Спосіб кількісного визначення алкілдиметилбензиламонію хлориду у водному розчині

Реферат: Спосіб кількісного визначення алкілдиметилбензиламонію хлориду у водному розчині, при якому виконують приготування наважки препарату, розведення її дистильованою водою, потенціометричне вимірювання електрорушійної сили аналізованого розчину за допомогою рНметра-мілівольтметра і гальванічного елемента з індикаторним і хлоросрібним електродами, визначення алкілдиметилбензиламонію хлориду. Кількісно переносять наважку у мірну колбу, доводять її об'єм дистильованою водою до мітки, здійснюють пряме потенціометричне вимірювання електрорушійної сили водного розчину алкілдиметилбензиламонію хлориду за допомогою гальванічного елемента з індикаторним іоноселективним електродом, оберненим відносно катіонів алкілдиметилбензиламонію хлориду, визначають негативний десятковий логарифм концентрації катіонів алкілдиметилбензиламонію хлориду (рС) за графіком залежності Е-рС; розраховують молярну концентрацію катіонів алкілдиметилбензиламонію хлориду у водному розчині. UA 117201 U (12) UA 117201 U UA 117201 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Спосіб належить до аналітичної та фармацевтичної хімії і може бути використаний для кількісного визначення біологічно активних речовин - алкілдиметилбензиламонію хлориду (бензалконію хлориду), який є поверхнево-активною речовиною (ПАР), що проявляє бактерицидну активність щодо стафілококів, стрептококів, грамнегативних бактерій (кишкової і синьогнійної паличок, протея, клебсієли та ін.), анаеробних бактерій, грибів і цвілі. Також дана речовина є найбільш застосованим консервантом в офтальмологічних лікарських препаратах. Відомий спосіб кількісного визначення алкілдиметилбензиламонію хлориду титриметричним методом з візуальною фіксацією точки еквівалентності за допомогою індикатору метиленового синього (Пономаренко A.M. Методичні вказівки щодо застосування препарату "Вірофекс" з метою дезінфекції /A.M. Пономаренко. - К., 2013. - 19 с. -С. 10-12). Діючими речовинами препарату "Вірофекс" є: алкілдиметилбензиламонію хлорид 10,0; алкілдиметилетилбензиламонію хлорид 10,0 %; додецилдиметиламонію хлорид - 13,0; полігексаметиленбігуанід гідрохлорид - 2,0. Спосіб полягає в тому, що для проведення аналізу наважку препарату "Вірофекс" від 7,0 г до 10,0 г, взяту з точністю до 0,0002 г, кількісно 3 переносять в мірну колбу ємністю 50 см і доводять об'єм дистильованою водою до мітки. У 3 3 3 конічну колбу ємністю 250 см вносять 5 см розчину додецилсульфату натрію, додають 45 см 3 3 дистильованої води, 20 см розчину індикатора і 15 см хлороформу. Після збовтування отримують двофазну рідку систему з нижнім хлороформним шаром, пофарбованим у синій колір. її титрують приготованим розчином аналізованої проби препарату при інтенсивному струшуванні в закритій колбі до знебарвлення нижнього шару. Титрування здійснюють при денному освітленні. Колір двофазної системи визначають у світлі. Масову частку алкілдиметилбензиламонію хлориду у відсотках розраховують залежно від маси аналізованої проби та об'єму титранту. Ознаками, спільними з рішенням, що заявляється є: приготування наважки препарату, кількісне перенесення її у мірну колбу, доведення об'єму дистильованою водою до мітки та кількісне визначення алкілдиметилбензиламонію хлориду в аналізованій пробі. Недоліком цього способу є використання великої кількості реагентів, у тому числі, органічного токсичного розчинника (хлороформу), складність та суб'єктивність оцінки переходу кольору, залежність від людського фактору. Найближчим до способу, що заявляється, є спосіб кількісного визначення алкілдиметилбензиламонію хлориду за допомогою потенціометричного титрування (Инструкция № А-18/06 по применению средства "Аламинол" (ФГУП "ГНЦ "НИОПИК", Россия) для дезинфекции и предстерилизационной очистки /[И.