Магній і лужноземельні метали

До розчину солі цинку у присутності гідроксиламіну гідрохлориду та аміачного буферного розчину додають індикаторну суміш протравного черного і 0,01 М натрію едетату до переходу забарвлення від фіолетового до синього:

 

 

До отриманого розчину додають розчин випробовуваної речовини. Якщо забарвлення розчину стає фіолетовим, знову титрують до переходу забарвлення розчину до синього. На друге титрування повинна витрачатися певна кількість 0,01 М розчину натрію едетату:

 

 

Важкі метали.

Визначення домішки важких металів проводять за методами А,В,С,Д,Е взаємодією з тіоацетамідним реактивом за певною методикою в залежності від того, яку природу має досліджувана речовина:

H2S + Pb²⁺ PbS + 2H⁺

Коричневе забарвлення випробовуваного розчину має бути не інтенсивніше за забарвлення еталону. Порівняно з холостим розчином еталон повинен мати світло – коричневе забарвлення.

 

Залізо.

Визначають за реакцією з розчином тіогліколевої кислоти у присутності кислоти лимонної і розчину аміаку:

Fe³⁺ +2HS-CH₂COOH+5NH₃*H₂O [Fe(OH)(SCH₂COO-)₂]^2-+5NH₄⁺+4H₂O

Кількість випробовуваної речовини, зазначену в окремій статті, розчиняють у воді, доводять об'єм розчину водою до 10 мл і перемішують. Додають 2 мл розчину 200 г/л кислоти лимонної і 0,1 мл кислоти тіогліколевої. Перемішують, підлужують розчином аміаку, доводять об'єм розчину водою до 20 мл.

Паралельно за цих самих умов готують еталон, використовуючи 10 мл еталонного розчину заліза(ІІІ).

Рожеве забарвлення випробовуваного розчину має бути не інтенсивніше за забарвлення еталону.

 

Фосфати.

Визначення домішки фосфатів проводять з сульфомолібденовим реактивом у присутності олова II хлориду в порівнянні з еталонним розчином фосфатів– синє забарвлення випробовуваного розчину має бути не інтенсивніше за забарвлення еталону:

PO₄^3- + 12(NH₄)₂MoO₄ + 27H⁺ H₇[P(Mo₂O₇)₆]+ 24NH₄⁺ + 10H₂O

До 100 мл приготованого розчину додають 4 мл сульфомолібденового реактиву. Струшують і додають 0,1 мл розчину олова(II) хлориду.

Паралельно за цих самих умов готують еталон, використовуючи замість 100 мл розчину випробовуваної речовини суміш 2 мл еталонного розчину фосфату і 98 мл води. В результаті реакції утворюється фосфорно молібденова кислота, яка відновлюється до молібденової сині.

 

Калій.

Для визначення домішки калію використовують свіжоприготовлений розчин натрію тетрафенілборату:

K⁺ +NaB(C₆H₅)₄ KB(C₆H₅)₄ + Na⁺

До 10 мл розчину додають 2 мл розчину натрію тетрафенілборату.

Паралельно за цих самих умов готують еталон, використовуючи замість 10 мл розчину випробовуваної речовини суміш 5 мл еталонного розчину калію і 5 мл води. Через 5 хв опалесценція випробовуваного розчину не має перевищувати опалесценцію еталона.

 

12.Сульфати.

Визначають за реакцією з розчином барію хлориду у присутності кислоти оцтової та еталонного розчину сульфату спиртового:

SO₄^2- + BaCl₂ BaSO₄

До 1.5 мл еталонного розчину сульфату додають 1 мл розчину 250 г/л барію хлориду. Струшують і залишають на 1 хв, потім додають 15 мл випробовуваного розчину і 0.5 мл кислоти оцтової.Паралельно за цих самих умов готують еталон, використовуючи замість випробовуваного розчину 15 мл еталонного розчину сульфату. Через 5 хв опалесценція випробовуваного розчину не має перевищувати опалесценцію еталона.

Алюміній.

Визначення домішки алюмінію у лікарських речовинах проводять з хлороформним розчином гідроксихіноліну:

Розчин випробовуваної речовини поміщають у ділильну лійку, струшують з двома порціями по 20 мл кожна розчину 5 г/л гідроксихіноліну у хлороформі, потім з 10 мл цього самого розчину. Хлороформні шари відділяють і збирають у мірну колбу місткістю 50 мл. Доводять об'єм розчину хлороформом до позначки і перемішують.

Еталон готують аналогічно, використовуючи зазначений в окремій статті розчин порівняння. Холостий розчин готують аналогічно, використовуючи зазначений в окремій статті розчин.

Вимірюють інтенсивність флуоресценції випробовуваного розчину, еталона і холостого розчину, використовуючи збуджуюче випромінювання за довжини хвилі 392 нм і вторинний фільтр із смугою пропускання, що має максимум за довжини хвилі 518 нм, або монохроматор, установлений на пропускання цієї довжини хвилі.

Флуоресценція випробовуваного розчину не має перевищувати флуоресценцію еталона.

 

Цинк (ДФ ХI).

До 10.0 мл розчину випробовуваної речовини додають 2.0 мл розчину кислоти хлористоводневої і 0.2 мл розчину калію фероціаніду.

Паралельно готують еталон з використанням замість випробовуваного розчину 10 мл еталонного розчину цинк-іона, який готують шляхом розведення водою у 1000 разів еталонного розчину цинку.

Через 10 хв опалесценція випробовуваного розчину не має перевищувати опалесценцію еталона.

3Zn²⁺ + 2K⁺ + 2[Fe(CN)₆]^4– –––> K₂Zn₃[Fe(CN)₆]₂

 

Додаток С

ТИТРИМЕТРИЧНІ (ОБ'ЄМНІ) МЕТОДИ АНАЛІЗУ

Титриметричний (або об'ємний) аналіз базується на визначенні кількісного вмісту речовини за кількістю використаного стан­дартного розчину.

