Расчеты при титровании

Концентрацию индивидуального лекарственного вещества рассчитывают в процентах. Концентрацию ингредиента в смеси или его содержание рассчитывают в тех единицах, в каких данный ингредиент выписан в прописи.

1. При прямом титровании концентрацию индивидуального лекарственного вещества или ингредиентов смеси в процентах (в жидких лекарственных формах, мазях, порошках) рассчитывают но формуле:

 

                                                                (1)

где  – концентрация определяемого вещества, %;

V – объем титрованного раствора, мл;

К – коэффициент поправки на титрованный раствор;

Т – титр по определяемому веществу (титриметрический фактор пересчета);

а – масса (г) или объем (мл) анализируемого лекарственного вещества или масса (объем) лекарственной смеси.

Содержание ингредиентов лекарственной смеси в граммах (в жидких лекарственных формах, порошках, мазях) рассчитывают по формулам:

 

                                                             (2)

                                                            (3)

где X – масса определяемого лекарственного вещества, г;

V – объем титрованного раствора, мл;

 – объем жидкой лекарственной формы по прописи, мл;

 – общая масса порошка, мази по прописи, г;

а – объем (мл) или масса (г) лекарственной формы, отобранные для анализа;

К – поправочный коэффициент.

 

Если при анализе порошка или жидкой лекарственной формы предварительно делали разведение и для титрования использовали часть полученного разведения (А), то концентрацию определяемого вещества в процентах рассчитывают по формуле;

 

                                                               (4)

где В – объем мерной колбы, мл;

А – объем разведенного раствора, отобранный для титрования (аликвотная доля), мл. Остальные обозначения – см. формулу (3).

При необходимости выразить содержание анализируемого вещества в граммах в числитель вместо цифры 100 подставляют величину общей массы (, г) или объема (, мл) лекарственной формы:

 

                                                       (5)

                                                      (6)

 

2. При обратном титровании (или титровании по избытку) концентрацию ингредиентов в процентах (в жидких лекарственных формах, мазях, порошках) рассчитывают по формуле;

 

                                                (7)

где  – объем 1-го титранта, взятого в избытке, мл;

 – коэффициент поправки на 1-й титрованный раствор;

 – объем 2-го титранта, затраченного на титрование избытка 1-го титрованного раствора, мл;

 – коэффициент поправки на 2-й титрованный раствор. Остальные обозначения – см. формулу (1).

Содержание ингредиентов в граммах (в жидких лекарственных формах, порошках, мазях) рассчитывают по формулам:

 

                                          (8)

                                         (9)

где  – объем жидкой лекарственной формы по прописи, мл;

 – общая масса порошка, мази по прописи, г. Остальные обозначения – см. формулу (7).

В экспресс-анализе иногда проводят контрольный (холостой) опыт при прямом и обратном способах титрования. Контрольный опыт в случае прямого титрования проводят при:

- алкалиметрическом титровании веществ в мазях (контрольный опыт проводится с мазевой основой, обладающей собственной кислотностью);

- алкалиметрическом титровании с использованием растворителей, обладающих кислотными свойствами (спирт, ацетон);

- комплексонометрическом титровании в малых количествах солей   0,01 М раствором трилона Б;

- нитритометрическом определении малых количеств лекарственных веществ 0,02 М раствором натрия нитрита с использованием внутренних индикаторов.

В приведенных примерах концентрацию определяемого вещества в процентах и в граммах вычисляют с учетом контрольного опыта по формулам:

 

                                                  (10)

                                           (11)

где  – объем титрованного раствора, израсходованный на титрование определяемого вещества, мл;

 – объем титрованного раствора, израсходованный на титрование контрольного опыта, мл;

 – масса порошка или мази, г. Остальные обозначения – см. формулы (1) и (3).

При прямом ацидиметрическом титровании некоторых лекарственных веществ контрольный опыт проводится с целью сравнения перехода окраски индикатора в точке эквивалентности в анализируемом и контрольном растворах. В этом случае количество титрованного раствора, израсходованное на титрование в контрольном опыте, при расчетах не учитывается.

В экспресс-анализе проводить контрольный опыт в случае обратного титрования необходимо при:

- йодометрическом определении некоторых лекарственных веществ;

- броматометрическом определении препаратов группы фенолов;

- при йодхлорметрическом определении метилурацила, этакридина лактата;

- перманганатометрическом определении натрия нитрита.

