методички для заочников / Рефрактометрия_ЭМС_утверж
.pdfВлияние температуры в рефрактометрии исключают, термостатируя призменные блоки, имеющие водные рубашки. Исследуемый раствор, раство-
ритель и рефрактометр должны находиться в течение 30-40 мин в условиях одинаковой температуры. При температурах, отличающихся от 20С на 5–7С,
можно не термостатировать призмы рефрактометра, а при расчетах вводить по-
правку по формуле:
n20 nT 0,0002 (20 Т ) , |
(1) |
где nТ – показатель преломления при температуре измерения; n20 – пока-
затель преломления при 20С; Т – температура, при которой производят изме-
рения показателя преломления.
Рефрактометрический метод в фармацевтическом анализе применяется для установления подлинности (идентификации) лекарственных веществ; оцен-
ки чистоты лекарственных веществ; определения концентраций лекарственных веществ в растворах и настойках.
Определение концентрации растворов проводят следующими способами: - по таблицам: для многих веществ имеются табличные данные, в кото-
рых приведены показатели преломления растворов с известной концентрацией.
При необходимости следует пользоваться интерполированием эксперименталь-
ных данных; - по рефрактометрическому фактору: концентрацию лекарственных
веществ рассчитывают по специальной формуле, используя табличные данные,
в которых приведены факторы показателей преломления F с известной весо-
объемной концентрацией:
- по градуировочному графику: график строят по растворам вещества из-
вестной концентрации. Измеряют показатель преломления анализируемого рас-
твора и на графике определяют концентрацию.
21
Рефрактометрическое определение концентрации растворов, содержащих один ингредиент
Наносят на призму 1 рефрактометра 2÷3 капли воды, убирают дисперсию
(радужная окраска границ раздела темного и светлого полей), винтами 2 и 3
подводят деление к разделу полей и определяют показатель преломления.
Затем призму тщательно протирают, наносят 2÷3 капли испытуемого раствора и определяют показатель преломления. Разность между показателями делят на фактор для данного препарата прописанной концентрации.
Если полученный результат значительно отличается от заданной концен-
трации, то следует разность показателей преломления разделить на фактор най-
денной концентрации.
Если концентрация исследуемого раствора неизвестна, то разделить на фактор 1%-го раствора данного лекарственного вещества, а затем уточнить ре-
зультаты, поделив разность на фактор найденной концентрации.
Концентрацию раствора в процентах (С) вычисляют по формуле:
С |
n n0 |
(2) |
|
F |
|||
|
|
где n - показатель преломления раствора, n0 - показатель преломления растворителя, F - фактор, равный величине прироста показателя преломления при увеличении концентрации на 1%.
Для расчетов неизвестной концентрации значение F берут из таблицы 1
приложения 1 для 1% -го раствора, а затем для полученной концентрации берут из этой таблицы соответствующие значение F и делают перерасчет (повторный расчет), в некоторых случаях уточнения повторяют.
Например, водный раствор гексаметилентетрамина имеет показатель пре-
ломления n = 1,3668, определяем по таблице (приложение 1) F1% = 0,00167. То-
гда |
С |
1,3668 1,333 |
20,24% . Делаем поправку: определяем по |
таблице |
|||
|
|||||||
|
|
|
0,00167 |
|
|
|
|
|
F20% |
= 0,0017, тогда после перерасчета получим: С |
1,3668 1,333 |
19,9% |
|||
|
0,0017 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
22 |
|
|
|
Лабораторная работа № 5
УСТРОЙСТВО И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕФРАКТОМЕТРА
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Познакомиться с принципом работы рефрактометра ИРФ, нау-
читься измерять показатель преломления окрашенных и неокрашенных раство-
ров с помощью рефрактометра, а также концентрацию сахара в растворах.
