентности при амперометрическом титровании с двумя индикаторными электродами находят по значительному увеличению тока через ячейку, продолжающемуся не менее 30 с после добавления последней порции реагента. Кроме того, точку эквивалентности можно находить графически по зависимости силы тока, протекающего через ячейку, от объема добавленного реагента. В этом случае методика расчета совпадает с методикой нахождения точки эквивалентности по зависимости э.д.с. электродной системы от объема реагента, изложенной выше в разделе «Потенциометрическое титрование».

Амперометрическое титрование с двумя индикаторными электродами в фармакопейном анализе наиболее часто применяется при проведении йодометрического и нитритометрического титрования, а также при определении воды по методу К. Фишера.

Примечание. Платиновые электроды нуждаются в периодической очистке, для чего их опускают на 30 мин в кипящую концентрированную азотную кислоту, содержащую небольшое количество хлористого железа, после чего промывают водой.

ТИТРОВАНИЕ В НЕВОДНЫХ РАСТВОРИТЕЛЯХ

Метод кислотно — основного титрования в неводных растворителях применяется для количественного определения веществ, представляющих собой кислоты, основания или соли, титрование которых в воде затруднено или невозможно из-за слабых кислотно — основных свойств или малой растворимости.

В неводных растворителях резко меняются кислотно — основные свойства различных веществ. В зависимости от растворителя одно и то же вещество может быть кислотой, основанием или вообще не проявлять кислотно — основных свойств.

    Возможность и   точность   кислотно   -  основного  титрования
индивидуальных  веществ   в   данном   растворителе   определяются
величиной константы титрования (К ), которая  зависит  от  ионного

                             Т

произведения среды   (Ki),   в   которой   проходит  титрование, и
константы  диссоциации   титруемого  вещества  в  этой среде  (К )

                                                            А

(отщепление протона). Для случая титрования  кислот  К  = Кi / К ,
                                                      Т         А
для случая титрования оснований  К = К . При раздельном титровании
                                  Т   А
смесей двух  кислот  или  двух  оснований   константы   титрования
соответственно  выражаются  уравнениями: К = К     / К    ,    или
                                          Т   А(2)    А(1)
К  = К     / К     ,  где  индексы  1  и  2  обозначают    порядок
 Т    А(1)    А(2)

нейтрализации.

    Во всех четырех случаях условия титрования тем лучше,      чем
меньше величина К , что и определяет выбор  среды  для титрования.

             Т

Значения величины Ki для ряда растворителей и К для некоторых А веществ приведены в табл. 2, 3, 4.

К соединениям, которые могут титроваться как кислоты (случай 1), относятся: карбоновые кислоты, фенолы, барбитураты, сульфонамиды, аминокислоты и др. К соединениям, которые могут титроваться как основания (случай 2), относятся: амины, азотсодержащие гетероциклические соединения, амиды, четвертичные аммониевые основания и др.

Наилучшие условия титрования для слабых кислот достигаются в основных неводных растворителях, таких, как пиридин, диметилформамид; для слабых оснований — в кислых неводных растворителях, таких, как уксусная кислота и уксусный ангидрид.

Соли органических и некоторых минеральных кислот могут быть определены так же, как основания титрованием в кислых растворителях.

В случае титрования солей галогеноводородных кислот перед титрованием прибавляют раствор ацетата окисной ртути для связывания ионов галогенов в малодиссоциирующие соединения. При использовании уксусного ангидрида в качестве растворителя возможно титрование солей галогеноводородных кислот, преимущественно хлоридов, без прибавления ацетата окисной ртути.

Для раздельного титрования смесей кислот или смесей оснований (случаи 3 и 4) используют дифференцирующие растворители, т.е. растворители с величиной рКi, преимущественно превышающей 15, не обладающие выраженными кислотно — основными свойствами, такие, как кетоны, нитрилы, нитрометан.

Таблица 1

Примечание. При работе с уксусным ангидридом недопустимо смешивание его с водой и спиртом.

В ряде случаев для титрования применяют смеси неводных растворителей с апротонными растворителями: бензолом, хлороформом и др., присутствие которых уменьшает ионное произведение среды (Кi), что может способствовать улучшению условий титрования.

Титрование в неводных растворителях может быть проведено как с индикатором, так и потенциометрически с использованием в качестве индикаторного стеклянного или других обратимых к протону электродов.

При титровании в основных растворителях следует принимать меры для защиты титруемого раствора и титранта от двуокиси углерода, содержащейся в воздухе. Титрование лучше проводить в атмосфере инертного газа.

В табл. 1 приведены наиболее часто применяемые неводные растворители, индикаторы и титранты.

Таблица 2

при температуре 20-25 град. С

ПРИЛОЖЕНИЕ

Титрованные растворы

Раствор хлорной кислоты (0,1 моль/л)

НСlО4 М.м. 100,46

1 мл раствора содержит 0,01005 г хлорной кислоты.

Приготовление. 8,2 мл 72% или 11,7 мл 57% водного раствора хлорной кислоты смешивают с 500 мл ледяной уксусной кислоты в мерной колбе вместимостью 1 л. Колбу помещают в холодную воду и прибавляют постепенно при помешивании уксусный ангидрид в количестве 32 или 45 мл соответственно. После охлаждения объем раствора доводят ледяной уксусной кислотой до 1 л и оставляют на 24 ч. Содержание воды определяют по методу К. Фишера, если необходимо, прибавлять воду или уксусный ангидрид до получения содержания воды в количестве от 0,01 до 0,2% и оставляют на 24 ч.

Установка титра. Около 0,15 г (точная навеска) гидрофталата калия, предварительно тонко измельченного и высушенного при 120 град. С в течение 2 ч, растворяют в 20 мл ледяной уксусной кислоты и титруют приготовленным раствором хлорной кислоты в присутствии 2 капель раствора кристаллического фиолетового до перехода фиолетовой окраски в голубовато — зеленую.

Параллельно проводят контрольный опыт.

Поправочный коэффициент вычисляют по первому способу, где Т = 0,02042.

Примечание. Если раствор с поправочным коэффициентом, установленным при температуре t1, применяют при температуре t2, то вводят температурную поправку. Для этого измеренный объем раствора хлорной кислоты, израсходованный на титрование анализируемого раствора, приводят к температуре t1 путем умножения на [1 + + («ДЕЛЬТА»t х 0,001)], где «ДЕЛЬТА»t = t2 — t1.

Раствор хлорной кислоты (0,05 моль/л)

1 мл раствора содержит 0,005025 г хлорной кислоты.

Приготовление. 50 мл раствора хлорной кислоты (0,1 моль/л) точно отмеривают из бюретки в мерную колбу вместимостью 100 мл и доводят объем раствора ледяной уксусной кислотой до метки.

Установка титра — как описано при установке титра раствора 0,1 моль/л. Навеску гидрофталата калия берут около 0,08 г (точно навеска) Т = 0,01021.

Таблица 3

    Величины рК  кислот в различных растворителях (рК  = - lgK )
               А                                     А        A

Продолжение таблицы

Примечание. I — первая константа.

Таблица 4

 Величины рК  оснований в различных растворителях (рК  = рКi - рК  = рК )
            А                                        А           В     Т

Продолжение таблицы

Примечание. Все данные, представленные в таблице, относятся к основаниям лекарственных веществ.

Раствор хлорной кислоты (0,02 моль/л)

1 мл раствора содержит 0,002009 г хлорной кислоты.

Приготовление. 20 мл раствора хлорной кислоты (0,1 моль/л) помещают в мерную колбу вместимостью 100 мл и доводят объем раствора ледяной уксусной кислотой до метки.

Установка титра. Около 0,15 г гидрофталата калия (точная навеска), предварительно тонко измельченного и высушенного при 120 град. С в течение 2 ч, помещают в мерную колбу вместимостью 100 мл, растворяют в ледяной уксусной кислоте и доводят объем раствора той же кислотой до метки.

К 10 мл полученного раствора прибавляют 15 мл ледяной уксусной кислоты и титруют, как в случае раствора 0,1 моль/л. Поправочный коэффициент с учетом разведения вычисляют по первому способу, где Т = 0,004084.

Раствор хлорной кислоты (0,01 моль/л)

1 мл раствора содержит 0,001005 г хлорной кислоты.

Приготовление. 10 мл раствора хлорной кислоты (0,1 моль/л) точно отмеривают из бюретки в мерную колбу вместимостью 100 мл и доводят объем раствора ледяной уксусной кислотой до метки.

Установка титра. Около 0,15 г гидрофталата калия (точная навеска), предварительно тонко измельченного и высушенного при 120 град. С в течение 2 ч, помещают в мерную колбу вместимостью 100 мл, растворяют в ледяной уксусной кислоте и доводят объем раствора той же кислотой до метки. К 5 мл полученного раствора прибавляют 15 мл ледяной уксусной кислоты и титруют как в случае раствора (0,1 моль/л). Поправочный коэффициент с учетом разведения вычисляют по первому способу, где Т = 0,002042.

Раствор хлорной кислоты в нитрометане (0,1 моль/л)

1 мл раствора содержит 0,01005 г хлорной кислоты.

Приготовление. 8,2 мл 72% или 11,7 мл 57% водного раствора хлорной кислоты помещают в мерную колбу вместимостью 1 л и доводят объем раствора нитрометаном до метки.

Установка титра. Около 0,15 г (точная навеска) гидрофталата калия растворяют в 20 мл ледяной уксусной кислоты и титруют приготовленным раствором хлорной кислоты в присутствии 2 капель раствора кристаллического фиолетового до перехода фиолетовой окраски в голубовато — зеленую.

Параллельно проводят контрольный опыт.

Поправочный коэффициент вычисляют по первому способу, где Т = 0,02042.

Раствор хлорной кислоты в нитрометане (0,05 моль/л)

1 мл раствора содержит 0,005025 г хлорной кислоты.

Приготовление. 50 мл раствора хлорной кислоты (0,1 моль/л) в нитрометане точно отмеривают из бюретки в мерную колбу вместимостью 100 мл и доводят объем раствора нитрометаном до метки.

Установка титра — как описано при установке титра раствора хлорной кислоты (0,1 моль/л) в нитрометане. Навеску гидрофталата калия берут около 0,08 г (точная навеска), где Т = 0,01021.

Раствор хлорной кислоты в метиловом спирте (0,1 моль/л)

1 мл раствора содержит 0,01005 г хлорной кислоты.

Приготовление. 8,2 мл 72% или 11,7 мл 57% водного раствора хлорной кислоты помещают в мерную колбу вместимостью 1 л и доводят объем раствора метиловым спиртом до метки. При необходимости используют метиловый спирт, очищенный от карбонилсодержащих соединений.

Установка титра. Около 0,1 г (точная навеска) салицилата натрия, предварительно дважды перекристаллизованного из 95% спирта и высушенного до постоянной массы, растворяют в 10 мл метилового спирта, прибавляют равный объем ацетона, 2 капли раствора тимолового синего в метиловом спирте и титруют приготовленным раствором хлорной кислоты до перехода окраски от желтой к розовой.

Параллельно проводят контрольный опыт.

Поправочный коэффициент вычисляют по первому способу, где Т = 0,01601.

Примечание. Допускается при установке титра растворов хлорной кислоты использовать в качестве установочного вещества дифенилгуанидин.

и бензола (0,1 моль/л)

1 мл раствора содержит 0,0040 г едкого натра.

Приготовление. 4,6 г едкого натра помещают в мерную колбу вместимостью 1 л и растворяют в 100 мл метилового спирта. Раствор доводят бензолом и метиловым спиртом до 1 л, прибавляя их попеременно при помешивании до образования прозрачного раствора. Соотношение метилового спирта и бензола при приготовлении раствора должно быть примерно 1:4.

Примечание. В случае получения непрозрачного раствора его оставляют на 12 ч, после чего прозрачную жидкость быстро сливают с осадка.

Установка титра. Около 0,1 г (точная навеска) бензойной кислоты растворяют в 20 мл диметилформамида, нейтрализованного непосредственно перед титрованием по тимоловому синему в диметилформамиде и титруют приготовленным раствором едкого натра в присутствии того же индикатора до перехода окраски от желтой к синей. Поправочный коэффициент вычисляют по первому способу, где Т = 0,01221. Титр раствора устанавливают каждый раз перед применением.

Примечание. Установку титра следует проводить в тщательно закрытых сосудах для титрования. Лучше титрование проводить в атмосфере инертного газа.

Раствор метилата натрия (0,1 моль/л)

1 мл раствора содержит 0,005402 г метилата натрия.

Приготовление. Около 2,5 г свежеочищенного от окисной пленки металлического натрия малыми порциями прибавляют к 150 мл метилового спирта в мерной колбе вместимостью 1 л. Колбу с метиловым спиртом охлаждают в ледяной воде. После полного растворения металла объем раствора доводят бензолом или толуолом до метки, постепенно помешивая.

Установку титра проводят так же, как в случае раствора едкого натра (0,1 моль/л) в смеси метилового спирта и бензола. Титр раствора устанавливают каждый раз перед применением.

Примечание. Установку титра проводят в тщательно закрытых сосудах для титрования. Титрование лучше проводить в атмосфере инертного газа.

Раствор гидроокиси тетраэтиламмония (0,1 моль/л)

1 мл раствора содержит 0,014726 г гидроокиси тетраэтиламмония.