Тигриметричні методи застосовуються у фармацевтичному аналізі найширше, оскільки вони не потребують великих затрат часу, зручні й забезпечують достатній ступінь точності.

Стандартні розчини, які застосовують для титрування, мають назву титрованих. Найчастіше концентрацію титрованих розчинів виражають через молярність і титр.

Молярність (М) — виражена в молях кількість розчиненої речовини, що міститься в 1 л розчину. Молярність розраховують, як відношення кількості розчиненої речовини до об'єму розчину (розмірність — моль/л).

Згідно з діючою в Україні на час написання посібника аналітичною нормативною документацією за одиницю молярності приймають моль так званих «умовних часток» речовини. Під «умовною часткою» розуміють частку молекули, яка відповідає за передачу електрона або перенос однієї одиниці заряду в перебігу окисію-відновних або об'ємних реакцій відповідно. Тобто фактично термін «умовна частка» збігається з поняттям «еквівалент».

Слід зазначити, що в Європейській фармакопеї за одиницю молярності титрованих розчинів прийнято моль молекул розчиненої речовини.

Для порівняння: 1л розчину йоду 0,01 моль/л згідно з діючою АНД містить 1,269 г йоду (УЧ=1/2 І₂,), а за Європейською фармакопеєю в 1 л розчину йоду 0,01 моль/л міститься 2,54 г йоду.

Титр титранту за речовиною, що визначається, — це виражена в грамах маса речовини, що визначається, яка реагує з 1 мл титрованого розчину (розмірність - г/мл).

Титр за речовиною, що визначається, розраховують за формулою:

де М — молярність титрованого розчину, моль/л;

Е — молярна маса еквівалента речовини, що визначається, г/моль.

Титровані розчини виготовляють із хімічно чистих речовин. Від точності концентрації титрованого розчину залежить точність визначення.

У випадках, коли концентрація виготовленого розчину відрізняється від теоретичної (внаслідок складності виготовлення або змін у результаті зберігання), розраховують коефіцієнт поправки до молярності.

Коефіцієнт поправки показує, у скільки разів концентрація виготовленого розчину відрізняється від теоретичної. Допускається коефіцієнт поправки в межах від 0,98 до 1,02.

Титровані розчини зручно виготовляти розчиненням у необхідному об'ємі фіксаналів — запаяних ампул, у яких містяться речовини в точно визначеній кількості.

Головною умовою точності титриметричного визначення є додавання титрованого розчину в кількості, хімічно еквівалентній кількості речовини, що визначається. Момент титрування, у який досягається ця умова, називається точкою еквівалентності. Щоб на практиці визначити точку еквівалентності, необхідно зафіксувати зміну якої-небудь фізичної властивості (забарвлення розчину, електродний потенціал, електропровідність та ін.) системи в цій точці або поблизу неї. Точка, у якій ці зміни стають помітни­ми, має назву кінцевої точки титрування.

Між кінцевою точкою титрування та точкою еквівалентності завжди є деяка різниця, зумовлена неадекватністю зміни фізичної властивості та здатністю дослідника фіксувати цю зміну.

Найчастіше кінцеву точку титрування фіксують за зміною забарвлення розчину або індикатору.

За способом проведення розрізняють методи прямого, зворотного і непрямого (посереднього, замісникового) титрування.

Пряме титрування базується на безпосередньому вимірюванні об'єму титрованого розчину, витраченого на взаємодію з речовиною, що визначається.

Розрахунок вмісту речовини проводять за формулою, %:

де V — об'єм титранту, витрачений на титрування, мл;

К — коефіцієнт поправки;

Т — титр титрованого розчину за речовиною, що визначається, г/мл;

т — маса наважки речовини, що визначається, г.

Зворотне титрування застосовують, коли реакція між речовиною, що визначається, та титрованим розчином проходить повільно, однак, до кінця; коли визначають леткі речовини та в деяких інших випадках. При зворотному титруванні вимірюють два об'єми: об'єм титрованого розчину І, який реагує з речовиною, що визначається, і додається в надлишку, та об'єм титрованого розчину II, яким надлишок розчину І відтитровують.

Розрахунок вмісту речовини, %, проводять за різницею між об'ємами:

де V₁ — об'єм титрованого розчину І, мл;

V₂ — об'єм титрованого розчину II, мл;

К₁, К₂ — коефіцієнти поправки;

Т — титр розчину І за речовиною, що визначається, г/мл;

m — маса наважки речовини, що визначається, г.

Непрямі (посередні) методи титрування (або титрування за замісником) застосовують для речовин, які не можуть кількісно прореагувати з титрованим розчином. При непрямих методах титрування відтитровують продукт, який виділяється в еквівалентній кількості при взаємодії речовини, що визначається, з якою-небудь третьою речовиною. Результат непрямого титрування так само, як і прямого, розраховують аналогіно формулі для прямого титрування.

В окремих випадках при виконанні титримстричного визначення необхідне проведення контрольного досліду. Якщо в методиці немає особливих указівок, контрольний дослід полягає в точному відтворенні методики, але без додавання речовини, що визначається. Контрольний дослід необхідний для одержання більш точних результатів при визначеннях, пов'язаних із реакціями, які перебігають повільно (частіше при зворотному титруванні), при застосуванні стандартних розчинів сильних окисників, летких речовин та в деяких інших випадках.

Об'єм титрованого розчину, який прореагував з речовиною, розраховують:

а) при прямому титруванні за різницею (V — V_к)

б) при зворотному титруванні за різницею (V_к - V),

де V — об'єм титрованого розчину, витраченого в основному досліді;

V_к — об'єм титрованого розчину, витраченого в контрольному досліді.

МЕТОДИ ОСАДЖЕННЯ. АРГЕНТОМЕТРІЯ

Методи осадження базуються на утворенні при титруванні малорозчинних речовин, які випадають в осад. Для кількісних розрахунків за цими методами необхідно визначити об'єм титранту, який витрачається на повне осадження речовини, що визначається.

В аналітичній хімії відомо багато реакцій, які супроводжуються утворенням осадів. Однак, на практиці можуть застосовуватися тільки ті з них, які відповідають таким вимогам:

1. Осад повинен бути практично нерозчинним (добуток розчинності

ДР= 10 ^-9).

2. Утворення осаду має відбуватися швидко.

3. Реакції осадження повинні перебігати кількісно згідно зі стехіометрією хімічного рівняння.

4. Має бути можливість вибору індикатору до відповідної реакції садження.

5. Результати титрування не повинні помітно спотворюватися явищами адсорбції. Поблизу точки еквівалентності допускається повільне додавання титранту та інтенсивне перемішування для усунення впливу адсорбції.

Найбільшою мірою цим умовам відповідають реакції утворення осадів ряду аніонів із солями аргентуму, на яких базується аргентометрія. За цим методом визначають хлорид-, бромід-, йодид-, тіоціанат-іони.

Визначення точки еквівалентності проводиться візуально за допомогою індикаторів або потенціометрично. В аргентометрії застосовуються індикатори, які утворюють забарвлений осад, забарвлений комплекс або ж адсорбційні індикатори.

Залежно від того, який індикатор використовується, аргенто-метричне титрування поділяють на декілька методів, основними з яких є методи Мора, Фольгарда, Фаянса і Кольтгофа.

МЕТОД МОРА

Метод дозволяє кількісно визначати хлориди та броміди. Індикатором є калію хромат, який з надлишковою краплею аргентуму нітрату утворює цегляно-червоний осад аргентуму хромату. Застосування калію хромату як індикатору в цьому методі грунтується на тому, що розчинність аргентуму хромату значно вища від розчинності аргентуму хлориду чи броміду. Тому спочатку відбувається випадіння аргентуму броміду і хлориду, а вже після їх повного осадження — хромату:

Умови титрування:

1. Середовище, близьке до нейтрального (рН 6,3—10,0). У кислому середовищі індикатор перетворюється в дихромат:

Дихромат-іон не може бути індикатором через високу розчинність Аg₂Сг₂0₇. При рН > 10,0 можливе протікання реакції:

2. Поблизу точки еквівалентності необхідно титрувати повільно при сильному перемішуванні для посилення десорбції галогенід-іонів з поверхні осаду.

Метод Мора не дозволяє визначити йодид-іони внаслідок сильної адсорбції індикатору на поверхні осаду аргентуму йодиду. Забарвлення з'являється до настання моменту еквівалентності й сам момент-еквівалентності спостерігається не чітко.

МЕТОД ФОЛЬГАРДА

Він базується на осадженні хлоридів, бромідів, йодидів надлишком стандартного розчину аргентуму нітрату з подальшим його відтитровуванням стандартним розчином амонію роданіду (амонію тіоціанату).

Як індикатор у методі Фольгарда використовують іон феруму (ІІІ), який вводиться у розчин у вигляді залізо-амонієвого галуну.

Застосування феруму (ІІІ) як індикатору базується на його здатності утворювати з роданід-іонами у водних розчинах комплексну сполуку криваво-червоного кольору:

Іони аргентуму утворюють з роданід-іонами важкорозчинну сполуку:

Розрахунки показують, що утворення комплексу феруму з роданід-іонами почнеться тільки після повного осадження катіонів аргентуму у вигляді аргентуму роданіду, а потім зайва крапля розчину амонію роданіду буде реагувати з іоном феруму (III), забарвлюючи розчин у червоний колір.

Умови титрування:

І. Середовище повинно бути кислим, що необхідно для пригнічення гідролізу іона феруму (III), оскільки індикатор — це сіль, утворена слабкою основою і сильною кислотою:

Продукт гідролізу — феруму (III) гідроксид червоно-бурого кольору — заважає точному визначенню точки еквівалентності. Для пригнічення гідролізу розчини підкислюють нітратною кислотою.

2. При титруванні іонів аргснтуму амонію роланідом перша зміна забарвлення розчину відбувається приблизно за 1 % до моменту еквівалентності, що пов'язано з адсорбцією осадом аргентуму роданіду іонів аргентуму. Для прискорення їх десорбції з поверхні осаду необхідне енергійне перемішування розчину в кінці титрування.

З метою економії розчину аргентуму нітрату застосовують непрямий метод Фольгарда. Точну наважку солі галогеніду розчиняють у воді, підкислюють нітратною кислотою, додають Імл розчину за-лізо-амонієвого галуну й 0,1 мл розчину амонію роданіду 0,1 моль/л. Виникає криваво-червоне забарвлення:

Розчин титрують розчином аргентуму нітрату 0,1 моль/л. Спочатку реагує галогенід, а після досягнення моменту еквівалентності надлишкова крапля титранту реагує з феруму (III) роданідом, внаслідок чого розчин знебарвлюється:

Розрахунок кількісного вмісту галогеніду, %, проводять за формулою:

де V₁ — об'єм титрованого розчину І, мл;

V₂ — об'єм титрованого розчину II, мл;

К₁, К₂ — коефіцієнти поправки;

Т — титр розчину І за речовиною, що визначається, г/мл;

m — маса наважки речовини, що визначається, г.

 

МЕТОД ФАЯНСА

Ним передбачається використання для аргентометричного титрування адсорбційних індикаторів при визначенні хлорид-, бромід- та йодид-іонів.

Адсорбційні індикатори — це слабкі органічні кислоти, які дисоціюють за схемою:

Найчастіше як адсорбційні індикатори використовують флуоресцеїн, еозин, натрію еозинат, бромфеноловий синій та ін.

