Рефрактометрия и ее применение в фарм анализе

Рефрактометрия является одним из самых простых инструментальных методов анализа.

Метод основан на преломлении световых лучей на границе раздела двух различных оптических сред

Способность преломления – это одно из основных физических свойств. При прохождении луча света из одной среды в другую на границе раздела этих сред луч преломляется, то есть изменяет свое первоначальное направление.

Согласно закона преломления света, абсолютным показателем преломления называют отношение скорости распространения света в вакууме к скорости распространения света в исследуемом веществе.

Относительным показателем преломления (n) второго вещества по отношению к первому называют отношение синуса угла падения света к синусу угла преломления для данной длины волны и есть величина постоянная.

Кроме того, n равен отношению скорости распространения света в воздухе к скорости распространения света в исследуемом веществе.

(v₁ и v₂):

n = sin α / sin β = v₁ / v₂

n является безразмерной постоянной, величина которой зависит от ряда факторов:

1. природы вещества

2. длины волны света: зависимость от длины волны объясняется разложением (дисперсией) белого света при прохождении через призму. В рефрактометрии измерение проводят при λ_D=589,3 нм (соответствует желтой линии в спектре натрия). На практике измерение ведут при дневном свете. Рефрактометр снабжен устройством, который компенсирует дисперсию света

3. температуры: измерение проводят при 20^◦С. Повышение температуры приводит к уменьшению n.

При понижении или повышении температуры на 1°С показатель преломления всегда изменяется на 0,0002 (эмпирически установленный коэффициент).

Показатель преломления, с учетом поправки на температуру, рассчитывают по следующей формуле:

- показатель преломления при 20 °С;

- показатель преломления при температуре измерения t;

t - температура, при которой измеряют показатель преломления.

4. для растворов показатель зависит от концентрации веществ и природы растворителя:

n_x = n_o + C_%*F отсюда выводим концентрацию:

C_% = (n_x – n_o)/F

где: n_x – удельный показатель преломления раствора

n_о – удельный показатель преломления растворителя; n_воды=1,3330

F – фактор показателя преломления (рефрактометрический фактор) – величина прироста показателя преломления при увеличении концентрации на 1%. Определяется экспериментально и заносится в таблицы.

Концентрация по этой формуле получается в % ном выражении (грамм вещества в 100 мл раствора).

Области применения рефрактометрии в фарм анализе:

3. установление подлинности веществ (сиропы, масла, жидкие ЛВ)

4. определение чистоты

5. определение концентрации вещества в растворах

Способы расчета концентрации:

• по калибровочному графику – строят график зависимости показателя преломления от концентрации вещества в растворе, используя серию стандартных разведений (5-10)

• с помощью фактора по формуле (см. выше формулу),

в т.ч. в сочетании с титриметрическими методами

C_% = n_x – ( n_o + С₁ * F₁ + С₂ * F₂ )/F

С₁, С₂ – процентные концентрации растворов лекарственных веществ, найденных химическими методами;

F₁, F₂ – факторы растворов лекарственных веществ, определенных химическими методами для найденных концентраций;

• с использованием рефрактометрических таблиц (метод интерполяции). Таблицы (ГФ, инструкции, справочники) показывают соответствие показателя преломления и концентрации и значения рефрактометрических факторов.

Значение показателя преломления n в этих таблицах приводится до третьего знака, уточнение до четвертого делают с помощью метода интерполяции по формуле

Х% =	(nх - nближн в таблице)*∆Стабл	+ С%табл
	∆nтабл

Например,

n_x = 1,3444 исследуемого раствора в таблице между

1,3440, соответствует концентрация 6,45%

1,3450, соответствует концентрация 6,85%

∆nт_абл =1,3450 - 1,3440 = 0,001,

∆С_табл = 6,85% - 6,45% = 0,4

С_{% ближ в табл}= 6,45% при n = 1,3440

Х_% = (1,3444 - 1,3440) · 0,4 + 6,45% = 6,61%

0,001

Например, Измеренный показатель преломления раствора кальция хлорида 1,3442. Ближайшие табличные значения:

1,3434, которому соответствует концентрация 9%;

1,3445, которому соответствует концентрация 10%.

Способ 1. Из большего показателя преломления вычитают меньший (1,3445 - 1,3434 = 0,0011), их разность соответствует разности концентраций (10 – 9 = 1%).

Разность ближайшего табличного значения и найденного показателя преломления 1,3445-1,3442=0,0003 соответствует х %.

Составляют пропорцию:

0,0011 – 1%

0,0003 – х x = 0,27%.

Из соответствующего табличного значения концентрации (10%) вычитаем полученное значение «х».

Концентрация исследуемого раствора составит: 10-0,27=9,73%

Способ 2. Если находить разность между меньшим табличным значением «n» и полученным «n», то «х» прибавляют к соответствующему табличному значению концентрации.

Разность между табличным значением для 9% раствора и найденным показателем преломления: 1,3442-1,3434=0,0008

Составляют пропорцию:

0,0011 – 1%

0,0008 – х x = 0,73%.

Концентрация исследуемого раствора получается та же самая: 9+0,73=9,73%.

Достоинства метода:

• предельная простота измерений

• минимальный расход исследуемого вещества и времени (быстрота)

Недостатки:

• невысокая чувствительность метода. Рекомендуемая для анализа концентрация должна составлять не менее 3-5%.

На практике применяются рефрактометры различных систем: лабораторный-РЛ, универсальный - РЛУ и др. Диапазон измеряемых показателей преломления при измерении в проходящем свете составляет 1,3-1,7. Точность измерения показателя преломления должна быть ниже ±2-10 ^-4.

Рекомендуемая для анализа минимальная концентрация раствора методом рефрактометрии не менее 3-5%