Теоретический блок занятие 6 Кислотность, щелочность, рН раствор. Иногда определение рН раствора проводят потенциометрически
 Скачать 0.84 Mb.
|
|
3 КИСЛОТНОСТЬ И ЩЕЛОЧНОСТЬ РАСТВОРОВ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ПРЕПАРАТОВ Водные растворы многих лекарственных препаратов проявляют кислые или основные свойства, которые используют для их идентификации и оценки доброкачественности. В ряде случаев наличие примесей или продуктов разложения определяют по изменению кислотности или щелочности водных извлечений из нерастворимого вводе препарата йодоформ, этазол. Иногда определение рН раствора проводят потенциометрически адреналина гидротартрата, апоморфина гидрохлорид, но чаще всею используют кислотно-основные индикаторы. Они, как известно, являются электролитами, существующими в двух таутомерных формах. В зависимости от концентрации водородных ионов преобладает одна из этих форм, обуславливающая определенную окраску раствора. Однако окраска индикатора указывает только на то, что рН раствора находится в пределах, где доминирует одна форма индикатора, ноне указывает его истинного значения. Поэтому рекомендуют проводить контрольную проверку кислотности испытуемого раствора. Для этого в соответствующей статье указывают объем титрованного раствора кислоты или щелочи, от добавления которого к раствору препарата должна изменится окраска индикатора. Иногда проводят последовательное прибавление двух растворов вначале кислоты, а затем щелочи. Так, например, при определении кислотности или щелочности раствора нафтизина добавляют вначале индикатор метиловый красный. При этом раствор препарата может приобрести как желтую, таки красную окраску. Желтая окраска должна вмениться от добавления не более 0,1 мл 0,05 М. раствора соляной кислоты, а красная окраска должна измениться от добавления не более 0,1 мл 0,05 М. раствора гидроксида натрия. Подобным же образом определяется кислотность и щелочность натрия сульфата, оксазила и других препаратов. При количественном определении кислотности водных растворов рассматриваются только разбавленные водные, те. такие растворы, в которых количество вещества (молей) кислоты или основания, растворенных в литре воды, гораздо меньше количества вещества (молей) воды. Рассмотрим диссоциацию самой воды: Н 2 О Н + ОН - Константа электролитической диссоциации при 25 С составляет НОН К = = 1,821*10 -9 4 НО Молярная концентрация воды равна количеству молей в 1 литре воды при 25 С 997,07 НО = = 55,35 моль/л. 18,0153 Объединяя две постоянные величины в одну , имеем Kw = НОН = const = 55,35 -1,821*10 -9 = 10 -14 Величину Kw называют "ионным произведением воды. Постоянство этой величины означает, что как бы не менялись концентрации ионов водорода Ни ионов гидроксила ОН вводном растворе, их произведение при каждой данной температуре есть величина постоянная, те, в любом водном растворе концентрации ионов водорода и гидроксила строго взаимосвязаны НОН (при 25 С. Логарифмируя это выражение получаем lg НОН, Разбавленные растворы кислот всегда соответствуют очень низким концентрациям ионов водорода и ионов гидроксила, обычно выраженное отрицательной степенью 10. Для краткого выражения концентрации Серенсен ввел в 1920 г новое понятие, известное под названием рН: Десятичный логарифм молярной концентрации ионов водорода и водном растворе, взятый с обратным знаком, называют водородным показателем рН. " рН = - lg Н Это позволяет пользоваться небольшими безразмерными числами от 0 до 14. Иногда для промежуточных расчетов, связанных с определением рН среды, используют гидроксильный показатель рОН, представляющий собой " десятичный логарифм молярной концентрации ионов гидроксила, взятый с обратным знаком ": рОН = - lg ОН Изменив знаки в левой ив правой части на обратные, получим рН + рОН = 14 В нейтральном растворе концентрация ионов водорода равна концентрации ионов гидроксила (10 -7 ), рН = рОН = 7. В кислом растворе концентрация ионов водорода больше чем 10 -7 моль/л, а концентрация ионов гидроксила меньше чем 10 -7 моль/л., те. рН < 7 , а рОН > 7. В щелочном растворе, наоборот , рН > 7 , а рОН < 7 . Причем во всех случаях рН + рОН = 