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卡尔费休水分测定仪在药品检验中的应用
点击次数:2777 发布日期:2017-5-3  来源:本站 仅供参考,谢绝转载,否则责任自负

随着科学研究的发展和生产技术的进步,水分的定量分析已被列为药品检验的基本项目之一,作为药品一项重要的质量指标。一般情况下,药品中水分的含量异常会严重地影响药品的质量和疗效。特别是抗生素类药品中所含水分过高会严重影响其稳定性、理化性状、及有效期和使用效果, 甚至于服用这些药品会严重危害广大人民群众的身体健康和生命安全。因此,对药品的水分进行检查并严格控制其限度非常重要。

以前,人们普遍采用加热干燥法(即干燥失重法)检查药品中的水分,此种方法不但繁琐、费时、系统误差大,而且遇热不稳定的药品不能适用于此方法,故不能满足现代药品检验的需要。1935年,Karl Fischer发现了一种用滴定法测定含水量从1ppm到100%的样品的方法(卡尔·费休氏水分测定法)。该法以甲醇为介质,以卡尔费休液为滴定液进行样品水分测定的一种方法。此方法测定水分含量的用途广泛、操作简单、准确度高、重复性好,能够最大限度的保证分析结果的准确性。而且该方法滴定时间短,一般情况下测定一个样品仅需2到6分钟,尤其适用于遇热易被破坏的药品。中国、英国、美国、日本四国药典均收载了卡尔·费休氏水分测定法(容量滴定法和库仑滴定法),现在已成为国际上通用的经典水分测定法。

一 基本原理

卡尔·费休氏水分测定法是根据碘和二氧化硫在吡啶和甲醇溶液中能与水起定量反应的一种非水溶液中氧化还原滴定法,其滴定的基本原理是仪器的电解池中的卡尔费休试剂达到平衡时注入含水的样品,水参与碘、二氧化硫的氧化还原反应,在吡啶和甲醇存在的情况下,生成氢碘酸吡啶和甲基硫酸吡啶,消耗了的碘在阳极电解产生,从而使氧化还原反应不断进行,直至水分全部耗尽为止,依据法拉第电解定律,电解产生碘是同电解时耗用的电量成正比例关系的,其化学反应方程式如下:

①H2O+I2+SO2+3C5H5N→2C5H5N·HI+C5H5N·SO3(不稳定)

②C5H5N·SO3+CH3OH→C5H5N·HSO4CH3(稳定)

卡尔费休试剂中含有分子碘而呈深褐色,当含有水的试剂或样品加入后,由于化学反应,生成甲基硫酸吡啶(C5H5N·HSO4CH3)而使溶液变成黄色,可用目测法判断终点(即由浅黄色变成橙色)。或用“永停滴定法”来指示卡氏反应的终点,其原理为:在反应溶液中插入双铂电极,在两电极之间加上一固定的电压,若溶剂中有水存在时,则溶液中不会有电对存在,溶液不导电;当反应到达终点时,溶液中存在I2和I-电对,在电解过程中,电极反应如下:

阳极:

2I--2e→I2

阴极:

① I2+2e→2I-

② 2H++2e→H2

因此,溶液的导电性会突然增大,在设有外加电压的双铂电极之间的电流值突然增大,并且稳定在我们事先设定一个阈值上面,即可判断到了滴定终点,仪器便会自动停止滴定,从而通过消耗卡尔费休试剂的体积计算出样品的含水量。按照上述原理科研人员研制了卡尔·费休氏水分测定仪,近年来在国内市场中较活跃的进口卡尔·费休氏水分测定仪有法国雷氏、瑞士万通、德国梅特勒-托利多、德国SCHOTT、;国产卡尔·费休氏水分测定仪主要有上海本昂等。目测法和永停滴定法两种方法均被《中国药典》(2005年版)收载。但是目测法误差较大而且在测定有颜色的物质时会遇到麻烦,故该法不宜使用。卡尔·费休氏水分测定仪操作简便、灵敏度高、再现性好,并能连续测定,自动显示数据,笔者建议有条件的药品检验部门优先使用卡尔·费休氏水分测定仪测定样品中的水分含量。

二卡尔费休试剂

卡尔费休试剂主要按组元分为单组元,双组元和混合型、对瓶卡尔费休试剂。《中国药典》(2005年版)收载了单组元卡尔费休试剂的制备与标定方法,这也是经典的容量法卡尔费休试剂制备方法。(1)配制 称取碘(置硫酸干燥器内48小时以上)110g,置干燥的具塞锥形瓶中,加无水吡啶160ml,注意冷却,振摇至碘全部溶解后,加无水甲醇300ml,称定重量,将锥形瓶置冰浴中冷却,在避免空气中水分侵入的条件下,通入干燥的二氧化硫至重量增加72g,再加无水甲醇使成1000ml,密塞,摇匀,在暗处放置24小时。本液应遮光,密封,置阴凉干燥处保存。临用前应标定浓度。(2) 标定 用卡尔·费休氏水分测定仪直接标定;或取干燥的具塞玻瓶,精密称入重蒸馏水约30mg,加无水甲醇2~5ml,用本液滴定至溶液由浅黄色变为红棕色,或用永停滴定法(附录Ⅶ A)指示终点;另作空白试验,按下式计算:

    WF=A-B式中F为每1ml费休氏试液相当于水的重量(mg);W为称取重蒸馏水的重量(mg);A为滴定所消耗费休氏试液的体积(ml);B为空白所消耗费休氏试液的体积(ml)。由于该方法制备试剂使用的有机碱是有恶臭气味和毒性较大的吡啶,它会对试验者的身体健康造成危害并且严重污染mg线路检测的环境。1984年E.Scholz发现了一种用咪唑取代吡啶的新的卡尔费休试剂。这种试剂不仅代替了有毒、有刺激性气味的吡啶,并且它使反应速度更快,滴定结果更准确。多数厂家现在生产的卡尔·费休氏试剂有两种:安全型无吡啶型和含吡啶型的试剂,其滴定度多为3~5。

三 卡尔·费休氏水分测定法的分类及应用范围

卡尔·费休氏水分测定法可适用多种有机物和无机物中的水分测定,由于各种化合物性质的差异, 可分为直接容量滴定法和间接容量滴定法(回滴定法)两类。但在药品检验中经常使用直接容量滴定法对水分含量进行测定,比较典型的药品有以下几类:

1 胶囊制剂

阿奇霉素胶囊、头孢拉丁胶囊、头孢氨苄胶囊、头孢羟氨苄胶囊、阿莫西林胶囊等;

2 注射用粉针剂

注射用头孢噻肟钠、注射用头孢唑林钠、注射用头孢哌酮钠舒巴坦钠、注射用头孢拉丁等;

3 片剂阿莫西林分散片等;

4 原料药。

四 测定法

卡尔·费休氏水分测定仪已经是药品检验单位用于水分含量测量的一种主要仪器,现在就以ZDJ-400SY型全功能滴定仪(北京先驱威锋)为例进行水分含量的测定。

1 选择溶剂

由于此法是测量样品中水分含量,因此需要使用一种非水物质作为溶剂,使样品溶解。通常情况下,无水甲醇是比较理想的溶剂。此反应是可逆反应,为了使反应向右进行,反应系统中加入了过量的SO2,无水甲醇可以溶解大量SO2,另外无水甲醇作溶剂还有防止副反应发生的作用,因此无水甲醇便成了首选的溶剂。

2 空白试验

通常在反应杯(50℃烘箱中干燥5小时)中加入20ml无水甲醇(含量:99.5%以上,分析纯),恰好淹没双铂电极,然后在滴定管中加入卡尔费休试剂(单组份安全型无吡啶型卡尔费休试剂),开启电磁搅拌器(60转/min),开始滴定甲醇中的含水量,慢慢滴定至仪器屏幕显示打空白完成,不记录卡尔费休液消耗的体积。

3 标定

为了考察整个操作系统的稳定性和准确度,我们应在样品进行检测前对系统进行标定(包括仪器的标定和卡尔费休试剂的标定)。卡尔·费休氏水分测定仪通常用甲醇-水标准溶液、含水酒石酸钠、蒸馏水、含饱和水甲苯等物质作为标准对方法的可靠性进行校验。含水酒石酸钠(C4H4NaO6·2H2O)是一种常用的含水标准物质,在正常条件下,该物质含有15.66%的水,很稳定而且不吸水也不失水。该物质在105℃加热失重为15.65±0.02%,长期暴露于湿度为20~70%的空气中,增量为0.01~0.09%。笔者建议当测定微量水(1%以下)时,用含水酒石酸钠作为参照物进行标定;当测定常量水(不少于1%)时,用蒸馏水(或去离子水)作为参照物进行标定。《中国药典》(2005年版)标准规定标定试验要做三次,并且误差范围在±1%内。

4 取样、测定

精密称取混和均匀的供试品适量(约消耗卡尔费休试剂1~5ml),用卡尔·费休氏水分测定仪直接测定。具体操作如下:

①将样品适量装入称量舟,放入电子天平中,按”tart”键归零;

②将样品倒入反应容器中,注意不要将样品撒到电极上或杯壁上;

③将称量舟重新放到电子天平上,用减重法确定加入样品的重量;

④将样品重量数据(精确到0.0001g)输入仪器中,等待反应结束直到仪器屏幕显示滴定结果;

⑤实验结束后用无水甲醇把仪器管路冲洗干净,因为卡尔费休试剂析出的晶体会造成管路堵塞现象。

五 注意事项

除了测定药品的性质,测定的方法,标定物质的选用,取样方法和进样量的大小影响测定精确度外,还必须注意以下三个问题,才能保证测定的精确度。

1 仪器的安装及场所

①仪器不得安装在有腐蚀性气体的室内,因为腐蚀性气体对仪器部分电路的腐蚀会严重缩短仪器寿命;

②不得安装在电源不稳定的地方,建议使用电子稳压器;

③避免阳光直接照射到仪器;

④仪器安装场所的室温最好控制在10~35℃范围内;相对湿度不得大于60%。

2双铂电极的保养

测量用双铂电极被污染时应当对其进行清洗干净,否则会使电极的灵敏度降低,影响测定数据的准确度。常用的电极清洗方法有三种:①可用丙酮或无水乙醇进行擦拭干净;②将电极放入蒸馏水中进行超声清洗;③如果上述两种方法还不能去除污垢,可将电极在铬酸洗液中浸泡两分钟,然后用蒸馏水冲洗干净。

3 仪器系统的密封及避光

进行卡尔·费休氏滴定过程中,有时会出现错终点(即提前到达终点)的现象,造成测定结果偏低。特别是在测定含水量在1%以下的药品时影响更大,甚至无法进行测定。这主要是空气中的氧将滴定池中的碘离子氧化为碘, 从而减少了试剂的耗用量。同时阳光也会明显地促进氧与碘离子的氧化反应,故要采取避光措施。另外卡尔费休试剂很容易吸收水分,因此要求滴定剂发送系统的滴定管和滴定池 (测量池)等采取较好的密封系统。否则由于吸湿现象造成终点长时间的不稳定和严重的误差。

来源:四川禾业科技有限公司
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