Методические указания для студентов
Лабораторно-практическое занятие №7 (9)
Поляриметрия
План занятия:
1. Тест по теме «Оптические методы – применение в фармации» - 20 мин
2. Решение задач – 30 мин
3. Видео к ЛР – 5 мин
4. Лабораторная работа – 80 мин
Цель работы: научиться использовать метод поляриметрии для количественного анализа жидких лекарственных форм.
Краткое теоретическое введение
Поляриметрия — метод анализа, основанный на измерении угла поворота плоскости поляризованного света при прохождении его через оптически активные вещества и через растворы этих веществ. Оптически активные вещества имеют в своей структуре атом углерода с четырьмя разными заместителями, который называется хиральным (греч. χειρος - heiros «рука») или асимметричным центром. Угол поворота плоскости поляризованного света в растворах оптически активных веществ зависит от их концентрации, поэтому поляриметрия широко применяется для измерения концентрации растворов оптически активных фармацевтических субстанций.
Если вращение плоскости поляризованного света происходит вправо (по движению часовой стрелки), то вещество называют правовращающим и перед названием его ставят индекс знак + (плюс) (ранее d, устаревшее). Если вращение плоскости поляризации происходит влево (против часовой стрелки), то вещество называют левовращающим и перед его названием ставят знак - (минус) (ранее l, устаревшее).
Величину отклонения плоскости поляризации от начального положения, выраженную в угловых градусах, называют углом вращения и обозначают греческой буквой α. Величина угла вращения зависит от природы оптически активного вещества и природы растворителя, длины волны света, длины пути прохождения через оптически активное вещество (длины поляриметрической кюветы), концентрации раствора, температуры.
Оптическую активность вещества характеризуют удельным оптическим вращением [α], т. е. вращением плоскости поляризации в кювете длиной l= 1 дм при определённой концентрации С оптически активного вещества при температуре (20±0,5)°С. Как правило, определение оптического вращения проводят при 20°С, используя источник излучения с длиной волны линии D спектра натрия (589 нм). Эти характеристики отражаются в над - и подстрочном индексах при обозначении удельного вращения [α]
.
Удельное вращение растворов вычисляют по формуле:
где: α - измеренный угол вращения, °; l - толщина слоя раствора, дм; С - концентрация раствора, % (г/100 мл). Если концентрация выражена в г на 1000 мл, то формула имеет вид:
Именно так она представлена в Ph. Eur.
Если концентрация выражена в г/мл, то формула не имеет численных коэффициентов:
Кроме того, для неразбавленных жидкостей, например, масел, в формуле вместо концентрации используют плотность (ρ) индивидуальной жидкости:
Зная удельное вращение вещества, постоянное в определенном интервале концентраций, можно вычислить его содержание. Для С% расчет проводят по формуле:
Расчет концентрации раствора с учетом плотности проводят по формуле:
где: α - измеренный угол вращения, °; l - толщина слоя вещества, дм; ρ - плотность жидкости, г/см3.
Метод поляриметрии широко используется в фармацевтическом анализе, поскольку значение удельного вращения является индивидуальной характеристикой вещества. Присутствие в исследуемой системе оптически активных примесей, в том числе оптических антиподов данной ФС, влияет на значение удельного вращения. В связи с этим поляриметрию используют для установления степени чистоты вещества. Поляриметрическая идентификация веществ вещества является очень точной, тем не менее фармакопеи сочетают её с определением физических (показателя преломления, плотности, температуры кипения и т. д.) и спектральных (УФ-, ИК-спектры) характеристик.
Достоинствами поляриметрического анализа являются простота, быстрота, высокая точность анализа.
Для измерения угла вращения плоскости поляризации применяют приборы, называемые поляриметрами.
Лабораторная работа
Определение подлинности фармацевтических субстанций «Аскорбиновая кислота» и «Натрия аскорбат» разных серий методом поляриметрии.
Материалы и оборудование: поляриметр, субстанции аскорбиновой кислоты и натрия аскорбата, дистиллированная вода, весы прецизионные колбы с притертыми пробками.
УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ ПОЛЯРИМЕТРА
Общий вид поляриметра представлен на рис. 1.
Рис. 1. Внешний вид поляриметра: 1-корпус, 2 - головка анализатора с линейным поляризатором, 3 - крышка, 4 - натриевая лампы, включаемая тумблером, 5 - кюветное отделения с крышкой.
Основными частями оптической системы поляриметра являются поляризатор 19, проходя через который луч становится плоскополяризованным и анализатор 24, измеряющий угол вращения плоскости поляризации.