Концентрацию определяемого вещества в процентах и в граммах вычисляют с учетом контрольного опыта по формулам:

                                                  (12)

                                           (13)

где  – объем 2-го титранта, пошедший на титрование контрольного опыта, мл;

 – объем 2-го титранта, пошедший на титрование основного опыта, мл;

 – масса порошка или мази, г. Остальные обозначения – см. формулы (1) и (3).

Кроме того, контрольный опыт ставят, если необходимо отфильтровать осадок и титровать избыток раствора в аликвотной части фильтрата. В этом случае расчет ведут по формулам:

                                        (14)

                              (15)

где В – объем мерной колбы, мл;

А – объем фильтрата, взятого на титрование, мл. Остальные обозначения – см. формулы (12) и (13).

 

3. При косвенном (заместительном) титровании расчет ведут, как при прямом титровании, но титриметрический фактор пересчета определяют не по титруемому заместителю, а по определяемому веществу. Например, при пропускании через катионитную колонку натрия цитрата образуется эквивалентное количество лимонной кислоты, которую титруют стандартным раствором натрия гидроксида. При расчете титр определяют по натрия цитрату, а не по лимонной кислоте.

 

f = 1/3, M f (цитрата) = 86 г/моль.

В расчетную формулу титра по определяемому веществу подставляют молярную массу эквивалента натрия цитрата и концентрацию натрия гидроксида.

,

.

 

4. При определении по разности лекарственные вещества титруют суммарно общим для них методом, а затем один из компонентов анализируют другим методом, при котором второй компонент не мешает определению. Вычисление по разности включает несколько вариантов в зависимости от типа протекающих реакций.

Если при титровании разными методами М (1/z) анализируемых веществ не меняются, то объем титрованного раствора (V₁), пошедший на титрование вещества, определяемого по разности, рассчитывают по алгебраической разности между объемом, затраченным на титрование суммы веществ (V_c), и объемам другого титрованного раствора (V₂), израсходованного на титрование второго вещества:

 

,                                                                    (16)

 

Такой расчет справедлив, если при титровании использовали одинаковые массы (объемы) лекарственной смеси и одинаковые концентрации титрованных растворов.

Соответственно содержание ингредиентов рассчитывают по формуле:

 

                                         (17)

где  - объем титрованного раствора, израсходованного на сумму ингредиентов, мл;

 - объем титрованного раствора, израсходованного на определение одного из ингредиентов суммы, мл;

- поправочные коэффициенты титрованных растворов;

Т – титр по определяемому веществу;

 - общая масса (г) или объем (мл) лекарственной формы;

a - точная навеска (г) или объем (мл) лекарственной формы, взятых для анализа.

 

Например, в лекарственной смеси состава:

       Кальция хлорида             0,5

       Калия йодида                              2,0

       Калия бромида                3,0

       Воды очищенной            до 100,0

 

Кальция хлорид и калия йодид можно определить каждый раздельно. Для определения калия бромида титруют сумму галогенидов и содержание калия бромида рассчитывают по разности, пользуясь формулой:

 

                             (18)

где  - объем титрованного раствора, израсходованного на титрование суммы галогенидов, мл;

,  - объем титрованных растворов, израсходованных на определение кальция хлорида и калия йодида в таких же навесках, мл;

- поправочные коэффициенты титрованных растворов;

Т – титр по определяемому веществу;

 - общий объем лекарственной формы, мл;

a - точный объем лекарственной формы, взятой для анализа, мл.

Если на определение одного ингредиента и на суммарное определение компонентов смеси взяты разные массы, то для расчета содержания второго ингредиента их необходимо привести к одной массе. Например, анализируется микстура состава:

       Кальция хлорида             3,0

       Калия бромида                2,0

       Воды очищенной            до 100,0

На суммарное титрование галогенидов взят объем а₁, определение же кальция хлорида проводили в объеме а. Количество калия бромида (Х) вычисляют по формуле:

 

                                (19)

Для суммарного раздельного определения ингредиентов лекарственной смеси часто используют разные методы, при которых молярная масса эквивалентов препаратов различны. Например, анализируется микстура состава:

       Гексаметилентетрамина            3,0

       Натрия гидрокарбоната             2,0

       Воды очищенной                        до 100,0

 

Гексаметилентетрамин определяют методом йодхлорометрии: М f = M ∙ 1/4.

