ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ №1

ТЕМА: Рефрактометрия в анализе лекарственных средств аптечного приготовления (первое занятие
1.2 Общие теоретические положения.
Рефрактометрия - метод анализа, основанный на явлении преломления света при прохождении из
одной среды в другую. Преломление света, то есть изменение его первоначального направления,
обусловлено различной скоростью распространения света в различных средах. При этом
отношение синуса угла падения луча (α) к синусу угла преломления (β) для двух
соприкасающихся сред есть величина постоянная, называемая показателем преломления (n).
Показатель преломления также равен отношению скоростей распространения света в этих средах:
п =(sinα / sinβ)=(v1 / v2)
В лабораторных условиях обычно определяют так называемый относительный показатель
преломления вещества по отношению воздуху помещения, где ведется измерение. Показатель
преломления измеряют на приборах рефрактометрах различных систем. Обычно измерение
показателя преломления проводят на рефрактометрах Аббе, в основу принципа действия которых
положено явление полного внутреннего отражения при прохождении светом границы раздела
двух сред с различными показателями преломления.
Диапазон измеряемых показателей преломления при измерении в проходящем свете 1,31,7.
Точность измерения показателя преломления должна быть ниже
±2-10 --4.
Величина показателя преломления зависит от природы веществ, длины волны света,
температуры, при которой проводится измерение концентрации вещества в растворе. Измерение
показателя преломления проводится при длине волны света 589,3 нм (линия D спектра натрия).
Обязательным условием определения показателя преломления является соблюдение
температурного режима. Обычно определение выполняется при 20±0,3°С. При повышении
температуры величина показателя преломления уменьшается, при понижении – увеличивается.
Поправку рассчитывают по следующей формуле:
n,=n20+(20-t)*0,0002
Показатель преломления, измеренный при 20°С и длине волны света 589,3 нм, обозначается
индексом n20 D.
Показатель преломления как константа может быть использован
ДЛЯ идентификации тех лекарственных препаратов, которые по своей
природе являются жидкостями. Согласно ФС определяют показатель
преломления для идентификации галотана (фторотана), никетамида
(диэтиламида кислоты никотиновой), токоферола ацетата, а также
жирных и эфирных масел (персикового, касторового, эвкалиптового и др.).
Рефрактометрия в фармацевтическом анализе широко используется для количественного
определения веществ в растворе, особенно в практикевнутриаптечного контроля.
Примечание. При концентрации вещества менее 3 - 4% не рекомендуется использовать метод
рефрактометрии.
Зависимость показателя преломления от концентрации вещества в процентах выражается
формулой:
n=no+c-F
C%=(n-n0)/F
Cг/мл=(n-n0)/(F*100)
где n и n0 - показатели преломления раствора и растворителя; С - концентрация вещества в
растворе; F - фактор показателя преломления. Показатель преломления раствора складывается из
показателей преломления растворителя и показателей преломления растворенных веществ.
Для растворов, содержащих два или более веществ, формула будет иметь следующий вид:
n = n0+n1+n2+...
Фактор показателя преломления (F) - это величина прироста показателя преломления при
увеличении концентрации на каждый процент.
Значение факторов показателей преломления устанавливается экспериментально для каждого
вещества и каждого процента концентрации. У некоторых веществ (калия иодид, магния сульфат,
глюкоза безводная) величина фактора постоянная и не зависит от концентрации раствора..
Факторы большинства веществ в растворах разных концентраций несколько отличаются друг от
друга.
Значения показателей преломления и факторов для различных концентраций растворов
лекарственных веществ приведены в рефрактометрических таблицах, которые имеются в
руководстве к внутриаптечному контролю. Использование таблиц значительно упрощает расчеты.
Определение концентрации вещества в растворе
В рефрактометрии используют два способа расчета концентрации вещества в растворе по
измеренному показателю преломления.
1. Расчет концентрации по формуле:
C%=(n-n0)/F
Значение фактора показателя преломления берется из рефрактометрических таблиц.
2. Расчет концентрации по рефрактометрическим таблицам. Измерив показатель преломления, в
таблице находят соответствующее ему значение концентрации. Если измеренный показатель
преломления в таблице не приведен, проводится интерполирование.
Пример:
Измеренный показатель преломления раствора кальция хлорида 1,31442. Ближайшие табличные
значения 1,3434 и 1,3445, соответствующие
концентрациям 9% и 10%. Разность табличных показателей
преломления соответствует одному проценту концентрации. 1,3445 - 1,3434=0,0011. Разность
найденного показателя преломления и одного из табличных значений (например, для 10%-го
раствора) 1,3445-1,3442=0,0003 соответствует х%.
