Gosudarstvennaya_farmakopeya_RB

Рефрактометры обычно определяют критический угол. В таких приборах главной частью является призма с известным показателем преломления, которая контактирует с анализируемой жидкостью.

Для калибровки приборов используют эталонные вещества, обозначенные в Табл. 2.2.6.-1. Значение показателя преломления каждой эталонной жидкости обозначается на этикетке. Градуировка приборов проводится по эталонным жидкостям, прилагаемым к приборам, или дистиллированной воде, для которой nD20

= 1,3330 ( n / t = -0,000085).

При использовании белого света рефрактометры должны быть оборудованы компенсационной системой. Прибор должен давать показания с точностью как минимум до третьего десятичного знака и обеспечивать возможность проведения операций при заданной температуре. Цена деления термометра не должна превышать 0,5оС.

2.2.7. ОПТИЧЕСКОЕ ВРАЩЕНИЕ

Оптическое вращение – это свойство вещества вращать плоскость поляризации поляризованного света.

Оптическое вращение считается положительным (+) для правовращающих веществ (то есть тех, которые вращают плоскость поляризации по часовой стрелке) и отрицательным (-) для левовращающих веществ.

Удельное оптическое вращение [αm ]tλ , выраженное в радианах (рад),

представляет собой вращение, вызванное слоем жидкости или раствора толщиной 1 метр, содержащим 1 килограмм оптически активного вещества в 1 метре

кубическом при прохождении через него поляризованного света с длиной волны λ

при температуре t. Для практических целей удельное оптическое вращение [αm ]tλ

обычно выражают в миллирадианметрах квадратных на килограмм (мрад . м2 . кг-1). Угол оптического вращения жидких веществ представляет собой угол вращения α плоскости поляризации, выраженный в градусах (о), при длине волны линии D спектра натрия (λ = 589,3 нм), измеренный при температуре 20оС в толщине слоя 1 дециметр. Для растворов способ приготовления указывают в

частной статье.

Удельное оптическое вращение [α ]20D жидкости представляет собой угол

вращения α плоскости поляризации, выраженный в градусах (о), при длине волны

линии D спектра натрия (λ = 589,3 нм), измеренный при температуре 20оС,

рассчитанный для толщины слоя 1 дециметр испытуемого вещества и деленный на плотность, выраженную в граммах на кубический сантиметр.

Удельное оптическое вращение[α ]20D вещества в растворе представляет

собой угол вращения α плоскости поляризации, выраженный в градусах (о), при

длине волны линии D спектра натрия (λ = 589,3 нм), измеренный при температуре

20оС в растворе испытуемого вещества, и рассчитанный для слоя 1 дециметр в пересчете на содержание 1 грамма вещества в 1 миллилитре раствора. Для

удельного вращения вещества в растворе всегда указывают используемый растворитель и концентрацию раствора. Удельное оптическое вращение выражают

в градус-миллилитрах на дециметр-грамм [ (о) . мл . дм-1 . г-1 ].

Пересчет удельного вращения в единицах по Международной Системе в единицы, используемые Фармакопеей, проводят по формуле:

[αm ]tλ = [αm ]tλ × 0,1745

В отдельных случаях, указанных в частной статье, угол вращения может быть измерен при температурах, отличных от 20оС, и при других длинах волн.

Используемый поляриметр должен обеспечивать измерения с точностью до 0.01о. Шкалу обычно проверяют при помощи сертифицированных кварцевых пластинок. Линейность шкалы может быть проверена при помощи растворов сахарозы.

Методика. Определяют ноль поляриметра и угол вращения плоскости поляризации при длине волны линии D спектра натрия (λ = 589.3 нм) при температуре (20+0.5)оС. Измерения оптического вращения могут проводиться при других температурах только в тех случаях, если в частной статье указан способ учета температуры. Определяют ноль прибора с закрытой трубкой; для жидкостей – с пустой трубкой; для растворов твердых веществ – с трубкой, заполненной соответствующим растворителем. Проводят не менее 5 измерений и рассчитывают среднее значение.

Удельное оптическое вращение вычисляют по формулам, обозначая правое и левое вращение соответственно (+) и (-).

Для жидкостей:

Для веществ в растворе:

где:

с – концентрация вещества в растворе, в г/л.

Содержание с или с’ растворенного вещества, в г/л или процентах (м/м) соответственно, рассчитывают по формулам:

где:

α – угол вращения, измеренный при температуре 20+0,5оС, в градусах; l – длина поляриметрической трубки, в дециметрах;

p20 – плотность при температуре 20оС, в граммах на кубический сантиметр. В фармакопейном анализе плотность заменяют относительной плотностью.