Сумму гексаметилентетрамина и натрия гидрокарбоната титруют 0,1 моль/л раствором хлористоводородной кислоты. При титровании кислотой молярная масса эквивалента гексаметилентетрамина равна молекулярной массе. В таких случаях при расчете содержания препарата, определяемого суммарно, необходимо приведение к одному эквиваленту. Так, расчет количества натрия гидрокарбоната в данной смеси проводят по формуле:

 

                               (20)

где  - объем 0,1 моль/л раствора хлористоводородной кислоты, израсходованный на титрование ингредиентов в объеме а, мл;

 - объем 0,1 моль/л раствора йодмонохлорида, связавшегося с гексаметилентетрамином в объеме а, мл;

 - поправочные коэффициенты титрованных растворов (0,1 моль/л хлористоводородной кислоты и йодмонохлорида, соответственно);

Т – титр по определяемому веществу;

 - общий объем лекарственной формы, мл;

a - точный объем лекарственной формы, взятой для анализа, мл.

Если раздельное и суммарное титрование ингредиентов проводится в разных массах и одновременно при различии молярных масс эквивалентов, то при расчете компонента, определявшегося суммарно, необходимо приведение к одному эквиваленту и к одной массе. В приведенной выше прописи гексаметилентетрамин определяют методом йодхлорометрии в 1 мл микстуры, а суммарное титрование компонентов смеси проводят в 5 мл.

В этом случае содержание натрия гидрокарбоната (Х) рассчитывают по формуле:

 

                                  (21)

где  - объем 0,1 моль/л раствора хлористоводородной кислоты, израсходованный на титрование суммы ингредиентов в 5 мл микстуры, мл;

 - объем 0,1 моль/л раствора йодмонохлорида, связавшегося с гексаметилентетрамином в 1 мл микстуры, мл;

, - поправочные коэффициенты титрованных растворов;

Т – титр по определяемому веществу;

 - общий объем (мл) лекарственной формы;

a - точный объем (5 мл) лекарственной формы, взятой для анализа.

5. Реверсионное титрование.

Данный метод предусматривает титрование стандартного раствора (титрованного раствора) анализируемым раствором. Расчет производят общепринятым способом: в знаменатель ставят количество жидкой лекарственной формы, пошедшее на титрование, а в числитель - объем титрованного раствора.

Например, при экспресс-анализе нежелательно определять натрия нитрит фармакопейным методом. Прямое же титрование в кислой среде дает заниженные результаты, так как из натрия нитрита образуется легко разрушающаяся азотистая кислота. В данном случае лучше взять точный объем титрованного раствора калия перманганата (V), прибавить к нему серную кислоту и по каплям титровать анализируемой микстурой (а) до обесцвечивания раствора.

 

Вопросы для самоконтроля:

1. Какие растворы называются титрованными? Укажите их назначение.

2. Каковы способы выражения концентрации титрованных растворов?

3. Каковы наиболее употребительные концентрации титрованных растворов?

4. Приведите определение молярности, титра, титра по определяемому веществу.

5. Как рассчитывается титр по определяемому веществу? Где используется эта величина? Поясните смысл определения титра по определяемому веществу на конкретных примерах из ФС: натрия хлорида и др. Выведите расчетную формулу для определения массовой доли вещества в граммах, процентах.

6. Что такое контрольный опыт и почему при установке титра проводят контрольный опыт?

7. Назовите два способа определения концентрации титрованного раствора.

8. Выведите расчетную формулу для определения концентрации титрованного раствора по первому способу – по точной массе (навеске) химически чистого вещества, используя данные 5 вопроса.

9. Выведите расчетную формулу для определения концентрации титрованного раствора по второму способу – по титрованному раствору известной концентрации. Какой закон лежит в основе этой формулы?

10. Как вычисляют поправочный коэффициент к молярности (К) для приготовленных титрованных растворов? Каково его назначение?

11. Как поступают в случае отклонения поправочного коэффициента более чем 0,98 – 1,02?

12. Как поступают в случае укрепления титрованного раствора?

13. Как поступают в случае разбавления титрованного раствора?

14. Что такое фактор эквивалентности и молярная масса эквивалента вещества? Как рассчитываются эти величины в реакциях различного типа?

15. Каковы условия хранения титрованных растворов? Напишите уравнения реакции, объясняющие помутнение титрованного раствора натрия тиосульфата при хранении.

16. По какой формуле рассчитывают концентрацию вещества в процентах при прямом способе титрования?

17. По какой формуле рассчитывают концентрацию вещества в процентах при обратном способе титрования?

18. Что такое заместительное титрование, приведите примеры.