М. Цвирова, Л.Г. Пантелеева, И.М. Абрамова и др.] - М., 2011. -14 с. - C.11-12.). Препарат "Аламинол" є прозорим рідким концентратом, що має колір від синього до зеленого-синього та слабкий запах віддушки, добре змішується з водою. Діючими речовинами препарату є: алкілдиметилбензиламонію хлорид - 5 і гліоксаль - 8, рН концентрату 3,8±1,2. Спосіб полягає в тому, що в хімічному стакані зважують близько 5 г 3 препарату "Аламинол" з точністю до 0,002 г, додають до нього 5 см розчину нітратної кислоти, 3 3 30 м дистильованої води, 20 см ізопропілового спирту і здійснюють потенціометричне титрування розчином аргентум нітрату шляхом вимірювання електрорушійної сили аналізованого розчину за допомогою рН-метра-мілівольтметра і гальванічного елемента з індикаторним срібним та хлоросрібним електродами. Масову частку алкілдиметилбензиламонію хлориду в відсотках розраховують залежно від маси аналізованої проби та об'єму титранту. Ознаками, спільними з рішенням, що заявляється є: - приготування наважки препарату; - розведення її дистильованою водою; - потенціометричне вимірювання електрорушійної сили аналізованого розчину за допомогою рН-метра-мілівольтметра і гальванічного елемента з індикаторним і хлоросрібним електродами; - кількісне визначення алкілдиметилбензиламонію хлориду. Недоліком даного способу є: проведення потенціометричного вимірювання шляхом титрування, що обумовлює використання дефіцитного реагенту - аргентум нітрату; застосування як індикаторного електрода срібної проволоки, на поверхні якої під час титрування розчину препарату утворюються малорозчинна плівка аргентум хлориду; використання гальванічного елемента з неселективним індикаторним електродом, що значно знижує чутливість індикаторного електроду, а відтак і точність визначення еквівалентного об'єму. В основу корисної моделі поставлено задачу розробити спосіб кількісного визначення алкілдиметилбензиламонію хлориду у водному розчині, який шляхом проведення прямого потенціометричного вимірювання за допомогою рН-метра-мілівольтметра та гальванічного елемента з індикаторним іоноселективним електродом (ICE), оберненим відносно катіонів алкілдиметилбензиламонію хлориду, та хлоросрібним електродом порівняння, що дозволяє 1 UA 117201 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 підвищити чутливість, відтворюваність та експресність способу, не потребує витрат високовартісних реактивів. Суттєвими ознаками способу є: - приготування наважки препарату; - кількісне перенесення її у мірну колбу; - доведення об'єму дистильованою водою до мітки; - пряме потенціометричне вимірювання електрорушійної сили водного розчину алкілдиметилбензиламонію хлориду за допомогою рН-метра-мілівольтметра і гальванічного елемента з індикаторним ICE, оберненим відносно катіонів алкілдиметилбензиламонію хлориду, та хлоросрібним електродом порівняння; визначення негативного десяткового логарифма концентрації катіонів алкілдиметилбензиламонію хлориду (рС) за градуювальним графіком залежності Е-рС; - розрахунок молярної концентрації катіонів алкілдиметилбензиламонію хлориду у водному розчині за формулою: -рС С=10 , (1) де: С - рівноважна молярна концентрація катіонів алкілдиметилбензиламонію хлориду у водному розчині, (моль/л); рС - негативний десятковий логарифм концентрації, безрозмірна величина. Відмінними від прототипу ознаками є: - кількісне перенесення наважки у мірну колбу; - доведення об'єму дистильованою