2.2.8.ВЯЗКОСТЬ

#Вязкость (внутреннее трение) – свойство текучих тел оказывать

сопротивление передвижению одной их части относительно другой.

#Текучие тела могут иметь ньютоновский тип течения. Ньютоновскими жидкостями называют системы, вязкость которых не зависит от напряжения сдвига и является постоянной величиной в соответствии с законом Ньютона.

#Неньютоновские жидкости не попадают под действие закона Ньютона, так как их вязкость зависит от напряжения сдвига.

#Для ньютоновских жидкостей различают динамическую, кинематическую, относительную, удельную, приведенную и характеристическую вязкости. Для неньютоновских жидкостей характерна, главным образом, структурная вязкость.

Динамическая вязкость или коэффициент вязкости η – это тангенциальная сила, приходящаяся на единицу поверхности, которая также называется

напряжением сдвига τ , выраженная в паскалях (Па), которую необходимо приложить для того, чтобы переместить слой жидкости площадью 1 м2 со скоростью

(v)1 метр в секунду (м.с-1), находящийся на расстоянии (х) 1 метр относительно другого слоя, параллельно площади скольжения.

Величина dv/dx представляет собой градиент скорости и обусловливает

скорость сдвига D, выраженную в обратных секундах (с-1), таким образом:η = τ : D .

Единицей динамической вязкости является паскаль-секунда (Па.с). Чаще всего используется дольная единица - миллипаскаль-секунда (мПа.с).

Кинематическая вязкость ν, выраженная в метрах квадратных в секунду (м2.с-1), рассматривается как отношение величины динамической вязкости η к плотности жидкости p, выраженной в килограммах на метр кубический (кг.м3), измеренной при той же температуре: v = η : ρ .

Кинематическую вязкость обычно выражают в миллиметрах квадратных на секунду (мм2.с-1).

#Структурная (эффективная или кажущаяся) вязкость – вязкость при данном напряжении сдвига. В ряде случаев необходимо определить вязкость одной жидкости относительно другой – относительную вязкость ηотн.

#Часто используют удельную вязкость ηуд , показывающую, какой вклад в вязкость раствора вносит присутствие в нем растворенного вещества:

где:

η – вязкость раствора; ηо – вязкость растворителя.

# Удельную вязкость, отнесенную к единице концентрации раствора,

называют приведенной вязкостью ηприв:

ηприв = ηсуд ,

где с – концентрация раствора.

# Для растворов полимеров вязкость является функцией молекулярных масс, формы, размеров и гибкости макромолекул. Чтобы определить структурные характеристики полимеров, приведенную вязкость экстраполируют к нулевой концентрации. В таком случае вводится понятие характеристической вязкости [η]:

#Характеристическая вязкость выражается в единицах, обратных единицам

концентрации.

#Для определения вязкости ньютоновских жидкостей можно использовать капилярный вискозиметр; для определения вязкости как ньютоновских, так и неньютоновских жидкостей можно использовать ротационный вискозиметр.

Допускается использование и других вискозиметров с учетом, что точность и правильность измерений будут не худшими, чем на примере использования вискозиметров, описанных ниже.

2.2.9. МЕТОД КАПИЛЛЯРНОЙ ВИСКОЗИМЕТРИИ

Определение вязкости проводят, используя подходящий капиллярный вискозиметр, при температуре (20+0,1)оС, если не указана другая температура в частной статье. Время вытекания от одной отметки вискозиметра до другой измеряется секундомером с точностью до одной пятой секунды. Полученные данные годятся при условии, что результаты двух последовательных измерений отличаются не более, чем на 1%.

Время вытекания испытуемой жидкости определяют как среднее не менее трех измерений.

Динамическую вязкость η, выраженную в милипаскальсекундах (мПа . с), вычисляют по формуле:

η = kpt,

где:

k – постоянная вискозиметра, в миллиметрах квадратных на секунду в квадрате

(мм2 . с-2);

p – плотность испытуемой жидкости, в миллиграммах на миллиметр кубический (мг

. мм-3), полученная умножением относительной плотности ( d2020 ) на 0,9982; t – время вытекания испытуемой жидкости, в секундах (с).

Постоянную k определяют с использованием соответствующей фармакопейной жидкости для калибровки вискозиметров.

Кинематическую вязкость, выраженную в миллиметрах квадратных на секунду (мм2 . с-1) вычисляют по формуле:

v = kt

Определение вязкости может проводиться при помощи прибора (предложен Международной организацией по стандартизации), характеристики которого представлены на Рис.2.2.9.-1 и в Табл. 2.2.9.-1.

