Химические реакции, лежащие в основе определения общих примесей

Испытание на хлориды

В основе метода открытия примеси хлоридов в испытуемом растворе лежит реакция хлоридов с нитратом серебра:

Сl? + Ag+ > AgClv.

Реакцию проводят в присутствии азотной кислоты, которую предварительно добавляют к испытуемому раствору. Это делается для того, чтобы предотвратить возможность образования осадков соединений серебра с другими соединениями, кроме хлоридов, находящимися в испытуемом растворе. Определению хлоридов мешают лишь бромиды и йодиды. Поскольку ожидаемая концентрация хлоридов в испытуемом растворе лишь ненамного превышает чувствительность метода в испытуемом и эталонном растворах образуется белая опалесценция, которую необходимо наблюдать в проходящем свете на темном фоне вдоль оси пробирок. Сравнение мутности испытуемого и эталонного растворов проводят не сразу после добавления раствора нитрата серебра, а через 5 минут. Это обусловлено тем, что мутность развивается не сразу, вследствие низкой концентрации хлоридов, а в течение нескольких минут. Экспериментально установлено, что осадок хлорида серебра формируется полностью в течение 5 минут.

Испытание на сульфаты

В основе метода определения примеси сульфатов лежит реакция сульфат-иона с ионом бария:

Ba+2 + SO4?2 > BaSO4v.

Эту реакцию проводят в присутствии соляной кислоты, в которой сульфат бария нерастворим, для того, чтобы предотвратить образование осадков других солей бария. Следует отметить, что эту реакцию можно проводить и в присутствии азотной кислоты. Осадок сульфата бария формируется еще медленнее, чем осадок хлорида серебра. ГФХI рекомендует сравнение мутностей испытуемого и эталонного растворов проводить через 10 минут после добавления раствора хлорида бария. Для ускорения формирования осадка некоторые национальные фармакопеи, а также международная фармакопея рекомендуют испытуемый и эталонный растворы нагревать до кипения. Действительно, такая операция оправдана при количественном определении сульфатов, поскольку не только ускоряется формирование осадка, но он еще и укрупняется, что облегчает его отфильтровывание. При контроле чистоты нагрев раствора не так важен, поскольку время, которое будет затрачено на нагрев и последующее охлаждение растворов, вряд ли будет намного меньше 10 минут [2,12,15].

Испытание на соли аммония и аммиак

В основе метода определения примеси аммиака и его солей лежит реакция с реактивом Несслера, представляющим собой раствор тетрайодомеркуроата калия (K2HgJ4) в растворе гидроксида калия, c образованием желтого окрашивания или бурого осадка, в зависимости от концентрации аммиака:

2K2HgJ4 + NH3 + 3KOH > [Hg2ONH2]+J? + 7KJ + 2H2O.

Желтое окрашивание развивается в течение 5 минут, поэтому интенсивность окрасок испытуемого и эталонного растворов сравнивают через 5 минут, причем в отраженном свете на белом фоне. Этой реакции мешают щелочноземельные и тяжелые металлы, а также примесь железа, если ее содержание в препарате превышает 0,03%, поскольку в щелочной среде они образуют не растворимые в воде гидроксиды и таким образом маскируют основную реакцию. В таких случаях испытуемые растворы готовят следующим образом. В препаратах, содержащих более 0,03% примеси железа, определение производят так: к 10 мл испытуемого раствора прибавляют 2 капли раствора едкого натра и 3 мл 20% раствора тартрата натрия-калия, тщательно перемешивают и далее поступают так, как описано в стандартной методике, добавляя к эталонному раствору эти же реактивы.

Обработка тартратом натрия-калия связывает железо (II) и железо (III) в прочные тартратные комплексы, устойчивые в щелочной среде. Поэтому при обработке испытуемого раствора реактивом Несслера гидроксиды железа, мешающие определению, не образуются. В препаратах, содержащих щелочноземельные и тяжелые металлы, определение производят следующим образом. Испытуемое лекарственное вещество растворяют в возможно меньшем количестве воды, прибавляют при охлаждении 2 мл раствора едкого натра и 2 мл раствора карбоната натрия. Раствор разбавляют водой до требуемого объема, взбалтывают и фильтруют. 10 мл фильтрата испытывают по стандартной методике на аммиак. Эта обработка позволяет удалить из приготовляемого раствора ионы щелочно-земельных и тяжелых металлов, мешающие определению аммиака с помощью реактива Несслера. Этот реактив содержит щелочь, которая взаимодействует с ионами щелочноземельных и тяжелых металлов с образованием нерастворимых гидроксидов. Поэтому обработку приготовляемого раствора едким натром и карбонатом натрия проводят предварительно с целью удалить мешающие ионы [12].

