Определение фурацилина методом йодометрического титрования и спектрофотометрии

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Аналитическая химия и ФХМА»

на тему:

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………….3

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ…………………………………………………….5

Гетероциклические соединения……………………………………………5

Фуран как простейший представитель гетероциклов……………..6

ИССЛЕДУЕМЫЙ ПРЕПАРАТ………………………………………………..8

Общая характеристика…………………………………………………..8

Лекарственные формы…………………………………………………….8

Фармакологическое действие…………………………………………….8

Показания к применению…………………………………………………..9

Способ применения и дозы………………………………………………..9

Противопоказания………………………………………………………….9

Побочное действие…………………………………………………………9

Передозировка……………………………………………………………….9

Взаимодействие с другими лекарственными средставми……….9

КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ ПРЕПАРАТА МЕТОДОМ ЙОДОМЕТРИЧЕСКОГО ТИТРОВАНИЯ………………………………….10

Теоретические основы метода…………………………………………10

Методика выполнения анализа………………………………………….14

Экспериментальные данные и математическая обработка результатов………………………………………………………………………………16

КОЛИЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФУРАЦИЛИНА МЕТОДОМ СПЕКТРОФОТОМЕТРИИ……………………………………18

Теоретические основы метода…………………………………………18

Методика выполнения анализа………………………………………….19

Экспериментальные данные и математическая обработка результатов………………………………………………………………………………20

ВЫВОДЫ………………………………………………………………..23

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………………………24

ВВЕДЕНИЕ

Фурацилин, или нитрофурал – антисептическое средство местного действия, является производным 5-нитрофурана. Противомикробная активность этого класса химических соединений впервые была замечена в 1944 г. и сразу привлекла внимание медиков.

Химическое название фурацилина: семикарбазон 5-нитрофурфурола

Актуальность исследования. Фурацилин по-прежнему представляет практический интерес в медицине. Препарат используется как жидкость для промывания и очищения ран, благодаря своим антисептическим свойствам замедляет или останавливает рост микробной флоры. Используется также при ожогах, пролежнях и мелких повреждениях кожи. Назначается как для приёма внутрь, так и для наружного применения.

Объектом исследования данной работы является количественный анализ препарата.

Предметом исследования является фурацилин.

Цель исследования: определить содержание фурацилина в растворе методом йодометрического титрования и спектрофотометрии.

Задачи:

- описание исследуемого препарата;

- изложение сущности методов определения;

- получение экспериментальных данных и их математическая обработка.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Гетероциклические соединения

Гетероциклические соединения (гетероциклы) — органические соединения, содержащие циклы, в состав которых наряду с углеродом входят и атомы других элементов.

Особенности реакционной способности гетероциклических соединений обуславливается именно гетерозаместителями. В качестве гетероатомов чаще всего выступают элементы второго периода (N, O) и S, реже — Se, P, Si и др. элементы. Наиболее специфические свойства гетероциклических соединений проявляют ароматические гетероциклические соединения В отличие от атомов углерода карбоциклических ароматических соединений, гетероатомы могут отдавать в ароматическую систему не только один (гетероатомы пиридинового типа), но и два (гетероатомы пиррольного типа) электрона. Гетероатомы пиррольного типа обычно входят в состав пятичленных циклов (пиррол, фуран, тиофен). В одном гетероцикле могут сочетаться оба типа гетероатомов (имидазол, оксазол). Особенности реакционной способности гетероароматических соединений определяются распределением электронной плотности в цикле, которая, в свою очередь, зависит от типов гетероатомов и их электроотрицательности.

Гетероциклические соединения широко распространены в живой природе и играют важную роль в химии природных соединений и биохимии. Функции, выполняемые этими соединениями весьма широки — от структурообразующих полимеров (производные целлюлозы и других циклических полисахаридов) до коферментов и алкалоидов.

Некоторые гетероциклические соединения получают из каменноугольной смолы (пиридин, хинолин, акридин и пр.) и при переработке растительного сырья (фурфурол). Многие природные и синтетические гетероциклические соединения — ценные красители (индиго), лекарственные вещества (хинин, морфин, акрихин, пирамидон). Гетероциклические соединения используют в производстве пластмасс, как ускорители вулканизации каучука, в кинофотопромышленности.