Рисунок 2.2.9.-1. Вискозиметр с висячим уровнем. Размер представлен в миллиметрах.

Таблица 2.2.9.-1

Минимальное время вытекания может быть 350 с на примере размера 1 и 200 с – в остальных примерах

Методика. Испытуемую жидкость, имеющую температуру 20оС, если в частной статье не обозначена другая температура, заливают в вискозиметр через трубку (L) в таком количестве, чтобы заполнить расширение (А), но при этом уровень жидкости в расширении (В) должен остаться ниже выхода к

вентиляционной трубке (М). Вискозиметр в вертикальном положении погружают в водяную баню при температуре (20+0,1)оС, если в частной статье не указана другая температура, удерживая его в этом положении не менее 30 минут для установления температурного равновесия. Трубку (М) закрывают и повышают уровень жидкости в трубке (N) таким образом, чтобы она находилась примерно на 8 мм выше метки (Е). Удерживают жидкость на этом уровне, закрыв трубку (N) и

открыв трубку (М). Затем открывают трубку (N) и измеряют время, за которое уровень жидкости снизится от метки (Е) до метки (F), секундомером с точностью до одной пятой секунды.

#Работа с прибором, описанным выше, допускает использование вискозиметров капиллярных стеклянных с висячим уровнем (например вискозиметры капиллярные стеклянные типа ВПЖ-1), параметры которого аналогичны к приведенному на Рис.1. Вязкость измеряют в соответствии с инструкцией по применению вискозиметра.

#Для определения относительной вязкости жидкости измеряют время tоср вытекания между верхней и нижней отметкой вискозиметра той жидкости,

относительно которой проводят измерение ηотн . Затем в том же чистом и сухом вискозиметре при тех же условиях определяют время вытекания tср исследуемой жидкости.

#Одновременно измеряют плотность жидкостей, которые изучаются,

пикнометром (pо и p) при той же температуре, при которой определяют вязкость, и вычисляют относительную вязкость по формуле:

# Для определения характеристической вязкости готовят не меньше пяти исследуемых растворов разной концентрации. При этом должно выполняться условие возможности линейной экстраполяции приведенной вязкости к нулевой концентрации, то есть нужно выбирать минимальные концентрации раствора в пределах чувствительности и точности метода измерения. Для каждой концентрации раствора определяют tср и рассчитывают приведенную вязкость. Затем строят зависимость ηприв от концентрации с и графически или линейным методом наименьших квадратов экстраполируют приведенную вязкость к нулевой концентрации, то есть находят характеристическую вязкость.

2.2.10. МЕТОД РОТАЦИОННОЙ ВИСКОЗИМЕТРИИ

Принцип действия чаще всего используемых ротационных вискозиметров лежит в измерении силы сдвига в жидкой среде, расположенной между двумя коаксиальными цилиндрами, один из которых вращается двигателем, а второй приводится во вращение первым. Вязкость (структурная, эффективная или кажущаяся) характеризуется углом (М), на который поворачивается второй цилиндр; этот угол пропорционален моменту силы, выраженному в ньютон-метрах

(Н.м.).

В случае ламинарного потока динамическую вязкость η, выраженную в паскаль-секундах (Па . с), вычисляют по формуле:

где:

h – глубина погружения второго цилинда в жидкую среду, в метрах; RA – радиус меньшего из цилиндров, в метрах;

RB – радиус большего из цилиндров, в метрах; ω – угловая скорость, в радианах в секунду.

Постоянная вискозиметра k может быть определена при разных скоростях вращения с использованием фармакопейных жидкостей для калибровки вискозиметров. К промышленным вискозиметрам прилагается таблица со

значениями постоянных (k) вискозиметров в зависимости от площади поверхности цилиндров и скорости их вращения.

При этом вязкость рассчитывается по формуле:

η = k Mω

Методика. Вязкость измеряется в соответствии с инструкцией по применению ротационного вискозиметра. Температуру, при которой измеряют вязкость, указывают в частной статье. Для псевдопластичных и других неньютоновских систем в частной статье определяют тип вискозиметра и угловую скорость или скорость сдвига, при которой осуществляются измерения. Если невозможно получить точное значение указанной скорости, измерения проводят при несколько большей или несколько меньшей скоростях. Полученные результаты интерполируют.

# Допускается использование других типов ротационных вискозиметров с коаксиальными цилиндрами, в которых вращается лишь один цилиндр.