ЦЕЛЕВЫЕ ЗАДАЧИ:
Знать: сущность явлений преломления света, полного внутреннего отра-
жения; оптическую схему рефрактометра лабораторного; методику экспери-
мента; формулу для расчѐта дисперсии.
Уметь: настраивать рефрактометр для работы, определять цену деления шкалы прибора, правильно наносить исследуемые растворы на измерительную призму, определять значение показателя преломления исследуемой жидкости в проходящем и отраженном свете, находить концентрацию, по среднему значе-
нию показателя преломления рассчитывать величину дисперсии.
ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ: Рефрактометр ИРФ, колбы с растворами, пи-
петки, фильтровальная бумага.
ЗАДАНИЕ К РАБОТЕ И ПОРЯДОК ЕГО ВЫПОЛНЕНИЯ:
1. Используя описание прибора, изучить назначение и порядок выполнения из-
мерений показателя преломления с помощью рефрактометра.
2.Подготовить прибор к работе.
3.Зная показатель преломления дистиллированной воды (1,333), настроить рефрактометр с помощью регулировочного винта (если необходимо).
4.Измерить показатель преломления выданных жидкостей 3-4 раза с точностью до 0,0005.
5.Найти средние значения показателей преломления.
23
6. Определить показатель преломления окрашенной жидкости (выдаѐтся пре-
подавателем).
7. Результаты занести в таблицу.
nD |
H2O |
NaCl |
C6H12O6 |
С3Н5(ОН)3 |
С12Н22О11 |
окраш. |
|
||||||
вещ-во |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
nср |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
C % |
- |
- |
|
- |
|
- |
|
|
|
|
|
|
|
8. Оформить протокол и записать вывод.
24
Лабораторная работа № 6
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ РАСТВОРА МЕТОДОМ РЕФРАКТОМЕТРИИ
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Закрепить навык работы с рефрактометром. Научиться опреде-
лять концентрацию раствора по показателю преломления.
ЦЕЛЕВЫЕ ЗАДАЧИ:
Знать: методику приготовления растворов с различными концентрация-
ми, явление преломления света, полного внутреннего отражения; оптическую схему рефрактометра лабораторного; методику эксперимента.
Уметь: проводить взвешивание сухого вещества на аналитических весах,
отмеривать необходимый объѐм дистиллированной воды с помощью бюретки,
настраивать рефрактометр для работы, определять цену деления шкалы прибо-
ра, правильно наносить исследуемые растворы на измерительную призму, оп-
ределять значение показателя преломления исследуемой жидкости в проходя-
щем свете, строить график зависимости показателя преломления от концентра-
ции раствора, находить концентрацию неизвестного раствора, выданного пре-
подавателем.
ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ: Рефрактометр ИРФ (Карат), аналитические весы, разновесы, исследуемые вещества, шпатель, бюксы для взвешивания,
колбы для растворов, бюретка с дистиллированной водой, фильтровальная бу-
мага, пипетка.
ЗАДАНИЕ К РАБОТЕ И ПОРЯДОК ЕГО ВЫПОЛНЕНИЯ:
1. Приготовить серию растворов двух исследуемых веществ различной концен-
трации (от 1 до 10 %) по 7-10 мл каждого.
25
2.Для каждого из растворов каждого вещества измерить значение показателя преломления с помощью рефрактометра 3-4 раза. Найти средние значения.
3.Измерить 3-4 раза показатель преломления неизвестных (выданных препода-
вателем) растворов тех же веществ. Найти средние значения.
4. Результаты для каждого из веществ занести в таблицы 1 и 2 по образцу.
n c С1, % С2, % С3, % Сх, %
n1
n2
n3
nср
5. По полученным данным на миллиметровой бумаге построить графики зави-
симостей n1=f(С) и n2=f(С).
6.Графическим способом определить концентрации выданных преподавателем растворов.
7.Сделать вывод о проделанной работе.
