V. Определение концентрации спирта этилового

Качество спирта-ректификата регламентируется: ГОСТом Р 51652-2000 «Спирт этиловый ректификованный пищевой» и фармакопейными статьями ФС-43-3071-00 «Спирт этиловый 90%,70%,40%», ФС-43-3072-00 «Спирт этиловый 95%». Одним из показателей качества лекарственного препарата, содержащего этанол, является его концентрация, определение которой зависит от состава препарата. Поэтому методы анализа делятся на определение этанола:

31

32

• в водно-спиртовых растворах, не содержащих посторонних веществ;

• в спиртовых растворах лекарственных веществ;

• в экстракционных препаратах.

5.1. В водно-спиртовых растворах, не содержащих посторонних веществ.

Содержание этанола в водно-спиртовых растворах проводят:

1. По плотности ( метод официнальный).

2. Рефрактометрически ( метод неофицинальный).

1. Определение плотности. Плотностью называют массу единицы объёма вещества:

ρ = m/v;

Если массу m измерить в граммах, а объём в кубических сантиметрах, то плотность представляет собой массу 1 см³ вещества: ρ = г/см³.

Определение проводят стеклянным (рис.8а,б) и металлическим (рис.9) спиртомерами, а также по плотности с помощью денсиметра ( ареометра) (рис 8в) или пикнометра ( рис.10). По значению плотности при 20⁰С определяют С_v и С_m , используя алкоголеметрическую таблицу I ГФ ХΙ. По величине плотности, полученной при других температурах, и для показаний стеклянного и металлического спиртомеров, перевод в объёмные проценты при 20⁰С проводят с помощью таблиц издательства стандартов.

Концентрацию спирта этилового определяют стеклянными спиртомерами класса 0,1 ( цена деления 0,1 %) или класса 0,5. Арбитражные определения крепости спиртовых растворов проводят металлическими или стеклянными спиртомерами класса 0,1. Для практических целей пользуются спиртомерами класса 0,5 со встроенным термометром. Комплект состоит из двух или трёх спиртомеров (0 - 60, 60 -100 или 40 – 70, 70 – 100%). Стеклянный спиртомер при температуре 20⁰С показывает концентрацию этанола в объёмных процентах. Но в условиях крупных фармацевтических производств, крепость спирта чаще необходимо измерять при температуре,

33

отличающейся от 20⁰С. В этих случаях определение проводят при фактической температуре, а полученные значения стеклянного спиртомера при температуре определения приводят к 20⁰С с помощью таблицы ΙΙΙ (Таблицы для определения содержания этилового спирта в водно-спиртовых растворах. Издательство стандартов, 19789 г.).

Более точно ( с точностью 0,1 %) концентрацию спирта определяют с помощью металлического спиртомера (рис. 9.), представляющего собой полый шар с припаянной шкалой сверху и коническим стержнем для навешивания гирь снизу. На шкале нанесены деления от 0 до 10, каждое из которых разделено на 5. Под нулевым делением шкалы нанесено деление 100. К спиртомеру прилагаются 10 гирек в форме шарового сегмента с прорезью с номерами 0, 10,20,30,40,50,60,70,80.90. Самая большая гирька имеет нулевой номер, самая легкая – номер 90. Показания металлического спиртомера являются условными и складываются из показания гирьки и шкалы. При погружении спиртомера без гирьки к показаниям шкалы прибавляют 100.

Металлический спиртомер - это ареометр, показания которого основаны на физическом законе – масса жидкости, вытесняемой плавающим в ней телом, равна массе тела. В силу этого закона, спиртомер погружается тем глубже, чем меньше плотность водно-спиртового раствора.

Концентрацию этанола ( С_v) по показаниям металлического спиртомера определяют с помощью таблицы ΙV издательства стандартов.

Денсиметр ( ареометр) при температуре 20⁰С показывает плотность водно-спиртового раствора, по которой находят концентрацию этанола, пользуясь алкоголеметрической таблицей 1 ГФ ХΙ. Концентрацию этанола по показаниям денсиметра при температуре, отличающейся от 20⁰С, определяют с помощью таблицы ΙΙ издательства стандартов. Точность до 0,01.

Более точные определения плотности растворов (0,001) проводят с помощью пикнометра.

Методика определения. Метод 1. Чистый сухой пикнометр (рис.10)

34

взвешивают с точностью до 0,0002 г, заполняют с помощью маленькой воронки очищенной водой немного выше метки, закрывают пробкой и выдерживают в течение 20 мин. в термостате, в котором поддерживают постоянную температуру воды 20⁰C с точностью до 0,1⁰С. При этой температуре уровень воды в пикнометре доводят до метки, быстро отбирая излишек воды при помощи пипетки или свёрнутой в трубку полоски фильтровальной бумаги. Пикнометр снова закрывают пробкой и выдерживают в термостате ещё 10 мин., проверяя положение мениска отношению к метке. Затем пикнометр вынимают из термостата, фильтровальной бумагой вытирают внутреннюю поверхность горлышка пикнометра, а также весь пикнометр снаружи, оставляют под стеклом аналитических весов в течение 10 мин. и взвешивают с той же точностью.