Фуран как простейший представитель гетероциклов

Фуран – простейший представитель пятичленного гетероцикла с формулой . Представляет собой бесцветную горючую жидкость, нерастворимую в воду, с неприятным специфическим запахом.

Фуран в первый раз искусственно был получен Лимприхтом в 1870 г. сухой перегонкой бариевой соли пирослизевой кислоты. Найден он также в первых погонах при сухой перегонке сосновой древесины. Название свое он получил от слова furfur — отруби, при перегонке которых в 1849 г. Фаунес выделил вещество, названное им фурфуролом и оказавшееся впоследствии альдегидом фуранкарбоновой или пирослизевой кислоты.

1.2.1 Получение фурана.

В последние годы широкое распространение получила реакция декарбонилирования фурфурола, пригодная не только для лабораторного, но и для промышленного получения фурана. Декарбонилирование производится путем приливания фурфурола к расплавленной смеси едкого натра и едкого калия или пропусканием его паров над нагретой натронной известью. Удобные лабораторные методы получения фурана основаны на декарбоксилировании фуран-2-карбоновой кислоты. Декарбоксилирование производится сухой перегонкой бариевой соли или же нагреванием этой соли с натронной известью.

1.2.2 Химические свойства фурана

На фуран не действует металлический натрий и с ним не соединяется, что указывает на отсутствие в его частице гидроксилов. С фенилгидразином он также не соединяется. С соляной кислотой очень энергично реагирует с образованием бурого вещества, строение которого ближе не установлено. Отличным реагентом на фуран может служить сосновая лучинка, смоченная соляной кислотой, которая от паров фурана окрашивается в зеленый цвет.

Свойства фурана определяются наличием кольцевого секстета p-электронов, образованных 4 p-электронами двух связей С = С и неподеленной электронной пары гетероатома; другая неподеленная пара электронов атома кислорода остается свободной и может участвовать в образовании оксониевых соединений. Для фурана характерны р-ции электроф. замещения: галогенирование, нитрование, сульфирование, ацилирование, причем низкая устойчивость цикла требует проведения этих р-ций в "мягких" условиях, например:

Формилирование фурана приводит к образованию фурфурола – буреющей на воздухе жидкости со всеми свойствами ароматических альдегидов, из которого в дальнейшем можно получить нитрофурал, или фурацилин.

Схема получения нитрофурала из фурфурола:

ИССЛЕДУЕМЫЙ ПРЕПАРАТ

Общая характеристика

Фурацилин представляет собой мелкокристаллический порошок жёлтого или жёлто-зелёного цвета горького вкуса. Очень мало растворим в воде (при нагревании растворимость повышается), мало растворим в спирте, растворим в щелочах, практически нерастворим в эфире. Нитрофурановые соединения чувствительны к свету, поэтому разбавленные растворы следует оберегать от дневного света, особенно сильное влияние оказывает ультрафиолетовое излучение, приводящее к глубокому и необратимому разрушению молекулы.

Лекарственные формы

Аэрозоль.
Раствор для наружного применения (водный).
Раствор для наружного применения (спиртовой).
Мазь.
Таблетки по 0,02 г. для приготовления раствора для наружного применения.
Таблетки по 0,1 г. для приёма внутрь.

Фармакологическое действие

Является противомикробным средством. Воздействует путем формирования из белков микробной клетки высокоактивных аминопроизводных, в результате чего разрушается или деформируется четвертичная и третичная структура белка, нарушаются обменные процессы и клетка погибает. Препарат эффективен в отношении как грамположительных, так и грамотрицательныхбактерий, а также против некоторых вирусов и простейших . Действие нитрофуранов связано с наличием в молекуле ароматической нитрогруппы, имеющейся и в молекуле левомицетина (хлорамфеникола). Устойчивость микроорганизмов к препарату развивается медленно и не достигает высокой степени.

Показания к применению

Хронический гнойный отит, инфицированные раны, язвы, ожоги, пролежни; стоматиты, ангины; конъюнктивит.

