МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ И СОЦИАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ЗДРАВООХРАНЕНИЮ

И СОЦИАЛЬНОМУ РАЗВИТИЮ

 

ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО НАДЗОРУ В СФЕРЕ

ЗДРАВООХРАНЕНИЯ И СОЦИАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ

 

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

"НАУЧНЫЙ ЦЕНТР ЭКСПЕРТИЗЫ СРЕДСТВ МЕДИЦИНСКОГО

ПРИМЕНЕНИЯ" РОСЗДРАВНАДЗОРА

 

XII

 

ГОСУДАРСТВЕННАЯ ФАРМАКОПЕЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

 

ЧАСТЬ 1

 

I. РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ

ФЕДЕРАЛЬНОЙ СЛУЖБЫ ПО НАДЗОРУ В СФЕРЕ

ЗДРАВООХРАНЕНИЯ И СОЦИАЛЬНОГО РАЗВИТИЯ ПО

ОРГАНИЗАЦИИ РАБОТЫ НАД ГОСУДАРСТВЕННОЙ ФАРМАКОПЕЕЙ

 

    Председатель:

    Юргель                     - руководитель Федеральной службы по надзору

    Николай Викторович           в сфере здравоохранения и социального

                                 развития (Росздравнадзора)

 

    Заместители председателя:

    Багирова                   - директор Института стандартизации и

    Валерия Леонидовна           контроля лекарственных средств (ИСКЛС) ФГУ

                                 "Научный центр экспертизы средств

                                 медицинского применения" Федеральной

                                 службы по надзору в сфере здравоохранения

                                 и социального развития (ФГУ НЦЭСМП

                                 Росздравнадзора)

 

    Младенцев                  - заместитель руководителя Росздравнадзора

    Андрей Леонидович

 

    Ответственный секретарь:

    Митькина                   - руководитель аналитической лаборатории

    Лидия Ивановна               научно-методического отдела ИСКЛС ФГУ

                                 НЦЭСМП Росздравнадзора

 

    Члены Совета:

    Беленков Юрий Никитич      - руководитель Федерального агентства по

                                 здравоохранению и социальному развитию

                                 (Росздрав)

 

    Володин                    - заместитель руководителя Росздрава

    Николай Николаевич

 

    Гильдеева                  - заместитель директора Департамента

    Гелия Назыфовна              развития медицинской помощи и курортного

                                 дела Минздравсоцразвития России

 

    Ковалева                   - заместитель директора ИСКЛС ФГУ НЦЭСМП

    Елена Леонардовна            Росздравнадзора

 

    Косенко                    - начальник Управления организации

    Валентина Владимировна       государственного контроля обращения

                                 медицинской продукции и средств

                                 реабилитации инвалидов Росздравнадзора

 

    Рейхарт                    - и.о. директора Федерального фонда

    Дмитрий Владимирович         обязательного медицинского страхования

 

    Сакаев                     - заместитель директора Департамента

    Марат Рустамович             фармацевтической деятельности,

                                 региональной и информационной политики по

                                 вопросам здравоохранения и социального

                                 развития Минздравсоцразвития России

 

    Сокольская                 - заместитель директора ГУ "ВНИИ

    Татьяна Александровна        лекарственных и ароматических растений"

 

    Стародубов                 - заместитель Министра здравоохранения и

    Владимир Иванович            социального развития Российской Федерации

 

    Тельнова                   - заместитель руководителя Росздравнадзора

    Елена Алексеевна

 

    Хабриев                    - заместитель директора Департамента

    Рамил Усманович              социального развития и охраны окружающей

                                 среды Правительства Российской Федерации

 

    Шаназаров                  - руководитель лаборатории экспертизы и

    Карим Сагамбаевич            стандартизации ИСКЛС ФГУ НЦЭСМП

                                 Росздравнадзора

 

II. ПРЕДИСЛОВИЕ

 

Двенадцатому изданию Государственной фармакопеи Российской Федерации предшествовали следующие издания Фармакопеи на русском языке: первое - 1866 г., второе - 1871 г., третье - 1880 г., четвертое - 1891 г., пятое - 1902 г., шестое - 1910 г., седьмое - 1925 г., восьмое - 1946 г., девятое - 1961 г., десятое - 1968 г., одиннадцатое - 1987 г. (первый выпуск) и 1990 г. (второй выпуск).

После выпуска одиннадцатого издания вводились в действие Общие фармакопейные статьи, Фармакопейные статьи и Изменения, имеющие юридическую силу, равную Государственной фармакопее.

Первая часть Государственной фармакопеи Российской Федерации XII издания подготовлена Институтом стандартизации и контроля лекарственных средств Федерального государственного учреждения "Научный центр экспертизы средств медицинского применения" Росздравнадзора при участии Научно-исследовательского института фармации Московской медицинской академии им. И.М.Сеченова, фармацевтического факультета Московской медицинской академии им. И.М.Сеченова, Государственного научного центра "Институт биофизики" и специалистов ведущих научных центров и промышленных предприятий.

Общие фармакопейные и фармакопейные статьи, включенные в настоящее издание, утверждены приказом Минздравсоцразвития России от 15 октября 2007 г. N 641.

 

III. ОРГАНИЗАЦИИ, УЧРЕЖДЕНИЯ РОССИИ И СПЕЦИАЛИСТЫ,

ПРИНЯВШИЕ УЧАСТИЕ В ПОДГОТОВКЕ ЧАСТИ 1

ГОСУДАРСТВЕННОЙ ФАРМАКОПЕИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

XII ИЗДАНИЯ

 

1. Институт стандартизации и контроля лекарственных средств Федерального государственного учреждения "Научный центр экспертизы средств медицинского применения" Федеральной службы по надзору в сфере здравоохранения и социального развития (ФГУ НЦЭСМП Росздравнадзора):

- Багирова В.Л. - директор, доктор фармацевтических наук, профессор (1-40, ФС);

- Ковалева Е.Л. - заместитель директора, кандидат биологических наук (39, 40, ФС);

- Митькина Л.И. - руководитель аналитической лаборатории научно-методического отдела, доктор фармацевтических наук (1-12.4, 14-24, 35-37).

- Шаназаров К.С. -руководитель лаборатории экспертизы и стандартизации зарубежных лекарственных средств отдела экспертизы и стандартизации лекарственных средств, кандидат химических наук (16, 17, 23, 35-37, 39, 40, ФС);

- Полиевктов М.К. - старший научный сотрудник аналитической лаборатории научно-методического отдела, доктор фармацевтических наук (ФС);

- Нечаева Е.Б. - руководитель лаборатории экспертизы химико-фармацевтических препаратов отдела экспертизы и стандартизации лекарственных средств, кандидат фармацевтических наук (35);

- Милкина С.Е. - старший научный сотрудник лаборатории экспертизы химико-фармацевтических препаратов отдела экспертизы и стандартизации лекарственных средств (35);

- Петрищев Д.С. - научный сотрудник лаборатории хроматографии отдела экспертизы и стандартизации лекарственных средств (35);

- Титова А.В. - ведущий научный сотрудник лаборатории по организации экспертизы лекарственных средств научно-методического отдела, кандидат фармацевтических наук (24, ФС);

- Исаева И.В. - руководитель лаборатории контроля качества органопрепаратов, доктор фармацевтических наук (18);

- Ковалева С.В. - ведущий научный сотрудник лаборатории контроля качества органопрепаратов, кандидат биологических наук (18, 19);

- Антонова Н.П. - ведущий научный сотрудник лаборатории контроля фитопрепаратов отдела контроля качества, кандидат биологических наук (16, 17, 21, 22);

- Суранова А.В. - старший научный сотрудник лаборатории по организации контроля качества лекарственных средств научно-методического отдела, кандидат фармацевтических наук (24.2);

- Краюшкина Т.Я. - научный сотрудник лаборатории по организации контроля качества лекарственных средств научно-методического отдела (24.2);

- Терещенко Е.В. - младший научный сотрудник лаборатории контроля качества химико-фармацевтических препаратов отдела контроля качества лекарственных средств (24.2);

- Неугодова Н.П. - руководитель лаборатории фармакологии отдела биологических методов исследования, кандидат биологических наук (25-30);

- Батуашвили Т.А. - ведущий научный сотрудник лаборатории фармакологии отдела биологических методов исследования (28,29);

- Симутенко Л.В. - старший научный сотрудник лаборатории фармакологии отдела биологических методов исследования (28, 29);

- Сапожникова Г.А. - научный сотрудник лаборатории фармакологии отдела биологических методов исследования (30);

- Быстрова Л.В. -руководитель отдела биологических методов исследования, кандидат биологических наук (33);

- Гунар О.В. - руководитель лаборатории микробиологии отдела биологических методов исследования лекарственных средств, кандидат биологических наук (31, 32, 34);

- Каграманова К.А. - ведущий научный сотрудник лаборатории микробиологии отдела биологических методов исследования лекарственных средств, кандидат биологических наук (31, 32, 34);

- Денисова С.В. - старший научный сотрудник лаборатории микробиологии отдела биологических методов исследования лекарственных средств, кандидат биологических наук (31, 34);

- Колбикова А.С. - научный сотрудник лаборатории микробиологии отдела биологических методов исследования лекарственных средств (31).

2. Научно-исследовательский институт фармации Московской медицинской академии им. И.М.Сеченова:

- Рудакова И.П. - заведующая лабораторией фармакопеи, доктор химических наук (4-7, 10, 12.5, 14, 16-19, 21, 22, 24, 30, 35);

- Мелентьева Т.А. - главный научный сотрудник лаборатории фармакопеи, доктор химических наук (4-7, 9-11, 21-22, 24);

- Дементьева Н.Н. - и.о. заведующей лабораторией фармацевтической химии, доктор фармацевтических наук, профессор (35);

- Завражная Т.А. - ведущий научный сотрудник лаборатории фармацевтической химии, кандидат фармацевтических наук (8, 20);

- Сегуру Н.В. - старший научный сотрудник лаборатории фармакопеи, кандидат фармацевтических наук (9, 14);

- Ильина И.Г. - старший научный сотрудник лаборатории фармакопеи, кандидат химических наук (11, 14).

3. Фармацевтический факультет Московской медицинской академии им. И.М.Сеченова:

- Грачев С.В. - проректор по научной работе ММА им. И.М.Сеченова, академик РАМН (13);

- Садчикова Н.П. - профессор кафедры фармацевтической химии с курсом токсикологической химии фармацевтического факультета, доктор фармацевтических наук (20, 23, 24).

4. Государственный научный центр "Институт биофизики", отдел радиофармацевтических препаратов:

- Кодина Г.Е. - заведующая лабораторией технологии и методов контроля радиофармацевтических препаратов, кандидат химических наук (38).

Специалисты других организаций:

- Краснова М.А. - ведущий научный сотрудник отделения изучения новых противоопухолевых лекарств НИИКО РОНЦ им. Н.Н.Блохина, кандидат фармацевтических наук (35-37);

- Львова М.Ш. - заведующая сектором ФГУП НИИ витаминов, кандидат химических наук (12.1-12.4);

- Шейченко В.И. - ведущий научный сотрудник ГУ "ВНИИ лекарственных и ароматических растений", кандидат физико-математических наук (12.5);

- Березовская И.В. - заведующая отделом лекарственной безопасности ОАО "ВНЦБАВ", доктор медицинских наук, профессор (25);

- Долгова Г.В. - заведующая отделом доклинических исследований и готовых лекарственных препаратов ГНЦА, кандидат биологических наук (25-27);

- Ситников А.Г. - генеральный директор ООО "ЛАЛ-Центр" (27);

- Титова Л.В. - руководитель лаборатории стандартов ИСКЛС ФГУ "НЦЭСМП" Росздравнадзора (ФС);

- Чибиляев Т.Х. - заместитель генерального директора, директор по развитию ОАО "Верофарм", кандидат фармацевтических наук (ФС);

- Зайцев С.А. - ведущий научный сотрудник отдела медицинской химии ГНЦА, кандидат химических наук (ФС);

- Локшин Б.В. - заведующий лабораторией молекулярной спектроскопии ИНЭОС РАН, доктор химических наук, профессор (ФС).

 

IV. ВВЕДЕНИЕ

 

Государственная фармакопея (ГФ) является сборником основных стандартов, применяемых в фармакопейном анализе и производстве лекарственных средств. Государственная фармакопея имеет законодательный характер. Основу Государственной фармакопеи составляют общие фармакопейные статьи (ОФС) и фармакопейные статьи (ФС). ОФС описывает принятые в фармакопейном анализе общие положения, методы анализа или включает в себя перечень нормируемых показателей и методов испытаний определенной лекарственной формы. ФС определяет уровень требований к конкретным лекарственным средствам.

Особенностью современного этапа стандартизации лекарственных средств является необходимость гармонизации требований к качеству лекарственных средств и методам их испытаний, предъявляемых фармакопеей России и ведущими зарубежными фармакопеями.

XII издание Государственной фармакопеи Российской Федерации будет включать пять частей.

В первой части описаны общие положения, методы анализа, требования, предъявляемые к фармацевтическим субстанциям, и фармакопейные статьи на субстанции.

Последующие части будут посвящены:

- продолжению описания физических, физико-химических и химических методов анализа. В эту часть войдут статьи "Статистическая обработка результатов химического эксперимента и биологических испытаний", "Валидация аналитических методик", а также фармако-технологические и другие испытания;

- описанию общих требований к лекарственным формам, перечень которых по сравнению с ГФ XI будет расширен;

- лекарственному растительному сырью и препаратам на его основе: методам анализа и предъявляемым требованиям.

Впервые в Государственную фармакопею предполагается включить стандарты качества на гомеопатические лекарственные препараты, которым будет посвящена одна из частей.

1 часть ГФ XII содержит 45 ОФС и в отличие от ГФ XI издания - 77 фармакопейных статей (ФС) на фармацевтические субстанции, наиболее часто используемые в России, в том числе входящие в Перечень жизненно необходимых и важнейших лекарственных средств.

По сравнению с ГФ XI в первую часть включены новые ОФС: "Оборудование", "Осмолярность", "Ионометрия", "Остаточные органические растворители", "Бактериальные эндотоксины", "Определение эффективности антимикробных консервантов лекарственных средств", "Радиофармацевтические препараты", "Фармацевтические субстанции", "Сроки годности лекарственных средств".

Остальные ОФС переработаны и дополнены с учетом современных требований и достижений в области фармацевтического анализа.

В "Правилах пользования фармакопейными статьями" в отличие от ГФ XI приведены рекомендации по описанию веществ, предусматривающие указание структуры (крупнокристаллический, кристаллический, мелкокристаллический или аморфный) и цвета. Определение степени кристалличности порошков соотнесено с определением кристалличности ситовым анализом и размером отверстий применяемых сит. Приведены условия определения цвета порошка, унифицированные с зарубежными фармакопеями термины для используемых в фармакопейном анализе температурных интервалов и расшифровка рекомендуемых температурных условий хранения препаратов, точность измерений и вычисление результатов испытания, даны рекомендации по фильтрованию, использованию стандартных образцов, применяемых в фармакопейном анализе.

Вместо единиц измерений и сокращений, применяемых в Государственной фармакопее XI издания, в настоящем издании приведены единицы международной системы СИ, используемые в фармакопее, и их соответствие другим единицам.

В ОФС "Оборудование", составленную по аналогии с зарубежными фармакопеями, включены рекомендации по применению фильтров различной пористости, диаметр их пор и характеристика сит, применяемых в производстве и контроле лекарственных средств, что необходимо для гармонизации требований по определению измельченности порошков.

В отличие от ГФ XI температура плавления в капиллярном методе означает не интервал между началом и концом плавления, а температуру конца плавления, что согласуется с определением по Европейской фармакопее.

ОФС ГФ XI "Определение температурных пределов перегонки" дополнена определением точки кипения.

Для определения плотности предусмотрен дополнительный метод, основанный на измерении частоты колебаний трубки, заполненной испытуемым образцом.

ОФС "Определение спирта этилового в жидких фармацевтических препаратах" содержит кроме метода дистилляции метод газовой хроматографии.

ОФС "Спектрофотометрия в ультрафиолетовой и видимой областях", "Спектрометрия в инфракрасной области", "Атомно-эмиссионная и атомно-абсорбционная спектрометрия", "Спектроскопия ядерного магнитного резонанса" и "Флуориметрия" разработаны с учетом современных возможностей спектроскопических методов, а также опыта использования методов, описанных в ГФ XI. По аналогии с зарубежными фармакопеями ОФС "Спектрофотометрия в ультрафиолетовой и видимой областях" содержит описание многокомпонентного спектрофотометрического анализа и производной спектрофотометрии.

В ОФС "Ионометрия" описано определение концентрации ионов в растворе с помощью ионоселективных электродов, при этом потенциометрическое определение pH является частным случаем определения концентрации ионов.

Общая фармакопейная статья "Растворимость" дополнена описанием методик определения растворимости веществ с неизвестной и известной растворимостью.

Для определения степени окраски, прозрачности и степени мутности жидкостей предусмотрена возможность использования инструментальных методов. Эталоны цветности унифицированы с эталонами Европейской фармакопеи.

В соответствии с дополнительными данными по токсичности в ОФС "Остаточные органические растворители" откорректированы таблицы классов органических растворителей.

В испытаниях на допустимые пределы примесей тяжелых металлов и железа предусмотрено, наряду с описанными в ГФ XI реактивами, использование других реактивов: тиоацетамидного - при определении тяжелых металлов и тиогликолевой кислоты и аммония роданида - при определении железа.

Включенные в ГФ XII статьи, описывающие биологические методы контроля качества лекарственных средств, соответствуют современному подходу к биологическим испытаниям.

Вместо статьи "Испытание на токсичность" в ГФ XII введена статья "Аномальная токсичность", поскольку данный показатель отражает не собственно токсичность, а токсичность, которая превышает уровень, установленный на стадии доклинических испытаний.

В статье "Пирогенность" указаны лекарственные препараты, для которых контроль по данному показателю является обязательным. Разработан новый уровень требований к проведению испытания и к величине максимального повышения температуры тела у животных.

В статье "Бактериальные эндотоксины" впервые введено правило расчета их предельного содержания, пороговая пирогенная доза и формула для расчета предельного содержания эндотоксинов в препаратах для парентерального введения, вводимых интратекально, и для радиофармацевтических препаратов.

Впервые в государственную фармакопею введена статья "Испытание на гистамин" с использованием изолированного органа. В ней подробно описана подготовка и проведение опыта, а также интерпретация его результатов.

Из статьи "Биологические методы оценки активности лекарственного растительного сырья и лекарственных препаратов, содержащих сердечные гликозиды" исключено испытание на голубях, которое проводят для гликозидов наперстянки пурпуровой, получаемых в настоящее время не из лекарственного растительного сырья, а синтетическим путем.

Впервые введены дифференцированные нормы микробиологической чистоты на готовые лекарственные формы (в том числе лекарственное растительное сырье и препараты из лекарственного растительного сырья), на субстанции и вспомогательные вещества. Дополнен список используемых питательных сред отечественного и зарубежного производства для определения стерильности и микробиологической чистоты. Введены критерии оценки качества микробиологических сред: ростовые и селективные свойства.

В ОФС "Реактивы. Индикаторы" и "Титрованные растворы" приведен значительно расширенный перечень применяемых в фармакопейном анализе реактивов и титрованных растворов.

Вместо статей ГФ XI "Радиоактивность" и "Определение примесей химических элементов в радиофармацевтических препаратах" в ГФ XII включена статья "Радиофармацевтические препараты", описывающая определение радиоактивности и показатели качества радиофармацевтических препаратов и предусматривающая использование широкого спектра современной аппаратуры и приемов измерений.

В ОФС "Фармацевтические субстанции" приведены основные требования, распространяющиеся, прежде всего, на индивидуальные органические вещества, а также на вспомогательные вещества, используемые для приготовления готовых лекарственных форм.

При подготовке ФС на фармацевтические субстанции учитывались не только международные требования, но и опыт, накопленный в процессе регистрации субстанций, используемых отечественными производителями.

Химические названия лекарственных веществ даны в соответствии с требованиями Международного союза теоретической и прикладной химии (IUPAC). Изложение фармакопейных статей гармонизировано с ведущими зарубежными фармакопеями. Основным методом идентификации является метод инфракрасной спектрометрии.

При количественном определении предпочтение отдается классическим титриметрическим методам анализа. Наряду с этим широко используются и современные физико-химические методы - такие, как спектроскопия в ультрафиолетовой области, газовая и высокоэффективная жидкостная хроматография, предполагающие использование стандартных образцов. В таких случаях указанные методы, а также метод тонкослойной хроматографии, используются и для идентификации субстанций наряду с классическими химическими методами.

Содержание активного вещества приведено в пересчете на сухое (если определяется потеря в массе при высушивании), на безводное (если определяется вода) или на безводное, не содержащее остаточных органических растворителей вещество.

Для ряда субстанций в Приложении приведены рисунки ИК-спектров (не приводятся).

ОФС "Сроки годности лекарственных средств" подготовлена на основе ОСТ 42-2-72 "Средства лекарственные. Порядок установления сроков годности". В ней сохранены основные положения работ по установлению сроков годности лекарственных средств при хранении в обычных условиях, но в отличие от ОСТ согласно сложившейся мировой практике ОФС допускает использование субстанции в течение всего срока годности.

В первой части Государственной фармакопеи содержатся также табличные данные, при этом таблица наименования, символов и относительных масс элементов значительно расширена.

Общие статьи ГФ XI "Метод фазовой растворимости" и "Полярография" исключены как не нашедшие широкого применения.

 

ОБЩИЕ ФАРМАКОПЕЙНЫЕ СТАТЬИ

 

1. ПРАВИЛА ПОЛЬЗОВАНИЯ ФАРМАКОПЕЙНЫМИ СТАТЬЯМИ

(ОФС 42-0031-07)

 

Описание. Указывают характеристики физического состояния и цвет лекарственного средства; если необходимо, приводят информацию о запахе и гигроскопичности.

Твердые субстанции могут быть крупнокристаллическими, кристаллическими, мелкокристаллическими или аморфными.

Крупнокристаллический порошок. Не более 40% частиц порошка должно быть размером менее 0,4 мм.

Кристаллический порошок. Не менее 95% частиц порошка должно быть размером менее 0,4 мм и не более 40% - размером менее 0,2 мм.

Мелкокристаллический порошок. Не менее 95% частиц порошка должно быть размером менее 0,2 мм.

Вещество называют аморфным, если при вращении столика микроскопа не наблюдается отражения света.

Характеристики кристалличности и гигроскопичности в описании приводятся для информации и испытанию не подлежат. При необходимости нормирования величины частиц в частной фармакопейной статье приводят специальный раздел.

Цвет следует характеризовать названиями: белый, синий, зеленый, желтый, оранжевый, красный и т.п. При оттеночных цветах на первом месте указывают тот цвет, который содержится в меньшей доле, а затем через дефис - преобладающий цвет (например, красно-коричневый).

Слабоокрашенные образцы имеют оттенок цвета, название которого характеризуют суффиксом "-оват" (например, "желтоватый") или указывают "светло-" (например, "светло-желтый").

Цвет твердых веществ следует определять на матово-белом фоне (белая плотная или фильтровальная бумага) при рассеянном дневном свете в условиях минимального проявления тени. Небольшое количество вещества помещают на белую бумагу и без нажима равномерно распределяют по поверхности бумаги (осторожно разравнивают шпателем или другим приспособлением) так, чтобы поверхность оставалась плоской.

Запах. Запах следует характеризовать терминами: "без запаха", "с характерным запахом", "со слабым характерным запахом".

Испытание проводят сразу после вскрытия упаковки. 0,5-2,0 г препарата равномерно распределяют на часовом стекле диаметром 6-8 см; через 15 мин. определяют запах на расстоянии 4-6 см или делают вывод о его отсутствии. В случае легко летучих жидкостей наносят 0,5 мл на фильтровальную бумагу и запах определяют сразу же после нанесения, если нет других указаний в частной фармакопейной статье.

Масса. "Взвешивание по разности" (например, до и после высушивания/прокаливания при определении потери в массе при высушивании или при определении золы) проводят при одинаковых условиях (температура, давление, влажность), используя одни и те же средства измерения и лабораторную посуду. Интервал времени между двумя взвешиваниями определяется свойствами и количеством высушиваемого/прокаливаемого остатка.

После прокаливания/высушивания тигель или бюкс следует охлаждать в эксикаторе до температуры окружающей среды. Промежутки времени с момента извлечения тигля или стаканчика для взвешивания из эксикатора до момента взвешивания должны быть одинаковыми.

Массу следует считать постоянной, если разность результатов двух последующих взвешиваний не превышает 0,0005 г.

Термин "невесомый" означает, что масса не превышает 0,0005 г. Объем. Для обеспечения требуемой точности измерений стеклянная мерная посуда должна соответствовать требованиям класса А Международного стандарта (ISO). Допускается использование стеклянной мерной посуды по ГОСТам.

Понятие "капля" означает объем от 0,02 до 0,05 мл в зависимости от растворителя; для водных растворов объем капли равен приблизительно 0,05 мл (в 1 мл содержится примерно 20 капель).

Температура. Помимо конкретного указания температуры используют также следующие термины:

 

Глубокое охлаждение                                  Ниже -15 град. C

В холодильнике                                       От +2 до +8 град. C

В холодном или прохладном месте                      От +8 до +15 град. C

При комнатной температуре                            От +15 до +25 град. C

Теплый                                               От +40 до +50 град. C

Горячий                                              От +80 до +90 град. C

Температура водяной бани                             От +98 до +100 град. C

Температура ледяной бани                             0 град. C

 

Под "водяной баней" понимают кипящую водяную баню, если в частной фармакопейной статье не указана температура нагревания.

Испытания следует проводить при комнатной температуре, если в частной фармакопейной статье нет других указаний.

Если при проведении испытания, когда имеет значение температура, она не указана, то подразумевают температуру 20 град. C.

Если в тесте "Потеря в массе при высушивании" температурный интервал не указан, то подразумевается, что он равен +/- 2 град. C от указанного значения.

Ниже приводится расшифровка рекомендуемых температурных условий хранения препаратов:

 

Рекомендуемые условия	Расшифровка рекомендуемых  условий
Хранить при температуре не выше 30 град. C	От 2 до 30 град. C
Хранить при температуре не выше 25 град. C	От 2 до 25 град. C
Хранить при температуре не выше 15 град. C	От 2 до 15 град. C
Хранить при температуре не выше 8 град. C	От 2 до 8 град. C
Хранить при температуре не ниже 8 град. C	От 8 до 25 град. C

 

Вакуум. Термин "вакуум" означает, что давление не превышает 20 мм рт. ст. (2,66 кПа), если нет других указаний в частной фармакопейной статье. Для высушивания в вакууме используют вакуумный сушильный шкаф, вакуумный пистолет или другие подобные приборы.

Точность измерения. При описании количественного определения или испытания с численно заданными пределами количества вещества, необходимое для проведения испытания количество указывают приблизительно; в действительности оно может отклоняться в пределах +/- 10% от указанного. Необходимо взять точную навеску анализируемого вещества (или отмерить его каким-либо другим способом) и все вычисления производить для этого точного количества. Если пределы испытания заданы не численно, а определяются путем сравнения со стандартом при тех же условиях, для испытания берут строго указанное количество вещества. Реактивы всегда берут в строго указанных количествах.

Если значения массы навесок или объемов не используют для дальнейших расчетов, то точность их взятия (отмеривания, отвешивания) должна согласовываться с указанной в частной фармакопейной статье точностью.

Точность измерений следует обозначать числом десятичных знаков после запятой данного числового значения. Точность взвешивания должна быть +/- 5 единиц после последней указанной цифры; например, навеску 0,25 г следует понимать как лежащую в интервале от 0,245 до 0,255 г. Объемы отмеряют следующим образом. Если после запятой стоит 0 или число, заканчивающееся 0 (например, 10,0 мл или 0,50 мл), требуемый объем отмеряют с помощью пипетки, мерной колбы или бюретки. В остальных случаях можно использовать градуированный мерный цилиндр или градуированную пипетку. Микролитры отмеряют с помощью микропипетки или микрошприца.

Точная навеска. "Точная навеска" означает взвешивание на аналитических весах с погрешностью +/- 0,0002 г. Если не указано "точная навеска" и точность взвешивания не задана числом десятичных знаков, то навеску следует брать с погрешностью +/- 0,01 г.

При определении массы в граммах с точностью более четырех десятичных знаков следует пользоваться весами типа ВЛР-20 г или другими весами с аналогичными метрологическими или техническими характеристиками.

Время. Понятие "сразу" означает отрезок времени не более 30 с.

Понятие "свежеприготовленный раствор" означает раствор, приготовленный не более чем за 8 ч до его применения, если в частной фармакопейной статье нет других указаний.

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

Под названием "вода", если нет особых указаний, следует понимать воду, соответствующую требованиям фармакопейной статьи "Вода очищенная". Термин "вода дистиллированная" распространяется на "воду очищенную", полученную путем дистилляции.

Под названием "спирт", если нет особых указаний, следует понимать этиловый спирт, "этанол" - абсолютированный спирт; под названием "эфир" - диэтиловый эфир.

Если для проведения испытания требуется использовать растворитель с растворенным в нем индикатором и контрольный опыт не предусмотрен, то растворитель предварительно нейтрализуют по этому индикатору.

Если указано, что при приготовлении смеси растворителей их берут в соотношении (а:в), то имеется в виду соотношение объемов. Например, соотношение гексан - бензол (1:3) означает, что смешивают 1 объем гексана с 3 объемами бензола.

Реактивы. Для испытаний применяют реактивы квалификации "чистый для анализа". В этом случае квалификация реактива не указывается. При применении реактивов другой квалификации в частной фармакопейной статье следует приводить соответствующее указание.

Индикаторы. При титриметрических определениях раствор индикатора добавляют в количестве 0,2 мл или 3 капель, если нет других указаний в частной фармакопейной статье.

Растворы. Под принятым способом обозначения концентрации растворов твердых веществ в различных растворителях 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.

Под обозначением "ч" подразумевают массовые части.

Обозначение "ppm" (частей на миллион) подразумевает массовое соотношение.

Процентная концентрация раствора может иметь одно из трех значений:

- массовый процент - % (м/м) - число граммов вещества в 100 граммах раствора;

- массо-объемный процент - % (м/о) - число граммов вещества в 100 мл раствора;

- объемный процент - % (о/о) - число миллилитров жидкого вещества в 100 мл раствора.

Если "%" используется без обозначения (м/м, м/о или о/о), то подразумевается массовый процент для смесей твердых веществ, массо-объемный процент для растворов или суспензий твердых веществ в жидкостях, объемный процент для растворов жидкостей в жидкостях и массо-объемный процент для растворов газов в жидкостях. Например, 1% раствор приготавливают растворением 1 г твердого вещества или 1 мл жидкости в 100 мл раствора.

Молекулярная масса. Молекулярные массы описанных в фармакопее соединений рассчитаны по таблице относительных атомных масс 1997 г., принятой Международным союзом по теоретической и прикладной химии (IUPAC) и основанной на шкале углерода-12.

Если молекулярная масса вещества меньше 400, приводят два десятичных знака, если больше 400 - один десятичный знак.

Пределы количественного содержания. Указываемые пределы основываются на результатах, полученных в рамках обычной аналитической практики; в них уже учтены обычные аналитические погрешности, допустимый разброс при производстве и приготовлении, а также ухудшение качества в процессе хранения в пределах, которые считаются приемлемыми. При определении соответствия препарата требованиям фармакопейной статьи к указанным пределам не должны добавляться никакие дополнительные допуски.

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 или безводное вещество, следует понимать, что потеря в массе при высушивании или содержание воды определены тем методом, который описан в соответствующей частной фармакопейной статье.

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

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

Методы испытаний. Как правило, в Общей фармакопейной статье (ОФС) на методы контроля описано несколько методов анализа. Если в частной фармакопейной статье не указано, какой из методов используется, то применяют первый метод, описанный в ОФС.

Защищенное от света место. Если указано, что испытание проводят "в защищенном от света месте", то это означает, что следует принять меры для избежания попадания прямого солнечного света, любого другого яркого света, а также ультрафиолетовых лучей, например, путем использования посуды из специального стекла, работы в затемненной комнате и т.д.

Сухое место. Термин "сухое место" подразумевает место с относительной влажностью не более 40% при комнатной температуре или эквивалентном давлении паров при другой температуре.

Фильтрование. Если для определения содержания примеси используют фильтрат, то перед фильтрованием фильтр промывают соответствующим растворителем до тех пор, пока не будет установлено, что определяемая примесь не обнаруживается. При промывании подкисленной водой следует для подкисления применять ту кислоту, которая применяется для определения. Если часть фильтрата применяют для дальнейших определений, то для фильтрования применяют сухой фильтр и первую порцию фильтрата отбрасывают.

Если не указана марка фильтра, то подразумевают любой бумажный фильтр.

Вычисление результатов испытания. При всех количественных определениях результат вычисляют с точностью на два десятичных знака большей, чем число десятичных знаков, указанное в частной фармакопейной статье, если это допустимо с точки зрения точности метода. Затем цифры округляют до указанного в пределе количества значащих цифр (если нет других указаний). При этом последнюю цифру увеличивают на единицу, если цифра, отбрасываемая при округлении, больше или равна пяти. Если цифра, отбрасываемая при округлении, меньше пяти, последнюю цифру оставляют неизменной.

Стандартные образцы. Современные методы анализа предусматривают использование стандартных образцов. В качестве стандартных образцов в нормативном документе должны быть предусмотрены Фармакопейные стандартные образцы, введенные в действие уполномоченным фармакопейным органом (EP CRS, BP CRS, USP RS, государственные стандартные образцы ГСО и др.).

В ряде случаев для проведения текущих анализов могут использоваться стандартные образцы серийных субстанций при условии, что они удовлетворяют требованиям нормативной документации и откалиброваны по Фармакопейным стандартным образцам.

 

2. ЕДИНИЦЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ СИСТЕМЫ (СИ),

ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ФАРМАКОПЕЕ, И ИХ СООТВЕТСТВИЕ

ДРУГИМ ЕДИНИЦАМ (ОФС 42-0032-07)

 

МЕЖДУНАРОДНАЯ СИСТЕМА ЕДИНИЦ (СИ)

 

Международная система единиц в настоящее время включает в себя два класса единиц физических величин: основные единицы и производные единицы <*>. Класс основных единиц состоит из семи независимых единиц, определения которых приведены в табл. 2.1.

Производными единицами системы называются единицы физических величин, которые могут быть получены через основные единицы посредством алгебраических отношений. Единицы таких величин, используемых фармакопеей, приведены в табл. 2.2.

 

Таблица 2.1

 

Основные единицы СИ

 

┌──────────────────────┬────────────────────┬─────────────────────────────┐

│       Величина       │      Единица       │        Определение          │

├──────────────┬───────┼────────────┬───────┤                             │

│ Наименование │Символ │Наименование│Символ │                             │

├──────────────┼───────┼────────────┼───────┼─────────────────────────────┤

│    Длина     │   l   │    метр    │   м   │Один метр представляет собой │

│              │       │            │       │длину пути, который проходит │

│              │       │            │       │свет в вакууме за 1/299792458│

│              │       │            │       │долю секунды                 │

├──────────────┼───────┼────────────┼───────┼─────────────────────────────┤

│    Масса     │   m   │ килограмм  │  кг   │Один килограмм равен массе   │

│              │       │            │       │международного эталона -     │

│              │       │            │       │килограмм                    │

├──────────────┼───────┼────────────┼───────┼─────────────────────────────┤

│    Время     │   t   │  секунда   │   с   │Одна секунда представляет    │

│              │       │            │       │собой суммарную              │

│              │       │            │       │продолжительность 9 192 631  │

│              │       │            │       │770 периодов излучения,      │

│              │       │            │       │соответствующих переходу     │

│              │       │            │       │между двумя сверхтонкими     │

│              │       │            │       │уровнями основного состояния │

│              │       │            │       │атома цезия - 133            │

├──────────────┼───────┼────────────┼───────┼─────────────────────────────┤

│     Сила     │   I   │   ампер    │   А   │Один ампер представляет собой│

│электрического│       │            │       │такой постоянный ток,        │

│     тока     │       │            │       │который, проходя в двух      │

│              │       │            │       │строго параллельных          │

│              │       │            │       │проводниках бесконечной длины│

│              │       │            │       │и пренебрежимо малого        │

│              │       │            │       │кругового сечения,           │

│              │       │            │       │расположенных на расстоянии 1│

│              │       │            │       │метра в вакууме, вызывает    │

│              │       │            │       │между этими проводниками силу│

│              │       │            │       │взаимодействия, равную       │

│              │       │            │       │      -7                     │

│              │       │            │       │2 x 10   ньютона на один метр│

│              │       │            │       │длины                        │

├──────────────┼───────┼────────────┼───────┼─────────────────────────────┤

│  Абсолютная  │   T   │  кельвин   │   К   │Один кельвин представляет    │

│ температура  │       │            │       │собой 1/273.16 часть от      │

│              │       │            │       │абсолютной температуры       │

│              │       │            │       │тройной точки воды           │

├──────────────┼───────┼────────────┼───────┼─────────────────────────────┤

│  Количество  │   n   │    моль    │   М   │Один моль представляет собой │

│              │       │            │       │количество вещества,         │

│              │       │            │       │содержащего такое же         │

│              │       │            │       │количество простейших частиц,│

│              │       │            │       │которое содержится в 0,012   │

│              │       │            │       │килограммах углерода-12 <**> │

├──────────────┼───────┼────────────┼───────┼─────────────────────────────┤

│  Сила света  │   I   │  кандела   │  кд   │Кандела представляет собой   │

│              │    ню │            │       │интенсивность свечения в     │

│              │       │            │       │данном направлении от        │

│              │       │            │       │источника, излучающего       │

│              │       │            │       │монохроматическое излучение с│

│              │       │            │       │                 12          │

│              │       │            │       │частотой 540 x 10  герц и    │

│              │       │            │       │такого источника,            │

│              │       │            │       │интенсивность которого в этом│

│              │       │            │       │направлении составляет 1/683 │

│              │       │            │       │ватта на один стереорадиан   │

└──────────────┴───────┴────────────┴───────┴─────────────────────────────┘

 

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

<*> Используемые определения единиц Международной системы (СИ) приняты Международным комитетом мер и весов.

20-й Конференцией (1995 г.) Международного комитета мер и весов существующий ранее отдельный класс вспомогательных единиц, содержащий две единицы: угол на плоскости и пространственный угол, - включен в класс производных единиц.

<**> Если использованы моли, то следует указывать, к чему они относятся, например, атомы, молекулы, ионы, электроны, иные частицы или определенные группы таких объектов.

 

В табл. 2.3 приведены единицы, не входящие в систему СИ, но используемые наряду с Международной системой единиц.

Множительные приставки для образования десятичных дольных и кратных единиц приведены в табл. 2.4.

 

Таблица 2.2

 

 

Единицы СИ и их соответствие другим единицам

 

┌────────────────────────┬─────────────────────────────────────────────────────┬─────────────────────────┐

│        Величина        │                         Единица                     │   Преобразование        │

├─────────────────┬──────┼────────────┬───────────┬────────────┬───────────────┤   иных единиц в         │

│  Наименование   │Символ│Наименование│   Символ  │ Выражение  │   Выражение   │     единицы СИ          │

│                 │      │            │           │ в основных │    в иных     │                         │

│                 │      │            │           │  единицах  │   единицах    │                         │

│                 │      │            │           │     СИ     │      СИ       │                         │

├─────────────────┼──────┼────────────┼───────────┼────────────┼───────────────┼─────────────────────────┤

│Волновое число   │  ню  │единица на  │    1/м    │ -1         │               │                         │

│                 │      │ один метр  │           │м           │               │                         │

├─────────────────┼──────┼────────────┼───────────┼────────────┼───────────────┼─────────────────────────┤

│Длина волны      │лямбда│ микрометр  │    мкм    │  -6        │               │                         │

│                 │      │            │           │10   м      │               │                         │

│                 │      ├────────────┼───────────┼────────────┼───────────────┼─────────────────────────┤

│                 │      │ нанометр   │     нм    │  -9        │               │                         │

│                 │      │            │           │10   м      │               │                         │

├─────────────────┼──────┼────────────┼───────────┼────────────┼───────────────┼─────────────────────────┤

│Площадь          │ A, S │квадратный  │   кв. м   │кв. м       │               │                         │

│                 │      │   метр     │           │            │               │                         │

├─────────────────┼──────┼────────────┼───────────┼────────────┼───────────────┼─────────────────────────┤

│Объем            │  V   │кубический  │   куб. м  │куб. м      │               │1 мл = 1 куб. см =       │

│                 │      │   метр     │           │            │               │    -6                   │

│                 │      │            │           │            │               │= 10   куб. м            │

├─────────────────┼──────┼────────────┼───────────┼────────────┼───────────────┼─────────────────────────┤

│Частота          │  ню  │   герц     │     Гц    │ -1         │               │                         │

│                 │      │            │           │с           │               │                         │

├─────────────────┼──────┼────────────┼───────────┼────────────┼───────────────┼─────────────────────────┤

│Плотность        │  ро  │ килограмм  │  кг/куб.  │      -3    │               │1 г/мл =                 │

│                 │      │    на      │     м     │кг x м      │               │= 1 г/куб. см =          │

│                 │      │кубический  │           │            │               │    -3       -3          │

│                 │      │   метр     │           │            │               │= 10   кг x м            │

├─────────────────┼──────┼────────────┼───────────┼────────────┼───────────────┼─────────────────────────┤

│Скорость         │  v   │  метр в    │    м/с    │     -1     │               │                         │

│                 │      │  секунду   │           │м x с       │               │                         │

├─────────────────┼──────┼────────────┼───────────┼────────────┼───────────────┼─────────────────────────┤

│Сила             │  F   │  ньютон    │     Н     │          -2│               │                    -2   │

│                 │      │            │           │м x кг x c  │               │1 дин = 1 г х см x с   = │

│                 │      │            │           │            │               │    -5                   │

│                 │      │            │           │            │               │ = 10  Н                 │

│                 │      │            │           │            │               │1 kp = 9,80665 Н         │

├─────────────────┼──────┼────────────┼───────────┼────────────┼───────────────┼─────────────────────────┤

│Давление         │  P   │  паскаль   │     Па    │ -1         │     -2        │                 -1      │

│                 │      │            │           │м  x кг x   │Н x м          │1 дин/кв. см = 10   Па = │

│                 │      │            │           │   -2       │               │    -1      -2           │

│                 │      │            │           │x с         │               │= 10   Н x м             │

│                 │      │            │           │            │               │1 атм = 101 325 Па =     │

│                 │      │            │           │            │               │= 101,325 кПа            │

│                 │      │            │           │            │               │1 бар = 105 Па = 0,1 Мпа │

│                 │      │            │           │            │               │1 мм рт. ст. =           │

│                 │      │            │           │            │               │= 133,322387 Па          │

│                 │      │            │           │            │               │1 Торр = 133,322368 Па   │

│                 │      │            │           │            │               │1 psi = 6,894757 кПа     │

├─────────────────┼──────┼────────────┼───────────┼────────────┼───────────────┼─────────────────────────┤

│Динамическая     │ эта  │ паскаль-   │   Па x с  │ -1         │         -2    │        -1               │

│вязкость         │      │  секунда   │           │м   x кг x  │Н x с x м      │1 П = 10   Па x с =      │

│                 │      │            │           │   -1       │               │    -1          -2       │

│                 │      │            │           │x с         │               │= 10   Н x с x м         │

│                 │      │            │           │            │               │1 сП = 1 мПа x с         │

├─────────────────┼──────┼────────────┼───────────┼────────────┼───────────────┼─────────────────────────┤

│Кинематическая   │  ню  │квадратный  │  кв. м/с  │         -1 │Па x с x куб. м│                   -1    │

│вязкость         │      │  метр на   │           │кв. м x с   │    -1         │1 Ст = 1 кв. см x с  =   │

│                 │      │  секунду   │           │            │x кг           │    -4            -1     │

│                 │      │            │           │            │Н x м x с x    │= 10   x кв. м x с       │

│                 │      │            │           │            │    -1         │                         │

│                 │      │            │           │            │x кг           │                         │

├─────────────────┼──────┼────────────┼───────────┼────────────┼───────────────┼─────────────────────────┤

│Энергия          │  W   │  джоуль    │     Дж    │кв. м x кг x│Н x м          │1 эрг = 1 кв. см x г x   │

│                 │      │            │           │   -2       │               │   -2                    │

│                 │      │            │           │x с         │               │x с  =                   │

│                 │      │            │           │            │               │= 1 дин x см =           │

│                 │      │            │           │            │               │    -1                   │

│                 │      │            │           │            │               │= 10  Дж                 │

│                 │      │            │           │            │               │1 кал = 4,1868 Дж        │

├─────────────────┼──────┼────────────┼───────────┼────────────┼───────────────┼─────────────────────────┤

│Поток            │  P   │   ватт     │     Вт    │кв. м x кг x│         -1    │1 эрг/с =                │

│электромагнитного│      │            │           │   -3       │Н x м x с      │                -1       │

│излучения        │      │            │           │x с         │      -1       │= 1 дин x см x с   =     │

│                 │      │            │           │            │Дж x с         │    -7        -7         │

│                 │      │            │           │            │               │= 10   Вт = 10  Н x м x  │

│                 │      │            │           │            │               │   -1     -7       -1    │

│                 │      │            │           │            │               │x с   = 10   Дж x с      │

├─────────────────┼──────┼────────────┼───────────┼────────────┼───────────────┼─────────────────────────┤

│Поглощенная доза │  D   │   грэй     │     Гр    │         -2 │               │          -2             │

│ионизирующего    │      │            │           │кв. м x с   │               │1 рад = 10   Гр          │

│излучения        │      │            │           │            │               │                         │

├─────────────────┼──────┼────────────┼───────────┼────────────┼───────────────┼─────────────────────────┤

│Электрический    │  U   │   вольт    │     В     │кв. м x кг x│      -1       │                         │

│потенциал,       │      │            │           │   -3    -1 │Вт x А         │                         │

│электродвижущая  │      │            │           │x с   x А   │               │                         │

│сила             │      │            │           │            │               │                         │

├─────────────────┼──────┼────────────┼───────────┼────────────┼───────────────┼─────────────────────────┤

│Электрическое    │  R   │    ом      │     Ом    │кв. м x кг x│     -1        │                         │

│сопротивление    │      │            │           │   -3   -2  │В x А          │                         │

│                 │      │            │           │x с  x А    │               │                         │

├─────────────────┼──────┼────────────┼───────────┼────────────┼───────────────┼─────────────────────────┤

│Количество       │  Q   │   кулон    │     Кл    │А x с       │               │                         │

│электричества    │      │            │           │            │               │                         │

├─────────────────┼──────┼────────────┼───────────┼────────────┼───────────────┼─────────────────────────┤

│Радиоактивность  │  А   │ беккерель  │     Бк    │ -1         │               │              9          │

│вещества         │      │            │           │с           │               │1 Ки = 37 x 10  Бк =     │

│                 │      │            │           │            │               │         9  -1           │

│                 │      │            │           │            │               │= 37 x 10  с             │

├─────────────────┼──────┼────────────┼───────────┼────────────┼───────────────┼─────────────────────────┤

│Молярная         │  с   │  моль на   │моль/куб. м│        -3  │               │1 моль/л = 1М =          │

│концентрация     │      │кубический  │           │моль x м    │               │= 1 моль/куб. дм =       │

│                 │      │   метр     │           │            │               │    3         -3         │

│                 │      │            │           │            │               │= 10  моль x м           │

├─────────────────┼──────┼────────────┼───────────┼────────────┼───────────────┼─────────────────────────┤

│Массовая         │  ро  │ килограмм  │ кг/куб. м │      -3    │               │1 г/л = 1 г/куб. дм =    │

│концентрация     │      │    на      │           │кг x м      │               │          -3             │

│                 │      │кубический  │           │            │               │= 1 кг x м               │

│                 │      │   метр     │           │            │               │                         │

└─────────────────┴──────┴────────────┴───────────┴────────────┴───────────────┴─────────────────────────┘

 

Таблица 2.3

 

Единицы, используемые наряду с Международной

системой единиц

 

┌─────────────────┬────────────────────┬──────────────────────────────────┐

│    Величина     │      Единица       │      Значение в единицах СИ      │

├─────────────────┼──────────┬─────────┼──────────────────────────────────┤

│Время            │  минута  │  мин.   │1 мин. = 60 с                     │

│                 ├──────────┼─────────┼──────────────────────────────────┤

│                 │   час    │    ч    │1 ч = 60 мин. = 3600 с            │

│                 ├──────────┼─────────┼──────────────────────────────────┤

│                 │  сутки   │  сут.   │1 сут. = 24 ч = 86400 с           │

├─────────────────┼──────────┼─────────┼──────────────────────────────────┤

│Угол на плоскости│  градус  │    о    │1 = (пи/180) рад                  │

├─────────────────┼──────────┼─────────┼──────────────────────────────────┤

│Объем            │   литр   │    л    │                    -3            │

│                 │          │         │1 л = 1 куб. дм = 10   куб. м     │

├─────────────────┼──────────┼─────────┼──────────────────────────────────┤

│Масса            │  тонна   │    т    │        3                         │

│                 │          │         │1 т = 10  кг                      │

├─────────────────┼──────────┼─────────┼──────────────────────────────────┤

│Частота вращения │ оборот в │ об/мин. │                    -1            │

│                 │  минуту  │         │1 об/мин. = (1/60) с              │

└─────────────────┴──────────┴─────────┴──────────────────────────────────┘

 

Таблица 2.4

 

Множители и приставки для образования десятичных

кратных и дольных единиц

 

┌───────────┬───────────┬───────────┬───────────┬───────────┬─────────────┐

│ Множитель │ Приставка │Обозначение│ Множитель │ Приставка │ Обозначение │

├───────────┼───────────┼───────────┼───────────┼───────────┼─────────────┤

│  18       │   экза    │     э     │      -1   │   деци    │      д      │

│10         │           │           │    10     │           │             │

├───────────┼───────────┼───────────┼───────────┼───────────┼─────────────┤

│  15       │   пета    │     п     │      -2   │   санти   │      с      │

│10         │           │           │    10     │           │             │

├───────────┼───────────┼───────────┼───────────┼───────────┼─────────────┤

│  12       │   тера    │     т     │      -3   │   милли   │      м      │

│10         │           │           │    10     │           │             │

├───────────┼───────────┼───────────┼───────────┼───────────┼─────────────┤

│  9        │   гига    │     г     │      -6   │   микро   │     мк      │

│10         │           │           │    10     │           │             │

├───────────┼───────────┼───────────┼───────────┼───────────┼─────────────┤

│  6        │   мега    │     м     │      -9   │   нано    │      н      │

│10         │           │           │    10     │           │             │

├───────────┼───────────┼───────────┼───────────┼───────────┼─────────────┤

│  3        │   кило    │     к     │      -12  │   пико    │      п      │

│10         │           │           │    10     │           │             │

├───────────┼───────────┼───────────┼───────────┼───────────┼─────────────┤

│  2        │   гекто   │     г     │      -15  │   фемто   │      ф      │

│10         │           │           │    10     │           │             │

├───────────┼───────────┼───────────┼───────────┼───────────┼─────────────┤

│  1        │   дека    │    да     │      -18  │   атто    │      а      │

│10         │           │           │    10     │           │             │

└───────────┴───────────┴───────────┴───────────┴───────────┴─────────────┘

 

    Примечания

    1.  Радиан  представляет  собой  плоский угол, вырезающий на окружности

дугу, равную по длине радиусу.