14 (при 25 С. 5 ПОТЕНЦИОМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ИЗМЕРЕНИЯ рН Потенциометрическое определение рН заключается в измерении ЭДС элемента, состоящего из двух электродов индикаторного потенциал которого зависит от активности ионов водорода, и электрода сравнения - стандартного электрода с известной величиной потенциала. В качестве индикаторных электродов (рис 1) для измерения рН на практике применяют стеклянный и хингидронный электроды. В отдельных случаях в качестве индикаторного электрода можно использовать водородный электрод. В качестве электрода сравнения – стандартный электрод (рис насыщенный каломельный или хлорсеребряный. Калибровка и проверка рН-метра проводится но стандартным буферным растворам. Определения проводят при 25 ± 2 С. При измерении рН в неводных и смешанных растворителях, а также в некоторых коллоидных системах следует иметь ввиду, что полученные значения рН является условными. Существуют два метода потенциометрического измерения рН: метод градуировочного графика и метод стандартных добавок. Рис Метод градуировочного графика Метод градуировочного графика заключается в построении графика зависимости электродвижущей силы электродной системы от логарифма концентрации стандартных растворов и последующем нахождении концентрации испытуемого раствора по измеренному в нем значению электродвижущей силы электродной системы. Градуировочный калибровочный) график строится на основе значений электродвижущей силы электродной системы и соответствующих им значений рХ 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 рХ в испытуемом растворе находится по градуировочному графику по измеренному значению электродвижущей силы электродной системы (Е) – рис 2. Рис. Метод стандартных добавок В испытуемый раствор объемом V, приготовленный, как указано в фармакопейной статье, вводят несколько (не менее трех) Метод 6 многократных добавок) порций объемом V 0 ( V 0 ≤ 0,01 • V) раствора с известной концентрацией определяемого иона, соблюдая условие неизменной ионной силы в растворе или одной порции ( метод однократной добавки. Измеряют потенциал дои после каждой добавки и вычисляют разность Е между потенциалом, измеренным после добавки раствора с известной концентрацией, и исходным потенциалом испытуемого раствора. Потенциометрический метод имеет преимущества по сравнению с колориметрическим, он более точен, может использоваться для определения рН в мутных растворах, а также меньше подвержен влиянию солевой и белковой ошибок, наличию окислителей или восстановителей. Потенциометрический метод в отличие от колориметрического может применяться в окрашенных, мутных или гелеобразных растворах. КОЛОРИМЕТРИЧЕСКИЙ МЕТОД ОПРЕДЕЛЕНИЯ рН Колориметрический метод измерения рН основан на свойстве индикаторов изменять свою окраску в зависимости от активности ионов водорода в определенном интервале рН. Измерения рН, те. концентрации бесцветных водородных ионов, осуществим только в присутствии индикаторов. Определение рН производят при помощи индикаторов и стандартных буферных растворов. Все колориметрические методы определения рН основаны на законе Ламберта-Бугера-Бера, согласно которому для двух растворов, одинаково поглощающих свет, произведение концентрации Сна толщину слоя раствора h есть величина постоянная: Сh = C 1 h 1 = Из этого закона следует, что при совпадающей интенсивности окраски двух растворов, из которых концентрация одного является известной величиной (стандарт, можно узнать концентрацию другого раствора. Имея набор стандартных окрашенных растворов с различной концентрацией водородных ионов (рН), выбирают тот из них, который по интенсивности окраски ближе всего подходит к исследуемому раствору. В этом случае, при условии одинаковой толщины слоя обоих растворов, рН исследуемого раствора равно рН стандартного раствора. Для сравнения интенсивности цвета стандартных растворов с окраской исследуемого раствора пользуются различными приборами фотометрами, колориметрами, компараторами и специальными штативами с набором окрашенных стандартных растворов в запаянных стеклянных ампулах. Сначала определяют приблизительную величину рН испытуемого раствора с помощью универсального индикатора, для чего 2 мл испытуемого раствора смешивают в маленькой фарфоровой чашке с 5 каплями универсального индикатора и полученную окраску сравнивают с цветной шкалой. 7 Cуществуют два основных колориметрических метода – буферный и безбуферный. Буферный метод заключается в следующем приготовляют ряд стандартных буферных растворов с постепенно возрастающими значениями рН и добавляют к каждому из них несколько капель индикатора и получают цветную шкалу стандартных растворов. Затем, после приближенного определения рН, выбирают 5 – 6 буферных растворов, пригодных для данной области рН и отличающихся друг от друга на 0,2. В одну из пробирок наливают 10 мл испытуемого раствора, в другие - выбранные буферные растворы. Вовсе пробирки прибавляют по 2 – 3 капли раствора индикатора и сравнивают окраску испытуемого раствора с окрасками буферных растворов. Концентрация индикатора в испытуемом и буферном растворах должна быть одинаковой. Совпадение окраски растворов свидетельствует о совпадении и рН исследуемого раствора с рН стандарта. Безбуферное определение рН (метод Михаэлиса) заключается в использовании стандартных рядов, полученных с одноцветными индикаторами группы нитрофенола в 0,001 н. растворах NaOH: 1) динитрофенол с диапазоном рН от 2,8 до 4,5; 2) динитрофенол с диапазоном рН от 4,0 до 5,5; . 3) нитрофенол с диапазоном рН от 5,2 до 7,0 рН и 4) м-нитрофенол с диапазоном рН от 6,7 до 8,4 рН. Таким образом, по методу Михаэлиса рН растворов определяется в довольно широком диапазоне — от 2,8 до 8,4. Предварительно надо определить приблизительное значение рН с помощью универсального индикатора (см.выше). Затем производят выбор индикатора и уже с этим индикатором производят более точное определение рН. 8 Лабораторная работа "Определение рН раствора лекарственного препарата колориметрическим методом" ЦЕЛЬ РАБОТЫ Закрепить и углубить знания по определению рН среды раствора лекарственного препарата калориметрическим методом. ОБЪЕКТ ИССЛЕДОВАНИЯ Растворы глюкозы для инъекций (5, 10, 25, 40 %), раствор гидроцитрата (5%) для инъекций, растворы других лекарственных препаратов. Методика определения 1. Готовят буферные растворы с заданными значениями рН по стандартным растворам 0,2 мл однозамещенного фосфата калия, гидроксида натрия и борной кислоты пониже приведенным таблицам. Стандартные растворы готовятся по навескам исходя из объема равного 1000 мл. Расчеты записываются в рабочую тетрадь. Таблица 1 Область рН 5,8-8,0 рН 5,8 6,0 6,2 6,4 6,6 6,8 Раствор однозамещенного фосфата калия (0,2 моль/л), мл 50 50 50 50 50 50 Раствор NaOH (0,2 моль/л), мл 3,72 5,70 8,60 12,60 17,80 23,6. Вода До 200 мл рН 7,0 7,2 7,4 7,6 7,8 8,0 Раствор однозамещенного фосфата калия (0,2 моль/л), мл 50 50 50 50 50 50 Раствор NaOH (0.2 моль/л), мл 29,63 35,0 39,50 42,8 45,20 46,80 Вода До 200 мл Таблица 2 Область рН 7,8-10,0 рН 7,8 8,0 8,2 8,4 8,6 8,8 Раствор борной кислоты (0,2 моль/л), мл 50 50 50 50 50 50 Раствор NaOH (0,2 моль/л), мл 2,61 3,97 5,90 8,50 12,00 16,3 Вода До 200 мл Продолжение таблицы 2. 9 рН 9,0 9,2 9,4 9,6 9,8 10,0 Раствор борной кислоты (0,2 моль/л), мл 50 50 50 50 50 50 Раствор NaOH (0,2 моль/л), мл 21,30 26,70 32,00 36,85 40,80 43,90 Вода До 200 мл Примечание Буферные растворы хранят в хорошо закрытых склянках Нейтрального стекла в течение х месяцев. При образовании осадков и видимых изменений буферные растворы не применяются. Все буферные растворы наливают по 10 мл в пробирки одинакового стекла, приливают в каждую по 2-3 капли универсального индикатора и устанавливают их в штативы по возрастанию рН. Определяют приближенное значение рН, для чего смешивают 2 мл испытуемого раствора с 5 каплями универсального индикатора и сравнивают окраску со шкалой. 10 мл испытуемого раствора лекарственного препарата наливают в такую же пробирку, добавляют 2-3 капли универсального индикатора и сравнивают с 5-6 буферными растворами, пригодными для данной области рН и отличающихся друг от друга на 0,2. Вывод Сделать вывод о рН испытуемого раствора лекарственного препарата и соответствии его требованиям фармакопейной статьи или ГФ X. 10 |