Использование процессов экстракции в фармацевтическом анализе

Экстракция широко применяется в качественном и количественном фармацевтическом анализе.Так, для открытия бромид-ионов Br⁻ и иодид-ионов I⁻ в водных растворах их предварительно окисляют до молекулярного состояния Br₂ и I₂ соответственно, после чего извлекают органическим растворителем, чаще всего - хлороформом (а также - бензолом). Хлороформный экстракт брома имеет желто-коричневую окраску, а хлороформный экстракт иода - фиолетовую. В качестве окислителей используют хлорную воду, кислые растворы перманганата калия KMnO₄ и др. В случае окисления, например, хлорной водой (водный раствор хлора) реакции протекают по схеме

2Br⁻ + Cl₂ → Br₂ + 2

2I⁻ + Cl₂ → I₂ + 2

Образующиеся молекулярный бром или иод хорошо растворяются в хлороформе или бензоле и поэтому извлекаются ими из водных растворов.В количественном фармацевтическом анализе экстракцию часто сочетают с каким-либо физико-химическим методом. Разработаны экстракционно-фотометрические, экстракционно-хроматографические и другие комбинированные методы количественного анализа.Примеры – экстракционно-фотометрическое определение витаминов А, Е. Особенно широко экстракционные методы используют при анализе растительного лекарственного сырья, а также для получения настоев, отваров, настоек, экстрактов лекарственных веществ. В данном случае под экстрактом подразумевается лекарственная форма, получаемая экстракционным методом в соответствии с определенными требованиями.

 

 

43. Применение экстракции в аналитической химии. Экстракция широко применяется в качественном и количественном фармацевтическом анализе.Так, для открытия бромид-ионов Br⁻ и иодид-ионов I⁻ в водных растворах их предварительно окисляют до молекулярного состояния Br₂ и I₂ соответственно, после чего извлекают органическим растворителем, чаще всего - хлороформом (а также - бензолом). Хлороформный экстракт брома имеет желто-коричневую окраску, а хлороформный экстракт иода - фиолетовую. В качестве окислителей используют хлорную воду, кислые растворы перманганата калия KMnO₄ и др. В случае окисления, например, хлорной водой (водный раствор хлора) реакции протекают по схеме

2Br⁻ + Cl₂ → Br₂ + 2

2I⁻ + Cl₂ → I₂ + 2

Образующиеся молекулярный бром или иод хорошо растворяются в хлороформе или бензоле и поэтому извлекаются ими из водных растворов.В количественном фармацевтическом анализе экстракцию часто сочетают с каким-либо физико-химическим методом. Разработаны экстракционно-фотометрические, экстракционно-хроматографические и другие комбинированные методы количественного анализа. Примеры – экстракционно-фотометрическое определение витаминов А, Е.

44. Количественный анализ. Классификация методов количественного анализа. Количественный анализ - область деятельности, которая связана с определением концентраций или количества химических веществ, входящих в состав анализируемых объектов. Задача количественного анализа в общих чертах состоит в получе­нии необходимых количественных данных об отдельных составных час­тях системы, т. е. в количественном определении в анализируемом образце содержания основного компонента, составных частей или примесей.Рекомендуемая формулировка (предложена в Журнале аналитиче­ской химии еще в 1975 г.): количественный анализ вещества — экспериментальное определение (измерение) концентрации (количества) хими­ческих элементов (соединений) или их форм в анализируемом веществе, выраженное в виде границ доверительного интервала или числа с указа­нием стандартного отклонения. Количественный анализ широко применяется в фармацевтическом анализе и является составной частью фармакопейного анализа всякого лекарственного препарата.Первые этапы химического анализа - это отбор и подготовка пробы к анализу. После этих двух операций наступает стадия, на которой определяют концентрацию или количество компонента. Для этого измеряют аналитический сигнал - физическую величину, функционально связанную с содержанием компонента в анализируемом образце. Для получения аналитического сигнала используются химические реакции различных типов, а также разнообразные химические, физические и даже биологические свойства самих веществ и продуктов их реакций. Поэтому для решения своих задач аналитическая химия располагает различными методами – химическими, физическими, физико-химическими и (особенно в последнее время) биологическими.

В химических методах анализа измеряются либо масса осадка – это гравиметрические методы, либо точный объем (иногда масса) раствора известной концентрации - это титриметрические методы.

Физико-химические(инструментальные) методы анализа включают оптические, электрохимические и хроматографические и некоторые другие методы, которые применяются реже (например, термические, масс-спектрометрические и др.).

Достоинства инструментальных методов анализа: низкие предел обнаружения (1-10^-9 мкг) и предельная концентрация (до 10^-15 г/мл).

Недостатки инструментальных методов анализа: сравнительно большая погрешность определения (порядка 5%; в ряде случаев до 20%, тогда как в химических методах анализа погрешность определения обычно составляет 0,1 – 0,5%), а также сложность применяемой аппаратуры и ее высокую стоимость. Выбор метода измерения количества определяемого компонента зависит от множества факторов. Не последнюю роль играет содержание определяемого компонента в пробе и требуемая точность результатов. Множество существующих методов анализа различаются уровнем селективности, чувствительности, точности (правильности и воспроизводимости), стоимости и скорости выполнения анализа.Методы гравиметрии и титриметрии обладают очень высокой точностью — относительная погрешность может составлять десятые доли процента и даже менее. Но они позволяют определять только относительно большие количества определяемого компонента (порядка миллимолей или миллиграммов) и пригодны лишь для определения основных компонентов. Титриметрический анализ выполняется быстрее гравиметрического и потому, при наличии выбора, он предпочтительнее. Инструментальные методы более чувствительны и селективны, чем классические (гравиметрия и титриметрия), но они менее точны: относительная погрешность составляет 1-5% или более. Кроме того, инструментальные методы обычно более дорогостоящие, капиталоемкие. Однако с точки зрения стоимости одного определения они могут быть дешевле, если учитывать и затраты рабочей силы. Инструментальные анализы, как правило, выполняются быстрее, их можно автоматизировать, с их помощью можно определять содержание нескольких компонентов одновременно.