Приготовление. 30 г йодида тетраэтиламмония растворяют в 200 мл метилового спирта и встряхивают в течение часа с 25 г тонко измельченной окиси серебра в склянке с притертой пробкой. По окончании встряхивания центрифугируют несколько миллилитров смеси и раствор испытывают на присутствие йодид-ионов (проба с нитратом серебра в азотнокислой среде). В случае образования осадка йодида серебра к основному раствору прибавляют еще 5 г окиси серебра и снова встряхивают 30 мин. По окончании реакции осадок йодида серебра отфильтровывают через стеклянный фильтр № 4. Реакционную колбу споласкивают тремя порциями по 50 мл сухого бензола, бензольный раствор фильтруют через тот же фильтр и прибавляют к фильтрату. Затем фильтрат помещают в мерную колбу вместимостью 1 л и доводят объем раствора бензолом до метки. Раствор хранят в склянке, снабженной поглотительной трубкой, заполненной натронной известью или аскаритом для предохранения раствора от влаги воздуха и углекислоты.

Установка титра. Около 0,1 г (точная навеска) бензойной кислоты растворяют в смеси 5 мл метилового спирта и 20 мл ацетона, нейтрализованных непосредственно перед титрованием по тимоловому синему в метиловом спирте, и титруют приготовленным раствором гидроокиси тетраэтиламмония до получения отчетливого синего окрашивания или потенциометрически со стеклянным электродом. Поправочный коэффициент вычисляют по первому способу, где Т = 0,01221.

Примечание. Установку титра проводят в тщательно закрытых сосудах для титрования. Титрование лучше проводить в атмосфере инертного газа.

Индикаторы

п-Диметиламиноазобензол (ч.д.а.)

С14Н15N3 М.м. 225,30

Желтый кристаллический порошок или желтые пластинки. Практически нерастворим в воде, растворим в 95% спирте, бензоле, хлороформе, эфире, разведенных минеральных кислотах.

Переход окраски от оранжево — красной к желтой в пределах рН от 2,9 до 4,0.

Раствор индикатора. 0,1 г растертого индикатора растворяют в 95% спирте и доводят объем раствора 95% спиртом до 100 мл.

Раствор индикатора в бензоле. 0,1 г индикатора растворяют в бензоле и доводят объем раствора бензолом до 100 мл.

Гексаметил-п-розанилин — хлорид (ч.д.а.)

C25H30ClN3 М.м. 408,0

Бронзовые блестящие кристаллы или кристаллический порошок темно — зеленого цвета. Растворим в воде, 95% спирте и ледяной уксусной кислоте.

Переход окраски при неводном титровании от фиолетовой (щелочная) через сине — зеленую (нейтральная) к желтовато — зеленой (кислая).

Раствор индикатора в ледяной уксусной кислоте. 0,1 г индикатора растворяют в ледяной уксусной кислоте и доводят объем раствора той же кислотой до 100 мл.

4-Диметиламино-2-карбоксиазобензол (ч.д.а.)

C15H15N3O2 М.м. 269,29

Блестящие красно — фиолетовые кристаллы или красно — бурый кристаллический порошок. Мало растворим в воде, трудно растворим в 95% спирте, легко — в кипящем 95% спирте, растворим в растворах едких и углекислых щелочей.

Переход окраски от красной к желтой в пределах рН от 4,2 до 6,3.

Растворы индикатора. 1. 0,1 г растертого индикатора растворяют в 60 мл 95% спирта и доводят объем тем же спиртом до 100 мл.

2. 0,1 г индикатора растворяют в ступке с 7,4 мл раствора едкого натра (0,05 моль/л) и после его растворения доводят объем раствора свежепрокипяченной и охлажденной водой до 250 мл.

4-Диметиламиноазобензол-4'-сульфонат натрия

C14H14N3NaO3S М.м. 327,34

Кристаллический порошок оранжевого, иногда с коричневатым оттенком цвета. Трудно растворим в воде, легко — в горячей воде; практически нерастворим в 95% спирте.

Переход окраски от красной через оранжевую к желтой в пределах рН от 3,0 до 4,4.

Раствор индикатора. 0,1 г растертого индикатора растворяют в воде и доводят объем раствора водой до 100 мл.

Насыщенный раствор индикатора в ацетоне. К 0,025 г индикатора прибавляют 100 мл ацетона и время от времени встряхивают, через один час фильтруют.

с преобладанием пентаметил-п-розанилин — хлорида (ч.д.а.)

C24H28ClN3 М.м. 393,96

Темно — зеленый порошок с металлическим блеском. Растворим в воде и 95% спирте.

Переход окраски от желтой к зеленой в пределах рН от 0,1 до 1,5 и от зеленой к фиолетовой в пределах рН от 1,5 до 3,2.

Раствор индикатора. 0,1 г индикатора растворяют в воде и доводят объем раствора водой до 100 мл.

Раствор индикатора в ледяной уксусной кислоте. 0,1 г индикатора растворяют в ледяной уксусной кислоте и доводят объем раствора той же кислотой до 100 мл. Раствор применяют свежеприготовленным.

Тимолосульфофталеин (ч.д.а.)

C27H30O5S М.м. 466,6

Коричневый кристаллический порошок. Трудно растворим в воде с образованием раствора, окрашенного в желтый цвет, переходящий при нагревании в красный. Растворим в 95% спирте, эфире и ледяной уксусной кислоте, легко растворим в разведенных растворах щелочей с образованием растворов темно — синего цвета.

Переход окраски от красной к желтой в пределах рН от 1,2 до 2,8 и от желтой к синей в пределах рН от 8,0 до 9,6.

Раствор индикатора. 0,1 г индикатора растирают в ступке с 4,3 мл раствора едкого натра (0,05 моль/л) и после его растворения доводят объем раствора свежепрокипяченной и охлажденной водой до 200 мл.

Раствор индикатора в метиловом спирте. 0,3 г индикатора растворяют в метиловом спирте и доводят объем раствора метиловым спиртом до 100 мл.

Раствор индикатора в диметилформамиде. 1 г тимолового синего растворяют в диметилформамиде и доводят объем раствора диметилформамидом до 100 мл.

4-(Фениламино)-азобензол-4'-сульфонат калия (ч.д.а.)

C18H14KN3O3S М.м. 391,50

Коричневато — желтый с золотистым оттенком кристаллический порошок. Растворим в воде и 95% спирте.

Переход окраски от красной к желтой в пределах рН от 1,3 до 3,2.

Раствор индикатора. 0,1 г растертого индикатора растворяют в воде при нагревании на водяной бане и после охлаждения доводят объем раствора водой до 100 мл.

Раствор индикатора в метиловом спирте. К 0,2 г индикатора прибавляют 100 мл метилового спирта и время от времени взбалтывают (около 1 ч), после чего фильтруют.

Дибромтимолсульфофталеин (ч.д.а.)

C27H28Br2О5 М.м. 624,4

Белый мелкокристаллический порошок. Очень мало растворим в воде, легко — в 95% спирте, эфире, растворах едких и углекислых щелочей и растворе аммиака.

Переход окраски от желтой через зеленую к синей в пределах рН от 6,0 до 7,6.

Растворы индикатора. 1. 0,1 г растертого индикатора растворяют в 20 мл теплого 95% спирта и после охлаждения доводят объем раствора водой до 100 мл.

2. 0,1 г индикатора растирают в ступке с 3,2 мл раствора едкого натра (0,05 моль/л) и после его растворения доводят свежепрокипяченной охлажденной водой до 250 мл.

3. 1 г бромтимолового синего растворяют в диметилформамиде и доводят объем раствора диметилформамидом до 100 мл.

2-Метил-3-амино-7-диметиламинофеназоний — хлорид (ч.д.а.)

C15H17ClN4 М.м. 288,78

Блестящий черно — зеленый порошок. Легко растворим в воде.

Переход окраски от красной к желтой в пределах рН от 6,8 до 8,0.

Раствор индикатора. 0,1 г растертого индикатора растворяют в воде и доводят объем раствора водой до 100 мл.

Раствор индикатора в ледяной уксусной кислоте. 0,1 г индикатора растворяют в ледяной уксусной кислоте и доводят объем раствора той же кислотой до 100 мл.

Реактивы

Ацетон (ч.д.а.)

СН3СОСН3 М.м. 58,08

Прозрачная бесцветная, легко воспламеняющаяся жидкость с характерным запахом. Содержание основного вещества не менее 99,5%. Температура кипения от 55,5 до 56,6 град. С. Максимальное содержание примесей 0,001%. Плотность от 0,7900 до 0,7915.

В колбу вместимостью 25 мл наливают 10 мл испытуемого ацетона и помещают в водяную баню с температурой 15 град. С. Когда температура ацетона станет равной 15 град. С, прибавляют 0,2 мл свежеприготовленного раствора перманганата калия (0,001 моль/л) и перемешивают. В течение 30 мин должно сохраниться розовое окрашивание.

Смесь 25 мл ацетона с 25 мл воды должна оставаться прозрачной в течение 30 мин.

Ацетон, применяемый в качестве среды при титровании раствором хлорной кислоты, должен отвечать следующим дополнительным требованиям: на титрование 30 мл ацетона должно расходоваться не более 0,1 мл раствора хлорной кислоты (0,1 моль/л). В случае титрования с метиловым оранжевым в присутствии ацетата окисной ртути после прибавления последней к ацетону не должно появляться желтое окрашивание.

Диметилсульфоксид (х.ч.)

(CH3)2SO М.м. 78,13

Прозрачная бесцветная маслянистая жидкость, гигроскопична. Растворим в воде, 95% спирте, эфире, ацетоне. Температура кипения 189 град. С. Плотность от 1,100 до 1,103. Показатель преломления 1,4783. Температура затвердевания от 17 до 18,5 град. С.

Диметилформамид (х.ч.)

HCON(CH3)2 М.м. 73,10

Бесцветная прозрачная жидкость с характерным запахом. Смешивается с водой, 95% спиртом, бензолом, хлороформом. Содержание основного вещества не менее 99,9%. Температура кипения от 152,5 до 154 град. С. Плотность от 0,9470 до 0,9490. Содержание воды не более 0,05%. Диметиламина не более 0,002%. Муравьиной кислоты не более 0,002%. Нелетучий остаток не более 0,003%.

При титровании 10 мл диметилформамида переход окраски индикатора происходит от прибавления одной капли титранта.

2,4-Динитрофенилгидразин

C6H3(NO2)NH2 М.м. 198,14

Красный кристаллический порошок. Практически нерастворим в воде, мало растворим в 95% спирте, эфире, растворим в разбавленных кислотах. Температура плавления от 190 до 198 град. С.

Сульфатная зола не более 0,2%. Потеря в массе при высушивании не более 0,2%.

2,4-Динитрофенилгидразина раствор

1,5 г 2,4-динитрофенилгидразина растворяют в 20 мл 50% серной кислоты, разводят водой до 100 мл и фильтруют. Раствор должен быть свежеприготовленным.

Дифенилгуанидин

(C6H5NH)2C=NH М.м. 217,27

Бесцветные кристаллы, мало растворим в воде и эфире, растворим в бензоле. Температура плавления от 147 до 148 град. С.

Дихлорэтан (ч.д.а.)

C2H4Cl2 М.м. 98,96

Прозрачная бесцветная жидкость, несмешивающаяся с водой. Температурные пределы при 760 мм рт. ст., в которых должно отгоняться 95% препарата, от 83 до 84 град. С. Плотность от 1,2520 до 1,2535. Нелетучий остаток не более 0,002%. Свободный хлор не более 0,001%.

В две пробирки из бесцветного стекла, предварительно промытые концентрированной серной кислотой, наливают по 5 мл той же серной кислоты. В одну пробирку прибавляют 5 мл испытуемого дихлорэтана и встряхивают. Полученная окраска не должна превышать окраску серной кислоты.

Дихлорэтан, применяемый для неводного титрования, проверяют на устойчивость к бихромату калия: смесь 5 мл дихлорэтана с 25 мл раствора бихромата калия (0,0167 моль/л) и 12,5 мл разведенной серной кислоты кипятят с обратным холодильником 15 мин. После охлаждения прибавляют 10 мл раствора йодида калия и выделившийся йод титруют раствором тиосульфата натрия (0,1 моль/л). На 5 мл дихлорэтана должно расходоваться не более 1 мл раствора тиосульфата натрия (0,1 моль/л).

Калия гидрофталат (ч.д.а.)

КНС6Н4(СОО)2 М.м. 204,23

Бесцветные кристаллы или мелкокристаллический порошок. Растворим в воде, мало растворим в 95% спирте. Содержание калия гидрофталата от 99,8 до 100,2%. рН 5% водного раствора 4 +/-0,1.

Метилэтилкетон (ч.)

СН3СОС2Н5 М.м. 72,11

Бесцветная прозрачная жидкость, растворима в воде, смешивается во всех соотношениях с 95% спиртом, эфиром, хлороформом, бензолом. Температура кипения от 79 до 80,5 град. С. Нелетучий остаток не более 0,002%.

Муравьиная кислота (ч.д.а.)

НСООН М.м. 46,03

Бесцветная прозрачная жидкость с резким запахом, смешивается с водой во всех соотношениях. Растворима в 95% спирте и эфире. Содержание основного вещества не менее 99,7%. Температура кипения от 100 до 101 град. С. Температура кристаллизации не ниже 7,5 град. С. Плотность от 1,22 до 1,221. Содержание уксусной кислоты не более 0,05% щавелевой — не более 0,005%. Нелетучий остаток не более 0,002 %.

Нитрометан (ч.)