У процесі титрування галогенід-іонів іонами аргентуму формуються осади галогенідів аргентуму, які схильні до утворення Колоїдів:

Поки не досягнуто моменту еквівалентності, колоїдні частинки галогенідів аргентуму адсорбують галогенід-іони, які є в надлишку, і набувають негативного заряду. Негативно заряджені частинки осаду притягують до себе іони протилежного заряду:

У момент еквівалентності, який співпадає з ізоелектричною точкою, осад не буде мати заряду.

Перша ж надлишкова краплина розчину аргентуму нітрату створює в розчині надлишок іонів аргентуму, які починають адсорбуватися на осаді аргентуму йодиду, надаючи осаду позитивного заряду: Як протиіони поряд з нітрат-іонами будуть також адсорбуватися забарвлені аніони індикатору: . Це призведе до зміни забарвлення поверхні осаду, що свідчить про необхідність припинити титрування.

Умови титрування:

1. Титрування ведуть при значенні рН, яке визначено для кожного адсорбційного індикатору, наприклад: із флуоресцеїном у нейтральному або слабокислому середовищі, з еозином — у кислому при рН = 2.

2. Оскільки адсорбція іонів індикатору відбувається на поверхні осаду, то вигідно, щоб вона була якомога більшою. Особливо розгалужену поверхню мають колоїдні розчини. Тому титрування з адсорбційними індикаторами краше вести, якщо осад хоча б частково знаходиться у вигляді колоїдних часток.

Щоб запобігти коагуляції колоїдного розчину, до нього додають захисні колоїди (антикоагулянти): декстрин або крохмаль.

Методом Фаянса з бромфеноловим синім визначають кількісний вміст хлоридів, бромідів і йодидів. При спільній присутності титрується вся сума галогенідів.

Методом Фаянса з еозинатом натрію визначають йодиди. Цьому не заважають хлориди, але заважають броміди.

 

МЕТОД КОЛЬТГОФА

 

На практиці досить часто доводиться стикатися з необхідністю визначати одні галогеніди в присутності інших. Метод Кольтгофа дозволяє визначити йодиди в присутності хлоридів і бромідів. Ві­домо, що крохмаль утворює комплекс із йодом, забарвлений у синій колір, лише в присутності йодид-іонів, а при зникненні з розчину йодид-іонів відбувається руйнування комплексу і знебарвлення:

Розчин, що досліджується, титрують розчином аргентуму нітрату 0,1 моль/л до зникнення синього забарвлення:

Примітки. Визначенню йодидів за методом Кольтгофа не заважають хлориди. При наявності бромідів необхідно перед додаванням сульфатної кислоти добавити до розчину 5 мл 10 %-вого розчину амонію карбонату.

Визначення точки еквівалентності при аргентометричному титруванні можна проводити також різними інструментальними методами, у тому числі потенціометрично. У цьому випадку в розчин, що титрують, занурюють електрод, потенціал якого визначається концентрацією або іонів аргентуму, або іонів галогеніду. У точці еквівалентності відбувається різка зміна концентрації цих іонів І, відповідно, потенціалу електрода, що свідчить про закінчення титрування.

Таким чином, електрод виконує функцію індикатору, тому й називається індикаторним.

КОМПЛЕКСОНОМЕТРІЯ

Комплексонометрія — титриметричний метод, який базується на реакціях комплексоутворення іонів металів із комплексонами. Комплексонами називають поліамінополікарбонові кислоти та їх солі, які належать до полідентатних хелатоутворюючих сполук.

Комплексони здатні утворювати з дво-, три-, чотиривалентними металами, незалежно від їх валентності, у простому стехіометричному співвідношенні І: стійкі, добре розчинні у воді комплексні сполуки.

Найчастіше для титрування застосовують динатрієву сіль ети-лендіамінтетраоцтової кислоти (ЕДТА, трилон Б, комплексон III).

Точку еквівалентності в комплексонометричному титруванні можна встановлювати за допомогою фізичних методів (потенціометричний, амперометричний та ін.), однак на практиці віддають перевагу візуальному індикаторному способу, як найбільш простому, зручному та швидкому. Індикатори, які використовують у комплексономстрії, називають металоіндикаторами. Металоіндикатори — це органічні барвники, які утворюють з іонами металів інтенсивно забарвлені комплекси, колір яких відрізняється від за­барвлення вільного індикатору. Більшість індикаторів здатні приєднувати або віддавати протони, змінюючи при цьому забарвлення. Тому металохромні індикатори є водночас рН-індикаторами. У зв'язку з цим застосування їх у комплек-сонометрії можливе тільки при певному значенні рН (у тій області, де конкуруюча реакція з протонами відсутня).

Однією з умов комплексонометрії є вимога, щоб комплекс металу з індикатором був менш міцним, ніж із трилоном Б.

До металоіндикаторів, які найчастіше застосовуються в аналітичній практиці, можна віднести кислотний хром темно-синій, кислотний хром чорний, пірокатехіновий фіолетовий, ксиленовий оранжевий та ін. Більшість із металоіндикаторів у розчинах нестійкі й зберігаються тільки протягом декількох днів. Застосовуються суміші їх із сухим натрію або калію хлоридом у співвідношенні 1:200. Така суміш стійка тривалий час. Для титрування застосовують 20—30 мг приготованої суміші на 100 мл розчину, що титрується.

Під час комплексонометричного визначення до розчину, який містить катіон, що визначається, при суворому дотриманні відповідного значення рН додають невелику кількість потрібного індикатору. Утворюється порівняно стійка, добре розчинна у воді забарвлена сполука:

При титруванні трилоном Б спочатку утворюється комплекс з вільними іонами металу, що визначається:

Коли всі вільні іони металу відтитровано, настає руйнування комплексу індикатору з металом — починається перехід забарвлення. У момент еквівалентності відбувається повне руйнування забарвленого металоіндикаторного комплексу, індикатор звільняється і розчин набуває кольору вільного індикатору:

Пряме титрування застосовують для визначення іонів: Са²⁺, Мg²⁺, Zn ²⁺, Ві³⁺, Со³, Мn²⁺ та ін.

При зворотному титруванні надлишок трилону Б, який не вступив у реакцію з металом, що визначається, відтитровують при необхідному значенні рН з відповідним індикатором розчином солі цинку, магнію або ін. Способом зворотного титрування визначають іони Рb²⁺, Нg²⁺, Аs³⁺ та ін.

У процесі титрування відбуваються такі реакції:

комплекс індикатору з Са²⁺ (червоного кольору)

Розрахунок вмісту речовини проводять за формулою, %:

де V — об'єм титранту, витрачений на титрування, мл;

К — коефіцієнт поправки;.

Т — титр титрованого розчину за речовиною, що визначається, г/мл;

т — маса наважки речовини, що визначається, г.

 

МЕРКУРИМЕТРІЯ

Меркуриметрія належить до метолів комплексонометричного титрування з використанням неорганічних лігандів. Метод ґрунтується на утворенні малодисоційованих сполук з катіоном меркурію (IІ) Нg²⁺.

Меркуриметрія дозволяє визначати лікарські речовини:, які містять галогенід-іони.

Як стандартні розчини застосовують розчини меркурію (II) нітрату Нg(NO₃)₂ або меркурію (II) перхлорату Нg(С1О₄)₂. При цьому відбуваються такі реакції:

 

 

При кількісному визначенні хлоридів і бромідів титруванням розчинами солей меркурію (II) як індикатори використовують натрію нітропрусид або дифенілкарбазон.

Натрію нітропрусид [натрій пентаціанід нітрозил ферат (III)] з катіонами меркурію (II) утворює білий осад:

При використанні дифенілкарбазону забарвлення розчину змінюється від жовто-червоного до рожево-фіолетового:

Під час визначення йодидів у процесі титрування утворюється безбарвний комплекс калію тетрайодмеркурату К₂НgІ₄:

Надлишкова крапля титранту реагує з комплексом — комплекс руйнується і випадає осад меркурію (II) йодиду червоного кольору; таким чином, використання індикатору при титруванні йодидів не потрібне:

Молярна маса еквівалента в цьому випадку дорівнює двом молекулярним масам: Е— 2М.м.

Переваги меркуриметричного методу:

1. Титрування галогенідів у кислому середовищі.

2. Багато іонів, які заважають визначенню при використанні методів Мора і Фольгарда, у даному випадку не впливають на результат аналізу.

3. Не застосовуються дорогі та дефіцитні солі аргентуму. Сполуки меркурію (II) легко регенеруються.

 

КИСЛОТНО-ОСНОВНЕ ТИТРУВАННЯ В НЕВОДНОМУ СЕРЕДОВИЩІ

Метод кислотно-основного титрування в неводному середовищі застосовується для кількісного визначення лікарських речовин, які є слабкими основами або кислотами (К_дис< 1 · 10^-8), їх солей, а також речовин, які погано розчиняються у воді.;

Під впливом різних розчинників властивості однієї і тієї ж речовини можуть різко змінюватися. Сила кислоти або основи визначається ступенем їх взаємодії з розчинником. Правильно підібраний неводний розчинник може посилювати основні або кислотні властивості слабкої основи або слабкої кислоти, що робить можливим їх кількісне визначення кислотно-основним титруванням.

За характером участі в кислотно-основному процесі всі розчинники поділяють на дві великі групи: апротонні та протолітичні.

Апротонні розчинники — це хімічні сполуки, молекули яких не іонізовані й не здатні ні віддавати, ні приєднувати протон. Вони не вступають у взаємодію з розчиненою речовиною (бензол, толуол, гексан, дихлоретан, хлороформ, тетрахлорметан). Апротонні розчинники часто додають до іонізуючих розчинників для пригнічення сольволізу (термін, який відповідає гідролізу у водному середовищі), що сприяє більш чіткому встановленню кінця титрування.

Протолітичні розчинники — це хімічні сполуки, здатні віддавати або приєднувати протони. їх, у свою чергу, поділяють на три групи:

1. Амфіпротні розчинники, які можуть як віддавати, так і приєднувати протон (вода, одно- та багатоатомні спирти, інші сполуки), їх використовують для титрування речовин як кислотного, так і основного характеру.

2. Протогенні, або кислі, розчинники, у яких здатність віддавати протон значно перевищує здатність його приєднувати (мурашина, оцтова, пропіонова та інші кислоти). Вони посилюють основні властивості сполук.

3. Протофільні, або основні, розчинники, у яких акцепторні властивості відносно протона переважають над донорними (піридин, диметилформамід, етилендіамін, діоксан і т. ін.).

Критерієм можливості проведення кислотно-основного титрування та правильності вибору розчинника служить константа титрування К_т (окремий випадок константи рівноваги), яка визначається двома основними величинами:

— константою дисоціації розчиненої речовини (К_а або К_b);

— константою автопротолізу розчинника або іонним добутком розчинника (Кі).

Для спрощення розрахунків застосовуються величини від'ємних логарифмів цих констант — pK_T, рК_ь, рКi.

У довідниках наводяться значення констант дисоціації кислот та основ у різних неводних розчинниках і константи іонних добутків різних неводних розчинників. Використовуючи їх, можна розрахувати в кожному окремому випадку рК_T:

— для кислот: К_T = K_i/K_a або рК_T = рК_i — рК_а;

— для основ: К_T = К_а або рK_T = рК_а.

Чим більша величина рК_T, тим кращі умови титрування.

Найкращі умови титрування слабких кислот досягаються в основних неводних розчинах, таких як піридин, диметилформамід; слабких основ — у кислих неводних розчинниках, таких як оцтова кислота, оцтовий ангідрид. Солі органічних та деяких мінеральних кислот можуть бути визначені так само, як і основи, титруванням у кислих розчинниках.

При титруванні суміші кислот або основ застосовують диференціюючі розчинники з величиною рКі, що перевищує 15, які не мають виражених кислотно-основних властивостей.

Кінцеву точку титрування визначають за допомогою індикаторів або потенціометрично.

 

ТИТРУВАННЯ ОРГАНІЧНИХ ОСНОВ ТА ЇХ СОЛЕЙ (АЦИДИМЕТРІЯ)

ТИТРУВАННЯ СЛАБКИХ ОРГАНІЧНИХ ОСНОВ

 

Для поліпшення умов титрування лікарських речовин, які є слабкими органічними основами, частіше як розчинник застосовують безводну (льодяну) оцтову кислоту, оцтовий ангідрид або їх суміш. У деяких випадках додають апротонні розчинники. Льодяна оцтова кислота здатна бути донором протонів і, таким чином, збільшувати силу розчинених основ.

 

Оцтовий ангідрид підвищує кислотність та діелектричну проникність середовища, а протонні розчинники знижують її іонний добуток.

Характеристики неводних розчинників

Розчинники	Індикатори	Титранти
Кислі
Оптова та мурашина	Кристалічний фіоле-	Розчин хлорної
кислоти, оптовий	товий, судан III,	кислоти в оцтовій
ангідрид та їхні суміші	тропеолін-00, мети-	кислоті або в нітро-
з іншими розчинни-	ловий фіолетовий.	метан і
ками	нейтральний черво-
	ний, малахітовий
	зелений, диметиламі-
	ноазобензол
Основні
Диметил формам ід,	Тимоловий синій,	Розчини натрію
піридин, етилендіамін	бромтимоловий синій,	гідроксиду, калію
	α-нафтолбензеїн,	гідроксиду, натрію
	о-нітроанілїн	метил ату, літію
		мети лату, гідроксиду
		тетраетиламонію в
		метиловому спирті або
		в суміші метилового
		спирту' та бензолу
Диференціюючі
Ацетон, діоксан,	Метиловий оранже-	Розчини хлороводне-
нітрометан, метил-	вий, тимоловий синій,	вої кислоти в мети-
етшжетон, метиловий	бромфеноловий синій,	ловому спирті або
спирт, ізопропіловий	нейтральний черво-	в гліколевих сумішах;

 

спирт, третинний	ний, метиловий	розчини хлорної
бутиловий спирт,	червоний, бромтимо-	кислоти в иітрометані,
диметил сульфоксид	ловий синій	в метиловому спирті
		або в гліколевих
		сумішах; розчини, які
		застосовуються при
		титруванні в основних
		розчинниках

 

Для фіксування кінцевої точки титрування застосовують найчастіше індикатор кристалічний фіолетовий (розчин у льодяній оцтовій кислоті): перехід забарвлення від фіолетового (лужне середовище) через синьо-зелене (нейтральне) до зеленкувато-жовтого (кисле середовище) і метиловий оранжевий (в ацетоні): перехід забарвлення від жовтого до рожевого.

 

МЕТОДИ ОКИСЛЕННЯ-ВІДНОВЛЕННЯ

Ці методи базуються на застосуванні окисно-відновних реакцій, тобто реакцій, пов'язаних з переносом електронів.

Це дуже розповсюджені методи титриметричного аналізу, що дозволяють прямо або зворотно визначати практично всі неорганічні лікарські речовини, здатні, за певних умов, стехіометрично приймати або віддавати електрони, тобто бути окисниками або відновниками. Крім того, методи окисно-відновного титрування придатні для визначення багатьох органічних лікарських речовин, які є потенційними відновниками, і тому можуть бути окиснені до речовин з меншою відновною здатністю, ніж вихідні речовини.

Кінцеву точку титрування в окисно-відновних методах визначають за допомогою редокс-індикаторів — речовин, здатних у середовищі з певним окисно-відновним потенціалом окиснюватись і змінювати своє забарвлення, а також специфічних індикаторів (наприклад, метиловий червоний у броматометрії; крохмаль у йодометрії).

Значення молярної маси еквівалента для лікарської речовини в цих методах знаходять шляхом ділення її молекулярної маси на число електронів, які приймає або віддає речовина у відповідній хімічній реакції.

У фармацевтичному аналізі найчастіше застосовуються перманганатометрія, йодометрія, броматометрія, нітритометрія та ін.

 

ПЕРМАНГАНАТОМЕТРІЯ

 

Метод базується на використанні реакції окиснення лікарської речовини, що визначається, перманганат-іонами. Найчастіше в титриметричному аналізі застосовують реакції окиснення перманганат-іонами в сильно кислому середовищі. Концентрація кислоти повинна бути не менше 1 моль/л. Це зумовлено тим, що величина редокс-потенціалу системи МnО₄^-/Мn²⁺ дуже сильно залежить від концентрації кислоти.

Для створення кислого середовища застосовують кислоту сульфатну, а не хлороводневу, оскільки хлорид-іони проявляють відновні властивості й можуть бути окиснені перманганат-іонамидо хлору.

Нітратна кислота сама є окисником і може викликати побічні реакції, тому її теж не застосовують.

Основним рівнянням перманганатометрії є:

МnО₄^- + 5е + 8Н⁺ → Мп²⁺ + 4Н₂О

Розчин калію перманганату інтенсивно забарвлений у червоно-фіолетовий колір. Навіть 1 крапля розчину 0,01 моль/л забарвлює розчин, що титрується, у помітно рожевий колір, тому спеціальних індикаторів у перманганатометрії не застосовують.

Нормальний окисно-відновний потенціал МnО₄^-/Мn²⁺ становить 1,51 В, у зв'язку з чим розчини калію перманганату вкислому середовищі можна застосовувати для визначення лікарських речовин, які не взаємодіють з більш слабкими окисниками.

Методом перманганатометрії визначають кількісний вміст розчину водню перекису, магнію перекису, натрію нітриту.

 

ЙОДОМЕТРІЯ

 

Йодометрія — метод кількісного визначення вільного йоду, тих речовин, які кількісно виділяють його під час реакцій, і тих сполук, які зв'язують йод або окиснюються йодом у стехіометричних кількостях.

Йодометричний метод кількісного визначення має широке практичне застосування; за своєю простотою і точністю він визнається одним із кращих редокс-методів кількісного визначення.

В основі йодометричного визначення лежать реакції:

Нормальний окисно-відновний потенціал цієї системи дорівнює 0,545 В. Ті речовини, які мають більш низький потенціал, окиснюються йодом, а речовини, що мають більш високий потенціал, окиснюють йодид-іони до йоду, котрий потім може бути від-титрований за реакцією:

Нормальний окисно-відновний потенціал системи S₄О₆^2-/ 2S₂О₃^2- дорівнює 0,17 В.

Пряме йодометричне титрування. Методом прямого йодометричного титрування визначають речовини, які мають сильні відновні властивості (натрію тіосульфат, аскорбінова кислота, лікарські сполуки арсену (III)та ін.). Визначення проводять у кислому, нейтральному або слабколужному середовищі. Титрантом є розчин йоду в калію йодиді. Цей розчин має жовто-бурий колір і зайва його крапля забарвлює розчин, що титрується, у блідо-жовтий колір, що може слугувати ознакою кінця титрування (кількісне визначення анальгіну). Іноді рекомендують додавати декілька мілілітрів органічного розчинника, що не змішується з водою, наприклад хлороформу. При збовтуванні надлишковий йод переходить у хлороформний шар і надає йому фіолетового забарвлення.

Однак найбільш чітко кінцеву точку титрування можна визначити за допомогою крохмалю, який із йодом у присутності йодид-іонів утворює комплексну сполуку інтенсивно-синього кольору.

Зворотна йодометрія. Методом зворотної йодометрії визначають сполуки, які повільно окиснюються йодом (ізоніазид), утворюють з ним комплексні сполуки (кофеїн), дають реакцію ароматичного заміщення (антипірин) або потребують для стехіометричного необоротного окиснення лужного середовища (формальдегід, глюкоза, фурацилін). В останньому випадку окиснення відбувається за схемою:

Після завершення реакцій надлишок йоду відтитровують натрію тіосульфатом. Якщо окиснення проводили в лужному середовищі, до реакційної суміші спочатку додають надлишок кислоти, а тоді йод, що виділився, відтитровують натрію тіосульфатом:

При проведенні зворотного йодометричного визначення крохмаль додають у кінці титрування, коли розчин набуде блідо-жовтого кольору — з'являється інтенсивне синє забарвлення, — і далі титрують до знебарвлення. Додавати крохмаль до розчинів з великою концентрацією йоду не можна, оскільки в цьому випадку відбувається необоротне зв'язування йоду.

Визначення окисників. При визначенні речовин, які мають окиснювальні властивості (калію перманганат, калію арсенат), до розчину речовини, як правило в кислому середовищі, додають надлишок розчину калію йодиду. У результаті окисно-відновної реакції виділяється еквівалентна кількість йоду, який відтитровують розчином натрію тіосульфату. Індикатор — крохмаль, який також додають у кінці титрування.

Йодометричний метод застосовується також для визначення йодовмісних органічних сполук після переведення йоду в іоноген-ний стан окисненням до йодату, визначення (тиреойодин).

 

БРОМАТОМЕТРІЯ

 

Пряме броматометричне титрування. Метод базується на застосуванні окиснювальних властивостей бромат-іонів, які в кислому середовищі відновлюються до бромід-іонів за таким рівнянням:

Титрування розчином КВгО₃ виконують завжди в присутності КВг, при цьому відбувається виділення вільного брому за рівнянням:

 

Бром, який виділився, вступає в реакцію електрофільного заміщення або виступає в ролі окисника:

 

Таким чином, підкислені розчини КВгО₃ та КВг діють як еквівалентні їм розчини вільного брому. Фактично, вони є стійкими замінниками нестійких при зберіганні розчинів брому.

У момент еквівалентності бром, який виділяється при додаванні надлишкової краплі розчину КВгО₃, забарвлює розчин, що титрується, у жовтий колір. Найбільш чітко кінцеву точку титрування можна визначити за допомогою кислотно-основних індикаторів: метилового червоного, метилового оранжевого та ін., які в момент еквівалентності необоротно окиснюються надлишком окисника і знебарвлюються.

У тих випадках, коли реакція протікає повільно, допускається нагрівання до 50—60 °С.

Методом прямої броматометрії визначають, наприклад, лікарські речовини, які мають у своєму складі арсен (III).

 

ЙОДАТОМЕТРІЯ

 

Розчини калію йодату в практиці фармацевтичного аналізу застосовуються для окиснювального титрування таких лікарських речовин, як фтивазид, кислота аскорбінова, апресин та ін.

Йодат-іон у кислому середовищі залежно від умов може відновлюватися до різноманітних продуктів:

IO₃^- + 6H⁺ + 6 I^- + 3H₂O

IO₃^- + 6H⁺ + 5 I⁰ + 3H₂O

У сильно кислих розчинах йодат окиснює йодиди або йод до І⁺. Ця реакція потребує присутності таких аніонів, як хлориди, броміди, ціаніди, які стабілізують продукт, що утворюється:

2I^- + IO₃^- + 3Cl + 6H⁺ 3ICl + 3H₂O

2I₂ + IO₃^- + 5Cl + 6H⁺ 5ICl + 3H₂O

ICl + Cl^- + 6H⁺ ICl₂^-

Кінцеву точку титрування залежно від конкретних умов можна визначати різними способами:

а) надлишкова крапля КІО₃ у присутності калію йодиду утворює І₂, який із крохмалем утворює комплекс, забарвлений в інтенсивно-синій колір;

б) у сильно кислому середовищі, необхідному для утворення І₂ крохмаль як індикатор не спрацьовує. В цьому випадку до реакційної суміші додають невелику кількість органічного розчинника, який не змішується з водою (СНСІ₃, С₆Н₆). Після додавання чергової порції калію йодату суміш збовтують. Титрування ведуть до зникнення червоно-фіолетового забарвлення органічного шару.

