Характеристика процесса растворения веществ в воде и этаноле

При изготовлении этанольных, водно-этанольных и водных рас­творов лекарственных веществ в объемной и массообъемной кон­центрации наблюдается изменение объема, как правило, в сторо­ну увеличения, обусловленное физико-химическим характером процесса растворения. При разведении этанола водой (явление контракции) наблюдается уменьшение объема, обусловленное образованием спиртогидратов, которые занимают меньший объем, чем исходные объемы этанола и воды, взятой для разведения. Если изменение объема укладывается в норму допустимого отклоне­ния, регламентированного соответствующим приказом Минздра­ва России, им пренебрегают, и объем растворителя будет равен объему раствора, в противном случае его следует учитывать.

При изготовлении растворов в измерительных приборах, гра­дуированных «на налив» (мерные колбы, цилиндры и т. п.), при­рост объема учитывается автоматически. При изготовлении раство­ров с использованием измерительных приборов, градуированных «на вылив», объем растворителя рассчитывают: объем воды очи-

щенной для разведения этанола до требуемой концентрации — с помощью специальных алкоголеметрических таблиц, приведен­ных в ГФ и «Инструкции по изготовлению в аптеках жидких ле­карственных форм», а изменение объема, возникающее при рас­творении твердых веществ с помощью коэффициентов увеличе­ния объема (КУО) растворяемых веществ. КУО показывает увели­чение объема (мл) при растворении 1, 0 г вещества. Для суммы растворяемых веществ согласно нормативным документам пре­дусмотрен учет изменения объема при суммарной концентрации растворяемых веществ 3 % и более.

Для индивидуального вещества может быть рассчитана макси­мальная концентрация, при которой изменение объема еще будет укладываться в норму допустимого отклонения по формуле:

где N — норма допустимого отклонения, %; КУО — числовое значение коэффициента увеличения объема.

Учет изменения объема для водных и этанольных растворов имеет различия и будет разобран на конкретных примерах.

Если в прописи рецепта растворитель не указан, изготавлива­ют водный раствор. Если в прописи рецепта без указания концен­трации лекарственного вещества выписан раствор, представлен­ный в нормативном документе в виде нескольких концентраций, то изготавливают раствор с меньшей концентрацией.

Этанольные растворы. В аптечной практике применяют не аб­солютный этанол, а водно-этанольные растворы разной объемной концентрации, выраженной в процентах. На этанол разной кон­центрации утверждены соответствующие фармакопейные статьи.

Для медицинских целей этанол получают в результате броже­ния крахмалсодержащего сырья (в основном картофеля и пшени­цы) и последующей ректификации (многократной перегонки). Летучие примеси, сопутствующие этанолу, отличаются большим разнообразием. В числе летучих примесей обнаружено более 70 раз­личных веществ: спирты, альдегиды, эфиры, кислоты и др. В послед­ние годы выделяют группу азотистых и сернистых соединений. Происхождение и характер примесей зависят от вида и качества сырья, технологических режимов его переработки, типа приме­няемого оборудования. Например, уксусноэтиловый эфир, уксус­ный альдегид, н -пропиловый, изобутиловый, изоамиловый спирты характерны для брожения всех видов сырья. В процессе ректифи­кации содержание примесей в этаноле уменьшается в 300 раз.

Впервые этанол был получен в XII в. при перегонке жидко­стей, содержащих спирт (чаще всего — вина), поэтому его назва­ли Spiritus vini — «Дух вина». Формула была установлена в 1807 г.

Спирт этиловый (Spiritus aethylici), этанол, — прозрачная бес­цветная подвижная жидкость с характерным запахом и жгучим вкусом; горит синеватым бездымным пламенем; смешивается в любых соотношениях с водой очищенной, глицерином, хлоро­формом, эфиром, димексидом, ацетоном; не смешивается с жир­ными маслами (кроме касторового).

Плотность 95 % (по объему) этанола 0, 812 — 0, 808 г/мл, 70% — 0, 886-0, 883 г/мл.

При концентрациях более 70 % прижигает кожу и слизистые оболочки. Этанол легко воспламеняется при температуре 13 С. Пределы взрываемости: температура 11—41 "С, концентрация 3, 6 — 19% (по объему). Предельно допустимая концентрация в воздухе рабочей зоны — 1000 мг/м³. Диэлектрическая проницаемость 25, 7. Способен растворять как полярные, так и неполярные вещества. Вязкость 1, 17 мПа-с (при температуре 20 °С).