CH3NO2 М.м. 61,04

Прозрачная бесцветная жидкость со своеобразным запахом, напоминающим горький миндаль. Смешивается с 95% спиртом и эфиром, мало растворим в воде. Температура кипения 101 град. С. Плотность от 1,130 до 1,132. Показатель преломления от 1,382 до 1,383. При нагревании нитрометана выше 100 град. С под давлением, особенно в присутствии окисляющих веществ, следует соблюдать осторожность, так как иногда при этом происходит взрыв.

Пиридин (ч.д.а.)

C6H5N М.м. 79,10

Бесцветная подвижная жидкость с характерным запахом, гигроскопична. Смешивается во всех соотношениях с водой, 95% спиртом, эфиром, хлороформом. Легко воспламеняется. Содержание пиридина 99,0%. Температура кипения от 114 до 116 град. С. Плотность от 0,982 до 0,985. Содержание воды не более 0,1%.

Высушивание пиридина проводят следующим образом. К 1 л пиридина прибавляют 50 г сульфата натрия, предварительно высушенного при температуре от 100 до 110 град. С и охлаждавшегося в эксикаторе. После 10-минутного встряхивания и настаивания фильтруют в перегонную колбу и перегоняют. Сохраняют в склянках с притертыми пробками в защищенном от света месте.

Ртути окисной ацетат (ч.д.а.)

Hg(CH3COO)2 М.м. 318,68

Бесцветные кристаллы, легко растворимые в воде, растворимые в 95% спирте и уксусной кислоте. Ядовит.

Содержание ртути окисной ацетата не менее 97,0%.

Около 0,5 г препарата (точная навеска) растворяют в 50 мл воды, прибавляют 5 мл разведенной азотной кислоты и титруют раствором роданида аммония (0,1 моль/л) до перехода светло — зеленого окрашивания в желтоватое (индикатор — железоаммониевые квасцы).

1 мл раствора роданида аммония (0,1 моль/л) соответствует 0,01593 г Hg(CH3COO)2.

Остаток после прокаливания не более 0,02%. Хлоридов не более 0,013%, сульфатов не более 0,005%. Железа не более 0,001%.

Ртути окисной ацетата раствор

5 г ацетата окисной ртути помещают в мерную колбу вместимостью 100 мл и растворяют в теплой ледяной уксусной кислоте. После охлаждения объем раствора доводят ледяной уксусной кислотой до метки. Сохраняют в склянках оранжевого стекла в защищенном от света месте.

Спирт метиловый, очищенный от карбонилсодержащих примесей

1 л метилового спирта нагревают три часа с 10 г 2,4-динитрофенилгидразина и 2 мл концентрированной хлористоводородной кислоты с обратным холодильником на кипящей водяной бане. Затем метиловый спирт два раза перегоняют на колонке, собирая фракцию, кипящую при 64,5 град. С.

Примечание. Проверка на отсутствие альдегидов: к 25 мл метилового спирта в колбе вместимостью 300 мл прибавляют 75 мл раствора 2,4-динитрофенилгидразина, нагревают на водяной бане с обратным холодильником 24 ч, спирт отгоняют, разводят до 200 мл 2% раствором серной кислоты и оставляют на 24 ч. Не должны образовываться кристаллы.

Тетраэтиламмоний — йодид (ч.)

(C2H5)4 NI М.м. 257,16

Белые прозрачные кристаллы без запаха. Легко растворим в воде, трудно растворим в 95% спирте. Водные растворы имеют нейтральную реакцию. Температура разложения 250 град. С.

Уксусная кислота ледяная (х.ч.)

СН3СООН М.м. 60,05

Температура кипения от 118 до 119 град. С.

Содержание уксусной кислоты не менее 99,8%.

В коническую колбу вместимостью 100 мл с притертой пробкой наливают 10 мл воды, прибавляют около 2 г (точная навеска) испытуемой уксусной кислоты и титруют раствором едкого натра (1 моль/л) до слабо — розового окрашивания (индикатор — фенолфталеин).

1 мл раствора едкого натра (1 моль/л) соответствует 0,06005 г СН3СООН.

Нелетучий остаток не более 0,001%. Хлоридов не более 0,0002%. Сульфатов не более 0,0003%. Тяжелых металлов не более 0,0002%. Железа не более 0,0002%.

2 мл испытуемой кислоты (с точностью до 0,1 мл) помещают в колбу, прибавляют 10 мл воды и 0,1 мл раствора перманганата калия (0,1 моль/л). Розовое окрашивание должно сохраняться в течение 30 мин.

Ледяная уксусная кислота, применяемая в качестве растворителя при неводном титровании, должна выдерживать следующее дополнительное испытание.

10 мл испытуемой кислоты (с точностью до 0,1 мл) помещают в колбу, прибавляют 10 мл концентрированной серной кислоты, смесь охлаждают до температуры 5 град. С, прибавляют 1 мл 5% раствора бихромата калия и перемешивают. Одновременно готовят контрольный раствор, для чего в колбу прибавляют 10 мл воды, 10 мл концентрированной серной кислоты, 1 мл 5% раствора бихромата калия и перемешивают. Испытуемый и контрольный растворы оставляют на 30 мин. Затем к обоим растворам прибавляют по 50 мл воды, перемешивают и охлаждают до комнатной температуры. По охлаждении к растворам прибавляют по 2 г йодида калия и выделившийся йод титруют раствором тиосульфата натрия (0,1 моль/л) до обесцвечивания раствора.

Разность между количеством тиосульфата натрия, пошедшего на титрование испытуемого и контрольного растворов, не должна быть более 0,4 мл.

Уксусный ангидрид (ч.д.а.)

(СН3СО)2О М.м. 102,09

Бесцветная прозрачная жидкость с резким запахом. В водных растворах быстро гидролизуется, образуя уксусную кислоту. Содержание уксусного ангидрида не менее 99,0%. Температура кипения от 138 до 141 град. С. Плотность от 1,0790 до 1,0820. Хлоридов не более 0,0001%. Сульфатов не более 0,0005%. Тяжелых металлов не более 0,0001%. Нелетучий остаток не более 0,002%.

Хлорная кислота, 72% и 57% водные растворы (х.ч.)

HClO4 М.м. 100,46

Бесцветная или со слабым желтоватым оттенком прозрачная жидкость. Плотность около 1,7 и 1,5 соответственно. Хлоридов не более 0,0002%. Сульфатов не более 0,001%. Железа не более 0,00015%. Окислителей не более 0,00025%. Тяжелых металлов не более 0,001%.

Около 2,5 г хлорной кислоты (точная навеска) растворяют в мерной колбе вместимостью 100 мл и доводят объем раствора водой до метки. 10 мл полученного раствора разбавляют 100 мл воды и титруют раствором едкого натра (0,1 моль/л) (индикатор — метиловый — оранжевый).

1 мл раствора едкого натра (0,1 моль/л) соответствует 0,01005 г хлорной кислоты.

Сохраняют в склянках с притертыми пробками вдали от горючих веществ.

Серебра окись (ч.)

Ag2О М.м. 231,74

Коричнево — черный тяжелый порошок без запаха. Практически нерастворим в воде, легко растворим в разведенной азотной кислоте и концентрированном растворе аммиака.

ЭЛЕКТРОФОРЕЗ

Электрофорез — метод анализа, основанный на способности заряженных частиц к передвижению во внешнем электрическом поле. Передвижение частиц при электрофорезе зависит от ряда факторов, основными из которых являются: напряженность электрического поля, величина электрического заряда, скорость и размер частицы, вязкость, рН и температура среды, а также продолжительность электрофореза. При электрофорезе на носителях (твердая среда) на подвижность и эффективность разделения дополнительное влияние оказывают: адсорбция, неоднородность вещества носителя и его ионообменные свойства, электроосмос и капиллярный эффект.

    Электрофоретическая подвижность      является       величиной,
характерной   для   данного   вещества.   Различают  абсолютную  и
относительную    электрофоретическую    подвижность.    Абсолютная

электрофоретическая подвижность измеряется в сантиметрах в секунду под влиянием градиента потенциала 1 В на 1 см и выражается в -1с — 1

кв. см х В       .  Относительная электрофоретическая  подвижность
есть отношение  подвижности  исследуемого  вещества  к подвижности

другого вещества, принятого за стандарт.

Существуют два различных метода электрофореза: фронтальный электрофорез, который проводят в свободной незакрепленной среде, и зональный электрофорез — в закрепленной среде (стабилизированная жидкость или носители). Они имеют единую аппаратурную схему: источник тока, камеру для электрофореза, два электрода, соединяющих камеру с источником тока, и аппаратуру для сбора и идентификации разделенных веществ. Для электрофореза используют как готовые наборы аппаратуры (универсальный прибор для иммуноэлектрофореза и электрофореза белков на бумаге и крахмале, набор для электрофореза в полиакриламидном геле венгерской фирмы «Реанал»), так и наборы, составляемые экспериментатором из отдельных приборов (универсальный источник питания УИП-1, двухлучевой регистрирующий микрофотометр ИФО-451 и др.).

Примерная схема проведения электрофореза:

• подготовка среды (носителя);
• нанесение веществ, подлежащих разделению;
• проведение электрофореза;
• обнаружение и количественная оценка разделенных веществ.

Электрофорез проводят в свободной незакрепленной среде в кювете, которая представляет собой разборный U-образный канал. В кювете создают четкую границу между исследуемой смесью веществ и буферным раствором. В процессе электрофореза первоначальная граница постепенно расходится на ряд границ по числу компонентов смеси.

Метод является единственным способом прямого определения абсолютной электрофоретической подвижности. Его применяют для веществ с высокой молекулярной массой, которые обладают слабой диффузией.

Зональный электрофорез проводят в закрепленной среде, роль которой состоит в стабилизации электрофоретических зон. В зависимости от среды и способа проведения зональный электрофорез имеет много вариантов.

Электрофорез в градиенте плотности. В качестве среды используют жидкость, стабилизированную добавлением глицерина, гликолей или сахарозы, создающих градиент плотности. Этой жидкостью, более тяжелой, чем фракционируемый раствор, заполняют внутреннюю трубку стеклянной охлаждаемой колонки. Дно трубки закрыто пористой стеклянной пластинкой. К обоим концам колонки присоединяют два электродных сосуда и проводят электрофорез.

Изоэлектрическое фокусирование. В качестве среды используют жидкость, в которой создают объединенный градиент плотности и рН. Градиент рН достигают прибавлением амфолитов, представляющих собой готовую смесь алифатических полиаминополикарбоновых кислот, или экспериментально подобранных смесей, которые при приложении электрического напряжения концентрируются в узких зонах своих изоэлектрических точек (рI). В результате в колонке создается градиент рН от 1 до 11. При электрофоретическом разделении, например смеси белков, каждый из них перемещается, пока дойдет до зоны, соответствующей его рI.

Метод позволяет разделять вещества, различие в рI которых составляет до 0,02, а также определять их рI.

В обоих методах полностью исключена адсорбция, что позволяет обнаруживать и количественно оценивать вещества во фракциях непосредственно после электрофореза.

В качестве крупнопористых носителей применяют фильтровальную бумагу, крахмал, целлюлозу, порошкообразную пластмассу, агар — агар, ацетилцеллюлозу, стеклянный порошок.

Электрофорез в блоке. В качестве носителя используют крахмал, который формируют в виде блока, помещают на лоток, соединенный с двумя электродными сосудами, заполненными буферным раствором. Раствор исследуемого препарата замешивают на сухом крахмале и вносят в узкую поперечную траншею, сделанную в середине блока. После прекращения электрофореза блок разрезают на поперечные доли из каждой элюируют и количественно определяют исследуемое вещество. Метод применяется для разделения веществ с молекулярной массой выше 30 000, так как вещества с меньшей молекулярной массой проникают и адсорбируются внутри крахмальных зерен.

Электрофорез на колонках. Колонку заполняют суспендированным в буфере носителем. Фракционируемую смесь отрицательно заряженных веществ (что имеет место для большинства биологических материалов) наносят в колонку сверху, а положительно заряженных — снизу. Сбор фракций после электрофореза осуществляют путем последовательного элюирования буферным раствором.

Электрофорез на проточных установках. Кювета проточной установки представляет собой полую стенку, которую заполняют носителем. Электрическое поле накладывают в поперечном направлении. В кювете создают равномерный ток буферного раствора сверху вниз. Наверх кюветы в одно и то же место непрерывно подают тонкую струйку фракционируемого раствора. Под совместным влиянием электрического и гравитационного полей исходная смесь по мере спускания разделяется на расходящиеся веером компоненты. Со дна кюветы фракции собирают в серию пробирок.

Вариант этого метода на бумаге известен под названием вертикального электрофореза.

Электрофорез на бумаге. Вещество, подлежащее фракционированию, наносят на пропитанную проводящей жидкостью полоску фильтровальной бумаги на расстоянии не менее 1 см от края и не менее 2,5 см друг от друга. Бумагу подсушивают, помещают в камеру, концы погружают в кюветы с проводящей жидкостью. После пропитывания бумаги жидкостью к ее концам подключают электрический ток. По окончании электрофореза бумагу подсушивают в токе воздуха и оценивают результаты в соответствии с указаниями в статьях.

Для электрофореза пригодны только лучшие сорта хроматографической бумаги, которые должны содержать не менее 96% альфа — целлюлозы. Бумагу предварительно подвергают хроматографической очистке подходящими растворителями. Вместо бумаги могут быть использованы полоски ацетатцеллюлозы.