Пикнометр освобождают от воды, высушивают, споласкивая последовательно спиртом и эфиром (сушить пикнометр путём нагревания не допускается), удаляют остатки эфира продуванием воздуха, заполняют пикнометр испытуемой жидкостью и затем производят те же операции, что и с водой очищенной. Плотность ρ₂₀ (г/см³) вычисляют по формуле:

ρ₂₀ = {[ (m₂ – m ) · 0,99703 ] : m₁ - m } + 0,0012,

где m – масса пустого пикнометра в граммах;

m₁ – масса пикнометра с водой очищенной в граммах;

m_{2 –} масса пикнометра с испытуемой жидкостью в граммах;

0,99703 – значение плотности воды при 20⁰с (в г/ см³ с учётом плотности воздуха);

0,0012 – плотность воздуха при 20⁰С и барометрическом давлении 1011 гПа ( 760 мм рт.ст.).

По определённой плотности находят концентрацию спирта этилового (алкоголетрическая таблица 1 ГФ ХΙ).

35

36

2.Рефрактометрический способ.

В водно-спиртовых растворах наблюдается линейная зависимость показателя преломления от его концентрации, что позволяет использовать метод рефрактометрии для определения концентрации спирта. Однако

значительное увеличение показателя преломления наблюдается лишь при повышении концентрации до 50 – 55 %. В пределах концентрации спирта 55-75 % величина показателя преломления изменяется менее заметно, при концентрации 75 - 90 % - остаётся практически постоянной, а для 90-95 % растворов становится отрицательной. В связи с этим, в растворах, в которых концентрация спирта не превышает 50 –55%, возможно непосредственное рефрактометрическое определение; для анализа спирта в более концентрированных растворах необходимо предварительное разбавление водой.

Необходимо отметить, что на точность результатов рефрактометрического анализа водно-спиртовых растворов значительное влияние оказывает температура. Поэтому, если определение показателя преломления проводится не при 20⁰С, необходимо вносить поправку на температуру. Величины поправок показателя преломления на 1⁰С (температурный коэффициент) приведены по таблице (приложении № 1). В случае определения при температуре выше 20⁰С поправку вычитают от найденной величины показателя преломления, если анализ проведён при температуре ниже 20⁰С – поправку прибавляют.

Методика ведения анализа. Для определения концентрации спирта в растворах, содержащих менее 55 % этанола, наносят на призму рефрактометра 5-6 капель спиртового раствора, быстро закрывают призму и определяют показатель преломления. Далее, если определение проводилось не при температуре 20⁰С, вносят поправку на температуру и после приведения показателя преломления к 20⁰С находят по таблице концентрацию спирта этилового (Приложение №1 учебно-методического пособия),

37

соответствующую полученной величине показателя преломления.

Например: необходимо провести анализ предположительно 40% водно-спиртового раствора, при температуре 23⁰С. Рефрактометр определил показатель преломления = 1,3541.

Согласно таблице ( приложение № 1), поправка на 1⁰С для показателя преломления, близкого по величине к полученному ( 1,35500), равна 2,4 ·10^-4, т.е. 0,00024. Температура выше 20⁰С на 3⁰С, следовательно, поправка равна 0,00024· 3 =0,00072. Поскольку определение проводилось при температуру выше 20⁰С, поправку следует прибавить к полученной величине показателя преломления, т.е. истинный показатель преломления при 20⁰с будет:

1,3541 + 0,00072 = 1,35482.

По таблице (приложение № 1) определяют соответствующую данному показателю преломления концентрацию спирта этилового. Определённой нами величины 1,35482 в таблице нет. Близкому по величине показателю преломления 1,35500 соответствует 40 % раствор этанола.

Необходимо определить, какая концентрация спирта этилового соответствует разности между показателями преломления →

→ 1,35500 – 1,35482 = 0,00018 . Поправка показателя преломления на 1% спирт = 4,0 ∙ 10^-4. Следовательно, 0,00018 : 0,0004 = 0,45 %. Таким образом, истинное содержание спирта этилового в анализируемом растворе→

40 % - 0,45 % = 39,55 %.

Для рефрактометрического определения содержания спирта в растворах с концентрацией более чем 50 – 55 %, необходимо предварительное разбавление водой очищенной, которое необходимо проводить в мерной колбе.

Например: 10 мл анализируемого спирта этилового вносят пипеткой в мерную колбу ёмкостью 50 мл, доводят объём раствора водой очищенной до метки, перемешивают и определяют показатель преломления полученного

38

раствора. Далее по таблице находят соответствующий процент этанола и умножают на коэффициент разведения (в нашем случае он равен 5).

Для того чтобы расходовать меньшее количество спирта этилового на анализ, его и воду очищенную отмеривают пипетками.