водою до мітки; - пряме потенціометричне вимірювання електрорушійної сили водного розчину алкілдиметилбензиламонію хлориду за допомогою гальванічного елемента з індикаторним ICE, оберненим відносно катіонів алкілдиметилбензиламонію хлориду; визначення негативного десяткового логарифма концентрації катіонів алкілдиметилбензиламонію хлориду (рС) за графіком залежності Е-рС; - розрахунок молярної концентрації катіонів алкілдиметилбензиламонію хлориду у водному розчині за формулою 1. На кресленні зображено графік залежності зміни потенціалу іоноселективного електрода (Е, мВ) від негативного десяткового логарифма концентрації (рС) катіонів алкілдиметилбензиламонію хлориду у водному розчині. Спосіб здійснюють так: Для побудови градуювального графіку попередньо готують серію модельних водних -6 -2 розчинів алкілдиметилбензиламонію хлориду з молярними концентраціями від 10 до 10 М. Як фоновий електроліт для регулювання загальної іонної сили використовують розчин калію нітрату з концентрацією 1 моль/л. Здійснюють пряме потенціометричне вимірювання електрорушійної сили кожного з модельних водних розчинів алкілдиметилбензиламонію хлориду за допомогою рН-метра-мілівольтметра та гальванічного елемента з індикаторним ICE, оберненим відносно катіонів алкілдиметилбензиламонію хлориду, та хлоросрібним електродом порівняння, на підставі отриманих даних будують градуювальний графік залежності Е-рС. Для проведення аналізу наважку препарату, взяту з точністю 0,00005 г, кількісно переносять 3 у мірну колбу ємністю 50 см і доводять об'єм дистильованою водою до мітки. Потім виконують пряме потенціометричне вимірювання електрорушійної сили аналізованого водного розчину алкілдиметилбензиламонію хлориду; за градуювальним графіком залежності Е-рС визначають негативний десятковий логарифм концентрації катіонів алкілдиметилбензиламонію хлориду; розраховують молярну концентрацію алкілдиметилбензиламонію хлориду за формулою 1. Для підтвердження можливості використання способу за допомогою рН-метрамілівольтметра та гальванічного елемента здійснювали вимірювання згідно з вимогами їх експлуатації за ТУ та ДСТУ. Готували точні наважки медичного препарату "Аламинол", зважуваючи на аналітичних вагах з точністю 0,00005 г з розрахунку 0,0001 моль/л. Розчиняли їх в мірних колбах ємністю 50 мл у деіонізованій воді з постійним значенням рН. Для визначення невідомої концентрації аналізованого розчину алкілдиметилбензиламонію хлориду виконували пряме потенціометричне вимірювання електрорушійної сили цього розчину за допомогою рН-метра-мілівольтметра і гальванічного елемента з індикаторним ICE, оберненим відносно катіонів алкілдиметилбензиламонію хлориду, та хлоросрібним електродом порівняння. На підставі отриманих даних за допомогою градуювального графіка визначали негативний логарифм концентрації рС аналізованого розчину. Розраховували молярну концентрацію алкілдиметилбензиламонію хлориду у водному розчині за формулою 1. 2 UA 117201 U Було проведено серію паралельних вимірювань концентрацій розчинів, приготованих із точних наважок. Для підтвердження правильності та відтворюваності способу здійснено статистичну обробку результатів. Визначено дисперсію за формулою: in  Ci2 2 S  5 10 15 20 25 30 35 40 45 i1 (2) , n 1 де: 2 S - дисперсія, безрозмірна величина; сi - різниця між молярною концентрацією Ci та середнім значенням цього показника Сср., моль/л; Сi - молярна концентрація i-водного розчину алкілдиметилбензиламонію хлориду, моль/л; n - кількість паралельних вимірювань, од.; Розраховано стандартне відхилення за формулою: (3) S S2 , де: S - стандартне відхилення, безрозмірна величина; 