На мелкопористых носителях разделение веществ на зоны идет не только в соответствии с их электрическими зарядами, но и в зависимости от молекулярной массы и формы молекул.

Электрофорез в тонком слое проводится в закрепленном толщиной 1-2 мм слое силикагеля, агара, агарозы, крахмала, полиакриламидного геля, сефадекса, целлюлозы, кизельгура, окиси алюминия, алебастра. Проводящую жидкость вводят в слой носителя или ею опрыскивают слой после его формирования. Раствор исследуемого вещества вносят на поверхность слоя или внутрь отверстий, вырезанных в слое. Электрофоретический процесс можно проводить в устройствах, предназначенных для электрофореза на бумаге.

Электрофорез в крахмальном геле. Гель готовят из гидролизованного крахмала. Горячий гель заливают в кювету глубиной 5-6 мм, которую закрывают специальной крышкой, устроенной так, что в застывшем геле остается поперечный ряд узких щелей (0,3-0,7 мм). В щели вносят кусочки фильтровальной бумаги, смоченной раствором исследуемого вещества, и проводят одномерный или двухмерный электрофорез в горизонтальных или вертикальных установках. Преимущество горизонтального варианта — простота исполнения, вертикального — большая разрешающая сила.

Электрофорез в полиакриламидном геле. Полиакриламидный гель (ПАГ) представляет собой синтетический продукт сополимеризации акриламида и сшивающего агента, чаще всего N, N1-метиленбисакриламида. Благодаря образованию поперечных связей между растущими соседними полиакриламидными цепями, возникающими в результате полимеризации винильных групп, такой гель имеет структуру трехмерной сетки. В отличие от природного полимера крахмала синтетический гель прозрачен, химически стабилен, инертен, устойчив к изменениям рН и температуры, нерастворим в большинстве растворителей и, наконец, в нем практически отсутствуют адсорбция и электроосмос.

ПАГ готовят на буфере, в котором растворяют акриламид, сшивку и катализатор. Можно получить гель с концентрацией акриламида от 2 до 50%. Повышение концентрации геля понижает его пористость. Буферная система и состав геля определяются природой разделяемого вещества. Концентрацию (с) акриламида подбирают с учетом средней молекулярной массы (М. м.) фракционируемых веществ:

М. м. с, % 3 < 10 х 10 > 30,0

                          3
                10-30 х 10        15,0-30,0

                          3
               30-100 х 10         7,5-15,0

                          3
                > 100 х 10         < 7,5

Электрофорез выполняют в установках вертикального или горизонтального типа. В ходе электрофореза необходимо следить за тем, чтобы кювета не перегревалась во избежание возникновения конвекционных токов.

Диск — электрофорез представляет собой разновидность электрофореза в ПАГ. Метод имеет высокую разрешающую способность благодаря использованию двух физических явлений:

1. эффекта концентрирования анализируемой смеси в узкой стартовой зоне (бесконечность 10«ми»), который обусловлен автоматическим выравниванием скоростей движения ионов на границе Кольрауша;

2. эффекта молекулярного сита, т.е. разделения вещества по величине молекулярной массы и по форме молекул.

Диск — электрофорез обычно проводят в узких стеклянных трубках, содержащих два разнопористых геля. В ходе электрофореза в верхнем относительно более крупнопористом геле происходит концентрирование смеси, а в нижнем мелкопористом — ее разделение. Верхний и нижний гели готовят на различных буферных растворах, которые в свою очередь отличаются от буфера в электродных сосудах.

Схема проведения опыта: стеклянные трубки последовательно заполняют смесью реактивов, из которых вначале полимеризуется мелкопористый, а затем — крупнопористый гель, после чего трубки соединяют с электродными камерами, которые заполняют буферным раствором так, чтобы в него погрузились верхний и нижний концы трубок. Сверху под буфер в трубки вносят исследуемый образец. После электрофореза гель извлекают из трубок, фиксируют и определяют исследуемые вещества.

Изотахофорез представляет собой также разновидность электрофореза в ПАГ с использованием прерывистой буферной системы, в которой ведущий ион имеет высокую подвижность, а замыкающий — низкую, что обеспечивает высокую разрешающую способность метода.

Иммуноэлектрофорез представляет собой сочетание электрофореза с реакцией преципитации. Сначала проводят электрофорез белков в тонком слое геля. После электрофореза в геле в направлении движения белков делают боковые углубления, которые заполняют соответствующей антисывороткой. Затем пластинки на 1-2 сут помещают во влажные камеры, где в результате диффузии антигены взаимодействуют с антителами и образуют изогнутые зоны преципитации. Метод позволяет выявлять индивидуальные белки.

Метод пептидных карт представляет собой сочетание бумажной и тонкослойной хроматографии с высоковольтным электрофорезом. В качестве носителей используют силикагель или порошок целлюлозы. Вначале проводят хроматографию, для чего пробу наносят в точку вблизи одной стороны бумаги или пластинки, а затем под углом 90 град. проводят высоковольтный электрофорез. Метод применяют для разделения смеси низкомолекулярных соединений.

В зависимости от варианта метода результаты электрофореза оцениваются разными способами:

• документирование (фотографирование или зарисовка);
• определение величины абсолютной или относительной электрофоретической подвижности;
• денситометрия;
• определение характерных химических, физико-химических или биологических показателей фракций.

Для окраски электрофореграмм наиболее часто применяют следующие красители: для белков — амидошварц 10 В, кумасси, бромфеноловый синий, азокармин В; для липидов и липопротеидов — жировой краситель 0, судан черный; для моносахаридов — водородно — анилино — фталатный реактив; для высших жирных кислот — краситель, состоящий из метилового красного и бромтимолового синего.

МЕТОД ФАЗОВОЙ РАСТВОРИМОСТИ

Метод фазовой растворимости — это количественное определение чистоты вещества путем точных измерений величины растворимости.

Практическое выполнение анализа данным методом заключается в определении величины растворимости исследуемого вещества в растворителе в условиях равновесия при постоянных температуре и давлении. Для этой цели прибавляют возрастающие количества образца к постоянному количеству растворителя, помещенному в одинаковые емкости. Системы, состоящие из вещества и растворителя, приводят в состояние равновесия длительным встряхиванием при постоянной температуре. Затем определяют содержание растворенного вещества в каждой системе.

Строят диаграмму (рис. 12) <*>, откладывая по оси ординат массу растворенного вещества на единицу массы растворителя (состав раствора) и по оси абсцисс — массу прибавленного вещества на единицу массы растворителя (состав системы).

<*> Рис. 12. Типичная диаграмма фазовой растворимости.

АВ — состав системы, соответствующей ненасыщенным истинным растворам; ВС — состав системы, соответствующей насыщенным растворам; СД — линия растворимости; ДЕ — состав системы, насыщенной всеми компонентами испытуемого вещества. (Рисунок не приводится).

При данной температуре в определенном количестве растворителя растворяется определенное количество чистого вещества. Полученный раствор насыщен определенным веществом, но этот же раствор остается ненасыщенным в отношении других веществ, даже если эти вещества могут быть близки по химическому строению и физическим свойствам к данному исследуемому веществу. Равные величины растворимости, полученные в каждой системе, указывают на то, что материал чист или свободен от посторонних веществ. Исключением является случай, когда процентный состав исследуемого вещества равен отношению величин растворимости соответствующих компонентов. Различие в значениях растворимости для каждой системы указывают на наличие примеси или примесей.

Метод фазовой растворимости применим ко всем видам соединений, которые образуют устойчивые истинные растворы.

Растворители. При выборе подходящего растворителя для метода фазовой растворимости пользуются следующими критериями.

1. Растворитель должен иметь такую летучесть, чтобы его можно было выпарить в условиях вакуума — 1 кгс/кв. см, но не настолько летучим, чтобы в процессе анализа происходили его потери. Обычно подходят растворители с точкой кипения от + 60 до + 150 град. С.

2. Растворитель не должен неблагоприятно влиять на образец. Нельзя использовать растворители, которые вызывают разложение образца или реагируют с ним. Следует избегать растворителей, образующих сольваты или соли, так как при высушивании подобных соединений возможно растрескивание кристаллов и как следствие этого — изменение массы высушенных остатков.

3. Степень чистоты и состав растворителя должны быть известны. Допускаются тщательно приготовленные смешанные растворители. Следовые количества примесей в растворителях могут существенно влиять на растворимость.

4. Оптимальной растворимостью испытуемого вещества в избранном растворителе является растворимость в пределах от 5 до 25 мг на 1 г растворителя.

Приборы. Используют термостат, способный поддерживать заданную температуру в пределах +/-0,1 град. С. Для удобства работы обычно выбирают температуру от +25 до +30 град. С. Термостат оборудуют подходящим вибратором, обеспечивающим 100-120 колебаний в секунду и имеющим приспособление с зажимами для ампул. Вместо этого термостат может быть снабжен горизонтальным устройством, способным вращаться со скоростью приблизительно 25 об/мин и имеющим зажимы для ампул.

Емкости, используемые в анализе. Используют любые ампулы вместимостью 15 мл. Можно использовать и другие емкости при условии, что они герметичны и подходят во всех других отношениях (рис. 13) <*>. Выпаривание растворителя проводят в колбочках, пригодных для лиофилизации, или в бюксах подходящей емкости.

<*> Рис. 13. Ампула (слева) и колбочки (справа), применяемые при анализе методом фазовой растворимости. (Рисунок не приводится).

Весы. Используют весы и метод взвешивания, обеспечивающие точность взвешивания в пределах +/- 10 мкг.

Методика. Описанная ниже методика является общепринятой. Однако в некоторых случаях можно предпочесть и другие условия (объем растворителя и т. д.).

Состав системы. Точно взвешивают не менее 7 помеченных, тщательно вымытых ампул и в каждой из них точно взвешивают постоянно увеличиваемые количества исследуемого вещества. Массу вещества подбирают таким образом, чтобы первая ампула содержала немного меньше вещества, чем будет растворяться в объеме выбранного растворителя, обычно в 5 мл, а вторая и последующие ампулы — несколько больше, чем указанная величина растворимости. В каждую из ампул пипеткой вносят 5 мл растворителя, охлаждают в смеси сухой лед — ацетон, если это необходимо, и запаивают с помощью двухструйной газовой горелки. Принимают меры предосторожности, чтобы сохранить все кусочки стекла. Дают ампулам вместе с их содержимым остыть до комнатной температуры и взвешивают отдельно каждую ампулу вместе с относящимися к ней кусочками стекла.

Рассчитывают состав системы в миллиграммах вещества на грамм растворителя для каждой ампулы по формуле:

где W1 — масса пустой ампулы; W2 — масса ампулы с исследуемым веществом; W3 — масса ампулы с исследуемым веществом, растворителем и кусочками стекла.

Равновесие. Время, необходимое для достижения состояния равновесия, зависит от вещества, метода перемешивания (вибрация или вращение) и температуры. Обычно с помощью вибрационного метода равновесие устанавливается быстрее (2-7 сут), чем с помощью ротационного метода (7-14 сут).

Убедиться в том, что состояние равновесия достигнуто, можно следующим образом. В одной из ампул — предпоследней в этой серии — получают пересыщенный раствор нагреванием при температуре на 10 град. С выше, чем температура термостата, принимая меры предосторожности, чтобы твердое вещество в ампуле не растворилось полностью. После этого с «пересыщенной» ампулой поступают так же, как с другими. Если величина растворимости, полученная для этой ампулы, будет находиться на одной прямой с другими величинами на графике, то это указывает на то, что состояние равновесия достигнуто. Однако, если величина растворимости из «пересыщенной» ампулы окажется вне прямой, на которой лежат другие значения растворимости, это не обязательно означает, что в других ампулах не достигнуто равновесие, так как в ряде случаев это может быть обусловлено тенденцией определенных веществ образовывать пересыщенные растворы. Для достижения состояния равновесия в таких случаях проводят ряд определений методом фазовой растворимости, подбирая различные отрезки времени для достижения состояния равновесия: таким образом можно убедиться, что получены постоянные величины наклона кривой растворимости.

Состав раствора. После достижения состояния равновесия ампулы помещают вертикально в стойку в термостат и дают нерастворившемуся веществу осесть. Соблюдая все меры предосторожности для уменьшения потерь растворителя за счет испарения, открывают ампулы и берут пипеткой 2 мл из каждой ампулы. На кончик пипетки необходимо поместить комочек ваты или другого подходящего материала, служащего фильтром.

Удаляют вату, переносят прозрачный раствор из каждой ампулы в помеченную, предварительно взвешенную колбочку или бюкс и взвешивают каждую емкость вместе с раствором: таким образом, получают массу раствора. Охлаждают колбочки в смеси сухой лед — ацетон и затем выпаривают растворитель в вакууме. Постепенно увеличивают температуру вакуум — сушильного шкафа до 50-80 град. С, высушивают остаток до постоянной массы. Рассчитывают состав раствора в миллиграммах вещества на грамм растворителя по формуле:

где F1 — масса колбочки; F2 — масса колбочки вместе с раствором; F3 — масса колбочки с остатком.