Отсюда
0,0011 -1%
0,0003 – х x=0,27%.
Концентрация исследуемого раствора составит: 10-0,27=9,73%.
Можно взять разность между табличным значением для 9% раствора и найденным показателем
преломления: 1,3442-1,3434=0.0008
Х= 0,0008*1/0,0011=0,73%
Конечный результат получается тот же самый: 9+0,73=9,73%.
Рефрактометрический метод используется для количественного определения концентрированных
растворов.
1.3
ВОПРОСЫ, ЗАДАНИЯ, УПРАЖНЕНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1) Дайте определение рефрактометрии.
2) Установите соответствия:
Название физико-химических методов
анализа
1. Рефрактометрия
2. Поляриметрия
3. Фотометрия
Сущность метода
А. Разделение смеси веществ основано на их непрерывном распределении между подвижной и
неподвижной фазами.
Б. Пor лощение света анализируемым веществом.
В.Отклонение плоскости поляризации
поляризированного света оптически
активным веществом.
Г. Преломление света анализируемым веществом.
3) Установите соответствие:
Физико-химические свойства
1. Преломление света
2. Отклонение плоскости поляризации поляризованного света
3. Поглощение света
Определяемый на приборе вещества показатель
А. Показатель преломления (n)
Б.У гол вращения (α),
В.Оптическая плотность (D)
4) Факторы, влияющие на величину показателя преломления.
5) Какой формулой выражается зависимость показателя преломления от концентрации вещества?
6) Соотнесите параметр физико-химического метода с его определением:
1. Фактор прироста показателя преломления
2. Удельный показатель поглощения
А. Величина прироста показателя преломления при увеличении концентрации исходного раствора
на 1%.
Б. Оптическая плотность раствора, содержащего в 100мл 1г вещества.
7) Методика определения фактора показателя преломления.
8)Применение рефрактометрии:
-для идентификации лекарственных средств,
-для количественного определения концентрации растворов.
9) Способы расчета концентрации растворов при рефрактометрическом методе анализа.
10) Способы расчета содержания ингредиентов в лекарственных препаратах аптечного
изготовления (микстуры, порошки).
11) Решите задачи.
11.1 Рассчитайте концентрацию раствора кальция хлорида, пользуясь рефрактометрической
таблицей, если показатель преломления раствора равен 1,3453. Табличные данные: n=1,3445-10%;
n=1,3457-11,0%
11.2 Для определения фактора прироста показателя преломления (F) раствора глюкозы
(безводной) приготовлены растворы с концентрацией: 1%, 3%, 5%, 10%. Показатели преломления
растворов соответственно равны 1,3344, 1,3373, 1,3401, 1,3472. Paссчитайте фактор.
11.3 Кордиамин и растворы глюкозы для инъекций, согласно НД, количественно определяют
методом рефрактометрии. Рассчитывают содержание лекарственного вещества в г в 1 мл
раствора.
Приведите общую формулу расчета и сделайте заключение о качестве изготовления 5% раствора
глюкозы, если n раствора-1,3403, n воды - 1,3330, F глюкозы безводной-0,00142, а содержание
глюкозы в 1мл должно быть от 0,0485 до 0,0515.
11.4 Раствора глюкозы 5%-200,0 мл
Метенамина (гексаметилентетрамина) 4,0
При анализе препарата определили, что содержание метенамина (гексаметилентетрамина)
составляет 4,2 г, п раствора - 1,3405, п воды - 1,3330. Рассчитайте содержание глюкозы в
препарате, если F глюкозы безводной - 0,00142, F метенамина (гексаметилентетрамина) -0,00166.
11.5 Раствор глюкозы 5% - 200,0 мл.
Кальция хлорида 3,0
Показатель преломления раствора составляет 1,3416, п воды-1,3330. Комплексонометрическим
методом определено, что содержание кальция хлорида - 3,05 г. Рассчитайте содержание глюкозы,
если F глюкозы безводной - 0,00142, a F кальция хлорида- 0,00120.
11.6 Натрия гидрокарбоната 2,5
Раствора кислоты аскорбиновой 5% - 100,0 мл.
Показатель преломления раствора составляет 1,3435, п воды -1,3330. Содержание кислоты
аскорбиновой, найденной титриметриметрическим методом - 5,10 г. Рассчитайте содержание
натрия гидрокарбоната, если F кислоты аскорбиновой - 0,00155,
a F натрия гидрокарбоната- 0,00125.
11.7 Кислоты салициловой 1,0
Ментола 2,0
Спирта 95% до 50,0 мл.
Сочетая рефрактометрию с титриметрическим методом, предложите количественное определение
ингредиентов в препарате. Приведите формулы расчета ингредиентов.
1.5 МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ФАКТОРА ПОКАЗАТЕЛЯ ПРЕЛОМЛЕНИЯ
Измеряют показатели преломления растворов вещества 4-5 точных концентраций. Для каждой
концентрации рассчитывают значение
фактора показателя преломления по формуле:
п-п0
F =--------С%
Результаты измерений заносят в таблицу:
№ п/п
С%
n раствора
n0
F
Рассчитывают среднее значение факторов показателя преломления.
1.6 АНАЛИЗ КОНЦЕНТРИРОВАННЫХ РАСТВОРОВ
Проведите анализ двух концентрированных растворов рефрактометрическим методом.
Концентрацию рассчитайте двумя способами. Сделайте заключение о качестве изготовления этих
растворов.
Концентрированные растворы - это рабочие растворы лекарственных веществ определенной,
более высокой концентрации, чем эти растворы прописываются в рецептах.
Применение концентрированных растворов облегчает работу фармацевта, увеличивает
производительность труда, способствует повышению качества жидких лекарственных форм и
ускоряет их отпуск населению. Номенклатура концентрированных растворов определяется
спецификой экстемпоральной рецептуры и объемом работой аптек. Примерный перечень
концентрированных растворов и их сроки годности приведены в инструкциях по контролю
качества лекарств. Концентрированные растворы хранят в соответствии с физико-химическими
свойствами веществ, входящих в их состав, в хорошо закрывающихся штангласах, в защищенном
от солнечных лучей месте, при температуре не выше 20°С или при температуре холодильника
(3-5 0С). На штанглас прикрепляют этикетку с указанием названия и концентрации раствора,
номера серии, даты приготовления и номера анализа. Приготавливают растворы по мере
надобности с учетом объема работы и срока их годности. Изменение цвета, помутнение,
появление хлопьев, налета является признаком непригодности растворов.
Концентрированные растворы приготавливают в асептических условиях на свежеперегнанной
воде, используя мерную посуду (мерные колбы, цилиндры).
При приготовлении концентрированных растворов следует избегать концентраций, близких к
насыщенным, т.к. при понижении температуры раствора возможна кристаллизация растворенного
вещества.
Приготовленные растворы фильтруют и подвергают полному химическому анализу (подлинность,
количественное содержание вещества).
Отклонения, допускаемые в концентратах:
-при содержании лекарственного вещества до 20% - не более ±2% от обозначенного процента;
-при содержании лекарственного вещества свыше 20% - не более ±1% от обозначенного процента
(Пр.МЗ РФ №305 от 16. 10..97).
Формулы расчета для исправления концентрации растворов, изготовленных массо-объемным
способом.
Разбавление растворов:
X =А*(С-В)/ В,
где X - количество воды, необходимое для разбавления изготовленного раствора (мл.);
А- объем изготовленного раствора (мл.); С - фактическая концентрация раствора (%); В требуемая концентрация раствора (%).
Укрепление растворов:
Х=
А-(В-С)
(100*p20-В)
где X - количество сухого вещества, которое следует добавить к раствору (г);
А - объем изготовленного раствора (мл);
В - требуемая концентрация раствора (%);
С - фактическая концентрация раствора (%);
p20 - плотность раствора при 20°С (г/см ).
Концентрированные растворы после их разбавления или укрепления анализируют повторно.
1,7 МАТЕРИАЛЬНОЕ ОСНАЩЕНИЕ
Медикаменты.
Растворы для определения фактора показателя преломления:
5%, 10%, 15%, 20% раствор магния сульфата MgSO4
3%, 4%, 5%, 6% раствор натрия хлорида NaCl
3%, 4%, 5%, 6% раствор калия иодида KI
3%, 4%, 5%, 6% раствор натрия гидрокарбоната NaHCO3
Растворы для определения концентрации вещества:
40% раствор гексаметилентетрамина
10% раствор натрия хлорида NaCl
30% раствор натрия тиосульфата Na2S2O3
5% раствор натрия бензоата
5% раствор натрия иодида Nal
5% раствор глюкозы безводной.
Оборудование:
-рефрактометры
-лабораторная посуда
-таблицы рефрактометрические.
ЛАБОРАТОРНОЕ ЗАНЯТИЕ №2
Цель: Рефрактометрия в анализе лекарственных средств аптечного
изготовления (второе занятие).
2.2 ОБЩИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ Анализ многокомпонентных лекарственных
препаратов аптечного изготовления.
2.2.1. Анализ двухкомпонентных порошков.
Основан на различной растворимости ингредиентов в воде органических растворителях (этанол и
др.). В зависимости от paстворимости ингредиентов порошка возможны следующие случаи.
1. Один ингредиент растворим в воде, другой в этаноле.
Для рефрактометрического определения готовят водное и спиртовое извлечение из навесок
порошка. В каждом растворе будет находиться 1 ингредиент.
Содержание вещества, растворимого в воде, рассчитывают по формуле:
Г1= [(n1-n0)*P*A] / [F1*a*100]
где n1 - показатель преломления водного раствора;
n0 - показатель преломления воды;
Р - средняя масса лекарственного препарата (г.);
А - количество растворителя (воды), взятое для приготовления раствора (мл.);
а - навеска порошка, взятого для приготовления раствора
F1 - фактор показателя преломления водного раствора вещества, растворимого в воде.
Содержание вещества, растворимого в этаноле, рассчитываются по формуле:
Г=[(n2-n0)*P*A] / [F2*a*100]
n2 - показатель преломления спиртового раствора;
п0 - показатель преломления этанола:
F 2 - фактор показателя преломления спиртового раствора вещества, растворимого в этаноле.
Таким образом, можно провести анализ следующих лекарственных препаратов:
состав ЛП
Фактор показателя преломления
КамфорыО,2
ГлюкозыО,3
Водный раствор
Спиртовой раствор
0,00129
0,001035
Методика определения.
две навески порошка по 0,2 г помещают в сухие пробирки, одну навеску взбалтывают с 2 мл воды,
другую - с 2 мл 96% этанола, фильтруют и определяют показатели преломления водного и
спиртового фильтратов.
2. Оба ингредиента растворимы в воде, один из них растворим в этаноле.
Для рефрактометрического определения готовят водный раствор навески порошка и спиртовое
извлечение из такой же навески. В водном растворе будут находится оба ингредиента, в
спиртовом - один. Измеряют показатели преломления растворов и растворителей и рассчитывают
содержание ингредиентов.
Содержание вещества, растворимого в воде и спирте, рассчитывают по формуле:
Г1= [(n1-n0)*P*A] / [F1сп*a*100]
где n1 - показатель преломления спиртового раствора;
n0 - показатель преломления этанола;
Р - средняя масса лекарственного препарата (г.);
А - количество растворителя (воды), взятое для приготовления раствора (мл.);
а - навеска порошка, взятого для приготовления раствора
F1сп - фактор показателя преломления спиртового раствора определяемого вещества.
Содержание вещества, растворимого только в воде, рассчитывают по формуле:
Г=[(n2-(n0+C1*F1B))*P*A] / [F2B*a*100]
n2 - показатель преломления водного раствора;
п0 - показатель преломления воды;
C1 – концентрация вещества, растворимого в обоих растворителях, в водном растворе, %.
F 1B- фактор показателя преломления водного раствора вещества, растворимого в обоих
растворителях.
F 2В - фактор показателя преломления водного раствора вещества( растворимого в воде).
Примечание. Концентрацию вещества, растворимого в обих растворителях (С1), рассчитывают
на основании ранее найденнного содержания (Г1):
С1=(Г1*а*100)/Р*А
Таким образом можно провести анализ следующих ЛП:
№
п/п
1.
2.
Состав ЛП
Метенамина
(гексаметилентетрамина)
Натрия гидрокарбоната по 0,3
Натрия гидрокарбоната
Натрия салицилата по 0,3
Фактор показателя преломления
Водный раствор
Спиртовой раствор
0,00166
0,00150
0,00125
0,00125
0,00208
---0,00184
Методика определения.
Навеску порошка 0,2г помещают в сухую пробирку, растворяют в 2 мл воды (отмеривают
пипеткой), определяют показатель преломления раствора.
Навеску порошка 0,2 г помещают в сухую пробирку, взбалтывают с 2 мл 96% этанола
(отмеривают пипеткой), фильтруют и определяют показатель преломления фильтрата.
Пример расчета процентной концентрации для метенамина.
Рефрактометрически найдено содержание метенамина в 0,6 г ЛП- 0,28г. Для получения раствора
взято 0,2г ЛП. Таким образом, содержание метенамина в 0,2 г смеси составляет:
0,6-0,28
0,2-х, х=0,0933г
0,0933г-2 мл
х- 100 мл, х= 4,67%.
Или на практике для аналогичного расчета пользуются выше приведенной формулой:
%=(0.28*0.2*100)/(0.6*2)=4.67%
3. Оба ингредиента растворимы в этаноле, один из них растворим в воде.
Для рефрактометрического определения готовят спиртовой раствор навески порошка и водное
извлечение из такой же навески. В спиртовом растворе будут находиться оба ингредиента, в
водном - один.
Содержание вещества, растворимого в воде и спирте, рассчитывают по формуле:
Г1= [(n1-n0)*P*A] / [F1В*a*100]
где n1 - показатель преломления водного раствора;
FIB - фактор преломления водного раствора определяемого вещества.
Содержание вещества, растворимого только в спирте, рассчитывают по формуле:
Г=[(n2-(n0+C1*F1сп))*P*A] / [F2сп*a*100]
Где n2 - показатель преломления спиртового раствора;
C1 - концентрация вещества, растворимого в обоих растворителях, в спиртовом растворе (%);
F1СП - фактор показателя преломления спиртового раствора вещества, растворимого в обоих
растворителях;
F2сп - фактор показателя преломления спиртового раствора определяемого вещества.
Таким способом можно провести анализ следующих лекарственных препаратов:
Фактор показателя
Состав лекарственного
преломления
препарата
Бромкамфоры 0,25
водный
раствор
—
спиртовой
раствор
0,00115
Натрия салицилата 0,3
0,00125
0,00184
Камфоры
—
0,00104
Метенамина (гексаметилентет- 0,00166
0,00150
рамина) по 0,2
Методика определения.
Навеску порошка 0,2 г помещают в сухую пробирку, растворяют в 2 мл 96% этанола, определяют
показатель преломления раствора. Навеску порошка 0,2 г помещают в сухую пробирку,
взбалтывают с 2 мл воды, фильтруют и определяют показатель преломления фильтрата.
2.2.2. Анализ порошков и жидких лекарственных препаратов.
Основан на сочетании рефрактометрии с титриметрическими методами анализа.
Определяют показатель преломления жидкого лекарства препарата или раствора навески порошка,
затем титриметрическими методами определяют содержание всех ингредиентов, кроме одного
наиболее трудно поддающегося химическому анализу.
Содержание этого ингредиента рассчитывают по формулам:
для порошков
Г=[(n-(n0+C1*F1+ C2*F2+…+ Cn*Fn))*P*A] / [F*a*100]
для жидких ЛП
C%=(n-(n0+C1*F1+ C2*F2+…+ Cn*Fn))/ F
Или
Г=[(n-(n0+C1*F1+ C2*F2+…+ Cn*Fn))*P] / [F*100]
где С1, С2, Сп - концентрация вещества (%), найденная титриметрическими методами;
F1, F2, FB - факторы показателей преломления растворов веществ, определяемых
титриметрическими методами;
F - фактор показателя преломления вещества, определяемый рефрактометрическим методом.
Таким образом, можно провести анализ следующих ЛП:
Состав ЛП
Метод
титриметрического определения
1)Раствора
глюкозы 5% 100 мл
Кальция хлорида
Комплексоно0,25
метрия
2)Кислоты
аскорбиновой 0,1
Глюкозы 0,3
Алкалиметрия
Фактор показателя
преломления
водный
раствор
0,00142
спиртовый
раствор
—
------
0,00120
0,00160
0,00142
—
----
------
3)Бензокаина
----(анестезина) 0,1
Метенамина
Ацидиметрия
(гексаметилентетра
мина) по 0,3
0,00212
0,00166
0,00150
МЕТОДИКА определения лекарственного препарата №1.
Кальций хлорид. 2 мл лекарственного препарата помещают в колбу, прибавляют 5 мл аммиачного
буферного раствора, 0,01 г хромового темно-синего и титруют раствором трилона Б (0,01 моль/л)
до сине-фиолетового окрашивания. TCaCl2/TrB-0,00219 г/мл.
Глюкоза. Определяют показатель преломления лекарственного препарата. Содержание глюкозы
рассчитывают по формуле:
Г глюкозы = [n-(n0+C%CaCl2*F CaCl2)*P] / [F*100]
2.3 ВОПРОСЫ, ЗАДАНИЯ, УПРАЖНЕНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ
1. Предложите методику рефрактометрического определения лекарственных препаратов.
Приведите формулы расчетов.
1.1 Камфоры
Глюкозы по 0,3
1.2 Метенамина (гексаметилентетрамина)
Натрия гидрокарбоната по 0,2
1.3 Камфоры
Метенамина (гексаметилентетрамина) по 0.3
2. Предложите методику количественного определения лекарственных препаратов. Приведите
формулы расчетов.
2.1 Раствора глюкозы 10% - 200мл.
Кальция хлорида 5,0
2.2 Кислоты аскорбиновой 0,1
Глюкозы 0,3
2.3 Раствора кальция хлорида 5% - 100,0
Натрия хлорида 3,0