Анализ соединений висмута, цинка, меди, серебра, железа, комплексных соединений железа, платины и гадолиния. Глава 4.

Фармацевтическая химия — Арзамасцев А. П. — 2004

• Физические и физико-химические свойства
• Общие химические реакции, используемые в анализе

Такие ЛС, как соединения висмута, цинка, серебра, меди, желе­за, обладают широкой терапевтической активностью. Они применя­ются в качестве антисептических, подсушивающих, вяжущих, при­жигающих, противовоспалительных и антианемических средств. В последнее время интенсивно разрабатываются ЛС на основе пла­тины (цитостатические препараты), гадолиния (рентгеноконтраст­ные средства).

Многие металлы являются необходимыми микроэлементами для жизнедеятельности организма и входят в состав ферментов. Извес­тно, что железо и медь участвуют в окислительно-восстановитель­ных реакциях в организме. Они необходимы для синтеза гемогло­бина. При недостатке железа или меди развивается гипохромная анемия. Цинк регулирует иммунные и метаболические процессы. Недостаток цинка может привести к снижению иммунитета, нару­шению роста волос, дерматиту.

ФИЗИЧЕСКИЕ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Свойства лекарственных веществ соединений металлов приве­дены в табл. 3.

Лекарственные вещества данной группы хранят в хорошо уку­поренной таре с притертой пробкой во избежание выветривания кристаллогидратов (цинка сульфат, меди сульфат, железа сульфат) или поглощения углерода диоксида (цинка оксид).

Такие препараты, как серебра нитрат, колларгол, протаргол, железо (II) сульфат, препараты платины, необходимо хранить в склянках темного стекла. Под действием света бесцветные крис­таллы серебра нитрата темнеют в результате восстановления до металлического серебра:

Железа (II) сульфат — FеSО₄ • 7Н₂0 — под действием света и кис­лорода воздуха может окисляться.

Растворимые соли: цинка сульфат, меди сульфат и железа (II) сульфат образованы сильной кислотой и слабым основанием, по­этому при гидролизе дают кислую реакцию среды (показано на примере цинка сульфата):

При смачивании водой порошок висмута нитрата основного окрашивает синюю лакмусовую бумажку в красный цвет вследствие выделившейся кислоты азотной:

ОБЩИЕ ХИМИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В АНАЛИЗЕ

В анализе Л С данной группы используются наиболее характер­ные общие химические свойства катионов тяжелых металлов:

• реакции с растворами щелочи и аммиака;
• осаждение сульфидами;
• комплексообразование;
• окисление-восстановление.

Соединения висмута (III). Висмута нитрат основной — Bismuthi subnitras

Реакция с растворами щелочи и аммиака

Растворимые соли висмута (III) с растворами щелочи или ам­миака образуют осадок висмута гидроксида белого цвета,

нерастворимый в избытке реактива и растворимый в минеральных кис­лотах:

Реакция осаждения сульфидами

Растворы солей висмута, слегка подкисленные кислотой хлороводородной, дают коричневато-черный осадок с сульфид- ионом:

Осадок нерастворим в минеральных кислотах, за исключением разбавленной кислоты азотной, в которой он растворяется с выде­лением свободной серы:

Реакция используется (по ГФ) для определения подлинности ионов висмута и при выявлении примеси солей щелочных и ще­лочноземельных металлов. Для лого вначале осаждают ион висму­та сероводородом до висмута сульфида, осадок отфильтровывают, а в фильтрате количественно по остатку после прокаливания опреде­ляют примесь.

Реакция комплексообразования с раствором калия йодида

Ион висмута с раствором калия йодида образует осадок черного цвета, растворимый в избытке реактива с образованием раствора желто-оранжевого цвета, содержащего ионы тетрайодидвисмутата (III) обшей формулы |ВiI₄]^—:

ГФ рекомендует реакцию для определения ионов висмута.

Тетрайодид висмутат (III) калия (реактив Драгендорфа) служит общим регентом для доказательства азотсодержащих органических веществ.

Прокаливание

При прокаливании порошка висмута нитрата основного образу­ется остаток ярко-желтого цвета и выделяются бурые пары азота (IV) оксида:

Количественное определение

Метод комплексонометрии — способ титрования прямой. В ка­честве титранта используют стандартный раствор ЭДТА (динатрия эдетат или трилон Б). Индикатор — ксиленоловый оранжевый:

Ксиленоловый оранжевый образует комплекс с металлом, окрашен­ный в красный цвет.

Далее проводят титрование стандартным раствором ЭДТА сво­бодных ионов висмута. При этом образуется бесцветный раствори­мый комплекс титранта с металлом:

На последней стадии происходит разрушение комплекса металл — индикатор и образование более устойчивого комплекса металл — ЭДТА и свободного индикатора (конечная точка титрования). Ко­нечная точка титрования достигается после того, как все ионы вис­мута будут оттитрованы и добавлен избыток раствора ЭДТА (1—2 капли). При этом красная окраска раствора переходит в желтую (цвет свободного индикатора):

Висмута нитрат основной не имеет постоянного состава, поэто­му расчет количественного содержания ведут по висмута оксиду (В1₂О₃), которого в препарате должно быть не менее 79,0—82,0 %.

