Спектрофотометрический метод анализа

Содержание

 Введение …………………………………………………………...... 3

1 Законы поглощения света ……………………………………….. 4

1.1 Спектрофотометрия в фарм. анализе …………………………. .. 5

1.2 Анализ по поглощению растворов стандартных  образцов ……7

1.2.1 Анализ по параметрам спектров поглощения ……………….  8                                                                                

1.3 Испытание на чистоту ………….…………………………….. 10

2  Анализ однокомпонентных лекарственных средств ………….. 12 

2.1 Способы измерения концентрации……………………………. 14

3 Дифференциальная спектрофотометрия …………………........  17

3.1 Анализ лекарственных смесей ………………………………..  19

3.2 Лекарственные смеси с витаминами …………………………   25

4 Спектрофотометры ……………………………………………....  27

Заключение ……………………………………………………........ 31

Список используемых источников  ……………………………….  32

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Введение

          Спектрофотометрический метод анализа основан на спектрально-избирательном поглощении монохроматического потока световой энергии при прохождении его через исследуемый раствор. 

Спектрофотометрический метод анализа в ряде случаев имеет существенное преимущество перед другими методами. В частности, Спектрофотометрический метод обеспечивает высокую чувствительность измерений концентрации инертных газов, в то время как для анализа смеси инертных газов химический метод вообще неприменим, а другие физические методы либо также неприменимы, либо имеют ограниченную чувствительность. 

Спектрофотометрический метод анализа основан на спектрально-избирательном поглощении монохроматического потока световой энергии при прохождении его через исследуемый раствор. Метод позволяет определять концентрации отдельных компонентов смесей окрашенных веществ, имеющих максимум поглощения при различных длинах волн, он более чувствителен и точен, чем фотоэлектроколориметрический метод. Известно, что фотоколориметрический метод анализа применим только для анализа окрашенных растворов, бесцветные растворы в видимой области спектра обладают незначительным коэффициентом поглощения. Однако многие бесцветные и слабо окрашенные соединения ( особенно органические) обладают Характерными полосами поглощения в ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра, что используют для их количественного определения. Спектрофотометрический метод анализа применим для измерения светопоглощения в различных областях видимого спектра, в ультрафиолетовой и инфракрасной областях спектра, что значительно расширяет аналитические возможности метода.

 

 

 

1 Законы поглощения света

Применение оптических методов основано на свойствах веществ  поглощать световую энергию. Определения, связанные с измерением поглощения света, основаны на двух физических законах.

Закон Бугера-Ламберта связывает  поглощение с толщиной слоя поглощающего вещества и выражается соотношением:

lgj°/j = kxl

где     j° - интенсивность излучения, падающего на вещество

j - интенсивность излучения,  прошедшего через вещество

        1 - толщина слоя вещества в сантиметрах

к - показатель поглощения, величина, обратная той толщине слоя, проходя через который поток  излучения ослабевает в 10 раз.

Второй закон поглощения Бера выражает связь между интенсивностью поглощения и концентрацией поглощающего вещества в растворе:

lgj°/j = μxC, где μ- константа, зависящая от способа выражения концентрации раствора с - концентрация раствора

Объединенный закон Бугера - Ламберта – Бера : lgj°/j = μxCxl

Соотношение lg j°/j известно как поглощение /А/, оптическая плотность /Д/ или как экстинкция /Е/. Соотношение j°/jx 100 называют пропусканием /Т/.

Значение μ зависит  от единиц, в которых выражают концентрацию вещества и толщину слоя. Концентрацию выразить в грамм-молях на 1 л раствора, а толщину в сантиметрах, то коэффициент поглощения будет равен молярному коэффициенту поглощения. Последний выражается греческой буквой эпсилон - ε.

Если концентрация выражается в граммах вещества на 100 мл раствора, то эта величина называется удельным показателем поглощения и обозначается символом  Е1см1% .

 

Зависимость между удельным показателем поглощения и молярным показателем поглощения определяют по формулам:

Е1см1%  = εх10 М

Е = Е1см1%  х М 10

где М - молекулярная масса.

1.1 Спектрофотометрия в фарм. анализе

Метод спектрофотометрии  основан на способности многих органических веществ к избирательному поглощению электромагнитного излучения и  широко используется для установления структуры вещества, а так же качественного и количественного анализа, испытания на чистоту.