Способ применения и дозы

Местно наружно в виде водного 0,02 % (1:5000) или спиртового 0,066 % (1:1500) растворов. Раствором орошать раневую поверхность или смачивать повязку. Также применяется для промывания полостей. В виде мази накладывать на раневую поверхность. В виде аэрозоля орошать раневую поверхность или полость.

Высшая разовая доза 0,1 г. Высшая суточная доза 0,5 г.

Противопоказания

Дерматозы, индивидуальная непереносимость, кровотечение.

Побочные действия

Дерматит, аллергические реакции, , тошнота.

Передозировка

Не выявлена.

Взаимодействие с другими лекарственными средствами.

Негативные взаимодействия с другими лекарственными средствами не описаны.

КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ ПРЕПАРАТА МЕТОДОМ ЙОДОМЕТРИЧЕСКОГО ТИТРОВАНИЯ.

Теоретические основы метода.

Йодометрическое титрование является одним из методов окислительно-восстановительного титрования.

Йод имеет несколько степеней окисления и в растворе может существовать в виде нескольких частиц: I-, I2, IO32-.

Йод кристаллический плохо растворим в воде и хорошо растворим
в спирте. Для увеличения его растворимости в воде растворение ведут в йодиде калия, где он образует комплексное соединение – трийодид-ион I- I2 = I3- , проявляющее окислительные свойства:

I3- + 2e 3I- .

Эту реакцию чаще всего пишут в упрошенном виде, а именно:

I2 +2e 2I- ; = +0,54 В.

Раствор йода обычно готовят приблизительной концентрации
(0,05–0,1 моль/дм3), а затем перед использованием его концентрацию устанавливают по подходящему стандартному раствору (тиосульфат натрия, оксид мышьяка (III)). Растворы йода неустойчивы, так как йод – это летучее вещество, а также действует на резиновые и корковые пробки. Йодид–ионы легко окисляются кислородом воздуха:

4I- + O2 + 4H+ 2I2 + 2H2O.

Эта реакция ускоряется на свету, при нагревании и в присутствии кислот, поэтому раствор йода хранят «на холоду» и в темных бутылях с притертой стеклянной пробкой.

Определение восстановителей (SO32-, S2O32-, S2-, SCN-, AsO33-, Cr2+, HCHO, N2H2) проводят методом прямого титрования раствором I2 (йодиметрия).

Na2SO3 + I2 + 2 NaOH = Na2SO4 + 2NaI + H2O

H2S + I2 = S + 2HI

Для случаев, когда вещество реагирует с раствором йода медленно, используют метод обратного титрования (по остатку): вводят фиксированный избыток йода в раствор, оставляют его на 5–7 минут (закрытый часовым стеклом), а затем остаток йода оттитровывают раствором тиосульфата натрия.

I2 + 2Na2S2O3 = 2NaI + Na2S4O6

Для определения окислителей (Cu2+, Fe3+, Mn3+, Mn (IV), Pb (IV), As (V)) применяют титрование по замещению (йодометрия): к анализируемому раствору приливают раствор KI и выделившийся I2 титруют раствором тиосульфата натрия. Количество образовавшегося йода химически эквивалентно количеству окислителя:

2Cu2+ + 4I- = 2CuI + I2

I2 + 2Na2S2O3 = 2NaI + Na2S4O6

Раствор тиосульфата натрия в иодометрическом методе является титрантом. Он проявляет свойства восстановителя:

2S2O32- - 2e S4O62- , = +0,09 В.

Тиосульфат натрия не является первичным стандартом в силу того,
что его растворы неустойчивы при хранении, мутнеют за счет поглощения CO2 из воздуха (выделяется элементарная сера):

S2O32- + H2O+CO2 HCO3- + HS2O3– HCO3– + HSO3– + S

В присутствии сильных кислот, на свету и при уменьшении концентрации тиосульфата натрия разложение ускоряется:

S2O32- + H+ HS2O3– HSO3– + S

В присутствии серобактерий тиосульфат натрия разлагается на сульфит, сульфат и элементарную серу, поэтому его раствор с молярной концентрацией эквивалента ~ 0,1 хранят в темных, закрытых бутылях.