Этиловый спирт хранят в прохладном месте в хорошо укупо­ренной таре. При хранении в открытых сосудах одновременно ис­паряется и поглощает воду из воздуха, вследствие чего уменьша­ется его концентрация.

Химически чистый этиловый спирт нейтрален. Этанол хими­чески неиндифферентен: окисляется до ацетальдегида и уксусной кислоты; гидролизуется с образованием метана, этилена и других продуктов; обладает дегидратирующими свойствами; с водой об­разует спиртогидраты (реакция идет с выделением тепла и умень­шением объема). Наибольшая контракция наблюдается при сме­шивании 52 объемов спирта и 48 объемов воды, что было уста­новлено Д. И. Менделеевым и описано в работе «Соединение спирта с водой» (1865). При таком соотношении при нормальных услови­ях вместо 100 объемов водного раствора этанола получается 96, 3 мл (на 3, 7 мл меньше). Норма допустимого отклонения ±3%, т. е. изменение объема выше нормы допустимого отклонения.

Этанол фармакологически неиндифферентен: обладает бакте­рицидным действием даже в концентрации 29%; влияет па все ткани организма (в первую очередь — на нервную); обладает нар­котическим действием.

И. М. Сеченов начал первым изучать влияние алкоголя па кровь и установил, что он понижает количество кислорода в крови. Кроме того, он установил, что этиловый спирт усиливает процессы воз­буждения и парализует процессы торможения. Пары этанола вредны для человека. Принятый внутрь этанол концентрируется прежде всего в мозге. Применение этанола ограничивают, используя только тогда, когда он выписан в прописи рецепта (в основном для на­ружных целей) как дисперсионная среда и фармакологически активный компонент, обладающий антисептическим и раздража­ющим действием. Внутрь применяют в составе настоек или экст­рактов. Этанол может входить в состав противошоковых жидко-

стей, иногда его вводят внутривенно при гангрене и абсцессе лег­кого в виде 20 — 33% раствора в изотоническом растворе натрия хлорида.

Абсолютный этанол в аптеки не поступает, так как его полу­чение связано с дополнительным обезвоживанием азеотропной смеси — этанола с водой, которая уже не разделяется в процессе ректификации. Азеотропная смесь содержит 97, 2 % (по объему) этанола, ее температура кипения составляет 78, 12°С.

Если концентрация этанола в прописи рецепта не указана, то в соответствии с ГФ применяют 90% этанол, за исключением растворов, приведенных в прил. к «Инструкции по изготовлению в аптеках жидких лекарственных форм» (табл. 11. 5).

Перечень стандартных этанольных растворов
Раствор	Концентрация этанола, %
Бриллиантового зеленого 1 % и 2%
Йода 1 % и 2 %
Йода 5 %	95 (разбавленный водой очищенной поровну)
Кислоты борной 0, 5; 1; 2; 3 %
Кислоты салициловой 1; 2%
Кислоты салицилоной и лево- мицетина поровну по 2 %
Левомицетина 0, 25; 1; 3; 5 %
Левомицетина 2%
Новокаина 1%
Меновазина (ментол 2, 5 %; новокаин 1 %; анестезин 1 %)
Ментола 1 %; 2 %
Метиленового синего 1 %	Этанола 95 (разбавленный водой очищенной в соотношении 6: 4)
Новокаина 2%
Водорода пероксида 1, 5 %	95 (смешанный с раствором водорода пероксида водного в соотношении 1: 1)
Резорцина 1 %; 2 %	70 (натрия сульфита в качестве аитиоксиданта — 1 %)
Танина 4%
Фурацилина 1: 1500
Цитраля 1 %

Фармацевтическая экспертиза прописи рецепта. Этанол нахо­дится в списке наркотических веществ. Норма отпуска (по одному рецепту) в смеси с другими ингредиентами при индивидуальном изготовлении лекарства — 50 г (в пересчете на этанол учетной концентрации); в чистом виде «Для наложения компрессов» или «Для обработки кожи» отпускают до 150 г.; больным с хрониче­ским течением болезни с надписью «По специальному назначе­нию», скрепленной подписью врача и печатью лечебного учреж­дения — 100 г. На оборотной стороне рецепта указывают массу 95 % этанола, использованного при изготовлении препарата.

Заранее подбирают вспомогательный материал: флакон для отпуска с узким горлом, навинчивающуюся крышку, резиновую или полимерную пробку для герметичности, в крайнем случае — полимерную или пергаментную прокладку. Флакон должен быть простерилизован, так как регламентируется микробиологическая чистота, и сухим во избежание снижения растворяющей способ­ности этанола.

