1_blok_voprosov_FKh_s_oglavleniem

18.Спектрофотометрия в УФ- и видимой области спектра, использование в фармацевтическом анализе. Сущность метода. Приведите примеры анализа лекарственных средств с помощью УФспектрофотометрии.

А– опт плотность анал р-ра

АANI – опт плотность стандарт р-ра С… - конц станд р-ра

19.Современные инструментальные методы установления структуры и подлинности лекарственных веществ: УФ-, ИКспектроскопия. Какую

информацию о строении органических соединений получает химик с помощью этих методов?

Эти методы основаны на поглощении электромагнитного излучения определяемым веществом. Область спектра характеризуется определенным участком длин волн электромагнитного излучения.

Для обнаружения ядовитых веществ в токсикологической химии используют спектрометрию в ближней ультрафиолетовой области от 200 до 380 нм, в видимой области и средней инфракрасной области спектра. Ультрафиолетовая область до 200 нм требует специальных (вакуумных) устройств. Аппаратура для дальней инфракрасной области в нашей стране используется в научных целях и в широкой практике не применяется.

Инфракрасная спектроскопия— раздел спектроскопии, охватывающий длинноволновую область спектра (>730 нм за красной границей видимого света). Инфракрасные спектры возникают в результате колебательного (отчасти вращательного) движения молекул, а именно — в результате переходов между колебательными уровнями основного электронного состояния молекул. ИК излучение поглощают многие газы, за исключением таких как О2, N2, H2, Cl2 и одноатомных газов. Поглощение происходит на длине волны, характерной для каждого определенного газа, для СО, например, таковой является длина волны 4,7 мкм.

По инфракрасным спектрам поглощения можно установить строение молекул различных органических (и неорганических) веществ с относительно короткими молекулами: антибиотиков, ферментов, алкалоидов, полимеров, комплексных соединений и др. Колебательные спектры молекул различных органических (и неорганических) веществ с относительно длинными молекулами (белки, жиры, углеводы, ДНК, РНК и др.) находятся в терагерцовом диапазоне, поэтому строение этих молекул можно установить с помощью радиочастотных спектрометров терагерцового диапазона. По числу и положению пиков в ИК спектрах поглощения можно судить о природе вещества (качественный анализ).

Спектр поглощения в инфракрасной области представляет собой сложную кривую с большим числом максимумов и минимумов. Спектральные характеристики (положение максимумов полос, их полуширина, интенсивность) индивидуальной молекулы зависят от масс составляющих ее атомов, геометрического строения, особенностей межатомных сил, распределения заряда и др. Поэтому ИК-спектры строго индивидуальны, что особенно ценно для идентификации вещества. В фармацевтическом и химико-токсикологическом анализе используется область электромагнитного спектра, которая охватывает интервал 4000-250 обратных см. Совокупность всех полос поглощения, образующая ИК-спектр данного соединения, однозначно определяет его индивидуальность, используется для определения подлинности лекарственного (токсического) вещества и подтверждает его нахождение в извлечениях из объектов химико-токсикологического анализа.

При оценке полученных спектров извлечений из объектов важно знать, какие групповые частоты связаны с наличием в молекуле исследуемого соединения определенных функциональных групп. Такие частоты называются характеристическими. Различные молекулы, содержащие одну и ту же атомную группировку, будут давать в ИК-спектре полосы поглощения в области одной и той же характеристической частоты. Это является основой качественного анализа по ИК-спектрам. Например, полосы в области 3000-3600 см 1 могут быть отнесены только О-Н- или N-H-связям, и отсутствие полос в этой области спектра однозначно свидетельствует об отсутствии ОН- и NH-групп в анализируемом веществе. Некоторые полосы приведены в таблице 13.

ИК-спектроскопия используется для обнаружения многих органических соединений, имеющих токсикологическое значение. Методика обнаружения веществ кислотного и основного характера сводится к следующему: сухой остаток после испарения органического растворителя (экстракта из биологического объекта) растирают с сухим мелкоизмельченным бромидом калия в соотношении 1:200 или 1:300 (зависит от марки прибора). Часть смеси переносят в специальную матрицу и прессуют. Полученный прозрачный диск помещают в прибор ИК-спектрофотометр и проводят измерения.

Параллельно анализируют стандартный образец. Совпадение полос поглощения в обоих спектрах свидетельствует об идентичности веществ.

Если отсутствует стандартный образец, то пользуются сборниками спектров (атласами), в которых приводятся спектры веществ и точные условия приготовления пробы для анализа. К настоящему времени изучены и сведены в соответствующие таблицы и атласы инфракрасные спектры более 20 000 различных соединений, что значительно облегчает практическое использование этого метода.

Метод отличается универсальностью, избирательностью и весьма характерен. В иностранной литературе его часто называют finger print, т.е. отпечатки пальцев, что означает неповторимость инфракрасного спектра каждого соединения.

Надежная идентификация токсических веществ с помощью этого метода может быть проведена только после тщательной очистки извлечений из объекта.

Спектрофотометрия.

Это— физико-химический метод исследования растворов и твёрдых веществ, основанный на изучении спектров поглощения в ультрафиолетовой (200—400 нм), видимой (400—760 нм) и инфракрасной (>760 нм) областях спектра. Основная зависимость, изучаемая в спектрофотометрии зависимость интенсивности поглощения падающего света от длины волны. Спектрофотометрия широко применяется при изучении строения и состава различных соединений (комплексов, красителей, аналитических реагентов и др.), для качественного и количественного определения веществ (определения следов элементов в металлах, сплавах, технических объектах). Приборы спектрофотометрии — спектрофотометры.

Спектрофотометрия — физико-химический метод исследования растворов и твёрдых веществ, основанный на изучении спектров поглощения в ультрафиолетовой (200—400 нм), видимой (400—760 нм) и инфракрасной (>760 нм) областях спектра. Основная зависимость, изучаемая в спектрофотометрии зависимость интенсивности поглощения падающего света от длины волны. Спектрофотометрия широко применяется при изучении строения и состава различных соединений (комплексов, красителей, аналитических реагентов и др.), для качественного и количественного определения веществ.

Спектрофотометрия - метод анализа, основанный на измерении спектров поглощения в оптической области электромагнитного излучения, обусловленного электронными переходами: а-о*, п-о*, п-к* (переходы перечислены в порядке уменьшения энергии, необходимой для их осуществления).

Различные электронные переходы в молекулах веществ требуют неодинаковой энергии, а поэтому полосы поглощения располагаются при разных длинах волн.

Наибольшей энергии требует о-а* переход. Он связан с возбуждением внутренних электронов и соответствует поглощению в дальней УФ-области (Х<200 нм). Такие переходы наблюдаются у метана, этана и других насыщенных углеводородов. Из числа токсикологически важных соединений такой переход а-о* характерен для соединений:

Осн. части классич. спектрофотометра - источник непрерывного теплового излучения, монохроматор, неселективный приемник излучения. Кювета с в-вом (в любом агрегатном состоянии) помещается перед входной (иногда за выходной) щелью. В качестве диспергирующего устройства монохроматора применяют призмы из разл.

материалов (LiF, NaCl, KCl, CsF и др.) и дифракц. решетки. Последовательное выведение излучения разл. длин волн на выходную щель и приемник излучения (сканирование) осуществляется поворотом призмы или решетки.

Источники излучения - накаливаемые электрич. током стержни из разл. материалов.

стенки сосуда к-рых приводит к нагреву газа и изменению его давления, к-рое фиксируется. Выходной сигнал имеет вид обычной спектральной кривой.

Достоинства приборов классич. схемы: простота конструкции, относит. дешевизна. Недостатки: невозможность регистрации слабых сигналов из-за малого отношения сигнал: шум, что сильно затрудняет работу в далекой ИК области; сравнительно невысокая разрешающая способность (до 0,1 см-1), длительная (в течение минут) регистрация спектров.

Кюветы для ИК спектрофотометров изготовляют из прозрачных в ИК области материалов. В качестве р-рителей используют обычно ССl4, СНСl3,тетрахлорэтилен, вазелиновое масло. Твердые образцы часто измельчают, смешивают с порошком КВr и прессуюттаблетки. Для работы с агрессивными жидкостями и газами применяют спец. защитные напыления (Ge, Si) на окна кювет. Мешающее влияние воздуха устраняют вакуумированием прибора или продувкой его азотом. В случае слабо поглощающих в-в (разреженные газы и др.) применяют многоходовые кюветы, в к-рых длина оптич. пути достигает сотен метров благодаря многократным отражениям от системы параллельных зеркал.