Испытание на соли кальция

В основе метода определения примеси кальция в неорганических соединениях лежит реакция солей кальция с оксалатом аммония, осуществляемая в присутствии аммиачного буфера:

Ca+2 + (NH₄)₂C₂O₄ > CaC₂O₄v + 2NH₄

Мутность испытуемого и эталонного растворов сравнивают через 10 минут после добавления раствора оксалата аммония. Определение проводят в присутствии аммиачного буфера, который добавляют к испытуемому раствору для предотвращения образования осадка гидроксида магния. При определении примеси кальция в органических лекарственных веществах необходима предварительная обработка лекарственного вещества, поскольку кальций, как правило, присутствует в виде нерастворимых в воде соединений. Предварительная обработка заключается в озолении органического лекарственного вещества в кварцевом или платиновом тигле в присутствии концентрированной серной кислоты. Полученный зольный остаток растворяют при кипячении в хлористоводородной кислоте, фильтруют, если необходимо, и фильтрат нейтрализуют раствором аммиака. Полученный раствор используют для приготовления испытуемого раствора.

Испытание на соли железа

В основе метода определения примеси солей железа (II) и железа (III) лежит реакция этих ионов с сульфосалициловой кислотой в аммиачной среде. Реакция с сульфосалициловой кислотой выбрана потому, что она положительна на соли как железа (II), так и железа (III), т. е. отпадает необходимость переводить железо в какую-нибудь одну аналитическую форму. При этом появляется желтое окрашивание.

Окрашивание в испытуемом и эталонном растворах сравнивают через 5 минут в отраженном свете на белом фоне. При определении железа в соединениях магния к испытуемому раствору, кроме раствора аммиака, добавляют раствор хлорида аммония для предотвращения образования осадка гидроксида магния. При анализе органических лекарственных веществ, нерастворимых в воде, их необходимо озолить. Зольный остаток после сжигания навески препарата с концентрированной серной кислотой обрабатывают концентрированной хлористоводородной кислотой при нагревании на водяной бане, разбавляют водой, если нужно, фильтруют и нейтрализуют раствором аммиака. Из полученного раствора готовят испытуемый раствор и проводят стандартное испытание с раствором сульфосалициловой кислоты [2,12].

Испытание на соли цинка

В основе метода определения примеси солей цинка лежит реакция с ферроцианидом калия (желтая кровяная соль) в кислой среде; при этом образуется белая муть или осадок:

3Zn+2 + 2K₄[Fe (CN)₆] > K₂Zn₃[Fe (CN)₆]₂v + 6K.

Если в исследуемом лекарственном веществе содержится примесь железа, то появляется синее окрашивание из-за образования берлинской лазури. В этом случае к приготовленному раствору, нагретому до кипения, добавляют раствор аммиака до остающегося запаха и фильтруют. При такой обработке соли железа выпадают в осадок в виде соответствующих гидроксидов. Соответствующую часть фильтрата испытывают по стандартной методике на цинкион.

Испытание на соли тяжелых металлов

В основе метода определения примеси тяжелых металлов лежит реакция образования их сульфидов, которые имеют практически одинаковое черное или бурое окрашивание. В качестве эталонной соли при испытании на присутствие солей тяжелых металлов используется ацетат свинца, поскольку растворимость сульфида свинца по сравнению с сульфидами других тяжелых металлов минимальна. Реакцию проводят в слабокислой среде в присутствии уксусной кислоты. Испытание необходимо проводить под тягой, поскольку в кислой среде из сульфида натрия образуется сероводород:

Pb+2 + S?2 > PbSv.

Осадок формируется быстро, и темную муть наблюдают через минуту после добавления раствора сульфида натрия. Наблюдение производят по оси пробирок, размещенных на белой поверхности. В сравниваемых растворах допускается слабая опалесценция от серы, которая выделяется из полисульфидов натрия, присутствующих как примесь в растворе сульфида натрия. Полисульфиды натрия образуются при окислении сульфида натрия кислородом воздуха, поэтому использовать для анализа растворы сульфида натрия, долго хранившиеся в негерметичной таре, нельзя, поскольку обильный осадок серы не позволяет сравнить темную муть в испытуемом и эталонном растворах. В органических лекарственных веществах, не растворимых в воде, примесь тяжелых металлов определяют после озоления этих веществ в присутствии серной кислоты. Зольный остаток обрабатывают при нагревании насыщенным раствором ацетата аммония, нейтрализованным по фенолфталеину раствором едкого натра, и фильтруют. При такой обработке сульфаты тяжелых металлов растворяются с образованием ацетатов тяжелых металлов. Определению тяжелых металлов из зольного остатка наличие солей железа не мешает, поскольку они переходят в нерастворимые гидроксиды. Из полученного фильтрата готовят испытуемый раствор и открывают примесь тяжелых металлов, как описано выше [2,12,15].

