Выполнил: Рахатов Ш. 212 фр. Спектрофотометрия - метод исследования и анализа веществ, основанный на измерении спектров поглощения в оптической области. - презентация

1 Выполнил: Рахатов Ш. 212 фр

2 Спектрофотометрия - метод исследования и анализа веществ, основанный на измерении спектров поглощения в оптической области электромагнитного излучения. Иногда под спектрофотометрией понимают раздел физики, объединяющий спектроскопию (как науку о спектрах электромагн. излучения), фотометрию и спектрометрию (как теорию и практику измерения соотв. интенсивности и длины волны (или частоты) электромагн. излучения). На практике спектрофотометрия часто отождествляют с оптической спектроскопией. По типам изучаемых систем спектрофотометрию обычно делят на молекулярную и атомную. Различают спектрофотометрию в ИК, видимой и УФ областях спектра.

3 Применение Спектрофотометрии в УФ и видимой областях спектра основано на поглощении электромагнитного излучения соединениями, содержащими хромофорные и ауксохромные группы. Поглощение излучения в этих областях связано с возбуждением электронов. В ИК области проявляются переходы между колебатьельными и вращательными уровнями. Среди частот колебаний молекул выделяют т. наз. характеристические, которые практически постоянны по величине и всегда проявляются в спектрах хим. соед., содержащих определенные функции. группы (вследствие чего эти частоты иногда называют групповыми). Теория колебаний сложных молекул позволяет расчетным путем предсказать колебать. спектр соединений, т. е. определить частоты и интенсивности полос поглощения

4 Для измерения спектров используют спектральные приборы - спектрофотометры, основные части которого: источник излучения, диспергирующий элемент, кювета с исследуемым в-вов, регистрирующее устройство. В качестве источников излучения применяют дейтериевую (или водородную) лампу (в УФ области) и вольфрамовую лампу накаливания или галогенную лампу (в видимой и ближней ИК областях). Приемниками излучения служат фотоэлектронные умножители (ФЭУ) и фотоэлементы Диспергирующими элементами прибора являются призменный монохроматор или монохроматор с дифракции. решетками. Спектр получают в графич. форме, а в приборах со встроенной мини-ЭВМ - в графической и цифровой формах.

5 Для исследования спектров в ИК области используют обычно спектрофотометры, работающие в интервале от 1,0 до 50 мкм (от до 200 см-1). Основными источниками излучения в них являются стержень из карбида кремния (глобар), штифт из смеси оксидов циркония, тория и иттрия (штифт Нернста) и спираль из нихрома. Приемниками излучения служат термопары (термоэлементы), болометры, различные модели оптико- акустических приборов и пироэлектрические детекторы. В спектрофотометрах, сконструированных по классической схеме, в качестве диспергирующих элементов применяют призменный монохроматор или монохроматор с дифракцииионными решетками.

6 Сферы использования метода УФ-спектрофотометрии В последние годы в связи с созданием записывающих приборов особенно расширилось применение спектрофотометрии для количественного и качественного анализа и в химической кинетике. При исследовании кинетики химических реакций обычно используется тот факт, что исходные вещества и продукты реакции имеют разное поглощение. Это позволяет следить за изменением их концентраций во времени. В настоящее время развит ряд специальных приемов для изучения кинетики быстрых реакций. УФ спектрофотометрия нашла широкое применение в фармации, т.к. это наиболее простой и эффективный метод анализа лекарственных средств.

7 Его используют на всех этапах фармацевтического анализа лекарственных препаратов (испытание подлинности, доброкачественности, количественное определение). Разработано большое число способов качественного и количественного анализа различных лекарственных форм при помощи этого метода в том числе: лекарственных веществ гетероциклического ряда: (производных пиразола, имидазола, индола, пиридина, пиримидина, пиперазина, акридина, фенотиазина, а также алкалоидов, стероидных соединений, антибиотиков, витаминов ), определения производных салициловой кислоты, окситетрациклина гидрохлорида, антипирина, амидопирина, анальгина, бутадиона и др.

8 Положительные результаты достигнуты при количественном определении лекарственных веществ, являющихся производными сложных эфиров арил алифатических и ароматических кислот, кроме того УФ-спектрофотометрия используется для идентификации антибиотика тетрациклина и его производных, синтетических производных алкалоидов тропа нового ряда (тропацин, тропафен, гоматропина гидробромид) и продуктов их гидролиза, производных индола (диазолин, димекарбин, индопан, мексамин, серотонина адипинат)

9 На основе УФ-спектрофотометрии разработана унифицированная методика анализа сульфаниламидных препаратов, усовершенствована методика стандартизации лекарственных веществ, являющихся производными барбитуровой кислоты, предложен способ идентификации производных 1,4- бензодиазепина путем компьютерного преобразования спектра в цифровую форму и сравнения со стандартом аналоговых спектральных кривых. Метод УФ-спектрофотометрии перспективен для контроля качества лекарственных средств, полученных на основе носителей, содержащих магнетит и проявляющих магнитные свойства, бромсодержащего лекарственного вещества теброфена, оксазила, парацетамола, противоожогового препарата ксимедона. Мукополисахарид гепарин определяют в УФ-области при 257 нм. В фармацевтическом анализе спектрофотометрию в УФ - и видимой областях нередко сочетают с методами разделения (тонкослойная и другие виды хроматографии).Так же применяется для определения природных соединений в растительном и животном сырье.