Стандартизуют раствор тиосульфата натрия с использованием первичных стандартов (KIO3, КВrO3, K2Cr2O7), выделяющих при взаимодействии с избытком йодид-ионов известное количество йода, которое титруют раствором Na2S2O3.

K2Cr2O7 + 6KI + 7H2SO4 = 3I2 + Cr2(SO4)3 + 4K2SO4 + 7H2O

I2 + 2Na2S2O3 = 2NaI + Na2S4O6

Концентрацию тиосульфата рассчитываем по закону эквивалентов:

Существует несколько способов определения конечной точки при титровании йодом. При титровании бесцветных растворов достаточно интенсивной является собственная окраска трийодид-иона: 1 капля раствора йода молярной концентрации эквивалента 0,1 моль/дм3 окрашивает 100 см3 раствора в желтый цвет.

Наиболее широко используемым индикатором в йодметрии является свежеприготовленный 0,1– ный % раствор крахмала, придающий раствору, содержащему следы йода, интенсивную синюю окраску. Раствор крахмала при прямом титровании йодом добавляют в начале, а в остальных методах – в конце титрования, т.е. когда йода в растворе осталось малое количество (раствор из бурого стал бледно-желтым), так как крахмал, добавленный в раствор с высокой концентрацией йода, разрушатся с образованием продуктов, являющихся не полностью обратимыми индикаторами. Титрование продолжают до исчезновения синей окраски крахмала.

Источники ошибок в йодометрических методах

Окисление йодид-иона кислородом воздуха:

4I- + O2 + 4H+ 2I2 + 2H2O

скорость этой реакции очень мала, поэтому при титровании удалять растворенный кислород из всех растворов не обязательно. Для удаления растворенного кислорода из растворов к ним добавляют бикарбонат натрия или продувают углекислый газ.

Летучесть выделившегося йода. Для того чтобы избежать ошибок
за счет летучести йода, растворы хранят в закрытых сосудах и избегают
их нагревания, а при косвенном титровании после добавления KI колбы
с раствором закрывают часовым стеклом и оставляют в темноте на 5–7 минут,
а затем быстро титруют.
Разложение растворов тиосульфата натрия.
Щелочные растворы. В щелочных растворах происходит образование гипоиодита:

I2 + OH- HOI + I-

3HOI+ 3OH- IO3- + 2I- +3H2O

В связи с этим титрование тиосульфатом натрия необходимо вести при
рН=7–10, а если необходимо титрование в кислой среде, то титрование ведут очень медленно при тщательном перемешивании.

Преждевременное добавление крахмала. Правильный способ применения крахмала в качестве индикатора описан выше.

Методика выполнения анализа.

Приготовление и стандартизация раствора тиосульфата натрия ().

Раствор тиосульфата натрия готовят объёмом ~ 250 см3 с молярной концентрацией эквивалента ~ 0,05 моль/дм3 из раствора с молярной концентрацией эквивалента ~ 0,1 моль/дм3 путем разбавления дистиллированной водой в соотношении 1:1.

Стандартизацию раствора Na2S2O3 проводят по первичному стандарту дихромата калия титрованием по замещению, методом пипетирования.

В коническую колбу для титрования вместимостью 250 см3 помещают
15 см3 H2SO4 , добавляют 25 см3 KI, если раствор приобрел слабо-желтую окраску, его обесцвечивают, добавляя 1 каплю тиосульфата натрия, затем добавляют аликвоту 10,00 см3 стандартного раствора K2Cr2O7 с молярной концентрацией эквивалента 0,1000 моль/дм3. Колбу для титрования закрывают часовым стеклом и выдерживают в темном месте в течение 5–7 минут. Затем обмывают часовое стекло небольшим количеством дистиллированной воды и титруют выделившийся йод раствором тиосульфата натрия без индикатора
от бурой до зеленовато-желтой окраски раствора. Далее к раствору приливают 2 см3 раствора крахмала и продолжают титрование до исчезновения сине-фиолетовой окраски. Результаты титрования заносят в таблицу 1

Реакция: K2Cr2O7+6KJ+7H2SO4=4K2SO4+Cr2(SO4)3+6J+7H2O

Приготовление и стандартизация раствора йода (.