Спектрофотометрический  анализ предусматривает определение  содержание вещества по поглощению им монохроматического излучения в  видимой, ультрафиолетовой и инфракрасной области спектра. В отличие от фотометрии метод позволяет более точно измерять светопоглощение анализируемых веществ при строго определенной длине волны.

Единицей измерения  длин волн в ультрафиолетовой и видимой  областях спектра обычно служит нанометр (1 нм =10"7 см ). В зависимости от природы светопоглощения и разрешающей способности оптических приборов поглощения света измеряют в интервалах длин волн 185-400 нм (ультрафиолетовые спектры), 400-760 нм (видимая область спектра), 760-20000 (инфракрасные спектры). Часто инфракрасные излучения характеризуются волновым числом γ (нью) (γ =1/λ), где λ выражена в см); размерность - соответственно в см-1.

Инфракрасная спектрофотометрия, впервые введенная в ГФ10, является одним из основных современных физико-химических методов идентификации соединении, изучения строения молекул и др. Этот метод характеризуется высокой чувствительностью, полнотой информации о строении вещества.

Использование метода для  идентификации сводится главным  образом к визуальному сравнению ИК-спектров анализируемых веществ со спектрами стандартов, снятыми в аналогичных условиях и на тех же марках спектрофотометров. Успешному использованию ИК-спектроскопии для идентификации веществ способствует изучение атласов ИК-спектров поглощения веществ.

ГФ10 использует ИК-спектрофотометрию  для идентификации фторотана, натриевых  солей, метициллина и оксациллина  путем сравнения со спектрами  стандартных образцов. В МФ11 метод  ИК-спектроскопии для идентификации  кортикостероидов, сердечных гликозидов.

Светопоглощение в УФ и видимой областях спектра обладают вещества с определенной химической структурой. Основными факторами, обуславливающими поглощение света, являются наличие так называемых хромофоров, т.е. ненасыщенность (двойные, тройные связи), наличие карбонильной, карбоксильной, амидной, азо-, нитрозо-, нитро и др. функциональных групп. Известно также, что некоторые группы, не являясь хромофорными, увеличивают интенсивность окраски веществ - такие группы называют ауксохромными или ауксохромами. Типичные ауксохромы - гидроксильная и аминогруппы.

Каждая функциональная группа характеризуется поглощением  в определенных областях спектра. Однако имеется ряд факторов (присутствие  нескольких хромофорных групп, влияние  растворителя и др.), приводящих к  смещению полос поглощения в сторону больших длин волн (гипсохромное смещение). Кроме смещения может наблюдаться эффект увеличения (гиперхромный) или уменьшения (гипохромный) интенсивности поглощения.

Метод спектрофотометрии  в УФ и видимой области включен  в ГФ10 и МФ11 для определения подлинности, чистоты и количественного содержания лекарственных препаратов.

 

Качественным анализ лекарственных веществ с помощью  спектрофотометрии называют установление их структуры на основании спектров поглощения.

Кроме того, под качественным анализом подразумевается так же установление подлинности лекарственных веществ.

Спектры поглощения представляют собой графическое изображение  количества света, поглощаемого веществом  при определенных значениях длин волн.

Для построения кривой спектра поглощения, величины длин волн наносят на ось абсцисс, а величины оптических плотностей (Д) - на ось ординат.

Характеристикой спектра  поглощения вещества является поглощение максимумов (минимумов) поглощения, а  так же интенсивность поглощения, что характеризуется величиной оптической плотности (Д) или удельным показателем поглощения при данной длине волны Е1см1%  .

Наряду с величинами Д в УФ- и видимой областях для  построения кривых спектров поглощения можно использовать такие величины удельных ( Е1см1%  ) или молярных (ε) показателей поглощения.

Согласно ГФ10 и ГФ11 лекарственные вещества идентифицируют как по поглощению стандартных образцов, так и по известным параметрам спектров поглощения.

1.2 Анализ по поглощению растворов стандартных образцов

Этот метод наиболее достоверный. Он сводится к сравнению двух спектров поглощения, полученных в одних и тех же условиях. В качестве стандартного образца, если нет специальных указаний, принимается вещество, отвечающее требованиям фармакопеи.