Лабораторная работа № 7
ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ ЛЕКАРСТВЕННЫХ ВЕЩЕСТВ В РАСТВОРАХ ПО РЕФРАКТОМЕТРИЧЕСКОМУ
ФАКТОРУ
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: освоение методики измерения показателя преломления и опре-
деление концентрации лекарственных веществ в растворах по рефрактометри-
ческому фактору.
ЦЕЛЕВЫЕ ЗАДАЧИ:
знать: основные положения, формулы законов отражения и преломления, эф-
фекта полного внутреннего отражения; физический смысл абсолютного и отно-
сительного показателя преломления; расчетные формулы;
26
уметь: проводить измерения показателя преломления на рефрактометре КАРАТ-МТ; проводить вычисления концентраций растворов по рефрактомет-
рическому фактору.
ПРИБОРЫ И ПРИНАДЛЕЖНОСТИ: рефрактометры, осветитель, набор рас-
творов лекарственных веществ.
ЗАДАНИЕ К РАБОТЕ И ПОРЯДОК ЕГО ВЫПОЛНЕНИЯ:
1.Очистить поверхность измерительной призмы.
2.Записать температуру измерений по термометру рефрактометра.
3.Провести измерения показателя преломления для выданных растворов
(не менее пяти раз). Сделать поправку показателя преломления по формуле (1) (если температура отличается от 20 С) и определить концентрацию раствора по формуле (2).
4. Результаты измерений занести в таблицу:
Наименование |
Хлорид |
Магния |
Кальция |
Натрия |
раствора |
натрия |
сульфат |
хлорид |
сульфацил |
n1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
… |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т, С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n20 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С,% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
– |
– |
– |
|
|
|
|
|
|
% |
– |
– |
– |
|
|
|
|
|
|
5. Найти среднее арифметическое, вычислить абсолютную и относитель-
ную погрешности показателя преломления сульфацила натрия, используя фор-
27
мулы: |
n S |
|
|
t p f |
; оценка |
средней квадратической погрешности среднего |
|||||||||||
n |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ni |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
|
|||||||
арифметического S |
|
|
|
i 1 |
|
|
|
|
|
|
, где k - число измерений; t p f - коэффициент |
||||||
x |
k k |
1 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Стьюдента (определяется по таблице t0,95 4 4,604 для числа степеней свободы
f k 1 и уровня значимости р=0,95); % n 100% . Концентрацию определить
n
по таблице 5.
6. По итогам работы сделать выводы.
ВОПРОСЫ ДЛЯ КОНТРОЛЯ:
1. Явление преломления света.
2.Закон отражения света, определение показателя преломления, вытекающее из закона преломления света. Физический смысл показателя преломления.
3.Явление полного внутреннего отражения.
4.Дисперсия света в трѐхгранной призме.
5.Назначение и оптическая схема рефрактометра, порядок работы при выпол-
нении измерений. Шкала рефрактометра ИРФ.
6.Зависимость показателя преломления от различных величин.
7.Метод рефрактометрии.
8.Растворы двух разных веществ имеют одинаковые значения показателя пре-
ломления. Как доказать, что это растворы разных веществ?
9.Применение рефрактометрического метода в фармации.
10.Методика определения концентрации раствора по рефрактометрическому фактору.