Схема титрования:

Кривая титрования приведена в приложении 1.

Для анализа необходим раствор йода с концентрацией . Для этого берем 50 мл (аликвоту) раствора йода с концентрацией 0,04475 , переносим в мерную колбу вместимостью 250 мл и доводим водой до метки. Аналогично готовим раствор тиосульфата натрия

Приготовление раствора фурацилина.

С помощью аналитических весов звешиваем 10 таблеток фурацилина и определяем среднюю массу одной таблетки (. Растираем 10 таблеток фурацилина и берем точную навеску 0,8000 г порошка. В мерную колбу на 100,00 мл количественно переносим навеску и добавляем 70 мл воды. Нагреваем раствор на водяной бане при температуре 70-80 С до полного растворения фурацилина. Полученный раствор охлаждаем и доводим водой до метки.

Практическая масса навески:

Определение содержания фурацилина в исследуемом препарате.

В колбу для титрования вместимостью 150,00 мл вносят 5 мл раствора йода, прибавляют 2 капли NaOH (0,1Н) и 5 мл приготовленного раствора фурацилина. Оставляют на 1-2 минуты в темном месте. Затем к раствору прибавляют 2 мл разведенной серной кислоты и выделившийся йод титруют раствором тиосульфата натрия. Индикатор-крахмал. Данные заносят в таблицу 3.

3.3 Экспериментальные данные и математическая обработка результатов.

Таблица 1

№ опыта	V, мл J2	V, мл Na2S2O3	Концентрация йода
1	10,00	8,3
2	10,00	8,4

№ опыта	V, мл K2Cr2O7	V, мл Na2S2O3	Концентрация тиосульфата
1	10,00	9,3
2	10,00	9,2

Таблица 2

Таблица 3

№ опыта		,	m фурацилина, г
1	5,00	1,6	г
2	5,00	1,8	0,01786 г
3	5,00	1,7

Математическая обработка

Количество препарата на среднюю массу таблетки.

Таблица 4

Масса фурацилина по результатам титрования, г	0,01587	0,01786	0,01687
Содержание препарата на среднюю массу таблетки, г	0,0195	0,0219	0,0207

Среднее арифметическое:

Рассчитываем погрешность

КОЛИЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ФУРАЦИЛИНА МЕТОДОМ СПЕКТРОФОТОМЕТРИИ.

Теоретические основы метода.

Фотометрический метод анализа основан на способности определяемого вещества поглощатьэлектромагнитное излучение оптического диапазона. Концентрацию поглощающего вещества определяют, измеряя интенсивность поглощения. Поглощение при определенной длине волны является информацией о качественном и количественном составе определяемого вещества и составляет аналитический сигнал. Фотометрический анализ относится к молекулярному абсорбционному анализу, т. е. анализу основанному на поглощении света молекулами анализируемого вещества и сложными ионами в ультрафиолетовой (УФ), видимой и инфракрасной (ИК) областях спектра. В настоящих указаниях рассматриваются метода анализа, основанные на избирательном поглощении электромагнитного излучения в видимой и ультрафиолетовой областях спектра: фотоколориметрия и спектрофотометрия.

Спектрофотометрический метод анализа — основан на поглощении монохроматического излучения, т. е. излучения с одной длиной волны в видимой и УФ областях спектра.

Фотоколориметрический метод анализа — основан на поглощении полихроматического (немонохроматического) излучения, т. е. пучка лучей с близкими длинами волны в видимой области спектра. Фотоколориметрию используют в основном для анализа окрашенных растворов.

Оба метода основаны на общем принципе — пропорциональной зависимости между светопоглощением и концентрацией определяемых веществ.

Фотометрические методы определения концентрации веществ в растворах основаны на сравнении поглощения или пропускания света стандартными и исследуемыми растворами. Степень поглощения света фотометрируемых раствором измеряют с помощью фотоэлектроколориметров и спектрофотометров. Измерение оптической плотности производят по отношению к раствору сравнения(нулевого раствора). В качестве раствора сравнения чаще всего используют растворитель.