Инфракрасную спектроскопию широко применяют для анализа смесей и идентификация чистых в-в.

1.Количеств. анализ основан на законе Бугера-Ламберта-Бера, т. е. на зависимости интенсивности полос поглощения от концентрации в-ва в пробе. При этом о кол-ве в-ва судят не по отд. полосам поглощения, а по спектральным кривым в целом в широком диапазоне длин волн. Если число компонентов невелико (4-5), то удается математически выделить их спектры даже при значит. перекрывании последних. Погрешность количеств. анализа, как правило, составляет доли процента.

2.Идентификация чистых в-в производится обычно с помощью информационнопоисковых систем путем автоматич. сравнения анализируемого спектра со спектрами, хранящимися в памяти ЭВМ. Для идентификации новых в-в применяют системы искусств. интеллекта. В этих системах на основе спектроструктурных корреляций генерируются мол. структуры, затем строятся их теоретич. спектры, к- рые сравниваются с эксперим. данными.

20.Электрохимичесие методы анализа лекарственных средств: потенциометрия. Теоретические основы метода. Основные части потенциометра и принцип работы на приборе.

Применение электрохимических методов в количественном анализе базируется на использовании зависимостей величин измеряемых параметров электрохимических процессов (разность электрических потенциалов, ток, количество электричества) от содержания определяемого вещества в анализируемом растворе, участвующего в данном электрохимическом процессе. Электрохимические процессы - такие процессы, которые сопровождаются одновременным протеканием химических реакций и изменением электрических свойств системы, которую в подобных случаях можно назвать электрохимической системой. В аналитической практике электрохимическая система обычно содержит электрохимическую ячейку, включающую сосуд с электропроводящим анализируемым раствором, в который погружены электроды.

Потенциометрический анализ (потенциометрия) основан на измерении ЭДС и электродных потенциалов как функции концентрации анализируемого раствора.

При потенциометрических измерениях в электрохимической ячейке используют два электрода: индикаторный электрод, потенциал которого зависит от концентрации определяемого (потенциал определяющего) вещества в анализируемом растворе, и электрод сравнения, потенциал которого в условиях проведения анализа остается постоянным. Поэтому величину ЭДС, определяемую уравнениями

(10.1)-(10.4), можно рассчитать как разность реальных потенциалов этих двух электродов.

В потенциометрии используют электроды следующих типов: электроды первого, второго рода, окислительно-восстановительные, мембранные электроды.

Как уже говорилось выше, при потенциометрических измерениях электрохимическая ячейка включает два электрода - индикаторный электрод и электрод сравнения. Величина ЭДС, генерируемой в ячейке, равна разности потенциалов этих двух электродов. Поскольку потенциал электрода сравнения в условиях проведения потенцио-метрического определения остается постоянным, то ЭДС зависит только от потенциала индикаторного электрода, т.е. от активностей (концентраций) тех или иных ионов в растворе. На этом и основано потенциометрическое определение концентрации данного вещества в анализируемом растворе.

Для потенциометрического определения концентрации вещества в растворе применяют как прямую потенциометрию, так и потенцио-метрическое титрование, хотя второй способ используется намного чаще первого

Потенциометрическое титрование

Потенциометрическое титрование - способ определения объема титранта, затраченного на титрование определяемого вещества в анализируемом растворе, путем измерения ЭДС (в процессе титрования) с помощью гальванической цепи, составленной из индикаторного

электрода и электрода сравнения. При потенциометрическом титровании анализируемый раствор, находящийся в электрохимической ячейке, титруют подходящим титрантом, фиксируя конец титрования по резкому изменению ЭДС измеряемой цепи - потенциала индикаторного электрода, который зависит от концентрации соответствующих ионов и резко изменяется в точке эквивалентности.

Измеряют изменение потенциала индикаторного электрода в процессе титрования в зависимости от объема прибавленного титран-та. По полученным данным строят кривую потенциометрического титрования и по этой кривой определяют объем израсходованного титранта в ТЭ.

При потенциометрическом титровании не требуется использование индикаторов, изменяющих окраску вблизи ТЭ.