Рис. 2 Принципиальная оптическая схема поляриметра: 16 – источник света; 17 – светофильтр; 18 – конденсор; 19 – поляризатор; 20 – хроматическая кварцевая пластинка; 21 – защитное стекло; 22 – два покровных стекла; 23 –трубка; 24 – анализатор; 25 – объектив; 26 – окуляр; 27 – две лупы.
В трубке находится углубление, куда вставляется кювета. Световой поток, проходит через оранжевый светофильтр 17, поляризатор 19, кварцевую пластинку 20, которая разделяет его на две части, и кювету. Оранжевый светофильтр пропускает монохроматический свет с длинной волны 589 нм. Кювета состоит из трубки, покровных стекол, прокладок, втулок, гаек. На стеклянной трубке имеется выпуклость, необходимая для сбора пузырьков воздуха. На трубке кюветы нанесена ее фактическая длина между торцами. При вращении анализатора 24 половина поля зрения освещается, а другая затемняется. Поле зрения рассматривают через окуляр 26 и через лупы шкалы 27.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
I. Определение подлинности фармацевтических субстанций поляриметрическим методом
1. Включить поляриметр в сеть переменного тока, включить лампу с помощью тумблера.
2. Приготовить растворы исследуемых веществ.
Согласно Ph. Eur. 7, определение подлинности субстанций «Аскорбиновая кислота» и «Натрия аскорбат» проводят по следующим методикам:
ASCORBIC ACID
Dissolve 2.50 g in water R and dilute to 25.0 mL with the same solvent.
Specific optical rotation: + 20.5 to + 21.5.
SODIUM ASCORBATE
Dissolve 10.0 g in water and dilute to 100.0 mL with the same solvent.
Specific optical rotation: + 103 to + 108.
Следовательно, для приготовления растворов в дистиллированной воде растворить точную навеску фармацевтической субстанций разных серий m=2,5 г в мерной колбе на 25 мл. Довести объем до метки тем же растворителем.
3. После прогревания лампы (10-20 минут) вращением втулки установить окуляр на резкое изображение линии раздела полей зрения.
4. Трубку кюветы длиной l заполнить растворителем (дистиллированной водой) до образования выпуклого мениска. Затем сдвинуть мениск в сторону покровным стеклом, на него наложить резиновую прокладку, прижать втулкой, затянуть гайкой. Воздушные пузырьки, оставшиеся в кювете, отвести наклоном в утолщенную часть кюветы. После наполнения кюветы раствором покровные стекла с наружной стороны протереть салфеткой. Кювету с дистиллированной водой установить в кюветное отделение, закрыть крышкой.
5. Вращая ручку 8, повернуть анализатор и добиться равенства слабой освещенности полей зрения в чувствительном положении (поля зрения уравнены при меньших яркостях, незначительное вращение анализатора вызывает резкое нарушение равенства яркостей полей сравнения). Ошибочно принимать за нулевое положение равномерное осветление всего поля в окуляре!
6. С использованием шкал установить значение угла вращения плоскополяризованного света. Для этого отсчитать на сколько делений нулевой штрих нониуса сдвинут относительно основной шкалы вправо или влево (рис. 3). Далее отсчитать какой по счёту штрих нониуса совпадает со штрихом основной шкалы (два штриха должны составлять единую линию). Совпадающий штрих нониуса показывает десятые доли градуса, которые нужно прибавить к ранее найденному числу целых градусов. Если точно совпадают нулевое значение или последний штрих нониуса, то число десятых градусов равно нулю. Например, на рис. 3, нулевой штрих нониуса лежит между 7° и 8° основной шкалы, а шестой штрих нониуса совпадает со штрихом основной шкалы. Следовательно, угол вращения равен 7,6°. Операцию провести несколько раз, результаты измерений записать в таблицу, вычислить среднее арифметическое.
Рис. 3 Шкала поляриметра.
7. Определить угол вращения (α) плоскости поляризованного света для растворов исследуемых веществ. Все операции аналогичны описанным выше. Из полученного значения вычесть угол вращения растворителя. Измерения повторить 3 раза. Найти средние значения и стандартное отклонение (s).
8. Рассчитать удельное вращение:
,
где α- угол вращения раствора исследуемой субстанции из которого вычли значение удельного вращения растворителя (α0), l – длина кюветы в дм, С- концентрация раствора, выраженная в %.
№ | α0 | _ α0 | α | _ α | _ _ α -α0 | l | C | [α] | s |
1 | |||||||||
2 | |||||||||
3 | |||||||||
9. Сделать вывод о соответствии качества фармацевтической субстанции нормативной документации.
Домашнее задание к занятию №8.
1. Подготовиться к тесту по теме «Поляриметрия в фармацевтическом анализе»
2. Решить задачи по теме
3. Составить резюме по научной публикации по теме «Поляриметрия».