Расчет. Для каждой части взятого исследуемого вещества на оси абсцисс откладывают состав системы и по оси ординат — состав раствора. Как показано на рис. 12, точки для тех ампул, в которых получены ненасыщенные истинные растворы, должны приближаться к прямой линии (АВ) с наклоном 1, проходящей через начало координат; точки, соответствующие насыщенным растворам, должны приближаться к другой прямой линии (ВС) с наклоном, который отражает содержание суммы примесей в исследуемом веществе. Если точки не приближаются к прямой линии, это означает, что состояние равновесия достигнуто не было, хотя это может быть также обусловлено образованием твердого раствора. Процентное содержание примесей в исследуемом веществе рассчитывают по формуле:

Наклон (S) рассчитывают по уравнению: S = (Y2 — Y1) / (Х2 — Х1), где Y2 и Y1 — составы растворов, Х2 и Х1 — составы систем, соответствующие точкам, взятым на второй прямой линии ВС. Кроме того, суммарное содержание примеси может быть вычислено статистически, например методом наименьших квадратов.

Значение растворимости основного компонента получают продлением линии растворимости ВС до оси Y. Точка пересечения на оси Y дает величину экстраполированной растворимости в миллиграммах на грамм и должна быть постоянной для данного вещества.

В идеальных условиях число примесей в исследуемом веществе соответствует числу изломов кривой растворимости выше точки насыщения (В), и значения растворимости соответствующих компонентов могут быть получены продлением соответствующих линий растворимости до пересечения с осью Y и вычитанием из общей величины растворимости соответствующих величин растворимости компонентов.

Между точками Д и Е на диаграмме раствор насыщен всеми компонентами испытуемого вещества и его состав остается постоянным.

Метод фазовой растворимости рекомендуется использовать для оценки качества стандартных образцов и серийных субстанций стероидных соединений, тетрациклинов, цефалоспоринов и некоторых пенициллинов.

ПОЛЯРОГРАФИЯ

Полярография — электрохимический метод анализа, основанный на измерении силы тока, возникающего при электролизе раствора анализируемого вещества на микроэлектроде.

    При помощи    полярографического   метода   обычно   изучаются
вещества,  способные к  электровосстановлению,  реже  -  вещества,
окисляющиеся   при   электролизе.   Обычная  область  концентраций
                                    -2      -4
анализируемых веществ составляет  10   -  10   моль/л.  Электролиз
проводят в  полярографической  ячейке,  состоящей  из   сосуда   -
электролизера  и двух электродов.  Микроэлектродом является ртуть,
вытекающая каплями   из  тонкого  стеклянного  капилляра  (ртутный
капающий электрод),  макроэлектродом служит либо слой ртути на дне
электролизера,  либо  внешний  стандартный  электрод,  чаще  всего
насыщенный   каломельный   электрод.   Обыкновенно   микроэлектрод
функционирует   в   качестве   катода,   на   котором   происходит

электрохимическое восстановление анализируемого вещества.

При подаче на электроды постепенно возрастающего напряжения вначале через электролизер протекает очень слабый ток, называемый остаточным, который линейно зависит от величины приложенного напряжения. Когда достигается потенциал выделения, характерный для данного электроактивного вещества — деполяризатора, начинается электролиз и сила тока резко возрастает, при этом средняя концентрация деполяризатора у поверхности ртутного капающего электрода уменьшается, а скорость диффузии соответственно возрастает. При дальнейшем увеличении напряжения концентрация деполяризатора у поверхности электрода становится настолько малой по сравнению с концентрацией в основной части раствора, что разность концентраций по величине приближается к концентрации анализируемого вещества в растворе. При этом через систему будет протекать максимально возможный ток, который называют предельным диффузионным током.

В результате на графике зависимости силы тока от напряжения появляется так называемая полярографическая волна (рис. 14) <*>.

<*> Рис. 14. Вольтамперная кривая (полярографическая волна).

1 — предельный диффузионный ток; 2 — ток разряда полярографического фона; 3 — потенциал полуволны; 4 — потенциал выделения; 5 — остаточный ток. На оси ординат — величина среднего диффузного тока (мкА); на оси абсцисс — прилагаемое напряжение в вольтах. (Рисунок не приводится).

Величина диффузионного тока выражается уравнением Ильковича:

1/2 2/3 1/6 i = 607ncD m t , d

где i  - величина  среднего  диффузионного тока в микроамперах
     d

(мкА); n  -  число  электронов,  расходуемых  на электрохимическое
превращение  одной  молекулы  деполяризатора;  с  -   концентрация
определяемого   вещества   (ммоль/л);  D  -  коэффициент  диффузии
деполяризатора (кв. см/с);   m - масса ртути, вытекающей в секунду

из капилляра (мг/с); t — период капания капающего электрода (с).

    Уравнение Ильковича  отражает  линейную  зависимость  величины
предельного  диффузионного  тока  от   концентрации   вещества   в
растворе,  а  также указывает на зависимость диффузионного тока от
характеристики применяемого  в  эксперименте  капающего  электрода
  2/3 1/6                                          1/2
(m   t   ) и характера электроактивных   частиц (nD   ). В  водных
растворах в интервале температур от 20 до 50 град.  С коэффициенты
диффузии с повышением температуры возрастают приблизительно на  3%
на градус, а значения i  на 1-2%  на градус повышения температуры,

                   d

поэтому температуру полярографической ячейки следует  соблюдать  с
точностью до +/-0,5 град.  С при стандартной температуре 25  град.

С.

Величины m и t зависят от параметров ртутного капающего электрода и высоты столба ртути.

Ртутный капающий электрод представляет собой стеклянный капилляр с внешним диаметром 3-7 мм и внутренним 0,03-0,05 мм, длина капилляра 7-15 см. Высота ртутного столба (расстояние от конца капилляра до поверхности ртути в резервуаре) должна составлять 40-80 см.

Количество электричества, проходящее через испытуемый раствор за время регистрации полярограммы, очень мало, поэтому изменение концентрации деполяризатора в исследуемом растворе ничтожно, что позволяет многократно регистрировать полярограммы.

Для создания достаточной электропроводности к испытуемому раствору прибавляют избыток (в 50-100 раз) индифферентного электролита, так называемого полярографического фона, т. е. соли, ионы которой не принимают участия в электродной реакции, но участвуют в переносе электрических зарядов через раствор. Ток разряда электролита фона не должен мешать наблюдению тока восстановления или окисления анализируемого вещества.

Полярографический анализ может быть проведен как в водной среде, так и в смешанной водно — органической (водно — спиртовой, водно — ацетоновой, водно — диметилформамидной и др.) или неводных средах (спирт, ацетон, диметилформамид, диметилсульфоксид и т.д.).

Потенциал полуволны E 1/2 (см. рис. 14) характеризует природу электроактивного вещества. E 1/2 сильно зависит от состава и рН раствора, но обычно мало зависит от концентрации диполяризатора и характеристики капилляра, вследствие чего он может служить критерием при качественной идентификации определяемого вещества.

Количественный полярографический анализ основан на измерении предельного диффузионного тока определяемого вещества (высоты волны). Высота волны определяется графически либо проведением касательных по способу, представленному на рис. 15, а, <> либо вычитанием остаточного тока фона (полярографируемого раствора, содержащего все реактивы в той же концентрации, в какой они содержатся в испытуемом растворе, но без определяемого вещества) в соответствии с рис. 15, б <>.

<*> Рис. 15. Способы измерения высоты полярографической волны.

а — определение проведением касательных; б — определение вычитанием остаточного тока фона; 1 — полярограмма раствора определяемого вещества; 2 — полярограмма раствора фона. (Рисунок не приводится).

Второй способ пригоден в случае, если полярограмма имеет недостаточно четко выраженную площадку предельного диффузионного тока, к тому же позволяет проверить чистоту реактивов, используемых для приготовления исследуемого раствора.

Методика определения. Для аналитических целей обычно применяются электроды с величиной t = 2 — 3 c, m = 1 — 2 мг/с или электроды с принудительным отрывом капли, имеющие t = 0,2 — 0,5 с при тех же величинах m. Испытуемый раствор, приготовленный, как указано в соответствующей частной статье, помещают в полярографическую ячейку и снимают полярограмму. Перед снятием полярограммы для удаления растворенного кислорода из полярографируемого раствора через него пропускают инертный газ (аргон, очищенный азот) в течение 5-20 мин в зависимости от применяемого растворителя. В отдельных случаях кислород связывают химически (сульфитом натрия, метолом). Для предотвращения потерь растворителя за счет испарения инертный газ следует предварительно пропускать через раствор фона.

Для определения концентрации исследуемого вещества пользуются следующими методами.

Метод калибровочных кривых. Готовят ряд растворов с различной концентрацией стандартного образца, снимают их полярограммы и определяют высоты волн. По полученным данным строят калибровочный график, откладывая по оси абсцисс величины концентраций, а по оси ординат соответствующие значения диффузионного тока (высоты волн). Калибровочный график обычно представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат. Затем снимают полярограмму испытуемого раствора и, пользуясь калибровочным графиком, находят искомую концентрацию.

Метод целесообразно применять при анализе большого количества серийных растворов. Этот метод наиболее точен.

Метод стандартных растворов. В случае анализа отдельных проб пользуются более простым методом стандартных растворов, заключающимся в том, что сначала полярографируют испытуемый раствор, а затем в тех же условиях 2-3 стандартных раствора, содержащих определяемое вещество в известной концентрации. Концентрация стандартных растворов подбирается с таким расчетом, чтобы полученная высота волны была примерно равна высоте волны неизвестного раствора.

    Сопоставляя высоту волн стандартных растворов (Нст)  с высотой
волны испытуемого раствора (Нх),       концентрацию   вещества   в

испытуемом растворе (с ) рассчитывают по формуле: х с х Нх ст

                         с  = ----------,
                          х       Нст

    где с   - концентрация раствора стандартного образца.

     ст

Метод добавок. Снимают полярограмму испытуемого раствора, затем к нему прибавляют раствор с известной концентрацией определяемого вещества и снимают вторую полярограмму. Для обеспечения большей точности определения стандартный раствор добавляют в таком количестве, чтобы высота волны получалась примерно вдвое больше первоначальной.

Концентрацию вещества в испытуемом растворе (с ) рассчитывают х по формуле: с ст

                  с  = -----------------------,
                   х    Vх + Vст    Нст    Vх

                    -------- х ---- - ----

                          Vст       Нх     Vст

    где с   -   концентрация  раствора  добавляемого  стандартного

     ст

образца; Нх  -  высота  волны  испытуемого раствора;  Нст - высота
волны,  полученная после прибавления стандартного раствора;  Vх  -

объем испытуемого раствора; Vст — объем прибавленного стандартного раствора.

Метод имеет особое значение при анализе растворов, в которых неизвестно точное содержание присутствующих в нем посторонних веществ.

Относительная ошибка воспроизводимости полярографического метода составляет 2-5%.

Примечание. Пары ртути ядовиты. Работу проводят в хорошо проветриваемом помещении. Полярографическую ячейку устанавливают в вытяжном шкафу. Пролитую ртуть немедленно собирают. Стеклянную посуду, загрязненную мельчайшими каплями ртути, моют концентрированной азотной кислотой.

ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА

ОБЩИЕ РЕАКЦИИ НА ПОДЛИННОСТЬ

0,05 г препарата растворяют в 1 мл разведенной хлористоводородной кислоты, если необходимо, нагревают, охлаждают во льду, прибавляют 2 мл 1% раствора нитрита натрия; полученный раствор прибавляют к 1 мл щелочного раствора бета — нафтола, содержащего 0,5 г ацетата натрия; образуется осадок от желто — оранжевого до оранжево — красного цвета.

1 мл раствора соли аммония (0,002-0,006 г иона аммония) нагревают с 0,5 мл раствора едкого натра; выделяется аммиак, обнаруживаемый по запаху и по посинению влажной красной лакмусовой бумаги.

А. 2 мл раствора ацетата (0,02-0,06 г иона ацетата) нагревают с равным количеством концентрированной серной кислоты и 0,5 мл 95% спирта; ощущается запах этилацетата.

Б. К 2 мл нейтрального раствора ацетата (0,02-0,06 г иона ацетата) прибавляют 0,2 мл раствора хлорида окисного железа; появляется красно — бурое окрашивание, исчезающее при прибавлении разведенных минеральных кислот.

К 2 мл нейтрального раствора бензоата (0,01-0,02 г иона бензоата) прибавляют 0,2 мл раствора хлорида окисного железа; образуется розовато — желтый осадок, растворимый в эфире.

А. К 1 мл раствора бромида (0,002-0,03 г иона бромида) прибавляют 1 мл разведенной хлористоводородной кислоты, 0,5 мл раствора хлорамина, 1 мл хлороформа и взбалтывают; хлороформный слой окрашивается в желто — бурый цвет.

Б. К 2 мл раствора бромида (0,002-0,01 г иона бромида) прибавляют 0,5 мл разведенной азотной кислоты и 0,5 мл раствора нитрата серебра; образуется желтоватый творожистый осадок, нерастворимый в разведенной азотной кислоте и трудно растворимый в растворе аммиака.

А. Препараты висмута (около 0,05 г иона висмута) взбалтывают с 3 мл разведенной хлористоводородной кислоты и фильтруют. К фильтрату прибавляют 1 мл раствора сульфида натрия или сероводорода; образуется коричневато — черный осадок, растворимый при прибавлении равного объема концентрированной азотной кислоты.

Б. Препараты висмута (около 0,05 г иона висмута) взбалтывают с 5 мл разведенной серной кислоты и фильтруют. К фильтрату прибавляют 2 капли раствора йодида калия; образуется черный осадок, растворимый в избытке реактива с образованием раствора желтовато — оранжевого цвета.