2 S - дисперсія, безрозмірна величина, відносне стандартне відхилення за формулою: S , Sr  (4) Ccp де: Sr - відносне стандартне відхилення, безрозмірна величина; S - стандартне відхилення, безрозмірна величина; Сcp - середнє значення молярних концентрацій аналізованих водних розчинів алкілдиметилбензиламонію хлориду, моль/л, довірчий інтервал за формулою: t S , (5)   P,f n де:  - довірчий інтервал, моль/л, t P,f - коефіцієнт Стьюдента при заданих довірчій вірогідності Р та числі ступенів свободи f, безрозмірна величина; Р - довірча вірогідність, безрозмірна величина; f - число ступенів свободи, що дорівнює n-1, од.; S - стандартне відхилення, безрозмірна величина; n - кількість паралельних вимірювань, од., діапазон вимірювань C  Ccp   , (6) де: С - діапазон вимірювань, моль/л; Сср - середнє значення молярних концентрацій аналізованих водних розчинів алкілдиметилбензиламонію хлориду, моль/л.  - довірчий інтервал, моль/л. Приклад конкретного виконання: Для здійснення способу використовували рН-метр-мілівольтметр та гальванічний елемент, що складався з ICE, оберненого відносно катіонів алкілдиметилбензиламонію хлориду, як індикаторного електрода, та хлоросрібного марки ЭВЛ-1М3.1 - як електрода порівняння. ICE мав такі електрохімічні характеристики: збереження Нернстівської залежності -5 -3 потенціалу від концентрації S=41 мВ/рС у діапазоні лінійності відгуку 2,0•10 -1,0•10 моль/л; • -5 межа виявлення визначуваного іона 1,0 10 моль/л; дрейф потенціалу для розчинів з -2 -6 -4 концентраціями 10•10 М - 60с, для 10 -10 М - 75 с; час життя електрода був обумовлений частотою його використання і складав 1,5 місяця з часу його виготовлення. Перед використанням хлоросрібний електрод промивали деіонізованою водою, заповнювали розчином КСl, насиченим при 20 °С, та витримували протягом 48 год. Для побудови градуювального графіка залежності зміни потенціалу ICE від негативного десяткового логарифма концентрації катіонів алкілдиметилбензиламонію хлориду, який наведено на кресленні, готували серію з 5 модельних водних розчинів з концентраціями солі від 3 UA 117201 U -6 5 10 15 -2 10 до 10 моль/л. Як фоновий електроліт для регулювання загальної іонної сили використовували розчин калій нітрату з концентрацією 1 моль/л. Для стабілізації потенціалу електроду його витримували в кожному розчині протягом 75-120 с, фіксували величину потенціалу та будували градуювальний графік залежності Е-рС. Знаходили інтервал прямолінійної залежності потенціалу від негативного логарифму концентрації катіонів алкілдиметилбензиламонію хлориду. Брали точну наважку медичного препарату "Аламинол" 0,03490 г зважували на аналітичних вагах точністю до 0,00005 г з розрахунку 0,0001 моль/л. Розчиняли її в мірній колбі ємністю 50 мл у деіонізованій воді з постійним значенням рН. Спочатку виконували пряме потенціометричне вимірювання електрорушійної сили аналізованого водного розчину алкілдиметилбензиламонію хлориду. За допомогою градуювального графіка визначали негативний логарифм концентрації рС аналізованого розчину. Розраховували молярну концентрацію алкілдиметилбензиламонію хлориду у водному розчині за формулою 1. Було проведено серію паралельних вимірювань концентрацій розчинів, приготованих із точних наважок, здійснено пряме потенціометричне вимірювання електрорушійної сили цих розчинів, розраховано молярні концентрації водних розчинів та здійснено статистичну обробку отриманих даних для n=5, Р=0,95, результати наведено у табл. 1. 