    2.  В  фармакопее  условия  центрифугирования определяются центробежным

ускорением  по  отношению  к  ускорению  свободного  падения  (g),  которое

                                    -2

принимается равным g = 9,80665 м x с  .

 

МЕТОДЫ АНАЛИЗА

 

3. ОБОРУДОВАНИЕ (ОФС 42-0033-07)

 

В настоящей статье описана характеристика оборудования, применяемого в фармакопейном анализе, не описанная в других общих фармакопейных статьях.

 

ФИЛЬТРЫ

 

В зависимости от диаметра пор фильтры используются для следующих целей (табл. 3.1):

 

Таблица 3.1

 

Область применения фильтра в зависимости от

диаметра пор

 

Диаметр пор, мкм	Область применения фильтра
< 2,5	Бактериологическая фильтрация
4-10	Ультратонкая фильтрация, отделение микроорганизмов   большого диаметра
10-40	Аналитическая фильтрация
40-100	Тонкая фильтрация
100-160	Фильтрация крупных частиц, использование в качестве  подложки для других фильтрующих материалов
160-500	Фильтрация очень крупных частиц

 

В табл. 3.2 приведен максимальный диаметр пор стеклянных фильтров различной пористости.

 

Таблица 3.2

 

Максимальный диаметр пор стеклянных фильтров

различной пористости

 

Пористость фильтра	Приблизительный максимальный диаметр пор в   микрометрах
ПОР 1,0	менее 1,0
ПОР 1,6	менее 1,6
	1-2,5
ПОР 3,0	1,6-3
	1,6-4
	4-6
ПОР 10	3-10
	4-10
ПОР 16	10-16
ПОР 40	16-40
	40-50
ПОР 100	40-100
	100-120
ПОР 160	100-160
	150-200
ПОР 250	160-250
	200-500
ПОР 500	250-500

 

СИТА

 

Материал сита должен быть индифферентным по отношению к просеиваемому веществу.

Для аналитических процедур используют сита с квадратными отверстиями. Для неаналитических процедур могут быть использованы также сита с круглыми отверстиями, диаметр которых в 1,25 раза превышает размер стороны квадратного отверстия сита соответствующего номера. Измельченность указывают в частной фармакопейной статье, используя номер сита, соответствующий номинальному размеру стороны отверстия в микрометрах, который приводится в скобках после названия вещества.

Максимальный допуск для размера отверстия (+ X) вычисляют по формуле:

 

                               0,75

                     2 x (омега     )             0,25

                 X = ---------------- + 4 x (омега    ),

                         3

 

где омега - номинальный размер отверстия.

При этом не должно быть отверстий, размер которых превышает номинальный размер более, чем на величину X.

Допуск для среднего значения размера отверстия (+/- Y) вычисляют по формуле:

 

                                 0,98

                            омега

                       Y = ----------- + 1,6.

                              27

 

При этом средний размер отверстия не должен отклоняться от номинального размера более чем на величину +/- Y.

 

Промежуточный допуск (+ Z) вычисляют по формуле:

 

                              X + Y

                         Z = -------.

                                2

 

При этом не более чем 6% общего числа отверстий могут иметь размеры между "номинальный +Х" и "номинальный + Z".

    Диаметр d проволоки, применяемой для плетения металлической проволочной

ткани,  вставленной  в  раму, должен находиться в пределах от d    до d   ,

                                                               min     max

что  соответствует  допускам  (+/- 15%)  от  рекомендованного  номинального

диаметра. Диаметр проволоки в ситах должен быть одинаковым по всему ситу.

Номер сита (номинальный размер отверстий в мкм), допуски для отверстий, диаметр проволоки и допустимые пределы от ее номинального диаметра представлены в табл. 3.3.

 

Таблица 3.3

 

Характеристика сит, применяемых в производстве и

контроле лекарственных средств

 

┌────────────┬────────────────────────────────┬───────────────────────────┐

│ Номер сита │   Допуск для отверстия, мкм    │  Диаметр проволоки, мкм   │

│(номинальный├────────────┬──────────┬────────┼─────────┬─────────────────┤

│   размер   │Максимальный│Допуск для│Промежу-│Рекомен- │Допустимый предел│

│ отверстия, │ допуск для │ среднего │точный  │дованный │                 │

│    мкм)    │ отверстия  │ значения │допуск  │номиналь-│                 │

│            │            │ размера  │        │ный      │                 │

│            │            │отверстия │        │диаметр  │                 │

├────────────┼────────────┼──────────┼────────┼─────────┼────────┬────────┤

│            │    + X     │  +/- Y   │  + Z   │    d    │  d     │  d     │

│            │            │          │        │         │   max  │   min  │

├────────────┼────────────┼──────────┼────────┼─────────┼────────┼────────┤

│   11200    │    770     │   350    │  560   │  2500   │  2900  │  2100  │

├────────────┼────────────┼──────────┼────────┼─────────┼────────┼────────┤

│    8000    │    600     │   250    │  430   │  2000   │  2300  │  1700  │

├────────────┼────────────┼──────────┼────────┼─────────┼────────┼────────┤

│    5600    │    470     │   180    │  320   │  1600   │  1900  │  1300  │

├────────────┼────────────┼──────────┼────────┼─────────┼────────┼────────┤

│    4000    │    370     │   130    │  250   │  1400   │  1700  │  1200  │

├────────────┼────────────┼──────────┼────────┼─────────┼────────┼────────┤

│    2800    │    290     │    90    │  190   │  1120   │  1300  │   950  │

├────────────┼────────────┼──────────┼────────┼─────────┼────────┼────────┤

│    2000    │    230     │    70    │  150   │   900   │  1040  │   770  │

├────────────┼────────────┼──────────┼────────┼─────────┼────────┼────────┤

│    1400    │    180     │    50    │  110   │   710   │   820  │   600  │

├────────────┼────────────┼──────────┼────────┼─────────┼────────┼────────┤

│    1000    │    140     │    30    │   90   │   560   │   640  │   480  │

├────────────┼────────────┼──────────┼────────┼─────────┼────────┼────────┤

│     710    │    112     │    25    │   69   │   450   │   520  │   380  │

├────────────┼────────────┼──────────┼────────┼─────────┼────────┼────────┤

│     500    │     89     │    18    │   54   │   315   │   360  │   270  │

├────────────┼────────────┼──────────┼────────┼─────────┼────────┼────────┤

│     355    │     72     │    13    │   43   │   224   │   260  │   190  │

├────────────┼────────────┼──────────┼────────┼─────────┼────────┼────────┤

│     250    │     58     │   9,9    │   34   │   160   │   190  │   130  │

├────────────┼────────────┼──────────┼────────┼─────────┼────────┼────────┤

│     180    │     47     │   7,6    │   27   │   125   │   150  │   106  │

├────────────┼────────────┼──────────┼────────┼─────────┼────────┼────────┤

│     125    │     38     │   5,8    │   22   │    90   │   104  │    77  │

├────────────┼────────────┼──────────┼────────┼─────────┼────────┼────────┤

│      90    │     32     │   4,6    │   18   │    63   │    72  │    54  │

├────────────┼────────────┼──────────┼────────┼─────────┼────────┼────────┤

│      63    │     26     │   3,7    │   15   │    45   │    52  │    38  │

├────────────┼────────────┼──────────┼────────┼─────────┼────────┼────────┤

│      45    │     22     │   3,1    │   13   │    32   │    37  │    27  │

├────────────┼────────────┼──────────┼────────┼─────────┼────────┼────────┤

│      38    │      -     │     -    │    -   │    30   │    35  │    24  │

└────────────┴────────────┴──────────┴────────┴─────────┴────────┴────────┘

 

ФИЗИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА

 

4. ТЕМПЕРАТУРА ПЛАВЛЕНИЯ (ОФС 42-0034-07)

 

Температурой плавления называют температуру, при которой происходит переход вещества из твердого состояния в жидкое.

Для определения температуры плавления в зависимости от физических свойств вещества применяют капиллярный метод, открытый капиллярный метод, метод мгновенного плавления и метод каплепадения. Для твердых веществ, легко превращаемых в порошок, применяют методы 1 и 3. Для аморфных веществ, не растирающихся в порошок и плавящихся ниже температуры кипения воды (таких как жиры, воск, парафин, вазелин, смолы) - методы 2 и 4.

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

Для определения температуры плавления используют описанные ниже приборы. Для калибровки приборов используют подходящие для этих целей стандартные вещества, имеющие температуру плавления, близкую к температуре плавления испытуемого вещества.

 

1. Капиллярный метод

 

Температура плавления, определенная капиллярным методом, представляет собой температуру, при которой последняя твердая частичка уплотненного столбика вещества в капиллярной трубке переходит в жидкую фазу.

Прибор 1. Составными частями прибора являются:

- стеклянный сосуд, содержащий жидкость (например, воду, вазелиновое или силиконовое масло), используемый в качестве бани и оснащенный подходящим устройством для нагрева. Жидкость в бане следует выбирать в зависимости от требуемой температуры;

- устройство для перемешивания, обеспечивающее однородность температуры внутри бани;

- подходящий термометр с ценой деления не более 0,5 град. C. Разность между верхним и нижним делениями термометра в области измеряемой температуры - не более 100 град. C;

- запаянные с одного конца капиллярные трубки из нейтрального прочного стекла диаметром от 0,9 до 1,1 мм и толщиной стенок от 0,10 до 0,15 мм.

Прибор 2. Составными частями прибора являются:

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

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

- термометр ртутный стеклянный укороченный с ценой деления 0,5 град. C, вставленный во внутреннюю пробирку так, чтобы конец его отстоял от дна пробирки на 1 см;

- источник нагрева (газовая горелка, электрический обогрев);

- капиллярные трубки.

Колбу наполняют на 3/4 объема соответствующей жидкостью: вазелиновое масло или жидкие силиконы; серная кислота концентрированная для веществ с температурой плавления от 80 до 260 град. C; раствор калия сульфата в серной кислоте концентрированной 3:7 (по массе) - для веществ с температурой плавления выше 260 град. C; дистиллированная вода - для веществ с температурой плавления ниже 80 град. C.

Примечания

1. Стеклянные трубки, из которых вытягивают капилляры, должны быть вымыты и высушены.

2. При приготовлении раствора калия сульфата в серной кислоте концентрированной смесь 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.

Прибор 3. Прибор для определения температуры плавления с диапазоном измерений в пределах от 20 до 360 град. C с электрическим обогревом (ПТП).

Составными частями прибора являются:

- основание с щитком управления и номограммой;

- стеклянный блок-нагреватель, обогрев которого осуществляется константановой проволокой, навитой бифилярно;

- оптическое приспособление;

- приспособление для установки термометра;

- приспособление для установки капилляров;

- термометр укороченный с ценой деления 0,5 град. C;

- источник нагрева (электрический обогрев);

- капиллярные трубки длиной 20 см.

Допускается применение других приборов, использующих капиллярный метод, если точность и правильность измерений будут не хуже, чем в случае применения приборов, описанных выше.

Методика. Если нет других указаний в частной фармакопейной статье, тонкоизмельченное в порошок вещество сушат при температуре от 100 до 105 град. C в течение 2 ч, или в эксикаторе над серной кислотой в течение 24 ч, или в вакууме над безводным силикагелем в течение 24 ч.

Достаточное количество вещества помещают в капиллярную трубку до получения уплотненного столбика высотой от 4 до 6 мм. Необходимое уплотнение вещества при заполнении капиллярной трубки можно получить, если ее несколько раз бросить запаянным концом вниз в стеклянную трубку длиной не менее 1 м, поставленную вертикально на твердую поверхность. Капиллярную трубку с веществом сохраняют до начала определения в эксикаторе.

Повышают температуру в бане (приборе) приблизительно на 10 град. C ниже предполагаемой температуры плавления и затем продолжают нагревание со скоростью около 1 град. C в мин. Когда температура достигнет значения на 5-10 град. C ниже предполагаемой температуры плавления, помещают капиллярную трубку в прибор так, чтобы ее запаянный конец находился на уровне центра шарика термометра.

Продолжают нагревание со скоростью:

- для устойчивых при нагревании веществ при определении температуры плавления ниже 100 град. C - со скоростью от 0,5 до 1 град. C в 1 мин.;

- при определении температуры плавления от 100 до 150 град. C - от 1 до 1,5 град. C в 1 мин.;

- при определении температуры плавления выше 150 град. C - от 1,5 до 2 град. C в 1 мин.;

- для неустойчивых при нагревании веществ - от 2,5 до 3,5 град. C в 1 мин.

Отмечают температуру, при которой последняя твердая частичка перейдет в жидкую фазу.

Проводят не менее двух определений. За температуру плавления принимают среднее значение. Расхождение между определениями не должно превышать 1 град. C.

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

 

2. Открытый капиллярный метод

 

Используют стеклянную капиллярную трубку, открытую с обоих концов, длиной около 80 мм, наружным диаметром от 1,4 до 1,5 мм и внутренним диаметром от 1,0 до 1,2 мм.

Вещество, предварительно обработанное, как указано в частной фармакопейной статье, помещают и каждую из пяти капиллярных трубок в количестве, достаточном для формирования в каждой трубке столбика высотой около 10 мм. Трубки оставляют на определенное время при температуре, указанной в частной фармакопейной статье.

Прикрепляют одну из капиллярных трубок к термометру с ценой деления 0,2 град. C таким образом, чтобы вещество находилось в непосредственной близости к шарику термометра.

Термометр с прикрепленной капиллярной трубкой помещают в стакан так, чтобы расстояние между дном стакана и нижней частью шарика термометра составляло 1 см. Стакан наполняют водой до высоты слоя 5 см.

Повышают температуру воды со скоростью 1 град. C в мин.

За температуру плавления принимают температуру, при которой вещество начинает подниматься по капиллярной трубке. В тех случаях, когда столбик вещества не поднимается в капилляре, за температуру плавления принимают температуру, при которой столбик вещества в капилляре становится прозрачным.

Повторяют эту операцию с четырьмя другими капиллярными трубками и рассчитывают результат как среднее из пяти показаний.

 

3. Метод мгновенного плавления

 

Прибор. Прибор состоит из металлического блока, изготовленного из материала, обладающего высокой теплопроводностью и не взаимодействующего с испытуемым веществом, например, из латуни. Верхняя поверхность блока должна быть плоской и тщательно отполированной. Блок равномерно нагревают по всей массе газовой горелкой с микрорегулировкой или электрическим нагревателем с тонкой регулировкой. Блок имеет достаточно широкую цилиндрическую полость для размещения термометра, столбик ртути которого должен находиться в одном и том же положении, как при калибровке, так и при определении температуры плавления испытуемого вещества. Цилиндрическая полость размещена параллельно отполированной верхней поверхности блока на расстоянии около 3 мм от нее.

Методика. Блок быстро нагревают до температуры на 10 град. C ниже предполагаемой температуры плавления и затем устанавливают скорость нагрева около 1 град. C в мин. Несколько частичек тонкоизмельченного в порошок вещества, высушенного в вакууме над безводным силикагелем в течение 24 ч, бросают через равные промежутки времени на поверхность блока в непосредственной близости от шарика термометра, очищая поверхность после каждого испытания. Записывают температуру t1, при которой вещество плавится мгновенно при соприкосновении с металлом. Останавливают нагрев. Во время охлаждения через равные промежутки времени бросают несколько частичек вещества на поверхность блока очищая ее после каждого испытания. Записывают температуру t2 , при которой вещество прекращает мгновенно плавиться при соприкосновении с металлом.

    Температуру плавления (Т   ) рассчитывают по формуле:

                            пл.

 

                                      t1  + t2

                              T    = -----------,

                               пл.          2

 

где:

t1 - первое значение температуры;

t2 - второе значение температуры.

 

4. Метод каплепадения

 

В данном методе определяют температуру, при которой в условиях, приведенных ниже, первая капля расплавленного испытуемого вещества падает из чашечки.

Прибор. Прибор состоит из двух металлических гильз (А и Б), соединенных посредством резьбы. Гильза (А) прикреплена к ртутному термометру. В нижней части гильзы (Б) с помощью двух уплотнителей (Г) свободно закреплена металлическая чашечка (Д). Точное положение чашечки определяется фиксаторами (Е) длиной 2 мм, которые используются также для центровки термометра. Отверстие (В) в стенке гильзы (Б) предназначено для выравнивания давления. Отводящая поверхность чашечки должна быть плоской, а края выходного отверстия - под прямым углом к поверхности. Нижняя часть ртутного термометра имеет форму и размер, как показано на рис. 4.1 (не приводится); термометр градуирован от 0 до 110 град. C и расстояние на шкале в 1 мм соответствует разности температур в 1 град. C. Ртутный шарик термометра имеет диаметр (3,5 +/- 0,2) мм и высоту (6,0 +/- 0,3) мм.

Прибор устанавливают по оси пробирки длиной около 200 мм и наружным диаметром около 40 мм.

 

Рис. 4.1. Прибор для определения температуры

каплепадения

 

Рисунок не приводится.

 

Прибор прикрепляют к пробирке с помощью пробки, в которую вставлен термометр и которая имеет боковую прорезь. Отверстие чашечки должно находиться на расстоянии около 15 мм от дна пробирки. Все устройство погружают в стакан вместимостью около 1 л, заполненный водой. Дно пробирки должно находиться на расстоянии около 25 мм от дна стакана. Уровень воды должен достигать верхней части гильзы (А). Для равномерного распределения температуры в стакане используют мешалку.

Методика. Заполняют чашечку до краев нерасплавленным испытуемым веществом, если нет других указаний в частной фармакопейной статье. Избыток вещества удаляют с обеих сторон шпателем. После соединения гильз (А) и (Б) проталкивают чашечку внутрь на ее место в гильзе (Б) до упора. Удаляют шпателем вещество, выдавленное термометром. Прибор помещают в водяную баню, как описано выше. Водяную баню нагревают до температуры примерно на 10 град. C ниже предполагаемой температуры плавления и устанавливают скорость нагрева около 1 град. C в минуту. Отмечают температуру падения первой капли. Проводят не менее трех определений, каждый раз с новым образцом вещества. Разность между показаниями не должна превышать 3 град. C. Рассчитывают среднее из полученных значений.

 

5. ТЕМПЕРАТУРА ЗАТВЕРДЕВАНИЯ (ОФС 42-0035-07)

 

Температурой затвердевания называют температуру, при которой вещество переходит из жидкого состояния в твердое при охлаждении.

Прибор 1. Прибор (рис. 5.1 - не приводится) состоит из внутренней толстостенной пробирки с внутренним диаметром около 25 мм и длиной около 150 мм, помещенной внутри другой пробирки диаметром около 40 мм и длиной около 160 мм. Внутренняя пробирка закрыта пробкой, снабженной термометром длиной около 175 мм с ценой деления 0,2 град. C, который закреплен таким образом, чтобы ртутный шарик находился на расстоянии около 15 мм от дна пробирки. В пробирке имеется отверстие, через которое проходит вал мешалки, изготовленный из стеклянного стержня или другого подходящего материала, согнутый на конце под прямым углом в виде петли, внешний диаметр которой около 18 мм. Внутреннюю пробирку вместе с внешней пробиркой располагают в центре стакана вместимостью 1 л, содержащего подходящую охлаждающую жидкость, уровень которой находится на расстоянии около 20 мм от верхнего края стакана. Охлаждающая баня также должна быть снабжена термометром.

Прибор 2 (прибор Жукова) - дьюаровский сосуд из прозрачного стекла (рис. 5.2 - не приводится), снабженный пробкой, в которой укреплен укороченный термометр с диапазоном температур от +30 до +100 град. C и ценой деления 0,2 град. C, помещенный в водяную баню.

 

Рис. 5.1. Прибор для определения температуры

затвердевания

 

Рисунок не приводится.

 

Рис. 5.2. Прибор Жукова

 

Рисунок не приводится.

 

Методика 1. Во внутреннюю пробирку помещают достаточное количество (около 10 г) испытуемого вещества, находящегося в жидком состоянии (твердое вещество предварительно расплавляют при температуре не выше 20 град. C ожидаемой температуры затвердевания), чтобы ртутный шарик находился посередине слоя испытуемого вещества, и при быстром охлаждении определяют приблизительную температуру затвердевания. Внутреннюю пробирку помещают в водяную баню с температурой на 5 град. C выше определенной приблизительно температуры затвердевания до полного расплавления кристаллов. Затем заполняют стакан водой или насыщенным раствором натрия хлорида с температурой на 5 град. C ниже ожидаемой температуры затвердевания. Внутреннюю пробирку вместе с внешней помещают в стакан. 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 при переходе вещества из жидкого состояния в твердое. Эту температуру и принимают за температуру затвердевания.

Если вещество остается жидким при ожидаемой температуре затвердевания, его охлаждают на 1-2 град. C ниже ожидаемой температуры затвердевания и вызывают затвердевание введением малых количеств (нескольких кристаллов) испытуемого вещества или потиранием стенок внутренней пробирки термометром.

Методика 2. Для твердых веществ, имеющих высокую температуру затвердевания с диапазоном от +30 до +100 град. C (парафины и высокоплавкие кристаллические вещества).