А. К 2 мл раствора соли закисного железа (около 0,02 г иона железа) прибавляют 0,5 мл разведенной хлористоводородной кислоты и 1 мл раствора феррицианида калия; образуется синий осадок.

Б. К раствору соли закисного железа (около 0,02 г иона железа) прибавляют раствор сульфида аммония; образуется черный осадок, растворимый в разведенных минеральных кислотах.

А. К 2 мл раствора соли окисного железа (около 0,001 г иона железа) прибавляют 0,5 мл разведенной хлористоводородной кислоты и 1-2 капли раствора ферроцианида калия; образуется синий осадок.

Б. К 2 мл раствора соли окисного железа (около 0,001 г иона железа) прибавляют 0,5 мл разведенной хлористоводородной кислоты и 1-2 капли раствора роданида аммония; появляется красное окрашивание.

В. К раствору соли окисного железа (около 0,001 г иона железа) прибавляют раствор сульфида аммония; образуется черный осадок, растворимый в разведенных минеральных кислотах.

А. К 2 мл раствора йодида (0,003-0,02 г иона йодида) прибавляют 0,2 мл разведенной серной кислоты, 0,2 мл раствора нитрита натрия или раствора хлорида окисного железа и 2 мл хлороформа; при взбалтывании хлороформный слой окрашивается в фиолетовый цвет.

Б. К 2 мл раствора йодида (0,002-0,01 г иона йодида) прибавляют 0,5 мл разведенной азотной кислоты и 0,5 мл раствора нитрата серебра; образуется желтый творожистый осадок, нерастворимый в разведенной азотной кислоте и растворе аммиака.

В. При нагревании 0,1 г препарата с 1 мл концентрированной серной кислоты выделяются фиолетовые пары йода.

А. К 2 мл раствора соли калия (0,01-0,02 г иона калия) прибавляют 1 мл раствора винной кислоты, 1 мл раствора ацетата натрия, 0,5 мл 95% спирта и встряхивают; постепенно образуется белый кристаллический осадок, растворимый в разведенных минеральных кислотах и растворах едких щелочей.

Б. К 2 мл раствора соли калия (0,005-0,01 г иона калия), предварительно прокаленной для удаления солей аммония, прибавляют 0,5 мл разведенной уксусной кислоты и 0,5 мл раствора кобальтинитрита натрия; образуется желтый кристаллический осадок.

В. Соль калия, внесенная в бесцветное пламя, окрашивает его в фиолетовый цвет или при рассматривании через синее стекло — в пурпурно — красный.

А. К 1 мл раствора соли кальция (0,002-0,02 г иона кальция) прибавляют 1 мл раствора оксалата аммония; образуется белый осадок, нерастворимый в разведенной уксусной кислоте и растворе аммиака, растворимый в разведенных минеральных кислотах.

Б. Соль кальция, смоченная хлористоводородной кислотой и внесенная в бесцветное пламя, окрашивает его в кирпично-красный цвет.

А. К 0,2 г карбоната (гидрокарбоната) или к 2 мл раствора карбоната (гидрокарбоната) (1:10) прибавляют 0,5 мл разведенной кислоты; выделяется углекислый газ, который образует белый осадок при пропускании через известковую воду.

Б. К 2 мл раствора карбоната (1:10) прибавляют 5 капель насыщенного раствора сульфата магния; образуется белый осадок (гидрокарбонат образует осадок только при кипячении смеси).

В. Раствор карбоната (1:10) при прибавлении 1 капли раствора фенолфталеина окрашивается в красный цвет (отличие от гидрокарбонатов).

К 1 мл раствора соли магния (0,002-0,005 г иона магния) прибавляют 1 мл раствора хлорида аммония, 1 мл раствора аммиака и 0,5 мл раствора фосфата натрия; образуется белый кристаллический осадок, растворимый в разведенных минеральных кислотах и уксусной кислоте.

1. Арсениты. А. К 0,3 мл раствора соли трехвалентного мышьяка (около 0,03 г иона арсенита) прибавляют 0,5 мл разведенной хлористоводородной кислоты и 2 капли раствора сульфида натрия или сероводорода; образуется желтый осадок, нерастворимый в концентрированной хлористоводородной кислоте, растворимый в растворе аммиака.

Б. К 0,3 мл раствора соли трехвалентного мышьяка (около 0,003 г иона арсенита) прибавляют 1-2 капли раствора нитрата серебра; образуется желтый осадок, растворимый в разведенной азотной кислоте и растворе аммиака.

2. Арсенаты. А. К 0,3 мл раствора соли пятивалентного мышьяка (около 0,03 г иона арсената) прибавляют 0,5 мл разведенной хлористоводородной кислоты, 2 капли раствора сульфида натрия или сероводорода и нагревают; образуется желтый осадок, нерастворимый в концентрированной хлористоводородной кислоте, растворимый в растворе аммиака.

Б. К 0,3 мл раствора соли пятивалентного мышьяка (около 0,001 г иона арсената) прибавляют 1-2 капли раствора нитрата серебра; образуется коричневый осадок, растворимый в разведенной азотной кислоте и растворе аммиака.

В. К 0,3 мл раствора соли пятивалентного мышьяка (около 0,001 г иона арсената) прибавляют по 1 мл растворов хлорида аммония, аммиака и сульфата магния; образуется белый кристаллический осадок, растворимый в разведенной хлористоводородной кислоте (отличие от арсенитов).

А. 1 мл раствора соли натрия (0,01-0,03 г иона натрия) подкисляют разведенной уксусной кислотой, если необходимо, фильтруют, затем прибавляют 0,5 мл раствора цинк — уранилацетата; образуется желтый кристаллический осадок.

Б. Соль натрия, смоченная хлористоводородной кислотой и внесенная в бесцветное пламя, окрашивает его в желтый цвет.

А. К препарату (около 0,001 г иона нитрата) прибавляют 2 капли раствора дифениламина; появляется синее окрашивание.

Б. К препарату (0,002-0,005 г иона нитрата) прибавляют по 2-3 капли воды и концентрированной серной кислоты, кусочек металлической меди и нагревают; выделяются бурые пары двуокиси азота.

В. Нитраты (около 0,002 г иона нитрата) не обесцвечивают раствор перманганата калия, подкисленный разведенной серной кислотой (отличие от нитритов).

А. К препарату (около 0,001 г иона нитрита) прибавляют 2 капли раствора дифениламина; появляется синее окрашивание.

Б. К препарату (около 0,03 г иона нитрита) прибавляют 1 мл разведенной серной кислоты; выделяются желто — бурые пары (отличие от нитратов).

В. Несколько кристаллов антипирина растворяют в фарфоровой чашке в 2 каплях разведенной хлористоводородной кислоты, прибавляют 2 капли раствора нитрита (около 0,001 г иона нитрита); появляется зеленое окрашивание (отличие от нитратов).

А. К 2 мл раствора соли окисной ртути (около 0,05 г иона ртути) прибавляют 0,5 мл раствора едкого натра; образуется желтый осадок.

Б. К 1 мл раствора соли окисной ртути (0,01-0,03 г иона ртути) прибавляют осторожно по каплям раствор йодида калия; образуется красный осадок, растворимый в избытке реактива.

К 2 мл нейтрального раствора салицилата (0,002-0,01 г иона салицилата) прибавляют 2 капли раствора хлорида окисного железа; появляется сине — фиолетовое или красно — фиолетовое окрашивание, которое сохраняется при прибавлении небольшого количества разведенной уксусной кислоты, но исчезает при прибавлении разведенной хлористоводородной кислоты. При этом образуется белый кристаллический осадок салициловой кислоты.

К 2 мл раствора сульфата (0,005-0,05 г иона сульфата) прибавляют 0,5 мл раствора хлорида бария; образуется белый осадок, нерастворимый в разведенных минеральных кислотах.

А. К 2 мл раствора сульфита (0,01-0,03 г иона сульфита) прибавляют 2 мл разведенной хлористоводородной кислоты и встряхивают; постепенно выделяется сернистый газ, обнаруживаемый по характерному резкому запаху.

Б. К 2 мл раствора сульфита (0,002-0,02 г иона сульфита) прибавляют 0,5 мл раствора хлорида бария; образуется белый осадок, растворимый в разведенной хлористоводородной кислоте (отличие от сульфатов).

В. При добавлении к раствору сульфита нескольких капель раствора йода (0,1 моль/л) реактив обесцвечивается.

А. К 1 мл раствора тартрата (около 0,02 г иона тартрата) прибавляют кристаллик хлорида калия, 0,5 мл 95% спирта; образуется белый кристаллический осадок, растворимый в разведенных минеральных кислотах и растворах едких щелочей.

Б. 0,25 мл раствора тартрата (около 0,005 г иона тартрата) нагревают с 1 мл концентрированной серной кислоты и несколькими кристаллами резорцина; через 15-30 с появляется вишнево — красное окрашивание.

А. К 1 мл раствора фосфата (0,01-0,03 г иона фосфата), нейтрализованного до рН около 7,0, прибавляют несколько капель раствора нитрата серебра; образуется желтый осадок, растворимый в разведенной азотной кислоте и растворе аммиака.

Б. К 1 мл раствора фосфата (0,01-0,03 г иона фосфата) прибавляют 1 мл раствора хлорида аммония, 1 мл раствора аммиака и 0,5 мл раствора сульфата магния; образуется белый кристаллический осадок, растворимый в разведенных минеральных кислотах.

В. К 1 мл раствора фосфата (0,01-0,03 г иона фосфата) в разведенной азотной кислоте прибавляют 2 мл раствора молибдата аммония и нагревают; образуется желтый кристаллический осадок, растворимый в растворе аммиака.

К 2 мл раствора хлорида (0,002-0,01 г иона хлорида) прибавляют 0,5 мл разведенной азотной кислоты и 0,5 мл раствора нитрата серебра; образуется белый творожистый осадок, нерастворимый в разведенной азотной кислоте и растворимый в растворе аммиака. Для солей органических оснований испытание растворимости образовавшегося осадка хлорида серебра проводят после отфильтровывания и промывания осадка водой.

А. К 2 мл нейтрального раствора соли цинка (0,005-0,02 г иона цинка) прибавляют 0,5 мл раствора сульфида натрия или сероводорода; образуется белый осадок, нерастворимый в разведенной уксусной кислоте и легко растворимый в разведенной хлористоводородной кислоте.

Б. К 2 мл раствора соли цинка (0,005-0,02 иона цинка) прибавляют 0,5 мл раствора ферроцианида калия; образуется белый осадок, нерастворимый в разведенной хлористоводородной кислоте.

А. К 1 мл нейтрального раствора цитрата (0,002-0,01 г иона цитрата) прибавляют 1 мл раствора хлорида кальция; раствор остается прозрачным; при кипячении образуется белый осадок, растворимый в разведенной хлористоводородной кислоте.

Б. К препарату (0,001-0,002 г иона цитрата) прибавляют 0,5 мл уксусного ангидрида и нагревают; через 20-40 с появляется красное окрашивание.

ИСПЫТАНИЯ НА ЧИСТОТУ И ДОПУСТИМЫЕ ПРЕДЕЛЫ ПРИМЕСЕЙ

Для определения примесей в препаратах и приблизительной оценки их количества вводятся сравнения (колориметрические или нефелометрические) с эталонными растворами, устанавливающими предел содержания данной примеси.

1. Вода и все реактивы должны быть свободны от ионов, на содержание которых проводят испытания.

2. Пробирки, в которых проводят наблюдения, должны быть бесцветными и одинакового диаметра.

3. Навески для приготовления эталонных растворов отвешивают с точностью до 0,001 г.

4. Эталонные растворы Б и В готовят непосредственно перед применением.

5. Наблюдения мути и опалесценции растворов проводят в проходящем свете на темном фоне, а окраски — при дневном отраженном свете на матово — белом фоне.

6. Прибавление реактивов к испытуемому и эталонному растворам должно проводиться одновременно и в одинаковых количествах.

7. В случае, когда в соответствующей фармакопейной статье указано, что в данной концентрации раствора не должно обнаруживаться той или иной примеси, поступают следующим образом. К 10 мл испытуемого раствора прибавляют применяемые для каждой реакции реактивы, указанные в методике, кроме основного реактива, открывающего данную примесь. Затем раствор делят на две равные части: к одной из них прибавляют основной реактив и оба раствора сравнивают между собой. Между ними не должно быть заметной разницы.

Растворы хлоридов в зависимости от их концентрации образуют с раствором нитрата серебра белый творожистый осадок, белую муть или опалесценцию, не исчезающие от прибавления азотной кислоты и легко исчезающие от прибавления раствора аммиака.

Предельная чувствительность реакции — 0,0001 мг (0,1 мкг) хлор — иона в 1 мл раствора. 0,002 мг (2 мкг) хлор — иона в 1 мл раствора дают при этой реакции хорошо заметную опалесценцию.

Определение проводят следующим образом: к 10 мл раствора испытуемого препарата, приготовленного, как указано в соответствующей частной статье, прибавляют 0,5 мл азотной кислоты, 0,5 мл раствора нитрата серебра, перемешивают и через 5 мин сравнивают с эталоном, состоящим из 10 мл эталонного раствора Б и такого же количества реактивов, какое прибавлено к испытуемому раствору.

Опалесценция, появившаяся в испытуемом растворе, не должна превышать эталон.

Эталонный раствор хлор — иона. 0,659 г прокаленного хлорида натрия растворяют в воде в мерной колбе вместимостью 1 л и доводят объем раствора водой до метки (раствор А). 5 мл раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 1 л и доводят объем раствора водой до метки (раствор Б). Этот раствор содержит 0,002 мг (2 мкг) хлор — иона в 1 мл.