Соединения цинка. Цинка оксид (Zinci oxydum), цинка сульфат (Zinci sulfas)

Реакции с растворами щелочи и аммиака

Растворимые соли цинка с растворами щелочи и аммиака обра­зуют осадок цинка гидроксида белого цвета:

Цинка гидроксид амфотерен и при избытке щелочи осадок растворяется с образованием бесцветного гидроксокомплекса:

При добавлении избытка раствора аммиака образуется раство­римый в избытке реактива бесцветный комплексный ион тетраамминцинк:

Цинка гидроксид растворим в минеральных кислотах:

Реакция с раствором аммиака используется (по ГФ) в анализе чистоты при определении примесей железа, меди и алюминия. При­месь не должна обнаруживаться в пределах чувствительности реак­ции с раствором аммиака.

При наличии примесей соединений же­леза, меди и алюминия с раствором аммиака выпадают осадки гидроксидов соответствующих металлов и образуется ион тетрам- минмеди темно-синего цвета:

Осаждение сульфидами

Растворы солей цинка образуют с сульфид-ионом осадок пинка сульфида белого цвета, легко растворимый в растворе разведенной кислоты хлороводородной и нерастворимый в кислоте уксусной:

Данная реакция используется (по ГФ) при определении приме­си тяжелых металлов, дающих с реактивом осадки черного цвета.

Осаждение калия гексацианоферратом (II)

Ион цинка с реактивом образует белый студенистый осадок цинка-калия гексацианоферрата (II), нерастворимый в кислоте хлоро­водородной разведенной:

Реакция используется для определения подлинности соедине­ний цинка и доказательства примеси солей цинка в лекарственных препаратах.

Для соединений цинка используют также реакцию образования «зелени Ринмана». Фильтровальная бумага, смоченная растворами соли цинка и кобальта нитрата, после сжигания дает золу, окра­шенную в зеленый цвет:

Количественное определение (комплексономегрия)

По ГФ титрование проводят в присутствии гексаметилентетра­мина, который добавляют до создания раствора с pH 5-6; индика­тор ~ ксиленоловый оранжевый.

Соединения меди. Меди сульфат — Capri sulfas

Реакции с растворами щелочи и аммиака

Ион меди с растворами щелочи и аммиака образует осадок меди гидроксида голубого цвета:

При нагревании Сu(ОН)₂, происходит отщепление воды с образованием меди (II) оксида черного цвета:

При добавлении к меди (II) гидроксиду избытка раствора аммиака образуется растворимый комплексный ион тетраамминмеди (И) синего цвета:

Реакция с раствором аммиака рекомендована ГФ для доказа­тельства подлинности меди сульфата.

Осаждение сульфидами

Растворимые соли меди (II) с сульфид-ионом образуют осадок меди (II) сульфида черного цвета, нерастворимый в разведенной кислоте хлороводородной:

Реакция используется при определении примесей солей метал­лов, не осаждаемых сероводородом (ионы Na⁺; К⁺), для предвари­тельного осаждения ионов меди в виде меди сульфида.

Реакция с калия гексацианоферратом (II)

Растворимые соли меди с гексацианоферратом (II)-ионом обра­зуют красно-бурый осадок комплексной соли, нерастворимый в разбавленных кислотах и растворимый в растворе аммиака с обра­зованием комплексного иона тстраамминмеди (II) — [Cu(NH₃)₄]²⁺

Реакция рекомендована ГФ для доказательства подлинности меди сульфата.

Реакция с калия йодидом

Растворимые соли меди (II) с калия йодидом образуют меди (II) йодид, который диспропорционирует с выделением свободного йода и труднорастворимого осадка меди (I) йодида белого цвета:

Восстановление металлами

Металлы (железо, цинк, алюминий) восстанавливает Cu²⁺ до металлической меди. Раствор препарата меди сульфата при соприкосновении с железом покрывает его красным налетом металли­ческой меди:

CuSO₄ + Fe → FeSO₄ + Cu.

Окрашивание пламени — соли меди (II) окрашивают пламя в зе­лёный цвет в присутствии кислоты хлороводородной.

Реакция на сульфат-ион см. с. 16.

Сульфат меди входит в состав реактива Фелинга, применяемого в реакциях подлинности на ЛС, обладающие восстанавливающими свойствами, — такие, как глюкоза, кислота аскорбиновая, произ­водные альдегидов и др.