Расчеты. Предположим, в прописи рецепта выписан 70 % эта­нол в объеме 50 мл. В аптеке имеется этанол 95% концентрации. Объем 95% этанола, мл, можно рассчитать по формуле:

тогда

где V₁ — объем 95 % этанола, мл; V₂ — объем этанола желаемой концентрации, мл; С₂ — требуемая концентрация этанола, %; С₁ — исходная концентрация этанола, %.

Эту формулу используют также при расчетах, связанных с раз­бавлением стандартного раствора, выписанного в прописи рецепта под химическим названием.

Формулу разведения можно получить из двух пропорций:

С₂ - 100 мл С₁ - 100 мл

X - V₂X - V₁

или

V₁C₁ = V₂С₂.

Объем воды очищенной рассчитывать по разности объемов не разрешается (явление контракции). Поэтому необходимый объем

70% этанола (в приведенном примере) получают в мерной по­суде путем добавления к 36, 8 мл 95 % этанола воды очищенной до объема 50 мл либо используют для расчета объема воды алкоголеметрическую таблицу (см. ГФX, табл. 3). В таблице указано, какой объем воды очищенной следует прилить к 1000 мл креп­кого спирта (при температуре 20 °С), чтобы получить спирт тре­буемой концентрации. В рассматриваемом примере для получе­ния 70 % этанола к 1000 мл 95 % этанола следует прилить 391 мл воды очищенной. Составив пропорцию, найдем необходимое количество воды:

1000 мл — 391 мл воды 36, 36,8 мл - X

Контракция в данном случае составит 1,2 мл, что укладывает­ся в норму допустимого отклонения для данного объема (± 4%, или ±2 мл).

Для расчетов объемов крепкого этанола и воды очищенной в зависимости от концентрации исходного этанола удобно пользо­ваться алкоголеметрическими таблицами (см. ГФ X, табл. 4 или 5). В нашем примере следует использовать табл. 4, в которой указаны объемы концентрированного этанола и воды очищенной для полу­чения 1000 мл спирта нужной концентрации.

Так, для получения 1000 мл 70% этанола необходимо смешать 737 мл 95% этанола и 288 мл коды очищенной.

737 мл — 1000 мл

X₁ — 50 мл X₁ = 36, 8 мл 95 % этанола,

288 мл воды — 1000 мл

Х₂ — 50 мл X, = 14, 4 мл воды

или

737 мл — 288 мл

36, 8 — X X = 14, 4 мл воды.

Массу 95% этанола (для учета) можно рассчитать, исполь­зуя значение его плотности по алкоголеметрической таблице (ГФ X, табл. 1) (0, 8114 г/мл • 36, 8 мл = 29, 86 г) или найти по алкоголеметрической таблице «Инструкции по изготовлению в ап­теках жидких лекарственных форм». Рассчитанную массу записы­вают на оборотной стороне рецепта.

При растворении в этаноле лекарственных веществ, содержа­ние которых в растворе >3 %, будет иметь место изменение (при­рост) объема раствора, которое не укладывается в норму допус­тимого отклонения ±4% (для объема 50 мл).

Прирост объема рассчитывают по формуле:

∆V = М КУО,

где М — масса лекарственного вещества в прописи рецепта, г; КУО — коэффициент увеличения объема, мл/г.

В том случае, если в этаноле растворяют несколько лекарствен­ных вешеств, формула принимает вид:

∆V = Σ(М ₁КУО₁ + М₂КУ0₂+ … + М_nКУО_n).

Так как этанол не только растворитель, но и фармакологиче­ски активный компонент, то в соответствии с «Инструкцией по изготовлению в аптеках жидких лекарственных форм» его объем V, указанный в рецепте, не уменьшают на величину прироста объе­ма, полученного при растворении лекарственных веществ. При­рост объема отразится на общем объеме препарата V _пр (он увели­чится), что и учитывают при контроле:

V_пр = V_эт + V_{л. в}

где V _эт — объем этанола, мл; V_{л. в} — объем лекарственного веще­ства (веществ), мл.

В тех случаях, когда в прописи рецепта выписан еще и водный раствор, объем может не увеличиться, а даже уменьшиться за счет контракции.

Иначе обстоит дело в тех случаях, когда в прописи рецепта указан объем не этанола, а этанольного раствора: