Спосіб кількісного визначення іонів калію у водно-спиртових витяжках з лікарської рослинної сировини

Реферат: Спосіб кількісного визначення іонів калію у водно-спиртових витяжках з лікарської рослинної сировини, в якому перед початком вимірювання калій-селективний електрод калібрують за стандартними розчинами, у 0,5÷1 мл або грам водно-спиртової витяжки з лікарської рослинної сировини додають 1 мл або грам 0,025 Μ водного розчину магнію сульфату (MgSO4). Далі розбавляють двічі дистильованою водою до 10 мл або грамів, перемішують та вносять у хімічний стакан для аналізу, занурюють калій-селективний електрод та електрод порівняння з подвійним сольовим містком, який заповнений 1 мольним розчином Li2SO4 і вимірюють різницю потенціалів, яку перераховують на концентрацію іонів калію методом калібрувальної прямої або аналітично при сталій іонній силі розчину. UA 94510 U (12) UA 94510 U UA 94510 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до елементного аналізу та може бути використана для кількісного визначення вмісту іонів калію у водно-спиртових витяжках з лікарської рослинної сировини, настойках, екстрактах тощо. Відомі способи кількісного визначення калію у реактивах та добриві (ГОСТ 26726-85; ГОСТ 20851.3-93) за допомогою полуменево-фотометричного, радіометричного, тетрафенілборатного вагового методів. Ці методи є високовартісними та вимагають використання спеціального устаткування або реактивів, мають обмежене функціональне призначення - придатні лише для визначення іонів калію у реактивах або добриві. Відомий також спосіб кількісного визначення іонів калію у ґрунті (ГОСТ 27753.6-88) методом іонометрії. Цей метод має ряд переваг у порівнянні з вище наведеними: дешевий та експресний, однак він призначений для визначення іонів калію лише у водних витяжках з ґрунту і не придатний для визначення іонів калію у водно-спиртовому середовищі. Відомий також спосіб потенціометричного визначення концентрації речовин у розчинах екстракційних систем (RU № 2141650, G01N 27/26, 20.11.1999), однак він вимагає спеціальних додаткових маніпуляцій з потенціал вимірювальними електродами та застосування певних органічних розчинників. Найбільш близьким до заявленого способу є експрес-спосіб іонометричного визначення вмісту калію у листах (RU 2465575, G01N 27/26, 27.03.2012). Згідно цього способу, певну кількість листа рослини настоюють впродовж години у 30 мл 0,01 Μ водного розчину кальцій хлориду, після чого аналізують витяжку на іони калію за допомогою калій-селективного електроду типу ЕЛ1Т-031. Цей спосіб було обрано як найближчий аналог. Недоліком найближчого аналогу є неможливість здійснення аналізу водно-спиртових витяжок з рослинної сировини. Крім того, для реалізації цього способу автори використовують сольовий розчин з іонами кальцію, до яких калій-селективний електрод не достатньо селективний. В основу корисної моделі поставлено задачу удосконалити спосіб кількісного визначення іонів калію у водно-спиртових витяжках з лікарської рослинної сировини, який дозволить здійснювати аналіз настойок, екстрактів та водно-спиртових витяжок з лікарської рослинної сировини за мінімальної похибки. Поставлена задача вирішується таким чином, що перед початком вимірювання калійселективний електрод калібрують за стандартними розчинами, у 0,5-4 мл або грам водноспиртової витяжки з лікарської рослинної сировини додають 1 мл або грам 0,025 Μ водного розчину магнію сульфату (MgSO4), розбавляють двічі дистильованою водою до 10 мл або грамів, перемішують та вносять у хімічний стакан для аналізу, занурюють калій-селективний електрод та електрод порівняння з подвійним сольовим містком, який заповнений 1 мольним розчином Li2SO4 і вимірюють різницю потенціалів, яку перераховують на концентрацію іонів калію методом калібрувальної прямої або аналітично при сталій іонній силі розчину. Водно-спиртові витяжки лікарської рослинної сировини можуть бути з інтервалом вмісту спирту в них від 20 до 96 % (об), як водно-спиртові витяжок з лікарської рослинної сировини можуть бути використані настойки, водно-спиртові екстракти чи витяжки. Калій-селективний електрод, наприклад, ЕЛТС-121К або ЕЛТТ-031, має найменшу чутливість до іонів магнію, наприклад для використаного електроду ЕЛІС-121К коефіцієнт -4 -3 селективності для іонів магнію складає 2·10 проти 5·10 для іонів кальцію. Як електрод порівняння використовують, наприклад, ЕСр-10101 з подвійним сольовим містком або використовують сольовий місток з розчином солі, яка не реагує з КСl і до якої не чутливий електрод. В цьому способі реалізовано у випробуваних розчинах метод сталої іонної сили (І=0,01; середній коефіцієнт активності іонів у розчині є сталою величиною, у±=0,9), як градуювальну графічну залежність використовували Ε=ƒ(pCM). Всі параметри заявленого способу визначені експериментальним шляхом. Заявлений спосіб здійснюють таким чином. Для аналізу беруть 0,5÷1 мл або грам настойки, водно-спиртового екстракту чи витяжки, поміщають у мірну колбу на 10 мл, добавляють 1 мл або грам 0,025 Μ водного розчину MgSO4 та доводять суміш двічі дистильованою водою до 10 мл або грамів. Розчин перемішують та вносять у хімічний стакан для аналізу, занурюють калій-селективний електрод ЕЛІС-121К та електрод порівняння ЕСр 10101 з подвійним сольовим містком, який заповнений 1 мольним розчином Li2SO4. Знімають показання з потенціометра, наприклад "И-160 МИ". Далі розрахунки здійснювали за формулами: E  E0 , pCM  S 1 UA 94510 U 273,16  t , n pC M , моль/л, CM  10 Cm  CM  Ar , г/л, S  0,1984  5 10 15 де E , E0 - різниця потенціалів для випробуваного розчину та з рівняння регресії, мВ; CM , Cm - молярна та масова концентрації розчину відповідно; Ar - атомна маса калію, 39,01 г/моль; S - Нернстівський кутовий коефіцієнт нахилу (крутість електродної функції); t - температура розчину, °C; n - заряд іону, для іонів калію він дорівнює 1;  - коефіцієнт, який враховує відхилення реальної величини крутості від теоретичного значення (знаходиться при градуюванні); pCM - десятковий логарифм від молярної активності іонів калію у розчині, pCM   lg CM . Корисна модель ілюструється прикладами. Приклад 1. Градуювання калій-селективного електрода за стандартними розчинами з додаванням 20 % (об.) етанолу Дані стосовно градуювання калій-селективного електрода за стандартними розчинами наведені у таблиці 1 та фіг. 1. Таблиця 1 Молярна Молярна Об'ємна частка Молярна концентрація іонів концентрація спирту етилового у Різниця концентрація іонів калію у вихідному MgSO4 у вихідному вихідному розчині, потенціалів, Ε калію у стандартному розчині, моль/л розчині, моль/л % об. у мВ розчині, моль/л Об'єм зразка, 1 мл Об'єм зразка, 1 мл Об'єм зразка, 1 мл 1 2 3 4 6 0,1 1 0,025 20 527,9 0,01 0,1 0,025 20 473,6 0,001 0,01 0,025 20 417,3 0,0001 0,001 0,025 20 360,2 0,00001 0,0001 0,025 20 318,5 "Холостий" 0,025 20 305,4 20 25 Як видно з фіг. 1, залежність різниці потенціалів електродів Ε (мВ) від рСМ має лінійний -4 -1 характер (r=0,999) в широкому діапазоні концентрацій від 10 до 10 Μ (рСМ від 4 до 1); дослідний кутовий коефіцієнт нахилу S·ψ=55,9 мВ/рСм проти теоретичного значення S=60,0 мВ/рСм (для температури 29 °C), що свідчить про придатність запропонованої методики для вимірювання концентрації іонів калію у водно-спиртових витяжках з вмістом етанолу 20 % (об.). Приклад 2. Градуювання калій-селективного електрода за стандартними розчинами з додаванням 40 % (об.) етанолу Дані по калібруванню калій-селективного електрода за стандартними розчинами зображені в таблиці 2 та фіг. 2. 30 2 UA 94510 U Таблиця 2 Молярна Молярна Об'ємна частка Молярна концентрація іонів концентрація спирту етилового у Різниця концентрація іонів калію у вихідному MgSO4 у вихідному вихідному розчині, потенціалів, Ε калію у стандартному розчині, моль/л розчині, моль/л % об. у мВ розчині, моль/л Об'єм зразка, 1 мл Об'єм зразка, 1 мл Об'єм зразка, 1 мл 1 2 3 4 6 0,1 1 0,025 40 535,4 0,01 0,1 0,025 40 481,8 0,001 0,01 0,025 40 423,1 0,0001 0,001 0,025 40 363,1 0,00001 0,0001 0,025 40 310,0 "Холостий" 0,025 40 296,2 5 10 Як видно з фіг. 2, залежність різниці потенціалів електродів Ε (мВ) від рСM має лінійний -5 -1 характер (r=0,999) в широкому діапазоні концентрацій від 10 до 10 М (рСM від 5 до 1); дослідний кутовий коефіцієнт нахилу S·ψ=57,0 мВ/рСм проти теоретичного значення S=60,0 мВ/рСм (для температури 29 °C), що свідчить про придатність запропонованої методики для вимірювання концентрації іонів калію у водно-спиртових витяжках з вмістом етанолу 40 % (об.). Приклад 3. Градуювання калій-селективного електрода за стандартними розчинами з додаванням 96 % (об.) етанолу Дані стосовно градуювання калій-селективного електрода за стандартними розчинами наведені у таблиці 3 та фіг. 3. Таблиця 3 