Испытуемое вещество, расплавленное на водяной бане или в термостате при температуре на 15-20 град. C выше ожидаемой температуры затвердевания, тщательно перемешивают и заливают в подогретый прибор на 3/4 его высоты. Температура испытуемого вещества после залива в прибор должна превышать ожидаемую температуру затвердевания не менее, чем на 8 град. C. В отверстие прибора вставляют термометр на пробке по оси прибора так, чтобы ртутный шарик термометра находился приблизительно на половине высоты слоя расплавленного вещества. Оставляют прибор до достижения температуры на 3-4 град. C выше температуры затвердевания. По достижении этой температуры записывают температуру через каждую минуту. Сначала температура понижается быстро, затем понижение замедляется и в течение нескольких минут сохраняется постоянной или снижается очень медленно, после чего происходит снова быстрое понижение температуры. За температуру затвердевания вещества принимают то показание термометра, при котором температура оставалась постоянной или снижалась наиболее медленно.

Рассчитывают среднее арифметическое трех определений. Расхождение между определениями не должно превышать 0,2 град. C.

 

6. ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ПРЕДЕЛЫ ПЕРЕГОНКИ И ТОЧКА КИПЕНИЯ

(ОФС 42-0036-07)

 

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.

Точка кипения - скорректированная температура, при которой давление пара жидкости достигает 101,3 кПа.

 

Определение температурных пределов перегонки

 

Прибор. Прибор (рис. 6.1 - не приводится) состоит из перегонной колбы (A), прямого холодильника (B) и аллонжа (C); допускается использовать холодильник с изогнутым нижним концом. Колбу снабжают термометром, конец ртутного шарика которого должен находиться на 5 мм ниже от нижнего края отводной трубки перегонной колбы. Применяют укороченный термометр с диапазоном шкалы около 50 град. C и ценой деления 0,2 град. C.

 

Рис. 6.1. Прибор для определения температурных

пределов перегонки

 

Рисунок не приводится.

 

Во время испытания колбу защищают от охлаждения соответствующим экраном.

Для жидкостей, кипящих при температуре ниже 150 град. C, применяют водяное охлаждение; для жидкостей, кипящих при температуре выше 150 град. C, достаточно воздушного охлаждения.

Методика. В колбу помещают 50 мл исследуемой жидкости и несколько тонких запаянных с одного конца капилляров или кусочков пористого материала.

Начинают нагревание колбы, отмечают начальную температуру кипения и продолжают нагревание таким образом, чтобы в минуту перегонялось 2-3 мл жидкости. Перегоняют требуемый объем жидкости, отмечая конечную температуру кипения. Отгон собирают в приемник (цилиндр вместимостью 50 мл с ценой деления 1 мл). Приемник помещают так, чтобы аллонж входил в него на 2,5 см.

Наблюдаемую температуру перегонки (t1) приводят к нормальному давлению 101,3 кПа (760 мм рт. ст.) по формуле:

 

                         t2  = t1 + K x (P - P1),                       (1)

 

где:

t2 - исправленная температура, в градусах Цельсия;

t1 - наблюдаемая температура, в градусах Цельсия;

P - нормальное барометрическое давление, в кПа или мм рт. ст.;

P1 - барометрическое давление во время опыта, наблюдаемое по ртутному барометру или анероиду, в кПа или мм рт. ст., с учетом поправок, указанных в поверочном свидетельстве и в инструкции по эксплуатации;

K - поправочный коэффициент. Значения K зависят от температуры кипения перегоняемой жидкости и приведены в табл. 6.1.

 

Таблица 6.1

 

Поправочный коэффициент для приведения к

нормальному значению

 

Наблюдаемая температура   кипения, град. C	Поправочный коэффициент K при давлении,   выраженном
	в мм рт. ст.	в кПа
до 100	0,040	0,30
100-140	0,045	0,34
141-190	0,050	0,38
191-240	0,055	0,41
выше 240	0,060	0,45

 

Примечания

1. Если во время опыта давление измеряют 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. C, для чего вычитают из показаний барометра:

0,27 кПа (2 мм рт. ст.) при температуре окружающей среды 13-20 град. C; 0,4 кПа (3 мм рт. ст.) при температуре окружающей среды 21-28 град. C; 0,53 кПа (4 мм рт. ст.) при температуре окружающей среды 29-35 град. C.

2. Перегонку эфира следует проводить на предварительно нагретой водяной бане при температуре от 54 до 58 град. C.

Допустимое расхождение между результатами двух параллельных определений температуры кипения не должно превышать 1 град. C.

 

Определение точки кипения

 

Испытание проводят в приборе для определения температурных пределов перегонки, за исключением того, что термометр вводят в горло колбы так, чтобы нижний конец ртутного шарика находился на уровне нижнего конца горла колбы.

В колбу помещают 20 мл испытуемой жидкости и несколько кусочков пористого материала и быстро нагревают до кипения. Отмечают температуру, при которой жидкость начинает поступать по отводной трубке колбы в холодильник.

Отмеченную температуру кипения приводят к нормальному давлению по формуле (1).

Микрометод определения температуры кипения обычно используется для идентификации веществ.

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 находился 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. C в минуту до того момента, когда из капилляра вместо отдельных воздушных пузырьков начнет выделяться непрерывная цепочка пузырьков пара, после чего 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, как указано выше.

 

7. ПЛОТНОСТЬ (ОФС 42-0037-07)

 

                                                             m

    Плотностью называют массу единицы объема вещества: ро = ---. Если массу

                                                             V

m измеряют в  граммах, а  объем  V - в кубических сантиметрах, то плотность

представляет  собой   массу  1 куб. см  вещества:  ро г/куб. см.  Плотность

вещества ро20  является  отношением  массы   вещества  к   его  объему  при

температуре 20 град. C.

                                           20

    Относительная   плотность  вещества   d    является   отношением  массы

                                           20

определенного  объема  вещества к массе равного объема воды при температуре

                                              20

20 град. C. Относительная плотность вещества d   является  отношением массы

                                              4

определенного  объема  вещества  при температуре 20 град. C к массе равного

объема воды при температуре 4 град. C.

    Формулы пересчета между относительной плотностью (d) и плотностью (ро),

выраженной в кг/куб. м, следующие:

 

                      20      20               -3

    ро20 = 998,202 x d   или d   = 1,00180 x 10   ро20;

                      20      20

 

                      20      20               -3

    ро20 = 999,972 x d   или d   = 1,00003 x 10   ро20;

                      4       4

 

     20               20

    d   = 0,998230 x d   .

     4                20

 

Определение плотности проводят с помощью пикнометра, ареометра или плотномера.

 

Метод 1

 

Применяют для определения плотности жидкостей с точностью до +/- 0,001 г/куб. см с помощью пикнометра.

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 при температуре (20 +/- 0,1) град. C. При этой температуре уровень воды в пикнометре доводят до метки, отбирая излишек воды при помощи пипетки или свернутой в трубку полоски фильтровальной бумаги. Пикнометр снова закрывают пробкой и выдерживают в термостате еще 10 мин. Затем пикнометр вынимают из термостата и вытирают фильтровальной бумагой внутреннюю поверхность горлышка и весь пикнометр снаружи, проверяют положение мениска воды, который должен находиться на уровне метки, 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 нагреванием не допускается), удаляют остатки эфира продуванием воздуха, заполняют пикнометр испытуемой жидкостью и проводят те же операции, что и с водой.

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

 

                                         (m2 - m)

                        ро20 = 0,99703 x -------- + 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. C, в г/куб. см (с учетом плотности воздуха);

0,0012 - значение плотности воздуха при 20 град. C и барометрическом давлении 101,1 кПа (760 мм рт. ст.).

 

Метод 2

 

Применяют для определения плотности твердых жиров и воска. Проводят все операции с дистиллированной водой и высушивают пикнометр, как описано в методе 1. При помощи пипетки или небольшой воронки с оттянутым концом вносят в пикнометр расплавленный жир или воск в таком количестве, чтобы он занимал 1/3-1/2 объема пикнометра. Пикнометр без пробки ставят на один час в горячую воду, затем охлаждают до температуры 20 град. C и взвешивают. Содержимое пикнометра доводят до метки дистиллированной водой при температуре 20 град. C, вытирают пикнометр и снова взвешивают. В обеих фазах и на поверхности их раздела не должно быть пузырьков воздуха.

Величину плотности ро20 вычисляют по формуле:

 

                                 (m2 - m)

            ро20 = 0,99703 x --------------------- + 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.

 

Метод 3

 

Применяют для определения плотности жидкостей с точностью до +/- 0,01 г/куб. см с помощью ареометра.

Испытуемую жидкость помещают в цилиндр и при температуре 20 град. C осторожно опускают в нее чистый сухой ареометр, на шкале которого предусмотрена ожидаемая величина плотности. Ареометр не должен касаться стенок и дна цилиндра. Через 3-4 мин. после погружения ареометра производят отсчет по делению шкалы ареометра, соответствующему нижнему мениску жидкости (глаз должен быть на уровне мениска).

Примечания

1. Определение плотности сильнолетучих веществ ареометром не допускается.

2. В случае определения плотности в темноокрашенных жидкостях отсчет производят по верхнему мениску.

 

Метод 4

 

Применяют для определения плотности жидкостей и газов в малом объеме (1-2 мл) с точностью до +/- 0,0001 г/куб. см с помощью плотномера.

Принцип измерения плотности плотномером основан на определении периода колебаний U-образной измерительной трубки определенного объема, вызываемых электромагнитным генератором.

Частота собственных колебаний трубки зависит от ее конструктивных особенностей - упругости и массы и определяется в процессе калибровки при заполнении ее веществом с известной плотностью. При заполнении трубки испытуемым веществом частота колебаний трубки меняется в зависимости от массы (плотности) вещества. Измеряемый специальным датчиком период колебаний измерительной трубки автоматически пересчитывается на плотность образца в г/куб. см.

 

8. ВЯЗКОСТЬ (ОФС 42-0038-07)

 

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

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.

Жидкости, вязкость которых не зависит от напряжения сдвига и при определенной концентрации и температуре является постоянной величиной в соответствии с законом Ньютона, называются ньютоновскими. Неньютоновские жидкости не следуют закону Ньютона, их вязкость зависит от напряжения сдвига.

Различают динамическую, кинематическую, относительную, удельную, приведенную и характеристическую вязкости. Для неньютоновских жидкостей, главным образом, характерна структурная вязкость. Структурная (эффективная или кажущаяся) вязкость - вязкость при данном напряжении сдвига.

    Динамическая вязкость или коэффициент вязкости (эта) - это приходящаяся

на  единицу  поверхности  тангенциальная сила, называемая также напряжением

сдвига  (тау), выраженная в паскалях (Па), которую необходимо приложить для

того,  чтобы  переместить слой жидкости площадью 1 кв. м со скоростью (v) 1

                     -1

метр в секунду (м x с  ), находящийся на расстоянии (х) 1 метр относительно

другого слоя, параллельно плоскости скольжения.

    Величина  dv/dx  представляет  собой  градиент  скорости  и  определяет

                                                    -1

скорость сдвига D, выраженную в обратных секундах (с  ). Таким образом,

 

                            эта = тау/D,                                (1)

 

    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   паскаль-секундах   (Па x c) или

миллипаскаль-секундах (мПа x с). 1 сП = 1 мПа x с.

    Кинематическую вязкость (ню), выраженную в метрах квадратных на секунду

          -1

(кв. м x с  ), получают  делением  величины  динамической  вязкости эта  на

плотность  жидкости  ро,  выраженную  в   килограммах  на  метр  кубический

       -3

(кг x м  ), измеренную при той же температуре:

 

                           ню = эта/ро,                                 (2)

 

    Кинематическую вязкость обычно выражают в стоксах (ст) или сантистоксах

(1 сст = 0,01 ст),   в   системе  СИ - в  метрах   квадратных   на  секунду

          -1                                                   -1

(кв. м x с  ) или миллиметрах квадратных на секунду (кв. мм х с  ).

 

                         -1

    1 ст = 10-4 кв. м x 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,               (3)

                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     = --------,                                     (4)

                   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  -------.                 (5)

                           с->0    прив   с->0   c

 

Характеристическая вязкость выражается в единицах, обратных единицам концентрации.

Для определения вязкости применяются капиллярные, ротационные вискозиметры и вискозиметры с падающим шариком.

Капиллярные вискозиметры обычно используются для определения вязкости при одном значении скорости сдвига, поэтому применяются в основном для исследования ньютоновских жидкостей. Они просты и удобны в обращении.

Ротационные вискозиметры позволяют определять реологические свойства жидкостей в широком диапазоне скоростей сдвига, что особенно важно для неньютоновских жидкостей.

Вискозиметр с падающим шариком (вискозиметр Гепплера) предназначен для измерения вязкости прозрачных ньютоновских жидкостей.

Допускается использование других вискозиметров при условии, что точность и правильность измерений будет не хуже, чем в случае использования вискозиметров, описанных ниже.

 

Измерение вязкости на капиллярных вискозиметрах

 

Для измерения кинематической вязкости применяются капиллярные вискозиметры типа Оствальда и Уббелоде с различными модификациями.

Стеклянные капиллярные вискозиметры 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. 8.1 и 8.2  (не приводятся) представлен общий вид вискозиметров серии ВПЖ.

 

Рис. 8.1. Вискозиметр стеклянный капиллярный ВПЖ-1

 

Рисунок не приводится.

 

Рис. 8.2. Вискозиметр стеклянный капиллярный ВПЖ-2

 

Рисунок не приводится.

 

Вискозиметр состоит из капилляра с радиусом R и длиной L, через который под действием силы тяжести протекает жидкость объема V.

    Если  H  -  средняя  высота  жидкости,  g  - ускорение силы тяжести, то

кинематическая   вязкость   (ню)  в  миллиметрах   квадратных   на  секунду

           -1

(кв. мм x с  ) равна:

 

                                4

                  эта     пи x R  x g x H

             ню = ---- = ------------------ x t = K x t,                (6)

                   ро        8 x L x V

 

                    4

              пи x R  x g x H

    где: K = ----------------     - постоянная прибора, обычно выражаемая в

                 8 x L x V     миллиметрах квадратных на секунду квадратную

                                           -2

                                (кв. мм x с   ).

 

    Если  известна  плотность  испытуемой  жидкости  ро, то, зная ню, можно

вычислить динамическую вязкость эта:

 

                   эта = ро x ню = ро x K x t,                          (7)

 

    где:

    эта - динамическая вязкость в миллипаскаль-секундах (мПа x с);

    ро  -  плотность  испытуемой  жидкости,  в  миллиграммах  на  миллиметр

                   -3                                                   20

кубический (мг x мм  ), полученная умножением относительной плотности (d  )

                                                                        20

на 0,9982.

Для определения вязкости в каждом конкретном случае капиллярные вискозиметры выбирают в соответствии с табл. 8.1 и 8.2 по известным значениям K и V в зависимости от характера испытуемой жидкости, ее объема и значения вязкости.

 

Таблица 8.1

 

Характеристики капиллярных вискозиметров серии ВПЖ-1

 

┌────────────┬─────────────────────────┬─────────────────────────────────────────────┬────────────────────────┐

│Номинальное │   Диапазон измерения    │            Диаметр капилляра, мм            │  Объем измерительного  │

│  значение  │   вязкости, кв. мм/с    ├──────────────────────┬──────────────────────┤резервуара V, куб. см   │

│ постоянной │                         │        ВПЖ-1         │        ВПЖТ-1        │                        │

│           2│                         ├───────────┬──────────┼───────────┬──────────┼───────────┬────────────┤

│K, кв. мм/с │                         │Номинальный│Предельное│Номинальный│Предельное│   ВПЖ-1   │   ВПЖТ-1   │

│            │                         │           │отклонение│           │отклонение│           │            │

├────────────┼─────────────────────────┼───────────┼──────────┼───────────┼──────────┼───────────┼────────────┤

│   0,003    │От 0,6 до 3 включ.       │   0,34    │          │   0,34    │ + 0,007  │1,5 +/- 0,2│1,5 +/- 0,08│

├────────────┼─────────────────────────┼───────────┤ +/- 0,02 ├───────────┼──────────┼───────────┼────────────┤

│    0,01    │От 2 до 10 включ.        │   0,54    │          │   0,54    │ +/- 0,01 │ 3 +/- 0,3 │3,0 +/- 0,15│

├────────────┼─────────────────────────┼───────────┼──────────┼───────────┼──────────┼───────────┼────────────┤

│    0,03    │От 6 до 30 включ.        │   0,86    │          │   0,86    │          │           │            │

├────────────┼─────────────────────────┼───────────┤ +/- 0,03 ├───────────┤ +/- 0,02 │           │6,2 +/- 0,30│

│    0,1     │От 20 до 100 включ.      │   1,16    │          │   1,16    │          │           │            │

├────────────┼─────────────────────────┼───────────┼──────────┼───────────┼──────────┤           │            │

│    0,3     │От 60 до 300 включ.      │   1,52    │          │   1,52    │ +/- 0,03 │           │            │

├────────────┼─────────────────────────┼───────────┤ +/- 0,04 ├───────────┼──────────┤6,2 +/- 0,3├────────────┤

│     1      │От 200 до 1000 включ.    │   2,10    │          │     -     │    -     │           │            │

├────────────┼─────────────────────────┼───────────┤          ├───────────┼──────────┤           │            │

│     3      │От 600 до 3000 включ.    │   2,75    │          │     -     │    -     │           │            │

├────────────┼─────────────────────────┼───────────┼──────────┼───────────┼──────────┤           │      -     │

│     10     │От 2000 до 10000 включ.  │   3,75    │ +/- 0,05 │     -     │    -     │           │            │

├────────────┼─────────────────────────┼───────────┤          ├───────────┼──────────┤           │            │

│     30     │От 6000 до 30000 включ.  │   5,10    │          │     -     │    -     │           │            │

├────────────┼─────────────────────────┼───────────┼──────────┼───────────┼──────────┤           │            │

│    100     │От 20000 до 100000 включ.│   6,85    │ +/- 0,06 │     -     │    -     │           │            │

└────────────┴─────────────────────────┴───────────┴──────────┴───────────┴──────────┴───────────┴────────────┘

 

Таблица 8.2

 

Характеристики капиллярных вискозиметров серии ВПЖ-2

 

┌────────────┬───────────────────────┬──────────────────────────────────────────────┬─────────────────────────┐

│Номинальное │  Диапазон измерения   │            Диаметр капилляра, мм             │  Объем измерительного   │

│  значение  │  вязкости, кв. мм/с   ├───────────────────────┬──────────────────────┤ резервуара V, куб. см   │

│ постоянной │                       │         ВПЖ-2         │        ВПЖТ-2        │                         │

│           2│                       ├───────────┬───────────┼───────────┬──────────┼────────────┬────────────┤

│K, кв. мм/с │                       │Номинальный│Предельное │Номинальный│Предельное│    ВПЖ-2   │   ВПЖТ-2   │

│            │                       │           │отклонение │           │отклонение│            │            │

├────────────┼───────────────────────┼───────────┼───────────┼───────────┼──────────┼────────────┼────────────┤

│   0,003    │От 0,6 до 3 включ.     │   0,34    │           │   0,34    │+/- 0,007 │            │            │

├────────────┼───────────────────────┼───────────┤           ├───────────┼──────────┤1,5 +/- 0,2 │1,5 +/- 0,08│

│   0,005    │От 1 до 5 включ.       │   0,39    │           │   0,39    │+/- 0,008 │            │            │

├────────────┼───────────────────────┼───────────┤ +/- 0,02  ├───────────┼──────────┼────────────┼────────────┤

│    0,01    │От 2 до 10 включ.      │   0,56    │           │   0,56    │          │            │            │

├────────────┼───────────────────────┼───────────┤           ├───────────┤ +/- 0,01 │            │            │

│    0,03    │От 6 до 30 включ.      │   0,73    │           │   0,73    │          │            │            │

├────────────┼───────────────────────┼───────────┼───────────┼───────────┼──────────┤            │3,8 +/- 0,2 │

│    0,1     │От 20 до 100 включ.    │   0,99    │ +/- 0,03  │   0,99    │ +/- 0,02 │            │            │

├────────────┼───────────────────────┼───────────┼───────────┼───────────┼──────────┤3,8 +/- 0,3 │            │

│    0,3     │От 60 до 300 включ.    │   1,31    │           │   1,31    │          │            │            │

├────────────┼───────────────────────┼───────────┤           ├───────────┤ +/- 0,03 │            │            │

│     1      │От 200 до 1000 включ.  │   1,77    │ +/- 0,04  │   1,77    │          │            │            │

├────────────┼───────────────────────┼───────────┤           ├───────────┼──────────┤            ├────────────┤

│     3      │От 600 до 3000 включ.  │   2,37    │           │     -     │    -     │            │            │

├────────────┼───────────────────────┼───────────┼───────────┼───────────┼──────────┤            │      -     │

│     10     │От 2000 до 10000 включ.│   3,35    │ +/- 0,05  │     -     │    -     │            │            │

├────────────┼───────────────────────┼───────────┤           ├───────────┼──────────┤            │            │

│     30     │От 6000 до 30000 включ.│   4,66    │           │     -     │    -     │            │            │

└────────────┴───────────────────────┴───────────┴───────────┴───────────┴──────────┴────────────┴────────────┘

 

Методика. Перед проведением измерений вискозиметр следует тщательно промыть и высушить.

В колено 2 вискозиметра наливают измеренный объем жидкости и вискозиметр помещают в вертикальном положении в водяной термостат с температурой (20 +/- 0,1) град. C, если в частной фармакопейной статье не указана другая температура, удерживая его в этом положении не менее 30 мин. для установления температурного равновесия. Производят подсасывание через отверстие 1 (в случае вискозиметра ВПЖ-1; при этом закрывают трубку 4 - рис. 8.1) 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 секундомером с точностью до 0,2 с.

Время истечения испытуемой жидкости определяют как среднее не менее чем трех измерений. Полученные данные являются приемлемыми при условии, что результаты двух последовательных измерений отличаются не более чем на 1%.

    Для  определения  относительной  вязкости  жидкости измеряют время t

                                                                        ocp

истечения  между верхней и нижней меткой мениска той жидкости, относительно

которой   проводят   измерения   эта   . Затем   в  том  же  чистом и сухом

                                    отн

вискозиметре   при   тех   же   условиях   определяют  время  истечения t

                                                                         cp

испытуемой   жидкости.   Одновременно    измеряют   плотности    испытуемых

жидкостей  ро0  и  ро пикнометрическим методом и рассчитывают относительную

вязкость по формуле:

 

                                    t

                                     ср. x ро

                         эта     = -------------                        (8)

                            отн.    t     x ро0

                                     оср.

 

    Для   измерения  характеристической  вязкости  готовят  не  менее  пяти

различных  концентраций  испытуемого  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 t   и  рассчитывают  приведенную вязкость.

                                  cp.

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. 8.3 - не приводится).

 

Рис. 8.3. Геометрия ротационных вискозиметров

 

Рисунок не приводится.

 

Принцип действия наиболее часто используемых ротационных вискозиметров заключается в измерении силы сдвига в жидкой среде, расположенной между двумя коаксиальными цилиндрами, один из которых вращается двигателем, а второй приводится во вращение первым. Вязкость (структурная, эффективная или кажущаяся) характеризуется углом (М), на который поворачивается второй цилиндр; этот угол пропорционален моменту силы, выраженному в ньютон-метрах (H x м).

В случае ламинарного потока, динамическую вязкость эта, выраженную в паскаль-секундах (Па x с), рассчитывают по формуле:

 

          1     {  M }   { 1      1  }        M

  эта = ----- x {----} x {---- - ----} = K x -----,                     (9)

        омега   {4пиh}   { 2       2 }       омега

                         {R       R  }

                         { A       B }

 

    где:

    h - глубина погружения второго цилиндра в жидкую среду, в метрах;

    R  - радиус меньшего из цилиндров, в метрах;

     A

    R  - радиус большего из цилиндров, в метрах;

     B

    омега - угловая скорость, в радианах на секунду;

    K - постоянная вискозиметра.

 

Постоянная вискозиметра K может быть определена при разных скоростях вращения с использованием градуировочных жидкостей для калибровки вискозиметров. Выпускаемые приборы сопровождаются таблицами, в которых приведена постоянная вискозиметра в зависимости от площади поверхности используемого цилиндра и скорости его вращения.