Количественное определение

ГФ регламентирует метод йодометрии. В основе метода лежит реакция восстановления Сu²⁺ до Сu¹⁺ избытком калия йодида. Об­разующийся меди (II) йодид вследствие диспропорционирования выделяет йод в количестве, эквивалентном количеству прореагиро­вавшего меди сульфата. Титрант — 0,1 М раствор натрия тиосуль­фата; индикатор — крахмал:

Соединения серебра. Серебра нитрат (Argenti nitros), протаргол (Protargolum), кол­ларгол ( Collargplum)

Реакции с растворами щелочи и аммиака

Серебра нитрат с раствором щелочи и аммиака образуют осадок черного цвета — серебра оксид:

С избытком раствора аммиака ион серебра образует растворимый бесцветный комплекс (Ag(NH₃)₂]⁺ — ион диамминсеребра. Реакция с раствором аммиака применяется при определении примесей вис­мута, меди, свинца; при наличии примесей ионы висмута и свинца образуют белые осадки гидроксидов, ионы меди — комплексный ион теграамминмеди (II) [Сu(NН₃)₄] ²⁺, окрашенный в синий цвет.

Реакции осаждения

Ион серебра с хлорид-ионом образует белый творожистый осадок серебра хлорида, нерастворимый в кислоте азотной, растворимый в растворах аммиака и аммония карбоната с образованием диам- минсеребра хлорида:

Реакция рекомендована ГФ в качестве испытания подлинности на ион серебра.

Для иона серебра характерны реакции осаждения с ионами S^2-, SО₃^2-, SО₄^2-, СrО₄^2- , РО₄^3-, S₂О₃^2-, Вr^—, I^— и др., но все осадки растворимы в разведенной кислоте азотной, за исключением галогенидов серебра.

Реакция «серебряного зеркала»

Аммиачный раствор соли серебра вступает в реакцию с альдегида­ми, восстанавливающими серебро до металлического, вследствие чего образуется налет серебра на стенках пробирки в виде «серебряного зеркала»:

Реакция на нитрат-ион

С дифениламином в концентрированной Н₂SО₄ образуется синее ок­рашивание дифенилдифенохинондиимина гидросульфата (см. с. 14).

Количественное определение

Метод тиоцианатометрии (роданометрии). Способ прямой. Тит­рант — 0,1 М раствор аммония тиоцианата; индикатор — железоаммоиийные квасцы. Титрование ведут до слабо-розовой окраски ра­створа вследствие образования комплексных ионов:

Для предотвращения гидролиза иона Fe³⁺ титрование ведут в слабокислой среде с добавлением кислоты азотной.

Коллоидные соединения серебра

Серебро в коллоидных соединениях (протаргол, колларгол) не находится в диссоциированном состоянии в виде иона. Чтобы про­вести анализ на серебро, необходимо перевести его в ионное состо­яние, а затем открыть реакциями, характерными для иона серебра. Для этого проводят минерализацию полным озолением. Получен­ный серовато-белый остаток обрабатывают кислотой азотной, в результате чего серебро, связанное с белком, переходит в ионное состояние. Далее проводят реакции на ион серебра.

Определение белка

1. При сжигании 0,1-0,2 г препарата происходит обугливание и распространяется запах жженого рога.
2. Биуретовая проба. Реакция основана на способности белков (аминокислот) образовывать окрашенный в фиолетовый цвет ком­плекс с меди сульфатом.

Количественное определение

В колбе Кьельдаля проводят минерализацию концентрирован­ными серной и азотной кислотами при нагревании для переведе­ния связанного серебра в ионное состояние. Затем проводят определение методом тиопианатометрми (см. с. 78).

Соединения железа. Железо (II) сульфат — Ferri (II) sulfas

Реакция с растворами щелочи и аммиака

Растворимые соли железа (II) с раствором щелочи и аммиака образуют осадок железа (II) гидроксида белого цвета, постепенно переходящий на воздухе в железа (III) гидроксид бурого цвета.

Реакция с раствором аммиака рекомендована ГФ для опреде­ления примеси солей меди. При наличии примеси образуется ок­рашенный комплекс тетраамминмеди [Cu(NH₃)₄]²⁺ темно-синего цвета.

Осаждение сульфидами

Растворимые соли железа (II) с сульфид-ионом дают осадок чер­ного цвета, растворимый в кислоте хлороводородной:

Реакция осаждения калия гексацианоферратом (III)

Растворы солей железа (II) с калия гексацианоферратом (III) образуют синий осадок железа (II) гексанианоферрата (III):

возможно также образование: KFe[Fe(CN)₆] ; Fe₄[Fe(CN₆)]₃.

Осадок нерастворим в минеральных кислотах. В щелочной сре­де образуется железа (II) гидроксид.

Реакция на сульфат-ион — см, с. 18.

Количественное определение

Метод перманганатометрии, Способ прямой. Титрантом и индикатором служит 0,1 М раствор кадия перманганата, титрова­ние ведут до устойчивой розовой окраски раствора:

Комплексные соединения железа, платины и гадолиния

Методы анализа лекарственных веществ данной группы пред­ставлены в табл. 4.