Растворы сульфатов в зависимости от их концентрации образуют с растворами солей бария белый осадок или муть, не исчезающие от прибавления разведенной хлористоводородной кислоты.

Предельная чувствительность реакции 0,003 мг (3 мкг) сульфат — иона в 1 мл раствора. 0,01 мг (10 мкг) сульфат — иона в 1 мл раствора дает при этой реакции через 10 мин заметную муть.

Определение проводят следующим образом: к 10 мл раствора испытуемого препарата, приготовленного, как указано в соответствующей частной статье, прибавляют 0,5 мл разведенной хлористоводородной кислоты и 1 мл раствора хлорида бария, перемешивают и через 10 мин сравнивают с эталоном, состоящим из 10 мл эталонного раствора Б и такого же количества реактивов, какое прибавлено к испытуемому раствору.

Муть, появившаяся в испытуемом растворе, не должна превышать эталон.

Эталонный раствор сульфат — иона. 1,814 г сульфата калия, высушенного при температуре от 100 до 105 град. С до постоянной массы, растворяют в воде в мерной колбе вместимостью 1 л и доводят объем раствора водой до метки (раствор А). 10 мл раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 1 л и доводят объем раствора водой до метки (раствор Б). Этот раствор содержит 0,01 мг (10 мкг) сульфат — иона в 1 мл.

Растворы солей аммония в зависимости от их концентрации образуют с реактивом Несслера желто — бурый осадок или желтое окрашивание.

Предельная чувствительность реакции 0,0003 мг (0,3 мкг) иона аммония в 1 мл раствора. 0,002 мг (2 мкг) иона аммония в 1 мл раствора дают при этой реакции ясное желтое окрашивание.

Определение проводят следующим образом: к 10 мл раствора испытуемого препарата, приготовленного, как указано в соответствующей частной статье, прибавляют 0,15 мл реактива Несслера, перемешивают и через 5 мин сравнивают с эталоном, состоящим из 10 мл эталонного раствора Б и такого же количества реактива, какое прибавлено к испытуемому раствору. Окраска, появившаяся в испытуемом растворе, не должна превышать эталон.

В препаратах, содержащих щелочноземельные и тяжелые металлы, определение проводят следующим образом: испытуемое вещество растворяют в возможно меньшем количестве воды, прибавляют при охлаждении 2 мл раствора едкого натра и 2 мл раствора карбоната натрия.

Раствор разбавляют водой до требуемой концентрации, взбалтывают и фильтруют. В 10 мл фильтрата проводят определение, как указано выше.

В препаратах, содержащих более 0,03% примеси железа, определение проводят следующим образом: к 10 мл раствора испытуемого препарата прибавляют 2 капли раствора едкого натра и 3 мл 20% раствора тартрата натрия — калия. После тщательного перемешивания прибавляют 0,15 мл реактива Несслера и далее поступают, как указано выше.

Эталонный раствор аммоний — иона. 0,628 г хлорида аммония, высушенного в эксикаторе над серной кислотой до постоянной массы, растворяют в воде в мерной колбе вместимостью 1 л и доводят объем раствора водой до метки (раствор А). 10 мл раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 1 л и доводят объем раствора водой до метки (раствор Б). Этот раствор содержит 0,002 мг (2 мкг) иона аммония в 1 мл.

Соли аммония при прибавлении едкого натра выделяют аммиак, который определяют по запаху или посинению смоченной водой красной лакмусовой бумаги.

Предельная чувствительность реакции 0,003 мг (3 мкг) иона аммония в 1 мл раствора.

Определение проводят следующим образом: 5 мл раствора испытуемого препарата, указанной в соответствующей частной статье концентрации, помещают в коническую колбу вместимостью 25 мл, прибавляют 5 мл раствора едкого натра. Сверху колбы помещают смоченную водой красную лакмусовую бумагу и закрывают часовым стеклом. Колбу ставят на водяную баню.

Наблюдение проводят через 5 мин.

Растворы солей кальция в зависимости от их концентрации дают с раствором оксалата аммония белый мелкокристаллический осадок или белую муть, не исчезающую от прибавления уксусной кислоты, но легко растворимые при прибавлении хлористоводородной или азотной кислоты.

Предельная чувствительность реакции 0,0035 мг (3,5 мкг) кальций — иона в 1 мл раствора. 0,03 мг (30 мкг) кальций — иона в 1 мл раствора дают при этой реакции хорошо заметную муть.

К 10 мл раствора испытуемого препарата, приготовленного, как указано в соответствующей частной статье, прибавляют 1 мл раствора хлорида аммония, 1 мл раствора аммиака и 1 мл раствора оксалата аммония, перемешивают и через 10 мин сравнивают с эталоном, состоящим из 10 мл эталонного раствора Б и такого же количества реактивов, какое прибавлено к испытуемому раствору.

Муть, появившаяся в испытуемом растворе, не должна превышать эталон.

Эталонный раствор кальций — иона. 0,749 г карбоната кальция, высушенного при температуре от 100 до 105 град. С до постоянной массы, взбалтывают в мерной колбе вместимостью 100 мл с 10 мл воды, прибавляют постепенно разведенную хлористоводородную кислоту до растворения и после удаления пузырьков углекислого газа доводят объем раствора водой до метки (раствор А).

10 мл раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 1 л и доводят объем раствора водой до метки (раствор Б). Этот раствор содержит 0,03 мг (30 мкг) кальций — иона в 1 мл.

Растворы солей двух- и трехвалентного железа в зависимости от концентрации образуют с раствором сульфосалициловой кислоты в аммиачной среде коричнево — красные или желтые растворы феррилсульфосалицилатных комплексов.

Предельная чувствительность реакции 0,00005 мг (0,05 мкг) железо (II)- или (III)-иона в 1 мл раствора. 0,003 мг (3 мкг) железо (II)- или (III)-иона в 1 мл раствора дают при этой реакции ясное желтое окрашивание.

Определение проводят следующим образом: к 10 мл раствора испытуемого препарата, приготовленного, как указано в соответствующей частной статье, прибавляют 2 мл раствора сульфосалициловой кислоты и 1 мл раствора аммиака и через 5 мин сравнивают с эталоном, состоящим из 10 мл эталонного раствора В и такого же количества реактивов, какое прибавлено к испытуемому раствору.

Окраска, появившаяся в испытуемом растворе, не должна превышать эталон.

Определение солей железа в соединениях магния. Поступают, как указано выше, но перед прибавлением раствора аммиака к раствору препарата прибавляют 0,5 мл раствора хлорида аммония.

Определение солей железа в соединениях алюминия. К раствору препарата, приготовленного, как указано в соответствующей частной статье, прибавляют 5 мл раствора сульфосалициловой кислоты и 2 мл раствора едкого натра. Полученную окраску сравнивают с эталоном, состоящим из 10 мл эталонного раствора В и такого же количества реактивов, какое прибавлено к испытуемому раствору.

Определение солей железа в органических соединениях. Зольный остаток после сжигания навески препарата с концентрированной серной кислотой обрабатывают 2 мл концентрированной хлористоводородной кислоты при нагревании на водяной бане и прибавляют 2 мл воды.

Содержимое тигля, если нужно, фильтруют в пробирку через фильтр небольшого диаметра, тигель и фильтр промывают 3 мл воды, присоединяя промывные воды к фильтрату. Раствор нейтрализуют концентрированным раствором аммиака и доводят объем раствора водой до 10 мл. Далее поступают, как указано выше.

Эталонный раствор железо (III)-иона. Определяют содержание железа в железоаммониевых квасцах методом, описанным для хлорида окисного железа. Около 2,5 г препарата (точная навеска) растворяют в воде в мерной колбе вместимостью 100 мл и доводят объем раствора водой до метки, 20 мл этого раствора переносят в колбу с притертой пробкой, прибавляют 10 мл хлористоводородной кислоты и 2 г йодида калия, смесь взбалтывают и оставляют в темном месте на 30 мин, затем прибавляют 50 мл воды и титруют раствором тиосульфата натрия (0,1 моль/л) (индикатор — крахмал). 1 мл раствора тиосульфата натрия соответствует 0,005585 г железа.

На основании полученных результатов готовят 0,1% раствор железо (III)-иона, для чего рассчитанное количество железоаммониевых квасцов растворяют в воде в мерной колбе вместимостью 100 мл, прибавляют 1 мл хлористоводородной кислоты и доводят объем раствора водой до метки (раствор А).

15 мл раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 500 мл и доводят объем раствора водой до метки (раствор Б). 10 мл раствора Б помещают в мерную колбу вместимостью 100 мл и доводят объем раствора водой до метки (раствор В). Этот раствор содержит 0,003 мг (3 мкг) железо (III)-иона в 1 мл. Раствор В пригоден только в день его приготовления.

Растворы солей цинка в зависимости от концентрации образуют с раствором ферроцианида калия белый осадок или муть, нерастворимые в разведенных кислотах.

Предельная чувствительность реакции 0,001 мг (1 мкг) цинк — иона в 1 мл раствора. 0,005 мг (5 мкг) цинк — иона в 1 мл раствора дают при этой реакции хорошо заметную муть.

Определение проводят следующим образом: к 10 мл раствора испытуемого препарата, приготовленного, как указано в соответствующей частной статье, прибавляют 2 мл хлористоводородной кислоты, 5 капель раствора ферроцианида калия и через 10 мин сравнивают с эталоном, состоящим из 10 мл эталонного раствора Б и такого же количества реактивов, какое прибавлено к испытуемому раствору. Муть, появившаяся в испытуемом растворе, не должна превышать эталон.

Примечание. В случае появления в испытуемом растворе синего окрашивания, мешающего нефелометрическому сравнению, следует предварительно отделить железо. Для этого к испытуемому раствору, нагретому до кипения, прибавляют раствор аммиака до отчетливого запаха и смесь фильтруют. В соответствующей части фильтрата определяют цинк.

Эталонный раствор цинк — иона. 0,625 г окиси цинка, предварительно прокаленной до постоянной массы, растворяют в 10 мл азотной кислоты, переносят в мерную колбу вместимостью 500 мл и доводят объем раствора водой до метки (раствор А). 1 мл раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 200 мл, прибавляют 4 капли азотной кислоты и доводят объем раствора водой до метки (раствор Б). Этот раствор содержит 0,005 мг (5 мкг) цинк — иона в 1 мл.

Растворы солей свинца в зависимости от концентрации образуют с растворами сульфида натрия или сероводорода черный осадок или бурое окрашивание раствора.

0,0005 мг (0,5 мкг) свинец — иона в 1 мл раствора дают при этой реакции при наблюдении в слое толщиной от 6 до 8 см заметное буроватое окрашивание (предел чувствительности).

К 10 мл раствора испытуемого препарата, приготовленного, как указано в соответствующей частной статье, прибавляют 1 мл разведенной уксусной кислоты, 2 капли раствора сульфида натрия, перемешивают и через 1 мин сравнивают с эталоном, состоящим из 1 мл эталонного раствора Б, такого же количества реактивов, какое прибавлено к испытуемому раствору, и 9 мл воды.

Наблюдение окраски проводят по оси пробирок диаметром около 1,5 см, помещенных на белой поверхности.

В сравниваемых растворах допустима лишь слабая опалесценция от серы, выделяющейся из сульфида натрия.

Примечание. В препаратах, содержащих железо в количестве 0,05% и более, определение тяжелых металлов проводят после отделения железа, согласно указаниям в соответствующих частных статьях.

Зольный остаток, полученный после сжигания 1 г органического вещества в присутствии серной кислоты, обрабатывают при нагревании на сетке 2 мл насыщенного раствора ацетата аммония, нейтрализованного раствором едкого натра (см. примечание 1), прибавляют 3 мл воды и фильтруют в пробирку через беззольный фильтр небольшого диаметра, предварительно промытый 1 % раствором уксусной кислоты, а затем горячей водой. Тигель и фильтр промывают 5 мл воды, пропуская ее через тот же фильтр в ту же пробирку. В полученном растворе тяжелые металлы определяют, как указано выше.

Для приготовления эталона в тигель помещают серную кислоту в количестве, взятом для сжигания препарата, и далее поступают, как с испытуемым препаратом, но промывание тигля и фильтра производят лишь 3 мл воды, после чего к фильтрату прибавляют 2 мл эталонного раствора Б.

Примечания. 1. Насыщенный раствор ацетата аммония нейтрализуют следующим образом: сначала прибавляют 30% раствор едкого натра до розового окрашивания по фенолфталеину, а затем избыток едкого натра нейтрализуют насыщенным раствором ацетата аммония до слабо — розового окрашивания.

2. Определению тяжелых металлов из зольного остатка наличие солей железа в препаратах не мешает.

Эталонный раствор свинец — иона. 0,915 г свежеперекристаллизованного ацетата свинца растворяют в воде в мерной колбе вместимостью 1 л, прибавляют 1 мл разведенной уксусной кислоты и доводят объем раствора водой до метки (раствор А). 1 мл раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 100 мл и доводят объем раствора водой до метки (раствор Б). Этот раствор содержит 0,005 мг (5 мкг) свинец — иона в 1 мл.

Раствор Б пригоден только в день его приготовления.

Если в фармакопейной статье нет специального указания, то испытание следует проводить по методу I.