2.2.11. ТЕМПЕРАТУРНЫЕ ПРЕДЕЛЫ ПЕРЕГОНКИ

Температурные пределы перегонки представляют собой интервал

температур, приведенных к давлению 101,3 кПа (760 мм рт. ст.), в пределах которого перегоняется жидкость или некоторая ее фракция в определенных условиях.

Прибор. Прибор (Рис. 2.2.11.-1) состоит из перегонной колбы (А), прямого холодильника (В), присоединенного к колбе с видимой стороны, и вставной трубки (алонжа) (С), присоединенной к концу холодильника. В горловину колбы помещают термометр таким образом, чтобы конец ртутного резервуара находился на 5 мм ниже от нижнего края отводной трубки перегонной колбы. Используют термометр с диапазоном шкалы близкой 50оС с ценой деления 0,2 оС. Во время определения колбу, включая и горловину, предохраняют от охлаждения подходящим экраном.

Рисунок 2.2.11.-1. Прибор для определения температурных пределов перегонки.

Размер представлен в миллиметрах.

Методика. 50,0 мл испытуемой жидкости и несколько кусочков пористого

материала помещают в колбу (А). Для жидкостей, кипящих при температуре ниже 150 оС, применяют охлаждение циркулирующей водой. Колбу нагревают таким образом, чтобы быстро достичь кипения, и отмечают температуру, при которой в цилиндр поступают первые капли отгона. Устанавливают нагревание, которое обеспечивает перегонку от 2 до 3 мл в минуту и отмечают температуру, при которой

вся жидкость или некоторая ее фракция, объем которой измеряют при температуре 20оС, отогнаны. Отгон собирают в цилинд вместимостью 50 мл с ценой деления 1 мл.

Вносят поправку в наблюдаемую температуру для приведения к нормальному давлению по формуле:

t1 = t2 + k(101,3 − b),

где:

t1 – исправленная температура, в градусах Цельсия;

t2 – наблюдаемая температура при давлении b, в градусах Цельсия; k – поправочный коэффициент в соответствии с Таблицей 2.2.11.-1; b – барометрическое давление во время перегонки, в килопаскалях.

2.2.12. ТЕМПЕРАТУРА КИПЕНИЯ

Точкой кипения называется скорректированная температура, при которой давление паров жидкости равно 101,3 кПа.

Прибор. В данном случае используется прибор, что и для определения пределов перегонки, за исключением того, что термометр вводится в горло колбы таким образом, чтобы нижний конец ртутной части термометра был на уровне нижнего конца горла перегонной колбы и, чтобы сама колба располагалась на пластине из изолирующего материала со сквозными отверстиями 35 мм.

Методика. 20,0 мл испытуемой жидкости и несколько кусочков пористого материала помещают в колбу (А). Нагревают колбу таким образом, чтобы быстро наступило кипение, и записывают температуру, при которой жидкость начинает вытекать из бокового отвода в конденсатор.

Вносят поправку в наблюдаемую температуру для приведения к нормальному давлению по формуле:

t1 = t2 + k(101,3 − b),

где:

t1 – исправленная температура, в градусах Цельсия;

t2 - наблюдаемая температура при давлении b, в градусах Цельсия; k – поправочный коэффициент в соответствии с Табл.2.2.11.-1;

b – барометрическое давление во время перегонки, в килопаскалях.

2.2.13. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВОДЫ МЕТОДОМ ОТГОНКИ

Прибор (Рис.2.2.13.-1) состоит из стеклянной круглодонной колбы (А), соединенной трубкой (D) с цилиндричной трубкой (В), снабженной градуированным приемником (Е) и обратным холодильником (С). Цена деления приемника (Е) 0.1 мл. Для соответствующего нагревания целесообразно использовать электрический нагреватель с реостатом или масляную (# песчаную) баню. Верхняя часть колбы и

соединительная трубка могут быть покрыты теплоизоляцией.

Рисунок 2.2.13.-1. Прибор для определения воды методом отгона.

Размеры представлены в миллиметрах.

Методика. Приемник и холодильник прибора очищают, промывают водой и высушивают.

200 мл толуола Р и около 2 мл воды Р помещают в сухую колбу и отгоняют в течение 2 часов. Колбу оставляют для охлаждения в течение 30 мин и записывают объем воды с точностью до 0,05 мл. В колбу помещают количество вещества, отвешенного с точностью до 1%, которое содержит приблизительно от 2 до 3 мл воды. Если вещество имеет пастоподобную консистенцию, его взвешивают на кусочке металической фольги. В колбу вносят несколько кусочков пористого материала и осторожно нагревают в течение 15 мин. Когда толуол начнет кипеть, отгоняют со скоростью около двух капель в секунду, пока большая часть воды не отгонится, а затем увеличивают скорость отгонки до четырех капель в секунду.