Чутливість такого способу визначення кінцевої точки титрування співвідносна зі способом, у якому застосовується крохмаль, однак при титруванні з крохмалем значно скорочується час титрування.

Реакція окиснення йодидів калію йодатом є зручним джерелом отримання відомих кількостей йоду (на кожний моль йодату виділяється шість еквівалентів йоду) і може бути застосована для різноманітних аналітичних цілей:

IO₃^- + 5I^- + 6H⁺ 3I₂ + 3H₂O

Розчини калію йодату хімічно стійкі і можуть зберігатися протягом тривалого часу.

НІТРИТОМЕТРІЯ

Нітритометрія — титриметричний метод аналізу, який грунтується на окисно-відновних властивостях системи НNO₂/NО, Е° = 0,99 В. Редокс-потенціал системи досить великий, тому нітри-тометрично можна визначати цілий ряд відновників (As₂O₃, FeSО₄).

Але найчастіше нітритометрію застосовують для кількісного визначення органічних лікарських речовин, які мають у своєму складі первинну чи вторинну ароматичні аміногрупи або нітро-групу, яку перед визначенням відновлюють до аміногрупи. Як титрант застосовують натрію нітрит, з якого в кислому середовищі виділяється нітритна кислота. У загальному вигляді реакцію діазотування можна подати так:

ArNH₂ + 2HCl + NaNO₂ [Ar^__ N]Cl + NaCl + 2H₂O

З наведеного рівняння видно, що в ньому беруть участь 2 молекули кислоти, з яких одна йде на утворення нітритної кислоти, а друга — солі діазонію. Однак, для того, щоб реакція проходила стехіометрично, необхідна присутність надлишку мінеральної кислоти. Тому на практиці беруть 2,5—3,0 еквівалента кислоти. У присутності надлишку кислоти підвищується також стійкість діазосполук.

Швидкість реакції утворення діазосполук залежить від приро­ди аміну й аніона мінеральної кислоти, яка бере участь у реакції. Аміни, які містять в ароматичному ядрі елекроноакцепторні заміс­ники (—NO₂,—SО₃Н₂, —СООН, —СІ), діазотуються швидше, ніж аміни, які містять електронодонорні замісники (—ОСН₃, — СН₃, та ін.).

У сірчанокислому середовищі швидкість діазотування менша, ніж у солянокислому. Підвищується швидкість діазотування в присутності бромід-іонів, тому до реакційного середовища додають калію бромід, який виконує роль каталізатора. Більшість діазоспо­лук нестійкі; їх розкладання прискорюється при підвищенні тем­ператури. А оскільки діазотування — процес екзотермічний, перед початком реакції розчин, як правило, охолоджують до 0—10 °С.

Однак, деякі діазосполуки досить стійкі й реакцію їх визначення можна проводити при кімнатній температурі.

Момент еквівалентності визначають за допомогою зовнішніх, внутрішніх індикаторів або електрометрично (потенціометричне титрування). Як зовнішній індикатор застосовують йодокрохмальний папір, тобто фільтрувальний папір, змочений розчином крохмалю та калію йодиду. Як внутрішні індикатори застосовують тропеолін-00, нейтральний червоний або змішані індикатори, наприк­лад, тропеолін-00 у суміші з метиленовим синім. Титрування з тропеоліном-00 проводять від червоного забарвлення до жовтого, зі змішаним — від червоно-фіолетового до блакитного.

Титрування з йодокрохмальним папірцем проводять до тих пір, доки крапля розчину, що титрується, взята через 1 хв після додавання розчину натрію нітриту, негайно викликатиме посиніння. При цьому протікає реакція:

2KI + 2NaNO₂ + 4HC1 I₂ + 2NO + 2KC1 + 2NaCl + 2H₂O

Аби усунути індикаторну помилку в нітритометрії, майже зав­жди паралельно проводять контрольний дослід.

Хоча кількість електронів, які віддає первинний ароматичний амін під час діазотування, більша від одного, оскільки реакція протікає стехіометрично і 1моль аміну реагує з 1молем натрію нітриту, прийнято вважати, що еквівалентна маса дорівнює молекулярній масі.

Метод нітритометричного титрування широко застосовується для аналізу лікарських речовин, які містять первинну та вторинну аміногрупи (новокаїн, анестезин, дикаїн, стрептоцид, норсульфа­зол та ін.), ацильовану аміногрупу (фенацетин, парацетамол — після гідролізу), а також нітрогрупу, яку перед визначенням відновлюють до аміногрупи (левоміцетин).

 

ЦЕРИМЕТРІЯ

 

Метод ґрунтується на окисненні лікарських речовин-відновників церієм (IV):

Ce⁴⁺ Ce³⁺

Як титрант застосовують розчин церію (IV) сульфату в присутності сульфатної кислоти, який за окисною здатністю наближається до розчину калію перманганату (електродний потенціал Се₄₊ в сульфатній кислоті 1 моль/л дорівнює +1,44). Сірчанокислі розчини церію (IV) дуже стійкі, реакція завжди приводить до утворення Се³⁺.

Для фіксування точки еквівалентності можна застосовувати ряд окисно-відновних індикаторів (дифеніламін, фероїн) або визначати її фізико-хімічними методами. Особливо зручні у використанні різноманітні 1,10-фенантроліни, потенціал переходу забарвлення яких відповідає потенціалу в точці еквівалентності основної реакції.

Цериметрію можна застосовувати для визначення широкого кола лікарських речовин (броміди, розчин водню перекису, кислота аскорбінова, токоферол, вікасол, аміназин).

 

Додаток D

 

ВИТЯЗ З НАКАЗУ

 

від 15.12.2004р. N 626

Зареєстровано в Міністерстві

юстиції України

20 грудня 2004 р.

за N 1606/10205