28
Приложения
Факторы показателей преломления F некоторых растворов
с весообъемной концентрацией
Таблица 1
|
|
|
|
|
|
|
Наименование препарата |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Натрия |
хлорид |
Кальция |
хлорид |
гексагидрат( ) |
Кислотаас- |
корбиновая |
Анальгина |
гидрат |
Глюкоза |
безводная |
Магния |
сульфат |
- |
тетрамин |
Кислота |
борная |
С,% |
Гексаметилен |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
1 |
0,00170 |
0,00118 |
0,00160 |
0,00194 |
|
|
0,00096 |
0,00167 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
5 |
0,00167 |
0,00117 |
0,00159 |
0,00194 |
|
|
0,00095 |
0,00168 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
10 |
0,00164 |
0,00116 |
0,00157 |
0,00193 |
|
|
0,00093 |
0,00168 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
15 |
0,00160 |
0,00115 |
|
|
0,00193 |
0,00180 |
0,00092 |
0,00169 |
0,00067 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
20 |
0,00157 |
0,00114 |
|
|
0,00192 |
0,00090 |
0,00170 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
25 |
|
|
0,00113 |
|
|
|
|
|
|
0,00089 |
0,00170 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
30 |
|
|
0,00112 |
|
|
0,00191 |
|
|
0,00088 |
0,00171 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
40 |
|
|
0,00110 |
|
|
0,00190 |
|
|
0,00085 |
0,00172 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
50 |
|
|
0,00108 |
|
|
0,00189 |
|
|
0,00082 |
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
29
Таблица 2
Коэффициенты А и В для определения средней дисперсии при измерении nD в интервале 1,2÷1,7
nD |
А |
А×10-5 |
В |
В×10-5 |
1,200 |
0,02444 |
-6 |
0,03295 |
-1 |
1,210 |
0,02438 |
-6 |
0,03294 |
-2 |
1,220 |
0,02432 |
-6 |
0,03292 |
-3 |
1,230 |
0,02426 |
-6 |
0,03289 |
-5 |
1,240 |
0,02420 |
-6 |
0,03284 |
-7 |
1,250 |
0,02414 |
-6 |
0,03277 |
-8 |
1,260 |
0.02408 |
-5 |
0,03269 |
-9 |
1,270 |
0,02403 |
-6 |
0,03260 |
-11 |
1,280 |
0,02397 |
-5 |
0,03249 |
-13 |
1,290 |
0,02392 |
-5 |
0,03236 |
-14 |
1,300 |
0,02387 |
-5 |
0,03222 |
-15 |
1,310 |
0,02382 |
-5 |
0,03207 |
-17 |
1,320 |
0,02377 |
-4 |
0,03190 |
-19 |
1,330 |
0.02373 |
-5 |
0,03171 |
-20 |
1,340 |
0,02368 |
-4 |
0,03151 |
-21 |
1,350 |
0.02364 |
-4 |
0,03130 |
-23 |
1,360 |
0,02360 |
-4 |
0,03107 |
-25 |
1,370 |
0,02356 |
-4 |
0,03082 |
-26 |
1,380 |
0,02352 |
-4 |
0,03056 |
-27 |
1,390 |
0,02348 |
-3 |
0,03029 |
-29 |
1,400 |
0,02345 |
-3 |
0,03000 |
-31 |
1,410 |
0,02342 |
-4 |
0,02969 |
-32 |
1,420 |
0,02338 |
-2 |
0,02937 |
-34 |
1,430 |
0,02336 |
-3 |
0,02903 |
-36 |
1,440 |
0,02333 |
-3 |
0,02861 |
-38 |
1,450 |
0,02330 |
-3 |
0,02829 |
-39 |
1,460 |
0,02328 |
-2 |
0.02790 |
-41 |
1,470 |
0,02326 |
-2 |
0,02749 |
-43 |
1,480 |
0,02324 |
-2 |
0,02706 |
-45 |
1,490 |
0,02323 |
-1 |
0,02662 |
-47 |
1,500 |
0,02321 |
-2 |
0,02615 |
-49 |
1,510 |
0.02320 |
-1 |
0.02566 |
-51 |
1,520 |
0,02320 |
0 |
0,02515 |
-53 |
1,530 |
0,02319 |
-1 |
0,02462 |
-55 |
1,540 |
0.02319 |
0 |
0,02407 |
-58 |
1,550 |
0.02320 |
+1 |
0.02349 |
-60 |
1,560 |
0.02320 |
0 |
0,02289 |
-64 |
1,570 |
0.02321 |
+1 |
0,02225 |
-66 |
|
|
30 |
|
|