Молярна Молярна Об'ємна частка Молярна концентрація іонів концентрація спирту етилового у Різниця концентрація іонів калію у вихідному MgSO4y вихідному вихідному розчині, потенціалів, Ε калію у стандартному розчині, моль/л розчині, моль/л % об. у мВ розчині, моль/л Об'єм зразка, 1 мл Об'єм зразка, 1 мл Об'єм зразка, 1 мл 1 2 3 4 6 0,1 1 0,025 96 529,6 0,01 0,1 0,025 96 478,5 0,001 0,01 0,025 96 421,8 0,0001 0,001 0,025 96 364,5 0,00001 0,0001 0,025 96 322,1 "Холостий" 0,025 96 304,5 15 20 Як видно з фіг. 3, залежність різниці потенціалів електродів Ε (мВ) від рСM має лінійний -4 -1 характер (r=0,999) в широкому діапазоні концентрацій від 10 до 10 Μ (рСM від 4 до 1); дослідний кутовий коефіцієнт нахилу S·ψ=55,2 мВ/рСм проти теоретичного значення S=60,0 мВ/рСм (для температури 29 °C), що свідчить про придатність запропонованої методики для вимірювання концентрації іонів калію у водно-спиртових витяжках з вмістом етанолу 96 % (об). Приклад 4. Метрологічні характеристики визначення концентрації іонів калію у стандартному розчині калію хлориду 0,001 Μ при додаванні 70 % (об.) етанолу Дані метрологічних характеристик методики аналізу за ДФУ 1.1, наведені в таблиці 4. Таблиця 4   1 0,001 25 x 2 0,00108 3 4 x  4 1,079 s sr P tP,   x,r ε έ 5 5 1,16·10 6 0,011 7 0,95 8 2,776 9 0,0298 10 2,98 11 1,33 де  - справжнє значення вимірювальної концентрації, моль/л, x - середній результат вимірювання концентрації, моль/л; 3 UA 94510 U 5 10 15 s - стандартне відхилення; s r - відносне стандартне відхилення (по відношенню до середнього); P - довірча імовірність, 0,95;  - число ступенів свободі вибірки, 4; tP,  - критерій Стьюдента;  x,r - на півширина відносного довірчого інтервалу одиничного визначення; ε - відносна невизначеність для одного визначення; έ - відносна невизначеність для середнього результату. Як видно з таблиці 4 відносна похибка визначення концентрації розчину іонів калію 0,001 Μ для одиничного визначення не перевищує 3 %, а для середнього результату дорівнює 1,33 %, що свідчить про придатність методики для визначення іонів калію у водно-спиртових витяжках з лікарської рослинної сировини. Приклад 5. Визначення калію у деяких настойках промислового виробництва. Дані по визначенню концентрації іонів калію в деяких настойках промислового виробництва зображені в таблиці 5 Таблиця 5 Найменування (Виробник) Номер серії / Кінцева дата вживання 2 1 1. Настойка Софори японської (м. Запоріжжя, 040213/ до 02/15 "Віола") 2. Настойка Календули (м. 51212/ до I/17 Луганськ, "Фармація") 3. Настойка Валеріани (м. Житомир, ТОВ "ДКП 391112 до 11/17 "Фармацевтична фабрика" 4. Настойка Евкаліпта (м. 10313/ до IV/18 Луганськ, "Фармація") 5. Настойка Пустирника (м. 10113/ до II/17 Луганськ, "Фармація") 6. Настойка Глоду (с. 560809/ до 08/13 Немиринці, "Ян" ПП "Ян") 20 Молярна концентрація калію у вихідній настойці, моль/л 3 Концентрація калію у вихідній настойці, г/л 4 0,0061±0,0002 0,240±0,007 0,0038±0,0001 0,152±0,005 0,0032±0,0001 0,129±0,004 0,00152±0,00004 0,0590±0,0018 0,00144±0,00004 0,0551±0,0016 0,00044±0,00001 0,0173±0,0005 Розроблений спосіб може бути використаний у фармацевтичній промисловості, він дозволить здійснювати аналіз настойок, екстрактів та водно-спиртових витяжок з лікарської рослинної сировини за мінімальної похибки. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 30 1. Спосіб кількісного визначення іонів калію у водно-спиртових витяжках з лікарської рослинної сировини, який відрізняється тим, що перед початком вимірювання калій-селективний електрод калібрують за стандартними розчинами, у 0,5÷1 мл або грам водно-спиртової витяжки з лікарської рослинної сировини додають 1 мл або грам 0,025 Μ водного розчину магнію сульфату (MgSO4), розбавляють двічі дистильованою водою до 10 мл або грамів, перемішують та вносять у хімічний стакан для аналізу, занурюють калій-селективний електрод та електрод порівняння з подвійним сольовим містком, який заповнений 1 мольним розчином Li 2SO4 і вимірюють різницю потенціалів, яку перераховують на концентрацію іонів калію методом калібрувальної прямої або аналітично при сталій іонній силі розчину. 2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що водно-спиртові витяжки лікарської рослинної сировини беруть з інтервалом вмісту спирту в них від 20 до 96 % (об.). 4 UA 94510 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5