Схема прибора.

1-источник света;

2-монохроматизатор;

3-кюветы с анализируемым раствором и раствором сравнения;

4-фотоэлемент;

5-регестрирующее устройство.

Методика выполнения анализа.
Приготовление нулевого раствора.

В колбу на 50,00 мл добавляем 2,00 мл 2,5Н раствора NaOH, доводим водой до метки.

Приготовление стандартных растворов.

Берем точную навеску чистого фурацилина (субстанция) с помощью аналитических весов, теоретическая =0,0400 г. Точную навеску количественно переносим в мерную колбу емкостью 200 мл, добавляем воду и нагреваем на водяной бане до тех пор, пока раствор не станет прозрачным. Затем охлаждаем и доводим раствор до метки водой.

Практическая

В мерные колбы емкостью 50,00 мл приливаем соответственно 0,50; 1,00; 1,50; 2,00; 2,50 мл стандартного раствора фурацилина, добавляем 2,00 мл 2,5Н раствора NaOH, доводим водой до метки и тщательно перемешиваем.

Приготовление исследуемого раствора фурацилина.

Берем 0,8000 г (точная навеска) порошка растертых таблеток фурацилина, количественно переносим в мерную колбу емкостью 100 мл, прибавляем воду, растворяем на водяной бане при до получения прозрачного раствора. Охлажденный раствор доводим водой до метки и хорошо перемешиваем. В три мерные колбы емкостью 50,00 мл вносим аликвоту 2,00 мл исследуемого раствора фурацилина, добавляем 2,00 мл 2,5Н раствора NaOH, доводим водой до метки и тщательно перемешиваем.

Определение активного вещества в препарате.

За раствор сравнения принимаем нулевой раствор, не содержащий фурацилин. Определяем оптические плотности и заносим данные в таблицу.

*Фурацилина в пробе должно быть не менее 98%.

4.3 Экспериментальные данные и математическая обработка результатов.

Таблица 5

Результаты измерения оптических плотностей стандартных растворов.

№ раствора	Объем стандартного раствора фурацилина, мл	Содержание фурацилина растворе m, мг	Оптическая плотность, A
1	0,5	0,0001	0,123
2	1,0	0,0002	0,160
3	1,5	0,0003	0,225
4	2,0	0,0004	0,323
5	2,5	0,0005	0,380

По данным из таблицы 5 построили градуировочный график.

Определили оптические плотности исследуемых растворов (таблица 6) и определили по графику содержание фурацилина в образце.

№ образца раствора	Объем образца раствора фурацилина, мл	Содержание фурацилина в исследуемом растворе m, мг	Оптическая плотность эталонных растворов, A
1	2,0	0,0004	0,295
2	2,0	0,0004	0,307
3	2,0	0,0004	0,298

Из уравнения прямой y = 0,146x + 0,018 нашли х(объем), подставляя в уравнение у(оптическую плотность исследуемых растворов).

Пример расчета: 0,295=0,146х+0,018, отсюда

Аналогично находим

Массу фурацилина находим по формуле:

Пример расчета:

0, 000383 г

Расчет массовой доли фурацилина в образце выполняется по формуле:

Пример расчета:

Найдем среднее значение: = ==97,3%

Вычисляем выборочную дисперсию:

== = 3,7725

Вычисляем выборочное стандартное отклонение:

S==1,94

Вычисляем интервал значений массовой доли:

Таким образом, получен результат:

ВЫВОДЫ

В ходе выполнения курсовой работы была подробно рассмотрена необходимая литература, изучены теоретические основы йодометрического и спектрофотометрического методов определения. С помощью данных методов определили содержание активного вещества – фурацилина в препарате.

Методом йодометрии получили результат с погрешностью 3,5%.

Методом спектрофотометрии определили: содержание фурацилина составляет , что соответствует значениям, приведенным в ГОСфармакопее.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

http://www.xumuk.ru/
http://enc-dic.com/enc_chemistry
http://window.edu.ru/resource/557/65557/files/m08-191.pdf

Приложение 1

PAGE \* MERGEFORMAT 1

Определение фурацилина методом йодометрического титрования и спектрофотометрии