10 Разработаны методики определения флавоноидов, основанные на образовании окрашенного продукта с хлоридом алюминия в среде уксусной кислоты ( нм), для стандартизации гомеопатических настоек, получаемых из туи и чистотела. На основе реакции с гидроксамовым реактивов разработан способ фотоколориметрического определения иридоидов (биологически активные вещества в растениях) в сырье и настойке пиона и в сырье пустырника Помимо этого есть данные о том, что УФ-спектрофотометрия применяется для определения концентрации РНК и ДНК. РНК и ДНК абсорбируют УФ свет и за счет этого есть возможность количественно определять концентрацию этих веществ.

11 Основная часть (описание метода) УФ спектрофотометрия основывается на измерении количества поглощения веществов электромагнитного излучения в определенной узкой волновой области. Обычно для УФ - измерений используют приближенно монохроматическое излучение в области от 200 до 800 нм. В качестве источников излучения в УФ-области используют главным образом дейтериевые, а в видимой -- вольфрамовые или (в последнее время все чаще) галогеновые лампы. Для монохроматизации света можно использовать самое простое устройство -- светофильтр.

12 Количественное определение. Спектрофотометрия в ультрафиолетовой области, как было упомянуто выше, широко используется для количественного определения лекарственных средств. Чувствительность метода определяется в основном способностью вещества к поглощению и выражается молярным коэффициентом поглощения. Предельные концентрации веществ, анализируемые при помощи спектрофотометрии, как правило, меньше, чем при обычных, применяемых в кислотно-основном титровании или при весовых измерениях. Это обстоятельство и объясняет тот факт, что спектрофотометрия используется при определении небольших количеств веществ, особенно в различных лекарственных формах.

13 Основным условием для количественного анализа является соблюдение закона Бугера-Ламберта- Бера Исследования Бугера ( ) и Ламберта ( ) показали, сто относительная оптическая плотность прямо пропорциональна толщине кюветы. Зависимость оптической плотности раствора поглощающего вещества от его молярной концентрации установил Бер ( ). Закон объединяющий в себе все эти зависимости называется законом Ламберта-Бера или Бугера-Ламберта-Бера. Применительно к спектрофотометрии и УФ - видимой области его записывают следующим образом: Где: - молярный коэффициент поглощения (л*моль*см) при длине волны, b - длина оптического пути(см), с - концентрация поглощающих частиц (моль/л).

14 Для проверки соответствия закону строят график зависимости: поглощение - длина волны или рассчитывают фактор для каждого стандартного раствора и определяют область концентраций, в пределах которой величина А/с остается постоянной. При помощи данного метода можно определить вещества в составе молекул присутствуют определенные группы - хромофоры, а так же в состав которых входят ароматические фрагменты, тройные или двойные связи, а так же следующие группы: азо -, нитро-, и др.

15 Существуют и применяются два принципиально различных способа спектрофотометрических количественных определений. По одному из них содержание вещества в процентах (х) рассчитывают на основании предварительно вычисленной величины поглощения, чаще по величине: Где b - разведение; a - навеска, г.

16 Примером такого определения является определение содержания кортизона ацетата в таблетках Основным недостатком этого метода является общеизвестный факт, что различные спектрофотометры (даже различные приборы одной и той же модели и одного производства) дают значительные отклонения по величине поглощения для одного и того же стандартного раствора. Этим методом можно определить такие вещества как: меркаптопурин, папаверина гидрохлорид, дубильные вещества (танин), флавоноиды (рутин). Более достоверные и воспроизводимые результаты обеспечивает сравнение поглощения испытуемого вещества с поглощением стандартного образца, определяемого в тех же условиях. При этом учитываются многочисленные факторы, влияющие на спектрофотометрические измерения, например установка длинны волны, ширина щели. Поглощение кюветы поправки на поглощение растворителя и т.п.

17 Спектрофотометрическое количественное определение содержания лекарственного вещества при анализе индивидуальных веществ должно быть связано с применением специального приготовленного стандартного образца этого вещества. Примерами являются стероидные вещества включенные. При количественном анализе лекарственных форм, если нет специальных указаний, допускают использовать в качестве стандартного образца вещество, отвечающее всем требования фармакопеи. При расчетах такой стандартный образец принимают за 100%, если нет других указаний. Помимо этого существует метод внешнего стандарта - это метод, в котором в качестве стандарта используют не то вещество, которое исследуют, а другое. Например, для анализа каротиноидов в качестве стандарта используют калия бихромат.

18 Расчет количественного содержания индивидуального вещества в процентах (х) при использовании стандартного образца проводится по формуле: где - оптическая плотность исследуемого раствора; - оптическая плотность раствора стандартного образца; - концентрация раствора стандартного образца; b - разведение; а - навеска, г.

19 Содержание вещества в одной таблетке в граммах (х), считая на среднюю массу таблетки, рассчитывают по формулам: где q - средняя масса таблетки, г. Если количественные измерения выполняются достаточно часто. Можно вместо стандартного образца использовать подходящий калибровочный график, полученный для соответствующего стандартного образца. Таким графиком можно пользоваться, когда для испытуемого вещества поглощение пропорционально концентрации, используемой в количественном определении. Такие калибровочные графики не надо часто проверять и каждый раз готовить заново для нового прибора и новой серии реактивов.

20 Калибровочный график - это экспериментально определенная графическая зависимость оптической плотности от концентрации. Такой график используют в том случае если для испытуемого вещества поглощение пропорционально концентрации в пределах % от конечной концентрации которая применяется в количественном определении.

21 Спасибо за внимание