Вязкость измеряют в соответствии с инструкцией по применению ротационного вискозиметра. Температуру, при которой измеряют вязкость, указывают в частной фармакопейной статье. Для неньютоновских жидкостей в частной фармакопейной статье указывают тип вискозиметра и угловую скорость или скорость сдвига, при которых проводят измерения.

 

Измерение вязкости на вискозиметре с падающим шариком

 

Измерение вязкости на вискозиметрах Гепплера с падающим шариком основано на определении скорости падения шарика в жидкости.

    На  рис.  8.4 (не приводится) 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 вязкости градуировочных

                                      4

жидкостей в диапазоне от 0,6 до 8 x 10  мПа x с.

 

Рис. 8.4. Вискозиметр с падающим шариком

 

Рисунок не приводится.

 

Методика. Для измерения вязкости испытуемую жидкость заливают в трубку, опускают шарик и термостатируют вискозиметр при температуре (20 +/- 0,1) град. C, если не указано иначе в частной фармакопейной статье, в течение примерно 30 мин. 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 5-7 раз. При этом разность между наибольшим и наименьшим значениями времени движения шарика не должна превышать 0,5% от его среднего значения. Динамическую вязкость испытуемой жидкости вычисляют по формуле:

 

                    эта = K x (ро   - ро ) x t   ,                     (10)

                                 ш.     ж      ср.

 

    где:

     эта - динамическая вязкость;

     K - постоянная вискозиметра;

     Ро   и  Ро   - плотности шарика и жидкости соответственно;

       ш.      ж.

     t    - среднее время движения шарика между крайними метками.

      cp.

 

    Постоянная вискозиметра K определяется по формуле:

 

                            эта

                               о

                 K = --------------------,                             (11)

                     (ро  - ро  ) x t

                        ш     ож     оср

 

    где:

    эта  - динамическая вязкость градуировочной жидкости;

       о

    ро  и ро   - плотности шарика и градуировочной жидкости соответственно;

      ш     ож

    t    - среднее    значение    времени   движения   данного   шарика   в

     оср   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.  Плотность  шариков ро  вычисляют   по

                                                           ш

формуле:

 

                               6 х m

                        ро  = ----------,                              (12)

                          ш           3

                               пи x d

 

где:

m - масса шарика, определяемая взвешиванием;

d - диаметр шарика.

 

Перед проведением измерений вискозиметр следует тщательно промыть и высушить.

 

9. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СПИРТА ЭТИЛОВОГО В ЖИДКИХ

ФАРМАЦЕВТИЧЕСКИХ ПРЕПАРАТАХ

(ОФС 42-0039-07)

 

Спирт этиловый в жидких фармацевтических препаратах в зависимости от состава и физико-химических свойств присутствующих в препарате компонентов может быть определен одним из методов: дистилляцией или газовой хроматографией. Метод количественного определения спирта должен быть указан в частной фармакопейной статье.

 

Метод дистилляции

 

Данный метод заключается в отгонке спирта этилового от растворенных в нем веществ.

В круглодонную колбу (1) вместимостью 200-250 мл вносят точно отмеренное количество препарата. При содержании спирта в препарате до 20% для определения берут 75 мл препарата, при содержании от 20 до 50% - 50 мл, при содержании от 50% и выше - 25 мл; перед перегонкой препарат разбавляют водой до 75 мл.

Колбу присоединяют через каплеотбойник (2) к вертикально расположенному шариковому холодильнику с отводной трубкой (3), направляющей дистиллят в приемник - мерную колбу вместимостью 50 мл (4), помещенный в стакан с водой (5) (рис. 9.1 - не приводится).

Нагревают перегонную колбу с помощью электроплитки с сеткой. Для равномерного кипения в колбу с раствором препарата помещают капилляры, пемзу или кусочки прокаленного фарфора. Если раствор препарата при перегонке сильно пенится, то прибавляют 2-3 мл концентрированных фосфорной или серной кислот, кальция хлорид, парафин, воск (2-3 г).

Собирают около 48 мл отгона, охлаждают его до температуры 20 град. C, доводят объем раствора водой до метки и перемешивают. Отгон может быть прозрачным или слегка мутным.

Определяют плотность отгона пикнометром и по алкоголеметрическим таблицам находят содержание спирта в процентах объемных.

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

 

                             50 x a

                         X = -------,

                               b

 

где: 50 - объем отгона, в миллилитрах;

a - содержание спирта в отгоне, в процентах объемных;

b - объем испытуемого препарата, взятый для перегонки, в миллилитрах.

 

Если препарат содержит летучие вещества - эфирные масла, хлороформ, этиловый эфир, камфару, летучие кислоты или основания, свободный йод и т.д., его предварительно обрабатывают.

При содержании в препарате эфирных масел, хлороформа, этилового эфира, камфоры к нему добавляют в делительной воронке равные объемы насыщенного раствора натрия хлорида и 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 перегонки, а объединенные эфирные извлечения взбалтывают с половинным количеством насыщенного раствора натрия хлорида, потом присоединяют к жидкости, находящейся в колбе для перегонки.

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

При содержании в препарате летучих кислот их нейтрализуют раствором щелочи, а при содержании летучих оснований - фосфорной или серной кислотами.

 

Рис. 9.1. Прибор для определения содержания

спирта этилового

 

Рисунок не приводится.

 

Препараты, содержащие свободный йод, перед дистилляцией обрабатывают до обесцвечивания цинковой пылью или рассчитанным количеством сухого натрия тиосульфата. Для связывания летучих сернистых соединений к препарату прибавляют несколько капель 10% раствора натрия гидроксида.

 

Метод газовой хроматографии

 

Данный метод основан на сорбционном хроматографическом отделении спирта от растворенных в нем веществ.

Для проведения анализа используют газовый хроматограф с пламенно-ионизационным детектором и с хроматографической колонкой размером 150x0,4 см, заполненной полимерным сорбентом Porapak Q с размером частиц 100-120 меш.

Температура колонки - 150 град. C; температура испарителя - 170 град. C; температура детектора - 170 град. C. Скорость газа-носителя (азот или гелий) - 30 мл/мин.

Испытуемый раствор. В мерную колбу вместимостью 100 мл помещают точно отмеренное количество испытуемого препарата, достаточное для получения раствора, содержащего 4-6% этанола по объему, прибавляют 5,0 мл пропанола (внутренний стандарт), перемешивают, доводят объем раствора водой до метки и перемешивают. 10 мл полученного раствора помещают в мерную колбу вместимостью 100 мл, доводят объем раствора водой до метки и перемешивают.

Раствор стандартного образца. В мерную колбу вместимостью 100 мл вносят 5,0 мл спирта этилового 95% (стандартный образец) и 5,0 мл пропанола (внутренний стандарт), доводят объем раствора водой до метки и перемешивают. 10 мл полученного раствора помещают в мерную колбу вместимостью 100 мл, доводят объем раствора водой до метки и перемешивают.

В испаритель газового хроматографа, выведенного на рабочий режим, вводят последовательно по 1-2 мкл испытуемого раствора и раствора стандартного образца и регистрируют хроматограммы.

Содержание спирта этилового в препарате в процентах объемных (X) рассчитывают по формуле:

 

                                /

                           S x S    x 5,0 x P

                                ст.

                       X = -------------------,

                                     /

                             S    x S  x V

                              ст.         пр.

 

    где:

         /

    S и S  - площади пика спирта этилового на хроматограммах анализируемого

             раствора и раствора стандартного образца соответственно;

             /

    S    и  S    - площади  пика  пропанола  на хроматограммах  испытуемого

     ст.     ст.

                   раствора и раствора стандартного образца соответственно;

    V   -  объем  препарата,  взятый  для  анализа,  в  миллилитрах;

     пр.

    P - содержание спирта этилового в стандартном образце, в процентах.

 

Результаты анализа считаются достоверными, если выполняются требования теста "Проверка пригодности хроматографической системы".

Проверка пригодности хроматографической системы. Система считается пригодной, если:

- разрешение (R) пиков спирта этилового и пропанола не менее 2,0;

- коэффициент асимметрии (T) пика спирта этилового не превышает 1,5;

- относительное стандартное отклонение (RSD) не превышает 2,0%.

 

10. РЕФРАКТОМЕТРИЯ (ОФС 42-0040-07)

 

Показателем преломления (индексом рефракции) называют отношение скорости света в вакууме к скорости света в испытуемом веществе (абсолютный показатель преломления). На практике определяют так называемый относительный показатель преломления (n), который является отношением скорости света в воздухе к скорости 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.

Рефрактометрию применяют для установления подлинности и чистоты вещества. Метод применяют также для определения концентрации вещества в растворе, которую находят по графику зависимости показателя преломления раствора от концентрации. На графике выбирают интервал концентраций, в котором наблюдается линейная зависимость между показателем преломления и концентрацией. В этом интервале концентрацию вычисляют по формуле:

 

                              X = (n - n )/F,

                                        o

 

    где:

    X - концентрация, в процентах;

    n - показатель преломления раствора;

    n  - показатель преломления растворителя при той же температуре;

     o

    F  -  фактор,  равный  величине  прироста  показателя  преломления  при

увеличении концентрации на 1% (устанавливается экспериментально).

 

    Для   определения   показателя   преломления  применяют  рефрактометры.

Определение  проводят  при  температуре  (20 +/- 0,5) град. C и длине волны

линии D спектра натрия (589,3 нм). Показатель преломления, определенный при

                                       20

таких условиях, обозначается индексом n  .

                                       D

Современные приборы откалиброваны таким образом, что отсчеты, полученные по их шкалам, соответствуют показателям преломления для D линии спектра натрия. При проведении измерений следует соблюдать указания в отношении соответствующего источника света, приведенные в инструкции к прибору. Если используют белый свет, то рефрактометр снабжен компенсирующей системой.

    Цена деления термометра не должна превышать 0,5 град. C.

    Обычно  измерения  показателя  преломления  проводят  на рефрактометрах

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

                       -4

быть не ниже +/- 2 x 10  .

    Могут  быть  использованы  рефрактометры  других  типов  с такой же или

большей точностью.

    Рефрактометры  юстируют  по  эталонным  жидкостям,  приведенным в табл.

10.1,  значения показателей преломления которых обозначены на этикетке, или

                                                 20             25

по  дистиллированной   воде,   для   которой    n   = 1,3330 и n   = 1,3325

                                                 D              D

(дельта n/дельта t = - 0,000085).

 

Таблица 10.1

 

Температурные коэффициенты эталонных жидкостей

 

Эталонная жидкость	дельта n/дельта t (температурный коэффициент)
2,2,4-триметилпентан	-0,00049
четыреххлористый углерод	-0,00057
толуол	-0,00056
альфа-метилнафталин	-0,00048

 

11. ПОЛЯРИМЕТРИЯ (ОФС 42-0041-07)

 

Оптическое вращение - свойство 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, 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 вращении [альфа].

                                     20

Удельное оптическое  вращение [альфа]   представляет собой угол вращения

                                     D

альфа плоскости поляризации монохроматического света при  длине волны линии

D спектра  натрия  (589,3 нм),   выраженный  в  градусах,   измеренный  при

температуре 20 град. C, рассчитанный для толщины слоя испытуемого вещества

1 дм  и приведенный  к  концентрации  вещества, равной 1 г/мл. Выражается в

                                                       -1    -1

градус-миллилитрах на дециметр-грамм [(град.) x мл x дм   x г  ].

Иногда для измерения 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.

Удельное вращение определяют либо в пересчете на сухое вещество, либо из высушенной навески, что должно быть указано в частной фармакопейной статье.

Измерение угла вращения проводят на поляриметре, позволяющем определить величину угла вращения с точностью +/- 0,02 град. C, при температуре (20 +/- 0,5) град. C. Измерения оптического вращения могут проводиться и при других значениях температуры, но в таких случаях в частной фармакопейной статье должен быть указан способ учета температуры. Шкалу обычно проверяют при помощи сертифицированных кварцевых пластинок. Линейность шкалы может быть проверена при помощи растворов сахарозы.

Оптическое вращение растворов должно быть измерено в течение 30 мин. с момента их приготовления; 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.

Величину удельного вращения [альфа] рассчитывают по одной из следующих формул.

Для веществ, находящихся в растворе:

 

                                       альфа x 100

                             [альфа] = ------------,                    (1)

                                          l x c

 

где:

альфа - измеренный угол вращения, в градусах;

l - толщина слоя, в дециметрах;

c - концентрация раствора, в граммах вещества на 100 мл раствора.

 

Для жидких веществ:

 

                                       альфа

                             [альфа] = --------,                        (2)

                                        l x ро

 

где:

альфа - измеренный угол вращения, в градусах;

l - толщина слоя, в дециметрах;

ро - плотность жидкого вещества, в граммах на 1 мл.

 

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 x 100

                             C = ------------,                          (3)

                                 [Альфа] x l

 

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

 

12. СПЕКТРОСКОПИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

 

Спектроскопические методы анализа основаны на избирательном поглощении электромагнитного излучения анализируемым веществом и служат для исследования строения, идентификации и количественного определения светопоглощающих соединений.

В зависимости от используемой аппаратуры в фармацевтическом анализе различают следующие методы анализа, основанные на поглощении электромагнитного излучения и испускании света:

- спектрофотометрия в ультрафиолетовой (УФ) и видимой областях;

- спектрофотометрия в инфракрасной (ИК) области;

- атомно-эмиссионная и атомно-абсорбционная спектроскопия (АЭС и ААС);

- флуориметрия;

- спектроскопия ядерного магнитного резонанса (ЯМР).

Ряд длин волн, для которых проводятся измерения методами абсорбционной спектрофотометрии, охватывает спектральную область от коротких длин волн в УФ-области до ИК-области. Для удобства отнесений этот спектральный ряд делится на следующие диапазоны длин волн: УФ (от 190 до 380 нм), видимый (от 380 до 780 нм), ИК (от 0,78 до 400 мкм).

 

12.1. СПЕКТРОФОТОМЕТРИЯ В УЛЬТРАФИОЛЕТОВОЙ И

ВИДИМОЙ ОБЛАСТЯХ (ОФС 42-0042-07)

 

Уменьшение величины монохроматического излучения, проходящего через гомогенную поглощающую среду, количественно описывается законом Бугера-Ламберта-Бера:

 

                          log10(1/T) = A = эпсилон x c x b,             (1)

 

    где:

    T - пропускание; T - I/I ;

                            o

    I - интенсивность прошедшего монохроматического излучения;

    I  - интенсивность падающего монохроматического излучения;

     o

    эпсилон - молярный показатель поглощения;

    c - молярная концентрация вещества в растворе;

    b - длина оптического пути или толщина слоя, в сантиметрах.

 

Величина log10(1/T) носит название оптической плотности, обозначается буквой A и является измеряемой величиной. В отсутствии других физико-химических факторов измеренная оптическая плотность (A) пропорциональна концентрации вещества в растворе (c) и толщине слоя (b).

              1%

    Величина A     представляет собой удельный показатель поглощения, т.е.

              1 см

оптическую  плотность раствора вещества с концентрацией 10 г/л (1 г/100 мл)

                                                   1%

в  кювете   с   толщиной  слоя  1  см.   Величины A     и  эпсилон  связаны

                                                   1 см

соотношением:

 

                1%     10 x эпсилон

               A     = -------------,                                   (2)

                1 см      М.м.

 

где М.м. - молекулярная масса исследуемого вещества.

 

Измерение оптической плотности. Если нет других указаний в частной статье, измерение оптической плотности проводят при указанной длине волны с использованием кювет с толщиной слоя 1 см и при температуре (20 +/- 1) град. C по сравнению с тем же растворителем или той же смесью растворителей, в которой растворено вещество. При измерении оптической плотности раствора при данной длине волны оптическая плотность кюветы с растворителем, измеренная против воздуха при той же длине волны, не должна превышать 0,4 и желательно, чтобы она была менее 0,2. Для снижения величины ошибки при определении оптической плотности концентрация раствора (а иногда и толщина слоя) подбираются таким образом, чтобы оптическая плотность в исследуемой спектральной области находилась в пределах от 0,2 до 0,8.

Спектр поглощения представляют таким образом, чтобы оптическая плотность или ее некоторая функция были приведены по оси ординат, а длина волны или некоторая функция длины волны - по оси абсцисс.

Если в частной статье для максимума поглощения указывается только одна длина волны, то это означает, что полученное значение максимума не должно отличаться от указанного более чем на +/- 2 нм.

Приборы. Спектрофотометры, предназначенные для измерений в ультрафиолетовой и видимой областях спектра, состоят из оптической системы, выделяющей монохроматическое излучение в области от 190 до 780 нм и обеспечивающей его прохождение через образец, и устройства для измерения оптической плотности.

Основными частями этих приборов являются: источник излучения, диспергирующий прибор (призма или решетка), щель для выделения полосы длин волн, кюветы для образцов, детектор излучаемой энергии, встроенные усилители и измерительные приборы.

Проверка шкалы длин волн в УФ и видимой области. Точность калибровки прибора по шкале длин волн в спектральном ряду проверяют по приведенным в табл. 12.1.1 спектральным линиям водородной (Hбета) или дейтериевой (Dбета) разрядной лампы, линиям паров ртути (Hg) кварцево-ртутной дуговой лампы, а также по максимумам поглощения раствора гольмия перхлората (Ho) (готовый реактив для калибровки спектрофотометра представляет собой 4% раствор гольмия оксида в 1,4 М растворе хлорной кислоты). Допустимое отклонение составляет +/- 1 нм для ультрафиолетовой и +/- 3 нм для видимой области.

 

Таблица 12.1.1

 

Спектральные линии для проверки шкалы длин волн

 

241,15 нм (Ho)	404,66 нм (Hg)
253,7 нм (Hg)	435,83 нм (Hg)
287,15 нм (Ho)	486,0 нм (Dбета)
302,25 нм (Hg)	486,1 нм (Hбета)
313,16 нм (Hg)	536,3 нм (Ho)
334,15 нм (Hg)	546,07 нм (Hg)
361,5 нм (Ho)	576,96 нм (Hg)
365,48 нм (Hg)	579,07 нм (Hg)

 

Шкала длин волн может быть калибрована также при помощи подходящих стеклянных фильтров, которые имеют фиксированные полосы поглощения в видимой и УФ-областях, а также стандартных стекол, содержащих дидим (смесь празеодима и неодима), и стекол, содержащих гольмий.

    Проверка  шкалы  оптической  плотности.  Для  проверки шкалы оптической

плотности  используют  стандартные  неорганические  стеклянные  фильтры или

раствор  калия дихромата при длинах волн, указанных в табл. 12.1.2, где для

каждой   длины   волны   приведено  точное  значение  удельного  показателя

            1%

поглощения A     и допустимые пределы.

            1 см

Раствор калия дихромата готовят следующим образом:

от 57,0 до 63,0 мг (точная навеска) калия дихромата, предварительно высушенного до постоянной массы при температуре 130 град. C, растворяют в 0,005 М растворе серной кислоты и доводят объем раствора тем же растворителем до 1000 мл.

 

Таблица 12.1.2

 

Удельный показатель поглощения стандартов при

различных длинах волн

 

┌─────────────────────┬─────────────────────────┬─────────────────────────┐

│   Длина волны, в    │   Удельный показатель   │   Допустимые пределы    │

│     нанометрах      │       поглощения        │               1%        │

│                     │             1%          │          для A          │

│                     │            A            │               1 см      │

│                     │             1 см        │                         │

├─────────────────────┼─────────────────────────┼─────────────────────────┤

│         235         │          124,5          │    От 122,9 до 126,2    │

├─────────────────────┼─────────────────────────┼─────────────────────────┤

│         257         │          144,5          │    От 142,8 до 146,2    │

├─────────────────────┼─────────────────────────┼─────────────────────────┤

│         313         │          48,6           │     От 47,0 до 50,3     │

├─────────────────────┼─────────────────────────┼─────────────────────────┤

│         350         │          107,3          │    От 105,6 до 109,0    │

└─────────────────────┴─────────────────────────┴─────────────────────────┘

 

Предельный уровень рассеянного света. Рассеянный свет может быть обнаружен при данной длине волны с использованием соответствующих фильтров или растворов: например, оптическая плотность раствора 12 г/л калия хлорида в кювете с толщиной слоя 1 см при 200 нм при использовании воды в качестве раствора сравнения должна быть больше 2.

Разрешающая способность (для качественного анализа). Если есть указание в частной статье, определяют разрешающую способность спектрофотометра следующим образом. Записывают спектр 0,02% (об/об) раствора толуола в гексане. Минимально допустимое значение отношения оптической плотности в максимуме поглощения при 269 нм к оптической плотности в минимуме поглощения при 266 нм указывают в частной статье.

Ширина спектральной щели (для количественного анализа). В случае использования спектрофотометра с изменяемой шириной спектральной щели при выбранной длине волны возможны погрешности, связанные с шириной этой щели. Для их исключения ширина щели должна быть малой по сравнению с полушириной полосы поглощения (шириной на половине оптической плотности) и в то же время должна быть максимально велика для получения высокого значения интенсивности падающего монохроматического излучения (Io). Таким образом, ширина щели должна быть такой, чтобы дальнейшее ее уменьшение не изменяло величину измеряемой оптической плотности.

Кюветы. Допустимые отклонения в толщине слоя используемых кювет должны быть не более +/- 0,005 см. Кюветы, предназначенные для испытуемого раствора и раствора сравнения, должны иметь одинаковое пропускание (или оптическую плотность) при заполнении одним и тем же растворителем. В противном случае это различие следует учитывать.

Требования к растворителям. Для определений, производимых в ультрафиолетовой и видимой областях, образец анализируемого вещества растворяют в соответствующем растворителе, который должен быть оптически прозрачным в используемой области длин волн. Для этих областей длин волн пригодны многие растворители, в том числе вода, спирты, хлороформ, низшие углеводороды, эфиры и разбавленные растворы сильных кислот и щелочей.

 

Идентификация

 

Абсорбционную спектрофотометрию в ультрафиолетовой и видимой областях спектра применяют для определения подлинности лекарственных средств путем:

- сравнения спектров поглощения испытуемого раствора и раствора стандартного образца; в указанной области спектра должно наблюдаться совпадение положений максимумов, минимумов, плеч и точек перегиба;

- указания положений максимумов, минимумов, плеч и точек перегиба; расхождение между наблюдаемыми и указанными длинами волн в максимумах и минимумах поглощения не должно обычно превышать +/- 2 нм.

Возможны и другие варианты применения, оговоренные в частных фармакопейных статьях.

 

Количественное определение

 

Определение концентрации веществ спектрофотометрическим методом основано на использовании закона Бугера-Ламберта-Бера в форме:

 

                                 A

                           C = ----------,                              (3)

                                1%

                               A     x b

                                1 см

 

    где:

    C - концентрация вещества в г/100 мл;

    A - оптическая плотность испытуемого раствора;

     1%

    A     - удельный показатель поглощения вещества;

     1 см

    b - толщина поглощающего слоя, в сантиметрах.

 

В ряде случаев даже при использовании монохроматического излучения могут наблюдаться отклонения от закона Бугера-Ламберта-Бера, обусловленные процессами диссоциации, ассоциации и комплексообразования. Поэтому предварительно следует проверить линейность зависимости оптической плотности раствора от концентрации в аналитической области. При наличии отклонений от линейной зависимости следует пользоваться не формулой (3), а экспериментально найденной зависимостью.

Обычно определение концентрации спектрофотометрическим методом проводят с использованием стандартного образца. Расчет концентрации основан на использовании уравнения:

 

                             C     A

                            --- = ---,                                  (4)

                             C     A

                              o     o

 

    где:

    C и C  - концентрации  испытуемого  раствора  и  раствора  стандартного

         o   образца соответственно;

    A и A  - оптические   плотности   испытуемого   раствора   и   раствора

         o   стандартного образца соответственно.

 

Вначале измеряют оптическую плотность раствора стандартного образца, приготовленного, как указано в частной фармакопейной статье, затем проводят измерение оптической плотности испытуемого раствора. Второе измерение проводят сразу после первого, с использованием той же кюветы, в тех же экспериментальных условиях.

Метод с использованием стандартного образца является более точным и надежным. Возможность применения значения удельного показателя поглощения в каждом конкретном случае следует обосновывать. Обычно метод с использованием значения удельного показателя поглощения применим при допусках содержания анализируемого вещества не менее +/- 10% от номинального содержания.