20 Таблиця 1 Визначення концентрації алкілдиметилбензиламонію хлориду у водному розчині за допомогою ICE Сi № п/п ci=Ci-Cср. c i2 ,  1010 -0,000019 +0,000025 +0,000023 -0,000017 -0,000011 3,6 1,6 5,3 2,9 1,2 14,6 моль/л 1 2 3 4 5 15 0,000083 0,000127 0,000125 0,000085 0,000091 0,000511 -5 *n=5; Р=0,95; t P,f =2,78; S=1,9•10 ; Sr=0,19; С=0,000102±0,000024 i n  Ci2 S  i1  n 1 2 14,6 10 10  3,7 10 10 , 4 S  S2  19 10 5 , , 25 30   2,4 10 5 моль / л. Потім, для підтвердження правильності результатів аналізу, здійснювали потенціометричне титрування раніш проаналізованих водних розчинів алкілдиметилбензиламонію хлориду, приготованих із точних наважок медичного препарату "Аламинол". -3 Потенціометричне титрування здійснювали 1,0•10 М водним розчином арґентум нітрату порціями по 0,5 мл шляхом вимірювання електрорушійної сили аналізованого розчину за допомогою рН-метра-мілівольтметра і гальванічного елемента з індикаторним срібним та хлоросрібним електродами. За отриманими даними будували інтегральні та диференціальні криві потенціометричного титрування, за якими знаходили точки еквівалентності, визначали в точках еквівалентності об'єми титранту, розраховували молярні концентрації водних розчинів та здійснювали статистичну обробку отриманих даних для n=5, Р=0,95, результати яких наведено у табл. 2. 4 UA 117201 U Таблиця 2 Визначення концентрації алкілдиметилбензиламонію хлориду у водному розчині за допомогою потенціометричного титрування Сi № п/п ci=Ci-Cср. c i2 ,  1010 -0,000015 +0,000021 +0,000019 -0,000014 -0,000010 2,3 4,4 3,6 2,0 10,0 22,3 моль/л 1 2 3 4 5 15 0,000087 0,000123 0,000121 0,000088 0,000092 0,000511 -5 *n=5; Р=0,95; t P,f =2,78; S=2,4•10 ; Sr=0,024; С=0,000102±0,000029 i n  Ci2 S2  i 1  n 1 22,3 10 10  5,6 10 10 , 4 S  S2  2,4 10 5 ,   2,9 10 5 моль / л. 5 10 Близькість середніх значень визначення дозволяє зробити висновок про правильність даних, отриманих при аналізі. Величина довірчого інтервалу, для запропонованого способу менша, ніж величина довірчого інтервалу при потенціометричному титруванні, отже, одержані більш надійні результати. Встановлено, що відтворюваність запропонованого способу вища за відтворюваність способу потенціометричного титрування, про що свідчать більш низькі значення S та S r. Запропонований спосіб відрізняється високою чутливістю, точністю і може бути застосований для експресного визначання алкілдиметилбензиламонію хлориду. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 25 30 Спосіб кількісного визначення алкілдиметилбензиламонію хлориду у водному розчині, при якому виконують приготування наважки препарату, розведення її дистильованою водою, потенціометричне вимірювання електрорушійної сили аналізованого розчину за допомогою рНметра-мілівольтметра і гальванічного елемента з індикаторним і хлоросрібним електродами, визначення алкілдиметилбензиламонію хлориду, який відрізняється тим, що кількісно переносять наважку у мірну колбу, доводять її об'єм дистильованою водою до мітки; здійснюють пряме потенціометричне вимірювання електрорушійної сили водного розчину алкілдиметилбензиламонію хлориду за допомогою гальванічного елемента з індикаторним іоноселективним електродом, оберненим відносно катіонів алкілдиметилбензиламонію хлориду, визначають негативний десятковий логарифм концентрації катіонів алкілдиметилбензиламонію хлориду (рС) за графіком залежності Е-рС; розраховують молярну концентрацію катіонів алкілдиметилбензиламонію хлориду у водному розчині за формулою: -рС С=10 , (1) де: С - рівноважна молярна концентрація катіонів алкілдиметилбензиламонію хлориду у водному розчині, (моль/л); рС - негативний десятковий логарифм концентрації, безрозмірна величина. 5 UA 117201 U Комп’ютерна верстка Л. Литвиненко Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 6