# Кипячение прекращают, когда объем воды в приемнике перестанет увеличиваться и верхний слой растворителя в приемнике станет прозрачным.

Когда вода отгонится полностью, внутреннюю трубку холодильника промывают толуолом Р. Нагревание продолжают еще 5 мин, затем нагреватель убирают, дают приемнику охладиться до комнатной температуры и стряхивают все капли воды, которые находятся на стенках приемника. После полного разделения воды и толуола записывают объем воды и определяют ее процентное содержание в веществе по формуле:

100(n2 − n1 ) , m

где:

m – масса испытуемого вещества, в граммах;

n1 – объем воды, определенный при первом отгоне, в миллилитрах;

n2 – общий объем отогнанной воды, определенный в обоих отгонах, в миллилитрах;

2.2.14. ТЕМПЕРАТУРА ПЛАВЛЕНИЯ – КАПИЛЛЯРНЫЙ МЕТОД

Температура плавления, определенная капиллярным методом, представляет собой температуру, при которой последняя твердая частичка уплотненного столбика вещества в капиллярной трубке переходит в жидкую фазу.

#Весь процесс плавления протекает в течение определенного промежутка времени и определенного интервала температур: начало плавления – появление первой капли жидкости и конец плавления (температура плавления) – полный

переходо вещества в жидкое состояние. Этот интервал температур, не должен превышать 2оС, если нет других указаний в частной статье.

#Целый ряд органических соединений при плавлении разлагается (происходит резкое изменение внешнего вида вещества, например вспенивание). Такую температуру называют температурой разложения. Она в значительной мере зависит от скорости нагрева, поэтому при определении температуры разложения в частных статьях указывают скорость нагрева.

#Капиллярный метод применяют для определения температуры плавления твердых веществ, легко превращаемых в порошок.

Если нет других указаний в частной статье, тот же прибор и методику применяют для определения других показателей, таких как образование мениска, диапазона плавления или температуры разложения, характеризующих поведение вещества при плавлении.

Прибор. Составными частями прибора являются:

- стеклянный сосуд (# круглодонная колба из термостойкого стекла емкостью 100-150 мл, длина горла – 20 см и диаметр горла – 3-4 см), содержащий жидкость (например, воду, вазелиновое или силиконовое масло), используемый в качестве бани и оснащенный подходящим устройством для нагрева;

- # пробирка из термостойкого стекла, вставленная в стеклянный сосуд (колбу) и отстоящая от дна сосуда (колбы) на расстоянии 1 см; диаметр пробирки –

2-2,5 см.

- устройство для перемешивания, обеспечивающее одинаковую температуру

внутри бани; - термометр с меткой погружения и ценой деления не более 0,5оС. Разность

между верхним и нижним делениями термометра в области измеряемой температуры – не более 100оС;

- запаянные с одного конца капиллярные трубки из безщелочного прочного стекла, диаметром от 0,9 мм до 1,1 мм и толщиной стенок от 0,10 мм до 0,15 мм.

#Во время определения температуры плавления ни колба, ни пробирка не должны быть закрыты герметически.

Методика. Если нет других указаний в частной статье, тонкоизмельченное в порошок вещество сушат в вакууме (статья2.2.32., способ b) над силикагелем безводным Р в течение 24 часов. Достаточное количество вещества помещают в капиллярную трубку до получения уплотненного столбика высотой от 4 мм до 6 мм. Необходимое уплотнение вещества при заполнении капиллярной трубки можно получить, если ее несколько раз бросить запаянным концом вниз в стеклянную трубку длиной не мене 1,0 метра, поставленную вертикально на твердую поверхность. # Во внутреннюю пробирку прибора помещают термометр так, чтобы конец его отстоял от дна пробирки на 1 см.

Повышают температуру бани приблизительно на 10оС ниже предполагаемой температуры плавления и затем продолжают нагревание со скоростью около 1оС в минуту. Когда температура достигнет значения на 5оС ниже предполагаемой температуры плавления, помещают капиллярную трубку с веществом в прибор, # опуская ее на нитке или другим каким-либо способом, например, быстро вынув термометр, прикрепляют к нему капилярную трубку с веществом с помощью

резинового колечка или тонкой проволоки и снова вносят в прибор. Нагревание регулируют так, чтобы к моменту плавления была достигнута необходимая скорость подъема температуры для веществ, устойчивых при нагревании:

0,5–1о в минуту – при определении температуры плавления ниже 100оС;

1–1,5о в минуту – при определении температуры плавления от 100оС до

150оС;