Испытание на мышьяк

В фармакопейном анализе используются два метода определения примеси мышьяка: эталонный и безэталонный.

Метод 1 Метод основан на том, что соединения мышьяка восстанавливаются цинком в кислой среде до газообразного мышьяковистого водорода (AsH3), который, соприкасаясь с бумагой, пропитанной спиртовым раствором дихлорида ртути (HgCl2 — сулема), окрашивает ее в желто-оранжевый, а после обработки раствором йодида калия — в буроватокоричневый цвет (метод Зангера — Блека):

As3+ + 3Zn + 3H+ > AsH₃^ + 3Zn+2.

При взаимодействии мышьяковистого водорода c сулемой идут одновременно два процесса: нуклеофильное замещение хлора в сулеме и восстановление ее мышьяковистым водородом до хлорида ртути (I):

AsH3 + 3HgCl₂ > As (HgCl)₃v + 3HCl;

2AsH₃ + 2HgCl₂ > H₂As-AsH₂ + Hg2Cl₂v + 2HCl,.

в результате чего образуется окрашенный в желто-оранжевый цвет продукт состава лекарственный мышьяк химический.

As (HgCl)₃· Hg₂Cl₂:

3AsH3 + 5HgCl2 > As (HgCl)3· Hg2Cl2v + H2As-AsH2 + 5HCl.

При обработке желто-оранжевого соединения раствором йодида калия идет реакция, в результате которой цвет пятна переходит в буровато-коричневый, что увеличивает чувствительность определения:

As (HgCl)3· Hg2Cl2v + 7KJ > As (HgJ)3v + Hgv + K2HgJ4 + 5KCl.

Минимальное количество мышьяка, которое может быть открыто этим методом в реакционной смеси, равно 0,0005 мг.

Определению примеси мышьяка методом Зангера-Блека мешают летучие водородные соединения элементов 5-й и 6-й групп, а именно: аммиак, фосфин, сурьмин, сероводород, которые могут образоваться при восстановлении азот-, фосфор-, сурьмуи серусодержащих соединений. В этом случае неорганические лекарственные вещества, содержащие примеси соединений, которые могут дать перечисленные водородные соединения, а также любые органические вещества предварительно обрабатывают концентрированной серной кислотой и затем пергидролем до обесцвечивания раствора. При такой обработке все элементы 5-й и 6-й групп, включая мышьяк, окисляются до соединений с высшей степенью окисления элемента, например, фосфор — до фосфата, сера — до сульфата, мышьяк — до арсената и т. д. Но цинком в кислой среде восстанавливается лишь арсенат до арсина, а нитрат, фосфат, сульфат, висмутат — не восстанавливаются. В связи с указанными ограничениями в этом анализе используется цинк, не содержащий примесей мышьяка, сульфидов и фосфидов. Для поглощения сероводорода в широкую стеклянную трубку помещают ватный тампон, пропитанный раствором ацетата свинца.

Метод 2 (безэталонный метод). Этот метод основан на том, что различные соединения мышьяка при нагревании с фосфорноватистой кислотой в присутствии хлористоводородной кислоты восстанавливаются до металлического мышьяка (метод Буго — Тиле):

2As3+ + 3H3PO2 + 3H2O > 2Asv + 3H3PO3 + 6H+.

Безэталонный метод Буго — Тиле применяют в случае определения наряду с мышьяком селена и теллура, а также при определении мышьяка в препаратах сурьмы, висмута, ртути, серебра и препаратах, содержащих сульфиды и сульфиты. Чувствительность реакции — 0,01 мг мышьяка в 10 мл реакционной смеси (СЧ = 0,0001%). В испытуемом растворе не должно быть заметно ни побурения, ни образования бурого осадка.

В случае побурения или образования бурого осадка для того, чтобы убедиться, что побурение обусловлено образованием мышьяка, в пробирку после охлаждения прибавляют 3 мл воды, 5 мл эфира и тщательно взбалтывают. При наличии мышьяка на границе жидкостей образуется бурая пленка [12].