45. Ошибки количественного анализа, их источники. Классификация ошибок количественного анализа. Ошибки количественного анализа условно подразделяют на систематические, случайные и грубые. Грубые ошибки обусловленные несоблюдением методики анализа, очевидны. Они устраняются при повторном проведении анализа с соблюдением всех требуемых условий, предусмотренных методикой анализа. 1) Систематическая ошибка. Различают систематическую ошибку и процентную систематическую ошибку. Систематическая ошибка результата анализа – это статистически значимая разность между средним и действительным значениями содержания определяемого компонента. (может быть больше нуля, меньше нуля и равна нулю.) Процентная систематическая ошибка (относительная величина систематической ошибки)- это систематическая ошибка выраженная в процентах от действительного значения а определяемой величины. Систематическая ошибка характеризует правильность результатов анализа. источники систематических ошибок: 1) методические- обусловлены особенностями методики анализа(например аналитическая реакция прошла не до конца, имеются потери).2) инструментальные- обусловлены несовершенством используемых приборов и оборудования. 3)индивидуальные- обусловлены субъективными качествами аналитика(дальтонизм может влиять на определения конечно точки титрования). 2)Случайные ошибки показывают отличие результатов параллельных определений друг от друга и характеризуют воспроизводимость анализа. Причины случайных ошибок однозначно указать невозможно.

46. Математическая статистика, использование ее понятий в количественном анализе. Случайная величина (применительно к количественному анализу)- измеряемый аналитический сигнал (масса, объем, оптическая плотность) или результат анализа. Варианта- отдельное значение случайной величины, т.е. отдельное значение измерения аналитического сигнала или определяемого содержания. Генеральная совокупность –идеализированная совокупность результатов бесконечно большого числа измерений(вариант) случайных величин. Относительная вероятность результатов в генеральной совокупности при выполнении химико-аналитических определений в большинстве случаев описывается функцией Гаусса.

 

Однако на практике невозможно (а и не нужно) проводить бесконечно большое число аналитических определений, поэтому используют не генеральную совокупность а выборочную совокупность – выборку. Выборка(выборочная совокупность) это совокупность ограниченного числа статистически эквивалентных вариант, рассматриваемая как случайная выборка из генеральной совокупности. Объём выборки – число вариант n, составляющих выборку. При статистической обработке результатов количественного анализа используют выборку, описываемую распределением Стьюдента.

47. Статистическая обработка и представление результатов количественного анализа. Расчеты метрологических параметров. Расчёт метрологических параметров. Метрология – наука об измерениях и методах достижения их единства и требуемой точности. На практике в количественном анализе обычно проводят не бесконечно большое число определений, а n=5-6 независимых определений. В оптимальном случае рекомендуется проводить 5 параллельных определений, т.е. оптимальный рекомендуемый объём выборки n=5. При наличии выборки рассчитывают следующие метрологические параметры в соответствии с распределением Стьюдента. Среднее, т. Е. среднее значение определяемой величины.

.

Дисперсия V(иногда её обозначают как s² ) показывает рассеяние вариант относительно среднего и характеризует воспроизводимость анализа. Рассчитывается по формуле:

Стандартное отклонение (или среднее квадратичное отклонение) s - характеристика рассеяния вариант относительно среднего. Она рассчитывается как корень квадратный из дисперсии, взятый со знаком плюс:

 

Разность между отдельным результатом и средним значением называют случайным отклонением di: .

Стандартное отклонение среднего определяется как

 

. Относительное стандартное отклонение = это отношение стандартного отклонения к среднему значению:

Чем меньше относительное стандартное отклонения, тем лучше воспроизводимость анализа.

Доверительный интервал (доверительный интервал среднего) –интервал в котором с заданной доверительной вероятностью Р находится действиетльное значение определяемой величины (генеральное среднее):

Доверительная вероятность Р- вероятность нахождения действительного значения определяемой величины а в пределах доверительного интервала.

Полуширину доверительного интервала находят по формуле:

 

Относительная (процентная) ошибка среднего результата:

При представлении результатов количественного анализа обычно указывают и рассчитывают следующие статистические характеристики: x_i- результаты единичных определений(варианты); n- число независимых параллельных определений(объём выборки); хср= среднее значение определяемой величины, s- стандартное отклонение, полуширину доверительного интервала с указанием значения доверительной вероятности, доверительный интервал и относительную (процентную) ошибку среднего результата. Эти характеристики составляют необходимый и достаточный минимум величин, описывающих результаты количественного анализа, при условии что систематические ошибки устранены или они меньше случайных. Иногда дополнительно указывают дисперсию, дисперсию среднего, стандартное отклонение среднего.

48. Требования предъявляемые к реакциям в количественном анализе. Химические аналитические реакции, применяемые в количествен­ном химическом анализе, должны отвечать определенным требованиям, важнейшими из которых являются следующие.

а)Реакции должны протекать быстро, до конца, по возможности, — при комнатной температуре.

б)Исходные вещества, вступающие в реакцию, должны реагировать в строго определенных количественных соотношениях (стехиометрииески) и без побочных процессов.

в)Примеси не должны мешать проведению количественного анализа.Эти общие требования конкретизируются, дополняются и уточняют­ся при использовании различных методов и методик химического коли­чественного анализа.