卡爾費(fèi)休水分測(cè)定儀的原理與適用范圍

卡爾費(fèi)休水分測(cè)定儀的原理與測(cè)試方法

藥品檢測(cè)案例

藥品中的水分含量是質(zhì)量控制過程中的重要指標(biāo)之一。藥物中的水分可分為結(jié)晶水和游離水。水分含量可能直接影響某些藥物的穩(wěn)定性，對(duì)于水分敏感的藥物，水分的含量增加直接導(dǎo)致雜質(zhì)的顯著增長。對(duì)于含結(jié)晶水的藥物，結(jié)晶水有助于藥物形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，例如頭孢克肟三水合物，失去結(jié)晶水后降解速度顯著加快，如下圖。因此，絕大部分藥物質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中均包含水分項(xiàng)。

水分測(cè)定方法

常見水分測(cè)定方法的原理及其優(yōu)缺點(diǎn)見下表：

卡爾費(fèi)休法原理

• 卡爾費(fèi)休法基本原理為式(1)，即碘將二氧化硫氧化為三氧化硫過程需要水分的參與。

• 注意，式(1)反應(yīng)為可逆反應(yīng)，為使其向正反應(yīng)方向進(jìn)行完全，在卡氏液中加入無水吡啶，使得式(1)反應(yīng)產(chǎn)物HI與SO3被定量吸收，形成氫碘酸吡啶和硫酸酐吡啶，如式(2)。

• 然而，式(2)反應(yīng)產(chǎn)物硫酸酐吡啶不穩(wěn)定，可與水發(fā)生副反應(yīng)，因此加入無水甲醇，形成穩(wěn)定的甲基硫酸氫吡啶，如式(3)。

• 吡啶和甲醇還可作為反應(yīng)溶劑。

卡氏液的配制

根據(jù)上述反應(yīng)原理，卡氏滴定液組成為：游離碘、二氧化硫、無水吡啶、無水甲醇。商業(yè)化卡氏液包含多種不同類型，適用于不同的樣品，包括無吡啶型、無甲醇(乙醇代替)型、加入萃取劑如氯仿型等。

《中國藥典》中卡氏液配制方法如下：

稱取碘(置硫酸干燥器內(nèi)48小時(shí)以上)110g，置干燥的具塞錐形瓶(或燒瓶)中，加無水吡啶160ml，注意冷卻，振搖至碘全部溶解，加無水甲醇300ml，稱定重量，將錐形瓶(或燒瓶)置冰浴中冷卻，在避免空氣中水分侵人的條件下，通入干燥的二氧化硫至重量增加72g，再加無水甲醇使成1000ml，密塞，搖勻，在暗處放置24小時(shí)。

上述卡氏滴定液各化合物摩爾比：碘：二氧化硫：無水吡啶 = 1.0 :2.6 : 4.7；

式(3)水與各化合物作用的摩爾比：水：碘：二氧化硫：甲醇：吡啶 = 1 : 1 : 1 : 1 : 3

由此：卡氏液中二氧化硫過量，而碘則完全反應(yīng)。為何不是碘過量呢？這與卡氏滴定的終點(diǎn)指示方法有關(guān)。

卡氏滴定的終點(diǎn)指示方法

卡氏滴定的分類

按照計(jì)算水分方法的原理不同，分為庫侖法和容量法。

卡氏水分測(cè)定法適用范圍

• 適用于各種形態(tài)的樣品，可加入適當(dāng)?shù)剌腿∪軇┘铀偎值尼尫拧?/span>

• 一般要求加入的樣品消耗卡氏滴定儀滴定管體積的10%~90%的滴定液，測(cè)量結(jié)果較為準(zhǔn)確。

• 卡氏滴定過程最佳pH范圍為5~7，若因強(qiáng)酸強(qiáng)堿性化合物的加入使得滴定液pH發(fā)生顯著改變，可通過加入緩沖鹽改善。

• 若樣品與卡氏液中的碘等化合物發(fā)生副反應(yīng)，可通過干燥爐加熱間接將水分帶入滴定液中，避免樣品直接加入到滴定液。

卡氏滴定儀故障排查

故障1：測(cè)定過程重復(fù)性差，預(yù)滴定漂移值偏高

• 檢查儀器氣密性

• 更換分子篩(建議至少每兩周跟換一次，200~300℃干燥24h可重復(fù)利用)

• 卡氏滴定液長期不使用造成不均勻，反復(fù)吸排液混勻

故障2：測(cè)定完成漂移值高

• 樣品水分釋放不完全，可增加萃取時(shí)間，或加入溶劑輔助水分釋放

故障3：滴定無法結(jié)束

• 樣品與卡氏液發(fā)生副反應(yīng)

• 滴定杯密封性差

• 指示電極被污染物包裹(可用適當(dāng)溶劑清洗)