 

Многокомпонентный спектрофотометрический анализ

 

Многокомпонентный спектрофотометрический анализ (анализ смесей) применяют для одновременного количественного определения нескольких компонентов лекарственных средств, каждое из которых подчиняется закону Бугера-Ламберта-Бера.

Количественное определение в многокомпонентном спектрофотометрическом анализе основывается обычно на использовании уравнения:

 

                      m

                А  = SUM   E   x c        i = 1,...n,                   (5)

                 i   j = 1  ij    j

 

    где:

    А  -  оптическая  плотность  испытуемого раствора при i-ой длине волны;

     i

    E   -  показатели   поглощения    (зависящие    от   способа  выражения

     Ij

концентрации) j-го компонента образца при i-ой аналитической длине волны;

    c  - концентрация j-го компонента образца.

     j

 

Соответствующие методики проведения анализа и расчетные формулы указываются в частных фармакопейных статьях.

 

Производная спектрофотометрия

 

В производной спектрофотометрии исходные спектры поглощения (нулевого порядка) преобразуются в спектры производных первого, второго и более высокого порядков.

Спектр первой производной представляет собой график зависимости градиента кривой поглощения (скорость изменения оптической плотности с длиной волны, d A/d лямбда) от длины волны.

    Спектр   второй   производной  представляет  собой  график  зависимости

                                   2         2

кривизны   спектра  поглощения   (d А/d лямбда )  от  длины  волны.  Вторая

производная  при  любой  длине  волны  связана  с  концентрацией  следующим

соотношением:

 

                           2 1%

                 2        d A

                d A          1 см

             --------- = ---------- x c x l,                            (6)

                     2            2

             d лямбда     d лямбда

 

    где:

    A - оптическая плотность при длине волны лямбда;

     1%

    A     - удельный показатель поглощения при длине волны лямбда;

     1 см

    c - концентрация вещества в растворе, в граммах/100 мл;

    l - толщина слоя, в сантиметрах.

 

Производная спектрофотометрия может быть использована как для целей идентификации веществ, так и их количественного определения в многокомпонентных смесях, а также в тех случаях, когда имеется фоновое поглощение, вызванное присутствием веществ, содержание которых не регламентируется.

Приборы. Используют спектрофотометры, отвечающие указанным выше требованиям и оснащенные аналоговым резистентно-емкостным дифференцирующим модулем или цифровым дифференциатором, или другими средствами получения производных спектров, в соответствии с инструкцией к прибору. Некоторые методы получения спектров второй производной приводят к смещению длин волн относительно исходного спектра, что следует учитывать там, где это необходимо.

Разрешающая способность. Если указано в частных фармакопейных статьях, записывают спектр второй производной для раствора 0,2 г/л толуола в метаноле, используя метанол в качестве раствора сравнения. На спектре должен присутствовать небольшой отрицательный экстремум, расположенный между двумя большими отрицательными экстремумами при 261 нм и 268 нм, в соответствии с рис. 12.1.1. (не приводится). Если нет других указаний в частных фармакопейных статьях, отношение A/B должно быть не менее 0,2.

Методика. Процедура анализа аналогична применяемой в обычной спектрофотометрии, но вместо оптических плотностей используют производные. Готовят раствор испытуемого образца, настраивают прибор в соответствии с инструкцией производителя и рассчитывают количество определяемого вещества, как указано в частной фармакопейной статье.

 

Рис. 12.1.1. Спектр второй производной раствора

толуола (0,2 г/л) в метаноле

 

Рисунок не приводится.

 

12.2. СПЕКТРОМЕТРИЯ В ИНФРАКРАСНОЙ ОБЛАСТИ

(ОФС 42-0043-07)

 

Инфракрасные (ИК) спектры (колебательные спектры) возникают вследствие поглощения электромагнитной энергии при колебаниях ядер атомов в молекулах или ионах, которые сопровождаются изменением дипольных моментов, и представляют собой зависимость пропускания от длины волны (лямбда) или частоты колебаний (ню).

    Под ИК-областью подразумевают электромагнитное излучение в области длин

волн  от  0,78  до  400 мкм. Область от 780 до 2500 нм (от 0,78 до 2,5 мкм)

рассматривается  как  ближняя ИК-область, область от 2,5 до 25 мкм (от 4000

          -1

до  400 см  ) относится к средней ИК-области спектра и область от 25 до 400

мкм  относится  к  дальней  ИК-области. Наиболее часто используется средняя

ИК-область.

    Длину  волны  (лямбда)  в  ИК-спектрах  обычно  измеряют  в микрометрах

(микронах), мкм.

    Поскольку  частота  колебаний  в  ИК-спектрах  имеет  большие  числовые

                                                                       _

значения,  обычно  используют  не  частоты  (ню),  а  волновые числа  (ню),

                       -1

которые измеряются в см   и связаны с частотой (n) уравнением:

 

                             _

                             ню = ню/с,

 

    где:

                             -1

    ню - частота, в герцах (с  );

                                          -1

    с - скорость света в вакууме, в см x с  .

 

                        _

    Волновое   число   (ню)   связано   с  длиной  волны  (лямбда,  в  мкм)

соотношением:

 

                                   _       4

                                  (ню) = 10 /лямбда.

 

Приборы. Могут быть использованы инфракрасные спектрофотометры, снабженные оптической системой (призмы или дифракционные решетки), выделяющей монохроматическое излучение в измеряемой области, или спектрофотометры с Фурье-преобразованием. В последних используется полихроматическое излучение и рассчитывается спектр в заданной области частот путем Фурье-преобразования исходных данных. В таких приборах вместо диспергирующего прибора используется интерферометр, а обработка спектральных данных производится с помощью компьютера.

Подготовка образца. Для записи спектра пропускания или поглощения готовят образец субстанции по одной из следующих методик.

Жидкости. Жидкости исследуют в форме пленки между двумя пластинками, прозрачными для инфракрасного излучения, или в кювете с малой (обычно 0,01-0,05 мм) толщиной слоя, также прозрачной для инфракрасного излучения.

Жидкости или твердые вещества в растворе. Готовят раствор испытуемой субстанции в подходящем растворителе. Выбирают концентрацию вещества и толщину слоя кюветы, позволяющие получить удовлетворительный спектр.

Обычно хорошие результаты получают при концентрациях от 5 до 15 г/л при толщине слоя от 0,1 до 1 мм.

Поглощение растворителя компенсируют путем помещения в канал сравнения аналогичной кюветы, содержащей выбранный растворитель.

Кюветы. Если кюветы, заполненные растворителем, обладают разным поглощением при выбранной длине волны, то вносят поправку на измеренное поглощение испытуемого раствора. При использовании спектрофотометров с Фурье-преобразованием коррекция кювет не требуется, поскольку одна и та же кювета может быть использована и для растворителя и для испытуемого раствора. Кюветы для ИК-спектрометрии изготавливают из солевых материалов (NaCl, KBr, CaF2, LiF и др.). Область прозрачности кюветы в ИК-области зависит от использованного материала.

    Растворители.  Не  существует  растворителей,  которые при значительной

толщине    слоя    были   бы   полностью   прозрачными   для   ИК-спектров.

Четыреххлористый  углерод (при толщине слоя до 5 мм) практически  прозрачен

                     -1

до  6  мкм  (1666  см  ).  Углерода  дисульфид (толщиной 1 мм) подходит как

                              -1

растворитель до 40 мкм (250 см  ) за исключением областей от 4,2 до 5,0 мкм

                     -1                                         -1

(от  2381  до 2000 см  ) и от 5,5 до 7,5 мкм (от 1819 до 1333 см  ), где он

имеет  сильное  поглощение.  Другие  растворители  прозрачны в относительно

узкой  области.  Растворители,  применяемые в ИК-спектрометрии, должны быть

инертны к материалу, из которого сделана кювета.

Твердые вещества. Твердые вещества исследуют в твердом состоянии (диски из галогенидов щелочных металлов), диспергированными в подходящей жидкости в виде суспензии или формируют пленку из расплавленной массы между двумя пластинами, прозрачными для инфракрасного излучения. Подготовку образца описывают в частной фармакопейной статье.

Диски. 1-3 мг вещества, предназначенного для испытания, растирают с 150-200 мг, если не указано иначе в частной фармакопейной статье, тщательно измельченного и высушенного калия бромида или калия хлорида (обычно используют калия бромид). Типичные условия высушивания калия бромида: при 105 град. C в вакууме, в течение 12 ч. Обычно такого количества достаточно для приготовления диска диаметром 13 мм и получения спектра подходящей интенсивности. Смесь тщательно перетирают, добиваясь необходимой однородности, и прессуют диск при давлении около 800 МПа (8 т/кв. см) в вакууме (2-3 мм рт. ст.) в течение 2-5 мин. Причиной образования некачественных дисков могут быть такие факторы, как недостаточное или чрезмерное растирание, влага или иные примеси в дисперсионной среде и недостаточное измельчение частиц.

    Диск   непригоден   для  испытания,  если  при  визуальном  осмотре  он

                                                                 -1

неоднороден  по прозрачности или если его пропускание при 2000 см   (5 мкм)

составляет  менее  75%  без компенсации при отсутствии специфической полосы

поглощения.

Суспензии. Небольшое количество вещества, предназначенного для испытания, растирают с минимальным количеством вазелинового масла или другой подходящей жидкости (смешивают 5-20 мг твердого вещества с 1-2 каплями иммерсионной жидкости). Полученную суспензию сжимают между двумя пластинками (NaCl или KBr), прозрачными для инфракрасного излучения.

Газы. Газы исследуют в кювете, прозрачной для инфракрасного излучения, с длиной оптического пути около 100 мм. Откачивают воздух из кюветы и заполняют анализируемым газом через кран или при помощи игольчатого клапана.

Если необходимо, доводят давление в кювете до атмосферного, используя газ, прозрачный для инфракрасного излучения (например, азот или аргон). Для исключения помех, связанных с поглощением воды, углерода диоксида или других атмосферных газов, в канал сравнения помещают идентичную кювету, которая либо вакуумирована, либо заполнена газом, прозрачным для инфракрасного излучения.

Для записи спектра по методу нарушенного полного внутреннего отражения (МНПВО) подготовку образца проводят одним из способов.

Растворы. Вещество растворяют в соответствующем растворителе, соблюдая условия, приведенные в частной фармакопейной статье. Раствор испаряют на поверхности элемента МНПВО, который обычно изготавливают из кристалла бромида йодида таллия (KRS-5), германия или другого минерала с большим показателем преломления.

Твердые вещества. Вещество помещают на поверхность элемента МНПВО таким образом, чтобы получить гомогенный контакт.

 

Идентификация с использованием стандартных образцов

 

    Образец  испытуемого  вещества и стандартный образец готовят по одной и

                                                                 -1

той  же методике и записывают спектры в области от 4000 до 400 см   (от 2,5

до  25  мкм),  в  одних  и  тех  же  условиях.  Полосы поглощения в спектре

испытуемого  образца должны соответствовать по положению полосам поглощения

в  спектре  стандартного  образца.  Под  полосами  поглощения подразумевают

минимумы пропускания и максимумы поглощения.

Если спектры, полученные в твердом состоянии, показывают различия в положении полос поглощения, то испытуемую субстанцию и стандартный образец обрабатывают одним и тем же способом так, чтобы они кристаллизовались или получались в одной и той же форме, или обрабатывают способом, указанным в частной фармакопейной статье, а затем снимают спектры.

 

Идентификация с использованием эталонных спектров

 

    Контроль  разрешающей способности. Записывают спектр пленки полистирола

толщиной  0,04 мм. Разность x (рис. 12.2.1 - не приводится) между процентом

                                                   -1

пропускания при максимуме пропускания А при 2870 см   (3,48 мкм) и минимуме

                            -1

пропускания  B при 2849,5 см   (3,51 мкм) должна быть больше 18. Разность у

                                                                   -1

между процентом пропускания при максимуме пропускания C при 1589 см   (6,29

                                           -1

мкм)  и  минимуме пропускания D при 1583 см   (6,32 мкм) должна быть больше

12.

    Проверка   шкалы  волновых  чисел.  Шкала  волновых  чисел  может  быть

проверена  с  помощью пленки полистирола, которая имеет минимум пропускания

                                                   -1

(максимум  поглощения)  при  волновых  числах (в см  ), приведенных в табл.

12.2.1.

    Методика.  Субстанцию готовят к испытанию в соответствии с инструкцией,

прилагаемой   к   эталонному   спектру.   Используя  условия,  при  которых

проводилась проверка разрешающей способности, записывают спектр испытуемого

                                                                   -1

образца  и  на  него  накладывают  полосы полистирола при 2849,5 см   (3,51

                 -1                          -1

мкм),  1601,2  см   (6,25  мкм)  и  1028,3 см   (9,72 мкм).  Сравнивают два

спектра  (эталонный  и  спектр испытуемой субстанции) и полосы полистирола,

указанные  выше.  При  использовании положения полос полистирола в качестве

стандартных   величин,   положения  значимых  полос  в  спектре  испытуемой

субстанции  и  в  эталонном  спектре  должны  соответствовать  друг другу в

пределах  0,5%  от шкалы волновых чисел. Относительная величина полос обоих

спектров должна согласовываться между собой.

 

Рис. 12.2.1. Типичный спектр полистирола,

используемый для проверки разрешающей способности

 

Рисунок не приводится.

 

Таблица 12.2.1

 

Минимумы пропускания и допустимые пределы для

пленки полистирола

 

┌───────────────────────────────────┬─────────────────────────────────────┐

│                             -1    │                             -1      │

│     Минимумы пропускания, см      │       Допустимые пределы, см        │

├───────────────────────────────────┼─────────────────────────────────────┤

│              3060,0               │               +/- 1,5               │

├───────────────────────────────────┼─────────────────────────────────────┤

│              2849,5               │               +/- 1,5               │

├───────────────────────────────────┼─────────────────────────────────────┤

│              1942,9               │               +/- 1,5               │

├───────────────────────────────────┼─────────────────────────────────────┤

│              1601,2               │               +/- 1,0               │

├───────────────────────────────────┼─────────────────────────────────────┤

│              1583,0               │               +/- 1,0               │

├───────────────────────────────────┼─────────────────────────────────────┤

│              1154,5               │               +/- 1,0               │

└───────────────────────────────────┴─────────────────────────────────────┘

 

Примеси в газах

 

Для анализа примесей в газах используют кювету, прозрачную для инфракрасного излучения и имеющую соответствующую длину оптического пути (например, от 1 до 20 м). Кювету заполняют так, как указано в разделе "Газы". Для обнаружения и количественной оценки примесей используют методики, указанные в частных фармакопейных статьях.

 

12.3. АТОМНО-ЭМИССИОННАЯ И АТОМНО-АБСОРБЦИОННАЯ

СПЕКТРОМЕТРИЯ (ОФС 42-0044-07)

 

Атомная спектрометрия - эмиссионная и абсорбционная - применяется для определения содержания элемента в испытуемом образце посредством измерения интенсивности одной из эмиссионных линий атомного пара (атомно-эмиссионная спектрометрия) или поглощения излучения атомным паром (атомно-абсорбционная спектрометрия) определяемого элемента путем измерения интенсивности эмиссии (испускания) или абсорбции (поглощения) света при определенной длине волны атомного пара элемента, генерированного из вещества, например, при введении раствора вещества в пламя. Определение проводят при длине волны, соответствующей выбранной эмиссионной или абсорбционной линии.

Точность обоих методов атомной спектрометрии, в зависимости от концентрации вещества, составляет 1-4%, чувствительность определяется свойствами аналитической линии, составом пробы, классом аппаратуры и может достигать 0,001 мкг/мл.

 

АТОМНО-ЭМИССИОННАЯ ПЛАМЕННАЯ СПЕКТРОМЕТРИЯ (АЭС)

 

Принцип метода. Анализируемый раствор распыляется в виде аэрозоля в пламя горелки, работающей на горючем газе. Под действием температуры пламени происходит ряд сложных физико-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. Количественное определение элемента методом эмиссионной спектрометрии основано на функциональной зависимости интенсивности спектральной линии (I) от концентрации элемента в растворе (c). Прямопропорциональная зависимость между I и c имеет место лишь в определенной для данного элемента области концентраций. Линейную зависимость I от c может нарушать самопоглощение, ионизация, образование газообразных или трудно диссоциирующих в пламени соединений.

Прибор. Главными составными частями атомно-эмиссионного спектрометра являются: генератор атомного пара определяемого элемента (пламя, плазма, дуга и др.), монохроматор и детектор.

Если генератором является пламя, в качестве растворителя для приготовления испытуемого и стандартного растворов рекомендуется использовать воду. Могут использоваться и органические растворители, если они не влияют на стабильность пламени.

 

АТОМНО-АБСОРБЦИОННАЯ СПЕКТРОМЕТРИЯ (ААС)

 

Принцип метода. 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 из спектра выделяется только резонансная линия определяемого элемента, интенсивность которой измеряется фотоэлектрическим способом. Измеряют уменьшение интенсивности резонансной линии вследствие поглощения ее атомами определяемого элемента, принимая интенсивность неослабленной линии за 100%. Величина поглощения резонансного излучения пропорциональна числу атомов, находящихся в поглощающем слое.

Прибор. Главными составными частями прибора являются: источник излучения, атомный генератор определяемого элемента (пламя, печь и др.), монохроматор и детектор - для считывания сигнала из нагревательной камеры.

Для каждого определяемого элемента должен быть выбран специфический источник, излучающий спектральную линию, которая должна быть абсорбирована. Таким источником излучения обычно является полая катодная лампа, катод которой испускает излучение при возбуждении. Поскольку излучение, абсорбируемое испытуемым элементом, обычно той же длины волны, что и его линия эмиссии, в полой катодной лампе используется тот элемент, который определяется.

Прибор снабжен аспиратором для введения испытуемого образца в пламя, создаваемое газовыми смесями.

Число возбужденных атомов увеличивается с ростом температуры, которая зависит в основном от теплотворной способности создающего пламя газа (табл. 12.3.1).

 

Таблица 12.3.1

 

Температура наиболее часто используемых

газовых смесей

 

Состав газовой смеси	Температура, град. C
Светильный газ + воздух	1840
Ацетилен + воздух	2250
Ацетилен + кислород	3050
Водород + кислород	2680
Ацетилен + закись азота	2955

 

Способ введения образца зависит от типа используемого генератора. Если генератором атомного пара является пламя, в качестве растворителя для приготовления испытуемого и стандартного растворов рекомендуется использовать воду. Могут использоваться и органические растворители, если они не влияют на стабильность пламени. При использовании печи может быть также использована техника ввода твердых проб.

В атомно-абсорбционной спектрометрии должна учитываться природа растворителя и концентрация твердых частиц. Идеальным считается растворитель с минимальными помехами в процессах поглощения или эмиссии, при использовании которого в пламени образуются нейтральные атомы. Если имеются значительные различия между поверхностным натяжением или вязкостью испытуемого раствора и стандартного раствора, то эти растворы всасываются и атомизируются с различной скоростью, что обуславливает существенное различие в генерированных сигналах. Концентрация кислоты в растворах также влияет на процессы абсорбции. Таким образом, растворители, используемые для приготовления испытуемого и стандартного растворов в методе ААС, должны быть одними и теми же или максимально похожими и должны образовывать растворы, которые легко всасываются через трубку форсунки аспиратора.

Присутствие в растворе частиц нерастворенного твердого вещества может вызвать помехи при проведении анализа, поэтому общее содержание нерастворимых твердых частиц в растворах должно быть менее 2%.

Атомный пар может быть получен также вне спектрометра, например, методом "холодного пара" для определения ртути или гидридным методом. При определении ртути атомы генерируются при химическом восстановлении, и атомный пар вносится потоком инертного газа в абсорбционную ячейку, расположенную на оптическом пути прибора. В гидридном методе получают гидрид определяемого элемента, который либо смешивается с газом, питающим горелку, либо вносится инертным газом в нагретую абсорбционную ячейку, где он диссоциирует на атомы.

Методика. Прибор выводят на режим в соответствии с инструкцией по эксплуатации прибора и устанавливают требуемую длину волны. В генератор атомного пара вводят холостой раствор и настраивают регистрирующее устройство на нулевое значение в случае атомно-эмиссионного спектрометра и на максимальное светопропускание в случае атомно-абсорбционной спектрометрии. Вводят стандартный раствор определяемого элемента с наибольшей концентрацией и подбирают чувствительность для получения подходящего значения регистрируемого сигнала.

Испытуемый раствор готовят, как указано в частной фармакопейной статье.

Определения проводят путем сравнения со стандартными растворами известной концентрации определяемого элемента одним из двух методов: методом калибровочной кривой или методом стандартных добавок.

Каждый раствор вводят в генератор прибора не менее трех раз и записывают установившееся показание. Каждый раз промывают прибор холостым раствором и проверяют, чтобы показание прибора возвращалось к первоначальному значению для холостого раствора.

В случае использования печи в качестве генератора атомного пара между измерениями ее отжигают.

Метод калибровочной кривой. Готовят не менее трех стандартных растворов определяемого элемента таким образом, чтобы ожидаемое значение концентрации испытуемого раствора находилось внутри диапазона концентраций стандартных растворов. Все реагенты, используемые при приготовлении испытуемого раствора, прибавляют к стандартным растворам и холостому раствору в таких же концентрациях.

Строят калибровочную кривую зависимости среднего значения результата измерения (I), полученного для стандартных растворов, от концентрации (c) и определяют концентрацию элемента в испытуемом растворе по калибровочной кривой.

Метод стандартных добавок. Равные объемы испытуемого раствора помещают не менее, чем в три мерные колбы одинаковой вместимости. Во все колбы, кроме одной, прибавляют пропорционально увеличивающиеся объемы стандартного раствора, содержащего известную концентрацию определяемого элемента (стандартные добавки), и доводят объемы растворов используемым растворителем до метки. При этом значение регистрируемого сигнала растворов со стандартными добавками должно находиться в линейной области калибровочной кривой.

Рассчитывают параметры линейного уравнения прямолинейной зависимости среднего значения результата измерения от концентрации раствора методом наименьших квадратов и вычисляют концентрацию определяемого элемента в испытуемом растворе.

Расчет концентрации может быть произведен графическим методом. Для этого строят график зависимости среднего значения результата измерения от добавленного количества определяемого элемента. Экстраполируют линию, соединяющую эти точки на графике, до пересечения с осью абсцисс. Расстояние от начала координат до полученной точки пересечения дает концентрацию определяемого элемента в испытуемом растворе.

При использовании техники ввода твердых проб условия проведения анализа должны быть указаны в частной фармакопейной статье.

При использовании АЭС и ААС для определения концентрации элемента в анализируемых образцах наряду с приведенными выше методами (калибровочной кривой и стандартных добавок) могут быть использованы метод сравнения и метод ограничивающих растворов или другие валидированные методы.

Реактивы и эталонные растворы. Вода должна быть деионизированной на ионообменных смолах, продистиллированной непосредственно перед употреблением и должна соответствовать требованиям, предъявляемым к воде очищенной.

Ниже приведены растворы солей, катионы которых обозначены названиями элементов, наиболее часто нормируемых в фармацевтическом анализе.

Кальций. 1,001 г кальция карбоната, высушенного до постоянной массы при температуре 105 град. C, растворяют в 25 мл 1 М раствора хлористоводородной кислоты и доводят объем раствора водой до 1000,0 мл. Раствор содержит 400 мкг ионов Ca 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. C, растворяют в небольшом количестве воды и доводят объем раствора водой до 1000,0 мл. Раствор 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. C, растворяют в небольшом количестве воды и доводят объем раствора водой до 1000,0 мл. Раствор 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 5 М раствора хлористоводородной кислоты и доводят объем раствора водой до 500,0 мл. Раствор 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 32% раствора азотной кислоты и доводят объем раствора водой до 1000,0 мл. Раствор содержит 100 мкг ионов Pb в 1 мл.

Срок годности раствора 1 мес., хранение при комнатной температуре.

Медь. 1,000 г меди электролитической растворяют в небольшом объеме 50% раствора азотной кислоты и доводят объем раствора 1% азотной кислотой до 1000,0 мл. Раствор содержит 1 мг ионов Cu в 1 мл.