Соединения мышьяка под действием цинка и хлористоводородной или серной кислоты восстанавливаются в мышьяковистый водород, который, соприкасаясь с бумагой, пропитанной раствором дихлорида ртути, окрашивает ее в зависимости от количества мышьяка в оранжевый или желтый, а после обработки раствором йодида калия — в буровато — коричневый цвет.

Минимальное количество мышьяка, которое может быть открыто этим методом в реакционной смеси, равно 0,0005 мг (0,5 мкг).

Методика определения. В колбу (рис. 16) <*>, где находится соответствующим образом приготовленное вещество (см. ниже), прибавляют от 10 до 12 капель раствора дихлорида олова, 2 г гранулированного цинка (без мышьяка) и тотчас закрывают колбу пробкой со вставленной в нее верхней частью прибора. Содержимое колбы осторожно взбалтывают и оставляют на 1 ч. При этом температура реакционной смеси не должна превышать 40 град. С. Параллельно в другом таком же приборе проводят контрольный опыт со всеми реактивами и с прибавлением 0,5 мл эталонного раствора мышьяка. Через 1 ч полоску бумаги, пропитанную раствором дихлорида ртути, помещают в раствор йодида калия. Через 10 мин раствор йодида калия сливают, полоску бумаги тщательно промывают несколько раз водой декантацией в том же стакане и сушат между листами фильтровальной бумаги. Полоска бумаги, взятая из прибора с исследуемым веществом, не должна быть окрашенной или окраска ее не должна быть интенсивнее окраски полоски бумаги в контрольном опыте.

<*> Рис. 16. Прибор для испытания на мышьяк.

1 — колба; 2 — стеклянная трубка; 3 — тампон из ваты, пропитанной раствором ацетата свинца; 4 — стеклянная трубка; 5 — полоска бумаги, пропитанная раствором дихлорида ртути. (Рисунок не приводится).

Эталонный раствор мышьяка. 0,0132 г мышьяковистого ангидрида помещают в мерную колбу вместимостью 100 мл, растворяют в 10 мл раствора едкого натра (0,1 моль/л), нейтрализуют раствором серной кислоты (0,05 моль/л) и доводят объем раствора свежепрокипяченной водой до метки (раствор А). 1 мл раствора А помещают в мерную колбу вместимостью 100 мл и доводят объем раствора свежепрокипяченной водой до метки (раствор Б). Этот раствор содержит 0,001 мг (1 мкг) мышьяка в 1 мл или 0,0005 мг (0,5 мкг) в 0,5 мл.

Раствор Б пригоден только в день его приготовления.

Подготовка препаратов для определения в них мышьяка. Неорганические препараты. а) Препараты, не содержащие азотной кислоты, нитратов и нитритов, не выделяющие в условиях проведения испытаний галогенов, сероводорода, сернистого ангидрида и фосфинов: навеску испытуемого препарата, указанную в соответствующей фармакопейной статье, помещают в колбу 1 прибора для испытания на мышьяк (см. рис. 16) и прибавляют 20 мл разведенной хлористоводородной кислоты.

б) Азотная кислота, нитраты, нитриты, а также соединения, выделяющие в условиях испытания галогены, сероводород, сернистый ангидрид и фосфины: навеску испытуемого препарата, указанную в соответствующей фармакопейной статье, помещают в колбу 1 прибора для испытания на мышьяк, прибавляют туда же 10 мл концентрированной серной кислоты и кипятят 40 мин. Затем в горячий раствор прибавляют по стенке колбы 4 мл пергидроля, нагревают еще от 10 до 15 мин и по охлаждении прибавляют 20 мл воды, не допуская сильного разогревания.

Органические препараты. Навеску испытуемого препарата, указанную в соответствующей фармакопейной статье, помещают в колбу 1 прибора для испытания на мышьяк, прибавляют 10 мл концентрированной серной кислоты и кипятят до обугливания, но не менее 40 мин. Затем в горячий раствор прибавляют по стенке колбы пергидроль порциями по 4 мл до обесцвечивания раствора, нагревают еще от 10 до 15 мин и по охлаждении прибавляют 20 мл воды, не допуская сильного разогревания.

Примечание. Отдельные отклонения от вышеописанных методов предварительной обработки препаратов указаны в соответствующих фармакопейных статьях.

Подготовка цинка. Кусочки металлического цинка, не содержащего мышьяка, обрабатывают хлористоводородной кислотой для очистки его поверхности, промывают водой и сохраняют под водой.

Приготовление бумаги, пропитанной раствором дихлорида ртути. Беззольную фильтровальную бумагу смачивают насыщенным спиртовым раствором дихлорида ртути, дают спирту испариться, повторяют это 4-5 раз, после чего бумагу высушивают при комнатной температуре.

Сохраняют в хорошо закупоренных банках.

Приготовление ваты, пропитанной раствором ацетата свинца. Гигроскопическую вату хорошо пропитывают раствором ацетата свинца и высушивают при комнатной температуре. Сохраняют в хорошо закупоренных банках. Тампон из ваты в приборе меняют после каждого определения.

Метод II применяют в случае определения наряду с мышьяком селена и теллура, а также при определении мышьяка в препаратах сурьмы, висмута, ртути и серебра, препаратах, содержащих сульфиды и сульфиты, и в некоторых других случаях. Указания о применении метода II даются в соответствующих частных статьях.

Соединения мышьяка при нагревании с фосфорноватистой кислотой в присутствии хлористоводородной кислоты восстанавливаются до металлического мышьяка и в зависимости от концентрации дают бурый осадок или бурое окрашивание.

Предельная чувствительность реакции 0,01 мг мышьяка в 10 мл реакционной смеси. Если во взятой навеске препарата содержится 0,01 мг мышьяка, то при испытании по нижеописанному способу получается заметное темно — бурое окрашивание жидкости.

Методика определения. Навеску вещества после предварительной обработки, описанной в соответствующей частной статье, вносят в пробирку, прибавляют 5 мл раствора гипофосфита натрия, помещают в пробирку в кипящую водяную баню и нагревают в течение 15 мин.

В испытуемой жидкости не должно быть заметно ни побурения, ни образования бурого осадка.

В случае побурения или образования бурого осадка в пробирку после охлаждения прибавляют 3 мл воды, 5 мл эфира и тщательно взбалтывают. При наличии мышьяка на границе жидкостей образуется бурая пленка.

РАСТВОРИМОСТЬ

В фармакопее под растворимостью подразумевают свойство вещества растворяться в разных растворителях, принятых Государственной фармакопеей. Показатели растворимости в разных растворителях приведены в частных статьях. Если растворимость является показателем чистоты препарата, то в частной статье есть об этом специальное указание.

Для обозначения растворимости веществ в фармакопее приняты условные термины (в пересчете на 1 г), значения которых приведены в таблице.

В отдельных случаях приводятся конкретные соотношения веществ и растворителя.

Методика определения растворимости. Навеску препарата вносят в отмеренное количество растворителя и непрерывно встряхивают в течение 10 мин при 20 +/-2 град. С. Предварительно препарат может быть растерт.

Для медленно растворимых препаратов, требующих для своего растворения более 10 мин, допускается также нагревание на водяной бане до 30 град. С. Наблюдение производят после охлаждения раствора до 20 +/-2 град. С и энергичного встряхивания в течение 1-2 мин.

Условия растворения медленно растворимых препаратов указываются в частных статьях.

Препарат считают растворившимся, если в растворе при наблюдении в проходящем свете не обнаруживаются частицы вещества. Для препаратов, образующих при растворении мутные растворы, соответствующее указание должно быть приведено в частной статье.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЛЕТУЧИХ ВЕЩЕСТВ И ВОДЫ

Точную навеску вещества помещают в предварительно высушенный и взвешенный бюкс и сушат до постоянной массы (условия высушивания, температура и навеска приводятся в соответствующих частных статьях). Если высушивание проводилось при нагревании, открытый бюкс вместе с крышкой помещают в эксикатор для охлаждения на 50 мин, затем закрывают крышкой и взвешивают. Первое взвешивание проводят после сушки в течение 2 ч (если в частной статье не указано иное время). Последующие взвешивания проводят после каждого часа дальнейшего высушивания.

Определение проводят в приборе (ГОСТ 1594-69), состоящем из стеклянной круглодонной колбы 1 вместимостью от 250 до 500 мл, приемника 2, представляющего собой градуированную пробирку вместимостью 10 мл, и холодильника 3 (рис. 17) <*>. В колбу 1 отвешивают указанное в статье количество вещества (от 10 до 20 г), прибавляют 100 мл толуола (ГОСТ 5789-78) или ксилола, несколько кусочков пемзы или пористой пластинки. Колбу нагревают на электроплитке или песчаной бане до кипения. Кипячение ведут так, чтобы конденсирующийся растворитель не скапливался в холодильнике, а спокойно стекал навстречу поднимающимся парам жидкости со скоростью от 2 до 4 капель в секунду. Кипячение прекращают, когда объем воды в приемнике перестанет увеличиваться и верхний слой растворителя в приемнике станет прозрачным. Вся отогнанная вода должна собираться в нижней части приемника. После охлаждения жидкости в приемнике до комнатной температуры отмечают объем отогнанной воды.

<*> Рис. 17. Прибор для определения воды (объяснение в тексте). (Рисунок не приводится).

Реактив К. Фишера представляет собой раствор двуокиси серы, йода и пиридина в метиловом спирте. Взаимодействие этого реактива с водой протекает в две стадии стехиометрически по уравнениям:

С помощью реактива К. Фишера можно точно и быстро определять любые количества воды как в органических, так и неорганических соединениях, в различных растворителях и летучих веществах.

С помощью реактива К. Фишера может быть определена как гигроскопическая, так и кристаллизационная вода.

Реактивы и растворы, применяемые в данном методе, очень гигроскопичны, поэтому должны быть приняты меры предохранения их от атмосферной влаги.

Для титрования применяют прибор, который представляет собой закрытую систему, состоящую из бюретки, защищенной осушительной трубкой (хлорид кальция по ГОСТу 4460-77; силикагель — индикатор по ГОСТу 8984-75 и т.п.), сосуда для подачи реактива и колбы для титрования, соединенных с бюреткой. Колба должна быть также снабжена осушительной трубкой. Титрование проводят при перемешивании, для чего удобно применять магнитную мешалку.

Методика определения. Точную навеску препарата, содержащую приблизительно от 0,03 до 0,05 г воды, помещают в сухую колбу вместимостью 100 мл, в которую предварительно внесено 5 мл метилового спирта. Перемешивают 1 мин и титруют реактивом К. Фишера, прибавляя его при приближении к конечной точке по 0,1-0,05 мл.

Конец титрования может быть определен как визуально по изменению окраски от желтой до красновато — коричневой, так и электрометрическим титрованием «до полного прекращения тока» (см. «Электрометрические методы титрования»). Изменение тока в конечной точке титрования при этом выражено настолько четко, что для ее определения построение графиков не обязательно. При исполнении модифицированной схемы на электроды накладывается разность потенциалов от 0,03 до 0,05 В.

Параллельно титруют 5 мл метилового спирта (контрольный опыт).

Содержание воды в процентах (X) вычисляют по формуле:

(а — б) x Т x 100 Х = ------------------, в

где а — объем реактива К. Фишера, израсходованный на титрование в основном опыте, в миллилитрах; б — объем реактива К. Фишера, израсходованный на титрование в контрольном опыте, в миллилитрах; в — навеска препарата в граммах; Т — титр реактива К. Фишера.

Приготовление реактива К. Фишера. Имеющийся в продаже реактив К. Фишера (ТУ 6-09-1487-76) состоит из двух отдельных растворов № 1 и 2, которые перед употреблением смешивают в объемном соотношении 1:2,17. Титр полученного реактива около 0,004 г/мл. Разбавленный реактив с титром около 0,001 г/мл готовят, смешивая полученный раствор с метиловым спиртом в соотношении 1:1, и применяют только при электрометрическом определении конечной точки титрования.

Установка титра. Около 0,04 г воды (точная навеска) вносят в сухую колбу вместимостью 100 мл, содержащую 5 мл метилового спирта, и титруют реактивом К. Фишера, прибавляя его в конце титрования по 0,1-0,05 мл.

Параллельно титруют 5 мл метилового спирта.

Титр в граммах на миллилитр (W) реактива К. Фишера вычисляют по формуле:

а W = -----, б — в

где а — навеска воды в граммах; б — объем реактива К. Фишера, израсходованный на титрование навески воды в метиловом спирте, в миллилитрах; в — объем реактива К. Фишера, израсходованный на титрование в контрольном опыте, в миллилитрах.

При установке титра разбавленного реактива берут точную навеску воды около 0,01 г.

Титр реактива устанавливают каждый раз перед употреблением. Реактив К. Фишера хранят в сухом, защищенном от света месте в бутылях, плотно закрытых стеклянной пробкой.

Примечания. 1. При отсутствии готовых растворов № 1 и 2 каждый из них может быть приготовлен следующим образом.

Раствор № 1: в сосуд, содержащий 110 г пиридина (ГОСТ 13647-78 ч.д.а.) и охлаждаемый льдом, пропускают обезвоженный сернистый газ до привеса в 27 г. Срок годности раствора № 1 6 мес.

Раствор № 2: в сосуд из оранжевого стекла (с притертой пробкой) помещают 600 мл (475 г) метилового спирта и 75 г йода (ГОСТ 4159-79), закрывают пробкой, перемешивают и оставляют до полного растворения йода. Срок годности раствора № 2 не ограничен.