Так, ультрафиолетовый спектр 0,0005% раствора этинилэстрадиола в спирте имеет максимумы и минимумы поглощения при тех же длинах волн, что и раствор стандартного образца одинаковой концентрации и одновременно измеренный, соответствующие величины поглощения при максимуме поглощения около 281 нм.

Этим методом по ГФ10 устанавливают подлинность натрия

о-йодгинкурата, меченного  йодом 131 и натрия хромата, меченного  хромом 51, в растворах для инъекций. В настоящее время идентификацию  лекарственных  средств по поглощению растворов стандартных образцов почти не проводят, однако именно этот метод следует рекомендовать для фармакопейных испытаний на подлинность.

         1.3 Анализ по параметрам спектров поглощения

Наиболее простой способ  тот, при котором указывается  только положение максимумов поглощения лекарственного вещества.

В ГФ10 по положению максимумов идентифицируются ретинола ацетат в  масляном растворе, рутин, цианкоболамин, хингамин и др. Указание положение  максимумов является лишь ориентировочной  характеристикой, так как не позволяет судить об общем виде спектра.

 Значительно чаще в фармакопейных статьях приводят положение максимумов или минимумов и соответствующие им величины оптических плотностей.

Такой способ идентификации  надежнее предыдущего, он встречается  преимущественно в статьях ГФ11 .

Качественная характеристика  лекарственных средств по длинам волн и оптической плотности:

 

Наименование   лекарственного средства | Длина волны λ (нм ) |    Оптическая плотность Д | Растворитель | Концентрация |

 Окситетрациклина г/х | 353 | 0,54-0,53 | 0,01н HCI | 0,002 |

 Окситетрациклина дигидрат  | 353 | 0,54-0,53 | 0,01н HCI | 0.002 |

 Резерпин | 268 (max) 288-295 | 0,55 0,34 | Этанол 95 % | 0,002 |

 Феноксиметил-пенициллин | 268 274 (max) 274 (min) | 0,6-0,75-- | вода + NаНСОз | 0,02 |

 

 В ГФ10 интенсивность поглощения чаще выражают через величину удельного показателя поглощения. По величине удельного показателя поглощения идентифицируют целый ряд лекарственного средства.

Качественная характеристика лек. средств по длинам волн и удельному показателю поглощения:

         Наименование лекарственного средства  |Длина волны λ (нм)| Удельный показатель       Е1см1%   | Растворитель | Концентрация |

 Дезоксикор-тикостерона   ацетат | 240 | 430-450 | Этанол 95%| 0,001 |

 Левомицетин | 278 | 290-305 | вода | 0,002 |

 

 Норадреналина гидротартрат | 279 | 78-84 | Этанол 95% | 0,001 |

 Токоферола    ацетат | 285 | 42-47 | Безводный этанол | 0,001 |

 Трифтазин | 258 | 610-650 | 0,01н HCI | 0,001 |

 Трихомонацид | 357 | 520-560 | вода | 0,001 |

 

          Иногда для идентификации лекарственных средств применяют отношение оптических плотностей при двух длинах волн, которые чаще всего соответствуют двум максимумам или максимуму и минимуму спектра поглощения.

Качественная характеристика лекарственных средств по длинам волн и отношению оптических плотностей:

Наименование лекарственного средства  | Длина волны | Отношение   оптических плотностей Д1/Д2 | Растворитель | Концентрация |

 Кислота фолиевая | 256(max Д1)288(max)365(max Д2) | 2,8-3,0 | 0,1н NаОН | 0,001 |

 Метициллина натриевая  соль | 280 (max)264 | 1,30-1,45 | вода | 0,01 |

 Натрия п-аминосалицилат | 265299 | 1,50-1,56 |  | 0,001 |

 Феноксиметил-пенициллин | 268274 | 1,21-1,24 | вода + NаНСОз  |    0,02 |

 Цианокобаламин в  растворе для инъекций | 361548361278 | 3,0-3,41,7-1,83 | вода вода | 0,0020,002 |

  В отдельных случаях лекарственные средства идентифицируют по разности оптических плотностей (Д1-Д2).

Бензилпенициллина калиевая соль Д26З-Д28О Д.б. не менее 0,72 .

 Для идентификации лек. средств пригодны также наборы (атласы)   спектров поглощения известных веществ. Чтобы быстрее отыскать необходимые данные, спектры поглощения шифруют.