Срок годности раствора - 1 мес., хранение при комнатной температуре.

Допускается использование других реактивов и эталонных растворов для спектрального анализа, аттестованных компетентным уполномоченным органом.

Эталонные, а также приготовленные на их основе растворы сравнения хранят в посуде, позволяющей сохранять концентрацию этих растворов неизменной (например, в посуде из кварца, тефлона, чистого полиэтилена и т.п.). Чашки и тигли для озоления проб должны быть изготовлены из кварца.

 

12.4. ФЛУОРИМЕТРИЯ (ОФС 42-0045-07)

 

Флуориметрия (или флуоресцентная спектрофотометрия) основана на измерении флуоресценции - интенсивности флуоресцентного света, излучаемого испытуемым образцом в возбужденном состоянии, которое было достигнуто поглощением лучевой энергии в результате воздействия ультрафиолетового, видимого или других видов электромагнитного излучения. Флуоресценция органических соединений охватывает спектральную область от 250 до 800 нм, т.е. области: УФ (частично), видимую и начало ближнего ИК.

Энергия молекул, поглотивших лучевую энергию и находящихся в возбужденном состоянии, может высвобождаться в виде тепла или излучения при той же или большей длине волны по сравнению с поглощаемым излучением. Поэтому свет, излучаемый флуоресцентным раствором, имеет максимум интенсивности, смещенный в более длинноволновую область по сравнению с возбуждающим излучением, обычно на 20-30 нм.

    Поскольку  поглощение  и  испускание излучения осуществляется благодаря

переходу  электронов  между  различными  уровнями энергии или молекулярными

орбитами,  между  поглощением  и  испусканием  света  имеется  задержка  во

времени.   Этот   интервал   (продолжительность   возбужденного  состояния)

                  -9      -8

составляет  от  10   до 10   с для большей части флуоресцирующих растворов.

Короткое  время  жизни  флуоресценции  отличает  этот  тип люминесценции от

фосфоресценции,  которая  представляет собой долгоживущее свечение, имеющее

                 -3

время жизни от 10   с до нескольких мин.

Флуориметрия является более чувствительным методом анализа, чем абсорбционная спектрофотометрия, и позволяет определять флуоресцирующие вещества в растворах с концентрацией, которая составляет примерно от 1/10 до 1/100 от концентрации, используемой в абсорбционной спектрофотометрии.

Интенсивность флуоресценции обозначается символом I и представляет собой эмпирическое выражение флуоресцентной активности в условных единицах, пропорциональных отклику детектора.

Флуоресцентный спектр испускания представляет собой графическое изображение спектрального распределения излучения, испускаемого активированным веществом, в координатах: интенсивность испускаемого излучения - ордината, длина волны - абсцисса.

Флуоресцентный спектр возбуждения представляет собой графическое изображение спектра активации в координатах: интенсивность испускаемого излучения - ордината, длина волны активирующего излучения - абсцисса.

Приборы. Для проведения флуориметрического анализа используют приборы двух типов: фильтрационный флуориметр и спектрофлуориметр.

Фильтрационный флуориметр состоит из источника излучения, первичного фильтра, камеры для образца, вторичного фильтра и системы детектирования флуоресценции. У большей части таких приборов детектор помещен под углом 90 град. к возбуждающему лучу. Геометрия прямого угла позволяет возбуждающему излучению пройти через испытуемый образец, не "загрязняя" произведенный сигнал, передаваемый на детектор флуоресценции. Однако детектор все-таки получает возбуждающее излучение, искаженное в результате рассеивающих свойств самих растворов, а также из-за присутствия в растворе пыли или других твердых частиц. Для устранения этого остаточного рассеяния используются фильтры. Первичный фильтр отбирает коротковолновое излучение, способное к возбуждению испытуемых образцов, вторичный фильтр пропускает флуоресценцию в длинноволновой области, но блокирует рассеянное возбуждение.

Большинство флуориметров в качестве детекторов используют фотоумножители разных типов. Каждый тип детектора имеет специальные характеристики (спектральная область максимальной чувствительности, усиление, электрические шумы). Фототок усиливается и регистрируется измерительным прибором или самописцем.

Спектрофлуориметры отличаются от фильтрационных флуориметров тем, что вместо фильтров используются монохроматоры типа призмы или решетки. Для аналитических целей эти приборы более предпочтительны. В спектрофлуориметрах монохроматоры снабжены щелями. Узкая щель дает высокое разрешение и спектральную чистоту, широкая щель обеспечивает высокую чувствительность. Выбор размера щели определяется разделением между длинами волн возбуждения и испускания и необходимой чувствительностью.

Кюветы, используемые для измерения флуоресценции, представляют собой кюветы цилиндрической формы или прямоугольные кюветы, отполированные со всех четырех вертикальных сторон. Обычно объем испытуемых образцов составляет 2-3 мл, но к некоторым приборам прилагаются кюветы вместимостью от 100 до 300 мкл или капиллярные держатели для еще меньшего объема.

    Измерение   флуоресценции.   Практически   флуоресценцию  определяют  в

                                   -5

растворах  с  концентрацией  от  10   М и менее, когда между интенсивностью

флуоресценции    и   концентрацией   вещества   наблюдается   прямолинейная

зависимость.   При   более   высоких   концентрациях   значительная   часть

поступающего  света  абсорбируется  образцом  вблизи  поверхности кюветы, и

интенсивность  света,  достигающего  центра,  уменьшается. При этом образец

действует как "внутренний фильтр", в результате чего линейность нарушается.

Все замеры интенсивности флуоресценции должны быть скорректированы с растворителем.

Интенсивность флуоресценции в значительной степени зависит от длины волны возбуждающего света, величины pH испытуемого раствора, температуры, характера растворителей и присутствия в растворе посторонних частиц.

Твердые частицы, влияющие на флуоресценцию (могут поглощать некоторую долю возбуждающей энергии, дезактивировать возбужденные молекулы или завышать измеряемую величину из-за многократных отражений в кювете с образцом), удаляют центрифугированием или фильтрованием. В последнем случае следует учесть, что некоторые сорта фильтровальной бумаги содержат флуоресцирующие примеси.

Для некоторых веществ эффективность флуоресценции может снизиться на 1-2% при повышении температуры на градус. В таких случаях следует использовать термостатированные кюветы с контролируемой температурой. В рутинном анализе может оказаться достаточным сделать измерение быстро, чтобы не произошло нагревания образца от источника облучения.

Флуоресцентные вещества чувствительны к свету. При выдержке во флуориметре они могут подвергаться фотораспаду с образованием других флуоресцирующих продуктов. Такие эффекты обнаруживаются по отклику детектора в зависимости от времени и могут быть снижены применением фильтров или экрана после источника света.

Изменение растворителя может заметно повлиять на интенсивность и спектральное распределение флуоресценции. Многие соединения, флуоресцирующие в органических растворителях, фактически не флуоресцируют в воде, поэтому для того, чтобы решить, является вещество флуоресцентным или нет, надо исследовать его в различных растворителях.

Для многих органических растворителей интенсивность флуоресценции возрастает при удалении растворенного кислорода, являющегося сильным гасителем флуоресценции. Кислород может быть удален пропусканием инертного газа (азот или гелий) через испытуемый образец.

 

Применение флуориметрии в фармацевтическом анализе

 

Идентификация. Характер спектра флуоресценции, а также цвет излучаемого света специфичны для флуоресцирующих веществ. Поэтому флуоресценция может быть применена для идентификации веществ.

Количественный анализ. При количественных определениях интенсивность флуоресценции испытуемого образца сравнивают с интенсивностью флуоресценции стандартного образца флуоресцирующего вещества известной концентрации, измеренной в идентичных условиях на одном и том же приборе.

Методика. Растворяют испытуемый образец в растворителе или в смеси растворителей, указанных в частной фармакопейной статье. Переносят раствор в кювету флуориметра и освещают лучом возбуждающего света с длиной волны, указанной в частной фармакопейной статье.

Вначале в прибор помещают растворитель или смесь растворителей, используемых для растворения вещества, и устанавливают прибор на "ноль". Затем вводят стандартный раствор и устанавливают чувствительность прибора таким образом, чтобы замер был больше 50. Если повторное доведение чувствительности производится при изменении ширины щели, должна быть произведена переустановка "нуля" и интенсивность флуоресценции стандартного образца должна быть измерена вновь. Последним вводят раствор испытуемого образца неизвестной концентрации и замеряют показания прибора.

    Рассчитывают  концентрацию  вещества  в  испытуемом  растворе  (C )  по

формуле:                                                             x

 

                             I  x C

                              x    ст.

                       C  = -----------,

                        x      I

                                ст.

 

    где:

    C    - концентрация вещества в стандартном растворе;

     ст.

    I  - интенсивность света, испускаемого испытуемым раствором;

     x

    I    - интенсивность света, испускаемого стандартным раствором.

     ст.

 

Если интенсивность флуоресценции не прямо пропорциональна концентрации, измерение может быть произведено с использованием калибровочной кривой.

В некоторых случаях измерение может быть сделано относительно фиксированного стандарта (например, флуоресцентного стекла или раствора другого флуоресцентного вещества). В качестве стандартов могут быть использованы: раствор известной концентрации хинина в 0,05 М растворе серной кислоты или раствор флуоресцеина в 0,1 М растворе натрия гидроксида. В таких случаях концентрацию испытуемого образца следует определять с использованием предварительно полученной в тех же условиях калибровочной кривой.

 

12.5. СПЕКТРОСКОПИЯ ЯДЕРНОГО МАГНИТНОГО РЕЗОНАНСА

(ОФС 42-0046-07)

 

Вещества, ядра атомов которых имеют магнитные моменты, в постоянном магнитном поле поглощают энергию электромагнитных волн (радиочастотный диапазон) при определенном соотношении между величинами постоянного магнитного поля и частотой переменного поля (ядерный магнитный резонанс, ЯМР). Частота ню0 = омега0/2пи, при которой выполняется условие резонанса омега0 = гамма x B0 (гамма - постоянная, носит название "гиромагнитное отношение") называется резонансной частотой.

Магнитные моменты имеют изотопы ядер элементов с нечетным атомным весом (1H, 13C, 15N, 31P, 19F). Не имеют магнитных моментов ядра атомов с четным зарядом и четным атомным весом (12C, 16O).

Спектр ЯМР может быть получен двумя способами: или при непрерывном облучении образца слабым электромагнитным полем с изменяющейся частотой, в результате чего получается непосредственно спектр ЯМР (спектроскопия с непрерывным облучением), или при воздействии на образец короткого радиочастотного импульса с последующим Фурье-преобразованием отклика, представляющего собой сигнал свободной индукции, в спектр (импульсная спектроскопия).

    В  молекулах  положение энергетических уровней, переходы между которыми

образуют   спектр  ЯМР,  определяется  величиной  взаимодействия  магнитных

моментов  ядер  с  постоянным магнитным полем B    и с магнитными моментами

                                               лок

других   ядер   через   посредство   электронов   молекулы   (спин-спиновое

взаимодействие).

    Электроны атомов уменьшают величину внешнего магнитного поля B0 в месте

нахождения   ядра:  B    =  B0  x  (1  -  сигма),  сигма  >  0,   константа

                     лок

экранирования  -  безразмерная  величина.  Разница  в  резонансных частотах

сигналов,  равная  разнице  в  константах  экранирования  ядер,  называется

химическим  сдвигом  сигналов  (обозначается  символом дельта, измеряется в

миллионных  долях,  м.д.).  Спин-спиновое  взаимодействие,  характеризуемое

константой   спин-спинового   взаимодействия   (обозначается   символом  J,

измеряется  в герцах), приводит к образованию мультиплетов. Значения дельта

и  J  не  зависят  от  величины  постоянного  магнитного  поля.  Количество

компонент   в   мультиплетах   определяется   спином   ядра  и  количеством

взаимодействующих ядер.

Диапазон химических сдвигов сигналов ядер водорода не превосходит 20 м.д. Диапазон химических сдвигов сигналов других ядер измеряется сотнями м.д.

Ширина сигналов ЯМР (разница между частотами на полувысоте сигнала) веществ в растворах определяется временем поперечной релаксации T2, характеризующим время установления равновесия в системе спинов, а также неоднородностью магнитного поля. Определяемая этими величинами ширина сигналов ядер со спином 1/2 обычно не превосходит 1 Гц. Уширение сигналов происходит в результате обменных процессов или присутствием в молекуле ядер со спином большим 1/2.

    Интенсивность  сигнала  ЯМР  в спектре определяется избытком количества

ядер  на  нижнем  энергетическом  уровне. Отношение количества ядер N- и N+

соответственно  на  верхнем  и  нижнем  энергетических уровнях определяется

фактором Больцмана: N-/N+ = exp(-мю B0/IkT), где: k - постоянная Больцмана,

                                   n

мю  - магнитный момент ядра, T - абсолютная температура, I - спин ядра (при

  n

этом (мю B0/I << kT). Очень небольшая разница в энергиях между возбужденным

        n

и  основным  состоянием ядер является основной причиной сравнительно низкой

чувствительности   метода  ЯМР.  Уменьшение  интенсивности  сигналов  также

связано   со  сравнительно  большим  временем  нахождения  системы  ядер  в

возбужденном   состоянии   и   большим   временем  релаксации  (постоянная,

характеризующая время релаксации обозначается символом T1).

Из ядер с естественным содержанием изотопов наиболее интенсивные сигналы дают ядра водорода. Частота, на которой выполняются условия резонанса для ядер водорода, называется рабочей частотой ЯМР спектрометра. Спектроскопия ЯМР на ядрах водорода и углерода 13C (естественное содержание 1,1%) наиболее часто используется в исследовании органических лекарственных веществ.

Широкополосные импульсные ЯМР-спектрометры позволяют получать спектры практически от всех элементов периодической системы.

Прибор. ЯМР-спектрометр для спектроскопии с непрерывным облучением состоит из магнита, генератора изменяющейся частоты, датчика, генератора радиочастоты и приемника, а также электронного интегратора и самопишущего потенциометра. Импульсные спектрометры, кроме того, имеют генератор импульсов и компьютер для преобразования интерферограммы отклика в спектр.

Рабочая частота спектрометра не должна быть меньше 60 МГц.

Если в частной фармакопейной статье не оговорено, то необходимо соблюдать следующие условия:

1) Разрешение должно быть 0,5 Гц или менее.

2) Амплитуда боковых сигналов, появляющихся при вращении образца, не должна превышать 2% от основного сигнала.

3) При количественных измерениях с использованием интегралов сигналов ни одно из пяти измерений не должно превосходить 2,5% от среднего значения.

4) Разрешение и отношение сигнал/шум следует измерять, используя соответствующие команды в пакете стандартных программ.

Метод. Растворенное вещество должно быть подписано и отфильтровано; раствор должен быть прозрачным. Перед регистрацией спектра фаза сигнала должна быть отрегулирована по возможности на поглощение.

Для растворов в органических растворителях химический сдвиг в спектрах 1H и 13C измеряется относительно сигнала тетраметилсилана (ТМС), положение которого принято за 0 м.д. Отсчет химических сдвигов ведется в сторону слабого поля (влево) от сигнала тетраметилсилана (дельта - шкала химических сдвигов). Для водных растворов в качестве эталона в спектрах ЯМР 1H используется 2,2-диметил-2-силапентан-5-сульфонат натрия (ДСС), химический сдвиг протонов метильной группы которого равен 0,015 м.д. Для спектров 13C водных растворов в качестве эталона используют диоксан (ДО), химический сдвиг которого равен 67,4 м.д.

В качестве растворителей используют легкоподвижные жидкости, в которых для уменьшения интенсивности сигналов растворителей атомы водорода заменены атомами дейтерия. При описании спектров необходимо указывать растворитель, в котором растворено вещество, и его концентрацию.

Химические сдвиги (м.д.) сигналов остаточных протонов растворителей имеют следующие значения: хлороформ - 7,26; бензол - 7,16; вода - 4,7; метанол - 3,35 и 4,8; диметилсульфоксид - 2,50; ацетон - 2,05; положение сигнала воды и протонов гидроксильных групп спиртов зависит от pH среды и температуры.

Для того чтобы избежать уширения сигналов при использовании смешанных растворителей, перед получением спектров необходимо выждать время для гомогенизации смеси растворителей, которое может составлять часы.

Для спектроскопии с непрерывным облучением амплитуда переменной частоты не должна быть большой, чтобы избежать насыщения сигнала. Наиболее интенсивный сигнал должен занимать почти всю ширину бланка. Кривая интеграла записывается поверх сигналов спектра.

В импульсных спектрометрах устанавливают следующие параметры: ширина спектра, время регистрации сигнала, длительность радиочастотного импульса, количество точек для Фурье-преобразования (спектральное разрешение) и количество накоплений сигнала свободной индукции.

Имеется ряд методик получения сигналов ЯМЕ, которые могут быть использованы при решении аналитических задач. В основе каждой из них используется определенная последовательность импульсов. Методики принято обозначать несколькими заглавными буквами латинского алфавита. Например, используемая часто методика COSY является сокращением словосочетания correlation spectroscopy. Обычные (одномерные) спектры получают воздействием на вещество одним радиочастотным импульсом, при завершении которого проводится считывание сигнала (свободная индукция) от ядер образца с последующим преобразованием сигнала свободной индукции в спектр (Фурье-преобразование).

Для слабых сигналов цикл возбуждение - считывание с накоплением сигнала повторяется многократно, чем достигается необходимое для анализа отношение сигнал/шум. Для количественных измерений цикл возбуждение - считывание повторяется через интервал времени, превышающим время релаксации T1 в несколько раз. Для измерения времени T1 следует использовать программу в пакете стандартных программ, прилагаемых к ЯМР-спектрометрам.

Наряду с одномерными в аналитических целях используются двумерные корреляционные спектры, получаемые методиками COSY (для ядер одного вида), HETCOR (для разных ядер) и др. В двумерных спектрах взаимодействие между ядрами проявляется в виде сигналов (перенос когерентности), называемых кросс-пиками. Положение кросс-пиков определяется значениями химических сдвигов двух взаимодействующих ядер.

Двумерные спектры предпочтительно использовать для определения состава сложных смесей и экстрактов, т.к. вероятность наложения сигналов (кросс-пиков) в двумерных спектрах существенно ниже, чем вероятность наложения сигналов в одномерных спектрах.

Для быстрого получения спектров гетероядер (13C, 15N и др.) применяются методики (HSQC, HMBC), которые позволяют получать на ядрах 1H спектры других ядер, используя механизмы гетероядерного взаимодействия.

Методика DOSY позволяет получать спектры индивидуальных соединений (спектральное разделение) в смеси без их физического разделения. Методика основана на различии в скоростях диффузии различных молекул.

Области применения. Многообразие структурной и аналитической информации, содержащейся в спектрах ЯМР, позволяет использовать метод ЯМР для установления подлинности и количественных определений.

1. Установление подлинности вещества. В спектрах ЯМР практически исключается совпадение даже нескольких сигналов от разных веществ. При заявлении спектра на подлинность желательно ограничиваться по возможности меньшим количеством сигналов. При описании спектров необходимо приводить значения химических сдвигов и мультиплетность сигналов, заявленных на подлинность. Следует указывать рабочую частоту спектрометра, т.к. от нее зависит вид спектра. По этой же причине не использовать формулировку "...такой же вид, как и на приведенном (в НД) спектре".

Для установления подлинности смеси веществ (экстрактов) эффективна двумерная ЯМР-спектроскопия. При описании двумерных спектров (фрагментов спектра), заявленных на подлинность, следует приводить значения кросс-пиков.

2. Определение количества посторонних примесей. При получении спектров ЯМР, как правило, легко достигается значение отношения сигнал/шум более 100, что позволяет использовать этот метод для определения в субстанции примеси в количествах, измеряемых процентами и долями процента.

3. Определение количества остаточных растворителей. Все растворители, содержащие атомы водорода и углерода, дают характерные сигналы в спектрах 1H и 13C ЯМР. Чувствительность метода ЯМР к сигналам растворителя весьма высокая.

4. Количественное определение относительного или абсолютного содержания лекарственного вещества (примеси). Содержание вещества (X%) определяется методом внутреннего стандарта, в качестве которого выбирается вещество, сигналы которого находятся вблизи сигналов анализируемого вещества, не перекрываясь с ними. Интенсивности сигналов анализируемого вещества и стандарта не должны существенно различаться. При выборе вещества-стандарта следует отдавать предпочтение не гигроскопичному, не образующему кристаллосольватов веществу.

К испытуемому образцу добавляют вещество-стандарт, проводят измерение площадей сигналов анализируемого вещества и вещества-стандарта. Вычисляют процентное содержание анализируемого вещества в испытуемом образце в пересчете на абсолютно сухое вещество (X%) по формуле:

 

    X%     = 100 x (S'  /S'   ) x (M  x m  /M   x m ) x (100/(100 - W)),

      масс             a    ст      a    ст  ст    a

 

    где:

    S' - приведенное   значение    интегральной    интенсивности   сигнала,

равное измеренной интегральной  интенсивности,   деленной  на   количество

протонов   в  структурном  фрагменте   (для  CH2  -   измеренная   площадь,

деленная на 2, для CH3 - деленная на 3 и т.д.);

    M  - молекулярная масса анализируемого вещества;

     a

    M   - молекулярная масса стандарта;

     ст

    m  - навеска испытуемого образца;

     a

    m   - навеска вещества-стандарта;

     ст

    W - содержание влаги, в процентах.

 

В качестве веществ-стандартов можно использовать следующие вещества: малеиновая кислота (2H; 6,60 м.д., M = 116,07), бензилбензоат (2H; 5,30 м.д., M = 212,25), малоновая кислота (2H; 3,30 м.д., M = 104,03), сукцинимид (4H; 2,77 м.д., M = 99,09), ацетанилид (3H; 2,12 м.д., M = 135,16), трет-бутанол (9H; 1,30 м.д., M = 74,12).

При использовании в качестве стандартов веществ, молекулярная масса которых имеет небольшую величину, интервал времени между повторяющимися циклами импульсных последовательностей должен превосходить в несколько раз время релаксации T1 веществ-стандартов.

    Мольная  (X    ) и весовая (X    ) доля  компонента i в смеси n веществ

               моль              масс

определяется по формулам:

 

                      S'                             M  x S'

                        i             X               i     i

       X        = ------------         i, масс = -----------------

        i, моль    j = n                          j = n       S'

                   SUM    S'                      SUM    M  x   j

                   j = 1    j                     j = 1   j

 

    X       (%) = X     x 100    и     X       (%) = X      x 100.

     i, моль       моль                 i, масс       масс

 

13. ОСМОЛЯРНОСТЬ (ОФС 42-0047-07)

 

Осмолярность характеризует создаваемое растворами осмотическое давление и является одной из важнейших характеристик инфузионных растворов. Растворы, равные по осмолярности 0,9% раствору натрия хлорида, называют изотоническими. Для изотонических растворов теоретически рассчитанные значения осмолярности находятся в пределах 239-376 мОсм/л.

На этикетках растворов для инфузий должно быть указано теоретическое значение их осмолярности. В случае, когда теоретическая осмолярность не может быть рассчитана, указывают среднее значение экспериментально определенной осмолярности для данного лекарственного средства. Полученные данные носят информационный характер и не являются показателем качества лекарственного средства.

Осмолярность - это характеристика растворов, выражающая их осмотическое давление через суммарную концентрацию кинетически активных частиц в единице объема раствора.

Кинетически активные частицы - это молекулы, ионы или ионные комплексы одного или нескольких растворенных веществ, свободно распределенные во всем объеме растворителя и обладающие способностью к хаотическому перемещению внутри раствора.

Теоретическая осмолярность может быть рассчитана по формуле:

 

                                    m

                         C     =  ----- x n x 1000,                      (1)

                          осм.      M

 

    где:

    C    - осмолярность раствора, миллиосмоль на литр (мОсм/л);

     осм.

    m - содержание вещества в растворе, г/л;

    M - молярная масса вещества;

    n - суммарное число ионов, образующихся из одной молекулы растворенного

вещества в результате диссоциации (n = 1 для недиссоциирующих  веществ;

    n = 2, 3  для  веществ,  образующих  при   растворении  соответствующее

количество ионов).

 

На практике количество частиц (n) несколько меньше теоретически рассчитанного и приближенно может быть описано формулой:

 

                         n = n  x фи,                                   (2)

                              o

 

    где:

    n  - реальное   количество   частиц,  образующихся   при    растворении

данного вещества;

    n  - теоретически рассчитанное количество частиц (п = 1, 2, 3...);

     o

    фи  - молярный  осмотический  коэффициент,  учитывающий  взаимодействие

Между   частицами   в   растворе   и   зависящий   только   от   количества

растворенного вещества.

 

Коэффициент фи определяется экспериментально. Для многокомпонентных растворов его определение крайне затруднительно.

Осмолярность растворов, состоящих из нескольких компонентов, может быть определена как сумма осмолярностей всех компонентов.

Существующие инструментальные методы позволяют определить не осмолярность, а осмоляльность - концентрацию кинетически активных частиц на килограмм растворителя (мОсм/кг).

В отечественной практике принято выражать концентрацию инфузионных растворов как массо-объемную (в г/л), поэтому удобным представляется контролировать содержание кинетически активных частиц в миллиосмолях на литр (осмолярность), а не на килограмм (осмоляльность) раствора.

Различиями между значениями осмолярности и осмоляльности растворов с осмолярностью, близкой к осмолярности 0,7-1,1% раствора натрия хлорида или ниже, можно пренебречь (теоретическое значение осмотического давления 0,9% раствора натрия хлорида - 308 мОсм/л; экспериментальное значение -286 мОсм/л); для более концентрированных растворов (например, 10% раствора натрия хлорида) осмолярность может быть определена по формуле:

 

                      c(мОсм/л) = C(мОсм/кг) x ро,                       (3)

 

где ро - плотность раствора, кг/л.

 

Примечания

1. Расчет теоретических границ осмолярности проводится следующим образом: минимальное значение - осмолярность раствора, содержащего минимально допустимые по НД количества ингредиентов; максимальное значение - осмолярность раствора, содержащего максимально допустимые количества ингредиентов.

2. При наличии в растворе высокомолекулярного вещества за его молярную массу берется средняя молекулярная масса фракции.

3. Гидрокарбонаты при расчете осмолярности учитываются как соли одноосновной кислоты.

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСМОЛЯРНОСТИ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ

(ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОСМОЛЯРНОСТЬ)

 

Для практического определения осмолярности могут быть использованы три метода: криоскопический, мембранная и паровая осмометрия.

1 осмоль на килограмм воды понижает точку замерзания на 1,86 град. C и понижает давление пара на 0,3 мм рт. ст. при температуре 25 град. C. Измерение этих изменений лежит в основе криоскопического метода и метода паровой осмометрии.

 

1. Криоскопический метод

 

Метод основан на понижении точки замерзания растворов по сравнению с точкой замерзания чистого растворителя. Данный метод нашел самое широкое практическое применение как достаточно универсальный и точный.

1. Определение осмолярности с использованием термометра Бекмана. Определение температуры замерзания проводят на установке, изображенной на рис. 13.1. (не приводится). Установка состоит из сосуда А диаметром 30-35 мм и длиной около 200 мм, куда помещается испытуемый раствор (или растворитель); верхняя часть сосуда расширена и закрывается пробкой с двумя отверстиями для погружения термометра Б и мешалки В; сосуд А вставлен в более широкую емкость (Г) так, что не касается ее стенок или дна; термометр также не должен касаться стенок или дна сосуда А; уровень охлаждающей смеси в емкости Г должен быть не ниже уровня испытуемого раствора в сосуде А. При проведении эксперимента раствор (или растворитель) должен прикрывать основной ртутный резервуар термометра. Температура охлаждающей смеси должна быть на 3-5 град. C ниже температуры замерзания растворителя (для бидистиллированной воды: от минус 3 до минус 5 град. C); контроль минусовой температуры осуществляется минусовым термометром Д с ценой деления 0,5 град. C. Состав охладительной смеси: лед + натрия хлорид кристаллический. Установку термометра Бекмана на криометрические исследования производят путем подбора количества ртути в основном резервуаре так, чтобы при замерзании чистого растворителя (бидистиллированной воды) мениск ртути в капилляре находился у верхней части шкалы измерения. При этом возможна регистрация ожидаемого понижения температуры замерзания водного раствора.

 

Рис. 13.1. Устройство прибора Бекмана

 

Рисунок не приводится.

 

Методика. Для определения температуры замерзания чистого растворителя пользуются следующим приемом: дают жидкости переохладиться (охлаждают без перемешивания), и когда термометр показывает температуру на 0,2-0,3 град. C ниже ожидаемой точки замерзания, перемешиванием вызывают выпадение кристаллов растворителя; при этом жидкость нагревается до точки замерзания. Максимальную температуру (средний результат трех измерений, отличающихся не более чем на 0,01 град. C), которую показывает термометр после начала выпадения кристаллов, регистрируют как температуру замерзания растворителя (T1).

В высушенный сосуд А наливают достаточное количество испытуемого водного раствора; определение точки замерзания проводят, как описано выше для чистого растворителя; средний результат трех опытов регистрируют как температуру замерзания испытуемого раствора лекарственного вещества (T2).

Осмолярность раствора рассчитывают по формуле:

 

                            (T2 - T1)

                    C     = --------- x 1000 (мОсм/кг),                 (4)

                     осм.       K

 

где: T2 - температура замерзания чистого растворителя, градусы Цельсия;

T1 - температура замерзания испытуемого раствора, градусы Цельсия (град. C);

K - криометрическая постоянная растворителя (для воды: 1,86).

 

2. Определение осмолярности растворов с использованием автоматического криоскопического осмометра. Данный вариант предусматривает применение автоматических осмометров, например, МТ-2, МТ-4 (производитель НПП "Буревестник", Санкт-Петербург). Испытуемый раствор (обычно 0,2 мл) помещают в стеклянный сосуд, погруженный в ванну с контролируемой температурой. Термопару и вибратор помещают под испытуемым раствором; температуру в ванной снижают до переохлаждения раствора. Включают вибратор и вызывают кристаллизацию воды в испытуемом растворе; выделившееся тепло поднимает температуру раствора до точки замерзания. По зафиксированной точке замерзания раствора рассчитывают осмолярность. Прибор калибруют с помощью стандартных растворов натрия или калия хлорида, которые перекрывают определяемый диапазон осмолярности (табл. 13.1).

 

Таблица 13.1

 

Стандартные справочные значения понижения

температуры замерзания и эффективности осмотической

концентрации водных растворов хлоридов натрия и калия

 

┌───────────────────────┬───────────────────────┬─────────────────────────┐

│     Аналитическая     │ Понижение температуры │       Эффективная       │

│   концентрация соли   │      замерзания       │     (осмотическая)      │

│      ро, г/кг H2O     │    дельта T   , K     │    концентрация m  ,    │

│                       │            зам        │                  эф     │

│                       │                       │      ммоль/кг H2O       │

├───────────────────────┴───────────────────────┴─────────────────────────┤

│                         Растворы натрия хлорида                         │

├───────────────────────┬───────────────────────┬─────────────────────────┤

│         5,649         │        0,3348         │           180           │

├───────────────────────┼───────────────────────┼─────────────────────────┤

│         6,290         │        0,3720         │           200           │

├───────────────────────┼───────────────────────┼─────────────────────────┤

│         9,188         │        0,5394         │           290           │

├───────────────────────┼───────────────────────┼─────────────────────────┤

│         9,511         │        0,5580         │           300           │

├───────────────────────┼───────────────────────┼─────────────────────────┤

│         11,13         │        0,6510         │           350           │

├───────────────────────┼───────────────────────┼─────────────────────────┤

│         12,75         │        0,7440         │           400           │

├───────────────────────┼───────────────────────┼─────────────────────────┤

│         16,00         │         0,930         │           500           │

├───────────────────────┴───────────────────────┴─────────────────────────┤

│                         Растворы калия хлорида                          │

├───────────────────────┬───────────────────────┬─────────────────────────┤

│         7,253         │        0,3348         │           180           │

├───────────────────────┼───────────────────────┼─────────────────────────┤

│         8,081         │        0,3720         │           200           │

├───────────────────────┼───────────────────────┼─────────────────────────┤

│         11,83         │        0,5394         │           290           │

├───────────────────────┼───────────────────────┼─────────────────────────┤

│         12,25         │        0,5580         │           300           │

├───────────────────────┼───────────────────────┼─────────────────────────┤

│         14,78         │        0,6696         │           360           │

├───────────────────────┼───────────────────────┼─────────────────────────┤

│         20,71         │         0,930         │           500           │

└───────────────────────┴───────────────────────┴─────────────────────────┘

 

2. Метод мембранной осмометрии

 

Метод основан на использовании свойств полупроницаемых мембран избирательно пропускать молекулы веществ.

Движущей силой процесса является процесс осмоса. Растворитель проникает в испытуемый раствор до установления равновесия; возникающее при этом дополнительное гидростатическое давление приближенно равно осмотическому давлению и может быть рассчитано по формуле:

 

                Пи     ~= P      = ро x g x дельта h,                   (5)

                  осм.     гидр.

 

    где:

    пи     - осмотическое давление;

      осм.

    P      - гидростатическое давление;

     гидр.

    ро - плотность жидкости;

    g - ускорение свободного падения;

    дельта h - высота столба жидкости.

 

    Осмолярность может быть рассчитана по формуле:

 

                     C     = пи     /R x T,                             (6)

                      осм.     осм.

 

где: R - универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/мольK);

T - абсолютная температура, Кельвин.

 

    Примечание.    Данный    метод    применим    только    для   растворов

                                  4    6

высокомолекулярных   веществ   (10 - 10  г/моль).  При  анализе  растворов,

содержащих   электролиты   и   другие   низкомолекулярные  вещества,  будет

определяться  только осмотическое давление, создаваемое высокомолекулярными

компонентами раствора.

Методика. Испытуемый раствор с помощью шприца (рис. 13.2 - не приводится) с длинной иглой вносят в специальное отверстие измерительной ячейки. Калибровку проводят с помощью устройства, находящегося в приборе. Проводят не менее трех измерений. Для получения воспроизводимых результатов необходима проба объемом не менее 1,2 мл.

 

Рис. 13.2. Устройство мембранного осмометра

 

Рисунок не приводится.

 

3. Метод паровой осмометрии

 

Метод основан на измерении разности температур термисторами (чувствительными к температуре сопротивлениями) вследствие различия между давлением пара над раствором вещества и чистым растворителем. При нанесении на оба термистора капли растворителя разность температур равна нулю. Если одну из капель заменяют каплей испытуемого раствора, то на поверхности этого термистора происходит конденсация паров растворителя, так как давление пара растворителя над этой поверхностью меньше. При этом температура капли раствора повышается за счет экзотермического процесса конденсации до тех пор, пока давление пара над каплей раствора и давление чистого растворителя в ячейке не сравняются. Наблюдаемая разница температур измеряется. Разность температур практически пропорциональна моляльной концентрации раствора.

Методика. В предварительно термостатированную при температуре не ниже 25 град. C и насыщенную парами растворителя (воды) ячейку на оба термистора наносят по капле воды (рис. 13.3 - не приводится).

 

Рис. 13.3. Устройство парового осмометра

 

Рисунок не приводится.

 

Полученные показания прибора фиксируют. Далее проводят калибровку прибора по эталонным растворам нескольких концентраций. Перед каждым измерением один из термисторов промывают чистым растворителем и наносят каплю раствора. Объемы наносимых капель раствора и чистого растворителя должны быть одинаковы; объемы капель калибровочных растворов также должны быть равны.

По результатам калибровки строится график зависимости разницы температур от осмоляльности. Нулевая точка - показания прибора по чистому растворителю. Далее проводят анализ испытуемых растворов. Осмоляльность находят по калибровочному графику.

 

14. ИОНОМЕТРИЯ (ОФС 42-0048-07)

 

Метод ионометрии основан на определении активности (концентрации) определяемых ионов с помощью ионоселективных электродов (ИСЭ). Ионоселективный электрод обладает избирательной чувствительностью к определенным ионам, от содержания которых зависит его потенциал. В основу определения положен принцип потенциометрического анализа, заключающийся в измерении разности потенциалов (электродвижущей силы - ЭДС) измерительного (ионоселективного) электрода и электрода сравнения, потенциал которого постоянен.

Зависимость электродвижущей силы электродной системы от активности потенциалопределяющего иона описывается уравнением Нернста:

 

                               R x T

               E = E  + 2,303 ------- lg a,                             (1)

                    0           Z x F

 

    где:

    E   -   разность  потенциалов  между  измерительным  и  вспомогательным

электродами (ЭДС), мВ;

    E  -  значение  ЭДС  электродной  системы  в начальной  точке диапазона

     0

измерений (стандартное значение ЭДС), мВ;

    R - газовая постоянная;

    T - абсолютная температура;

    F - число Фарадея;

    z - заряд определяемого иона;

    a - активность или эффективная концентрация свободных ионов в растворе,

связанная с концентрацией соотношением:

 

                                a = f x C,                              (2)

 

где: C - молярная концентрация;

f - коэффициент активности.

Для очень разбавленных растворов коэффициент активности близок к единице и активность ионов равна концентрации.

Если коэффициент активности поддерживается постоянным, уравнение Нернста принимает вид:

 

                                      k

                            E = E  + --- x lg f x C,                    (3)

                                 0    z

 

            R x T

    где k = ------- - температурный коэффициент.

              F

 

Температурный коэффициент k при любой температуре может быть рассчитан по формуле:

 

                  k = 0,05916 + 0,000198 x (t - 25 град. C)             (4)

 

и приведен в табл. 14.1.

 

Таблица 14.1

 

Значения k при различных температурах

 

Температура, град. C	k
15	0,0572
20	0,0582
25	0,0592
30	0,0601
35	0,0611

 

Коэффициент активности (f) считается постоянным, если при измерениях во всех анализируемых и калибровочных растворах поддерживается одинаковая ионная сила. Для создания высокой ионной силы к раствору добавляют раствор индифферентного электролита (фоновый раствор) с тем, чтобы различные количества анализируемого иона не влияли на ионную силу раствора и коэффициент активности определяемого иона оставался постоянным.

 

                              k                          k

                Если E = E  + -- x lg f = E '   и    S = ---,

                          0   Z            0              z

 

    где S - крутизна электродной функции, то

 

                       E = E ' + S lgC = E '- S x pC,                   (5)

                            0             0

 

где pC = -lgC.

 

Таким образом, при постоянной ионной силе раствора и постоянной температуре наблюдается линейная зависимость ЭДС электродной системы от концентрации определяемого иона.

 

ИЗМЕРЕНИЕ АКТИВНОСТИ И КОНЦЕНТРАЦИИ ИОНОВ

 

Ионометрические измерения осуществляют с использованием иономера (высокоомного потенциометра с входным сопротивлением, по крайней мере, в 100 раз большим, чем сопротивление используемых электродов), который включает в себя электродную систему и измерительный преобразователь.

В качестве ионселективных электродов могут использоваться электроды с кристаллической или некристаллической мембраной или с твердой матрицей (например, стеклянные электроды), электроды с заряженными (положительно или отрицательно) или незаряженными подвижными носителями, сенсибилизированные электроды (электроды с ферментативной подложкой, газ-индикаторные электроды). Электродом сравнения служит, главным образом, хлорсеребряный электрод или каломельный электрод с соответствующими индифферентными соединительными жидкостями.

Прибор градуирован в милливольтах или в единицах pX. Подготовка иономера к работе и проведение измерений производятся согласно инструкциям, прилагаемым к прибору. Измерения выполняют при постоянной температуре +/- 0,5 град. C и постоянной ионной силе раствора. Помещают электроды в испытуемый раствор и снимают установившееся показание при медленном и постоянном перемешивании.

При частых измерениях периодически проверяют стабильность отклика и линейность калибровочной кривой в диапазоне концентраций испытуемого раствора. В противном случае проверку проводят перед каждыми измерениями.

 

1. Метод градуировочного графика

 

Метод градуировочного графика заключается в построении графика зависимости ЭДС электродной системы от концентрации стандартных растворов с известной концентрацией и последующем нахождении концентрации испытуемого раствора по измеренному в нем значению ЭДС электродной системы. Градуировочный (калибровочный) график строится микропроцессором измерительного преобразователя автоматически на основе введенных в него значений ЭДС электродной системы и соответствующих им значений pX при калибровке иономера в стандартных растворах (двух и более). Подбор концентраций стандартных растворов должен соответствовать диапазону концентраций испытуемых растворов: крайние значения концентраций испытуемых растворов должны находиться внутри линейной области калибровочного графика. Значение pX в испытуемом растворе находится автоматически с использованием градуировочного графика по измеренному значению ЭДС электродной системы (E) - рис. 14.1. (не приводится).

 

Рис. 14.1. Градуировочный график зависимости ЭДС

электродной системы от концентрации

потенциалопределяющего иона

 

Рисунок не приводится.

 

Поскольку в разбавленных растворах pX = -lgC, значение молярной концентрации (моль/л) вычисляют по уравнению:

 

                                        -pX

                                  C = 10   .                            (6)

 

Значение массовой концентрации иона (г/л) рассчитывают, исходя из уравнения:

 

                                         -pX

                               C = M x 10   ,                           (7)

 

где M - молярная масса иона, г/моль.

 

При наличии влияния других компонентов испытуемого раствора на потенциал ионоселективного электрода используют метод стандартных добавок.

 

2. Метод стандартных добавок

 

Метод применим в линейных областях калибровочной кривой.

2.1. Метод многократных добавок

    В  испытуемый   раствор,   приготовленный,   как   указано   в  частной

фармакопейной  статье,  вводят  несколько  (по  крайней  мере  три)  порций

объемом V    раствора  с  известной  концентрацией   определяемого    иона,

         ст.

соблюдая условие неизменной ионной силы в растворе. Измеряют  потенциал  до

и  после  каждой  добавки и вычисляют разность  дельта Е  между  измеренным

потенциалом и потенциалом испытуемого раствора. Полученная величина связана

с концентрацией определяемого иона уравнением:

 

                                             C    x V

                                              ст.    ст.

                      дельта E = S x lg (l + -------------),            (8)

                                              C x V

 

или

 

                        дельта E

                        -------        C    x V

                           S            ст.    ст.

                      10        = 1 + -------------,                    (9)

                                          C x V

 

    где:

    V - объем испытуемого раствора;

    C - молярная концентрация определяемого иона в испытуемом растворе;

    V    - добавленный объем стандартного раствора;

     ст.

    C     - концентрация определяемого иона в стандартном растворе;

     ст.

    S - крутизна  электродной  функции, определяемая  экспериментально  при

постоянной  температуре  измерением  разности  потенциалов двух стандартных

растворов,  концентрации  которых  отличаются  в  10  раз  и  соответствуют

линейной области калибровочной кривой.

 

                                   дельта E

                                   --------

                                      S

    Строят  график  зависимости  10         от   объема   добавки   V     и

                                                                     ст.

экстраполируют   полученную  прямую  до  пересечения  с  осью  X.  В  точке

пересечения концентрация испытуемого раствора определяемого иона выражается

уравнением:

 

                                  C    x V

                                   ст.    ст.                          (10)

                             C = ------------,

                                     V

 

    2.2. Метод однократной добавки

    К объему V испытуемого раствора, приготовленного, как описано в частной

фармакопейной статье, прибавляют объем V    стандартного раствора известной

                                        ст.

концентрации  C    Готовят  холостой  раствор  в тех же условиях.  Измеряют

               ст.

потенциалы  испытуемого раствора и холостого раствора до и после добавления

стандартного   раствора.  Вычисляют  концентрацию  C  анализируемого  иона,

используя  следующее  уравнение  и  делая  необходимые поправки на холостой

раствор:

 

                             C    x V

                              ст.    ст.

                     C = ---------------------------,                  (11)

                           дельта E

                           --------

                              S

                         10        x (V + V   ) - V

                                           ст.

 

    где:

    V - объем испытуемого или холостого раствора;

    C - концентрация определяемого иона в испытуемом растворе;

    V - добавленный объем стандартного раствора;

     ст.

    C    - концентрация определяемого иона в стандартном растворе;

     ст.

    дельта E - разность потенциалов, измеренных до и после добавки;

    S - крутизна   электродной   функции,   определяемая   экспериментально

при   постоянной   температуре     измерением   разности  потенциалов  двух

стандартных  растворов,  концентрации   которых  отличаются   в  10  раз  и

соответствуют линейной области калибровочной кривой.

 

3. Потенциометрическое определение pH

 

Водородным показателем pH, характеризующим концентрацию ионов водорода в водных растворах, называется отрицательный десятичный логарифм активности ионов водорода

 

                                    pH = -lg a +                       (12)

                                              H

 

Потенциометрическое определение pH заключается в измерении ЭДС электродной системы, где в качестве ионоселективного электрода используют чувствительный к ионам водорода электрод (обычно стеклянный), в качестве электрода сравнения - стандартный электрод с известной величиной потенциала (насыщенный каломельный или хлорсеребряный электроды). На практике для измерения pH применяют метод градуировочного графика. pH испытуемого раствора связан с pH стандартного раствора следующим уравнением:

 

                                      E - E

                                           s

                           pH = pHs - -------,                           (13)

                                         k

 

    где:

    E - потенциал электрода в испытуемом растворе;

    E - потенциал  того же электрода в растворе с  известным  значением  pH

     s    (стандартном растворе).

 

Прибор. В качестве прибора для потенциометрического определения pH используют иономеры или pH-метры с чувствительностью не менее 0,05 единиц pH или 3 мВ. Калибровка приборов производится по стандартным буферным растворам, приведенным в общей фармакопейной статье "Буферные растворы".

Методика. Все измерения проводят при одной и той же температуре в интервале от 20 до 25 град. C, если нет других указаний в частной статье. В табл. 14.2 приведена зависимость значений pH от температуры для различных стандартных буферных растворов, используемых для калибровки прибора. Для приготовления указанных растворов могут быть использованы фиксаналы по ГОСТ.

 

Таблица 14.2

 

pH стандартных буферных растворов при

различных температурах

 

┌────────────┬─────────┬──────────┬────────┬───────┬─────────┬─────────┬────────┬──────────┐

│Температура,│0,05 М   │Насыщенный│0,05 М  │0,05 М │0,025 М  │0,0087 М │0,01 М  │0,025 М   │

│  град. C   │раствор  │при 25    │раствор │раствор│раствор  │раствор  │раствор │раствор   │

│            │калия    │град. C   │калия   │калия  │калия    │калия    │натрия  │натрия    │

│            │тетраок- │раствор   │дигидро-│гидро- │дигидро- │дигидро- │тетрабо-│карбоната │

│            │салата   │калия     │цитрата │фталата│фосфата и│фосфата и│рата    │и 0,025 М │

│            │         │гидротарт-│        │       │0,025 М  │0,0303 М │        │раствор   │

│            │         │рата      │        │       │раствор  │раствор  │        │натрия    │

│            │         │          │        │       │натрия   │натрия   │        │гидрокар- │

│            │         │          │        │       │гидрофос-│гидрофос-│        │боната    │

│            │         │          │        │       │фата     │фата     │        │          │

├────────────┼─────────┼──────────┼────────┼───────┼─────────┼─────────┼────────┼──────────┤

│     15     │  1,67   │   3,56   │  3,80  │ 4,00  │  6,90   │  7,45   │  9,28  │  10,12   │

│     20     │  1,68   │   3,55   │  3,79  │ 4,00  │  6,88   │  7,43   │  9,23  │  10,06   │

│     25     │  1,68   │   3,55   │  3,78  │ 4,01  │  6,87   │  7,41   │  9,18  │  10,01   │

│     30     │  1,68   │          │  3,77  │ 4,02  │  6,85   │  7,40   │  9,14  │   9,97   │

│     35     │  1,69   │          │  3,76  │ 4,02  │  6,84   │  7,39   │  9,10  │   9,93   │

├────────────┼─────────┼──────────┼────────┼───────┼─────────┼─────────┼────────┼──────────┤

│ дельта pH  │ +0,001  │ -0,0014  │-0,0022 │+0,0012│ -0,0028 │ -0,0028 │-0,0082 │ -0,0096  │

│    <*>     │         │          │        │       │         │         │        │          │

│ ---------  │         │          │        │       │         │         │        │          │

│  дельта t  │         │          │        │       │         │         │        │          │

└────────────┴─────────┴──────────┴────────┴───────┴─────────┴─────────┴────────┴──────────┘