Расчет объема растворителя
Для изготовления раствора используется одно вещество и растворитель
Пример 2
Объем воды для изготовления раствора равен 200 мл.
Б— концентрация вещества больше, чем Смах (%). Объем воды на изготовление рецепта равен общему объему лекарственной формы за вычетом объема. вытесняемого веществом.
Пример 3
Для изготовления раствора используются два вещества и растворитель
А— суммарная концентрация веществ меньше, чем 3%.
Объем воды на изготовление рецепта равен общему объему лекарственной формы. Пример 4
Rp.: Natrii chloridi 1,0
Aquae purificatae 200 ml
Для изготовления раствора
Используются концентрированный раствор и растворитель
Объем воды для изготовления раствора равен общему объему лекарственной формы за вычетом объема концентрированного раствора.
Пример 6
Rp.: Natrii chloridi 1,0 Aquae purificatae 200 ml
Для изготовления раствора используются лекарственное вещество, концентрированный раствор и растворитель
А— концентрация растворяемого вещества меньше, чем Смах (%).
Объем воды на изготовление раствора равен общему объему лекарственной формы за вычетом объема концентрированного раствора.
Пример 7
Aquae purificatae 200,0 ml
Микстуру изготавливают, используя концентрированный 20% раствор натрия бромида.
Максимальную концентрацию (Смах,%) анальгина, при которой наблюдается изменение объема выше нормы допустимого отклонения, вычисляют по указанной выше формуле:
Смах = 2,0 : 0,68 = 2,94%.
В прописи анальгин выписан в концентрации 1,5%, поэтому изменение объема при растворении 3 г анальгина можно не учитывать.
Объем воды на изготовление раствора равен
Б— концентрация вещества больше, чем С мах (%). Объем воды на изготовление раствора равен общему объему лекарственной формы за вычетом объема концентрированного раствора и объема вытесняемого навеской вещества.
Пример 8
Микстуру изготавливают с использованием концентрированных растворов кальция хлорида 50% и натрия бромида 20%. Концентрированный раствор глюкозы в аптеке в данный момент отсутствует.
В данной прописи глюкоза выписана в 30% концентрации, т.е. необходимо учитывать изменение объема при ее растворении.
Объем воды для приготовления раствора равен:
Рассмотрим примеры расчета массы или объема растворителя и растворенного при приготовлении растворов с заданным массовым процентом
Пример 5. Сколько граммов Na2SO4 потребуется для приготовления 500 мл раствора 16 % по массе с плотностью 1,141 г/мл.
Решение. По определению, в растворе с концентрацией 16 % растворенная соль составляет 16 % от общей массы раствора. Учитывая, что по условию плотность такого раствора r = 1,141 г/мл, масса раствора mр = 1,141×500 = 570,5 г, а масса соли m = 570,5×0.16 = 91,28 г.
Многие вещества существуют и используются в виде кристаллогидратов – они содержат в своем составе воду, что необходимо учитывать при расчете массы растворяемого вещества.
Пример 6. Найти массу воды и медного купороса (CuSO4×5Н2О), необходимого для приготовления 1 л 8 % по массе раствора сульфата меди(II) с плотностью 1,084 г/мл.
Решение. Как правило, если не оговорено особо, концентрация вещества относится к безводной соли. Масса 1 л полученного раствора будет составлять 1,084×1000 = 1084 г. В этом растворе должно содержатся 8% безводной соли, т. е. 1084×0,08 = 86,7 г. Массу медного купороса (молярная масса – 249,7 г/моль), содержащего 86,7 г безводной соли (молярная масса – 159,6 г/моль), найдем из пропорции:
249,7 : 159,6 = x : 86,7;
х = (249,7×86,7)/159,6 = 135,6 г.
Необходимая для приготовления масса воды составит (1084 – 135,6) = 948,4 г.
Как уже отмечалось, раствор нужной концентрации можно получить, добавляя к готовому раствору растворитель, но иногда удобно получить нужную концентрацию, смешивая два раствора. С методикой вычислений при разбавлении растворов от одной процентной концентрации к другой познакомимся на следующих числовых примерах.
Пример 7. В каком отношении по массе и объему нужно смешать 54 % раствор азотной кислоты (плотностью 1,33 г/мл) с 14 % ее раствором (плотностью 1,08 г/мл), чтобы получить 20 % раствор?
Решение. Обозначим массу первого раствора через х, а массу второго раствора через y. Общая масса смеси будет равна (х + у) г. Вычислим, сколько граммов чистой (безводной) HNO3 содержится в х г 54 % кислоты. В 100 г ее содержится 54 г, в 1 г – 54/100 г, а в х г – 54х/100 г HNO3. Также найдем, что в у г 14 % азотной кислоты содержится 14у/100 г HNO3 и в (х + у) г 20 % раствора (смеси) содержится (х + у)×20/100 г HNO3. Но сколько было HNO3 до смешения, столько же ее осталось после смешения. Следовательно, можно составить уравнение:
Зная объемные отношения между смешиваемыми растворами, нетрудно рассчитать, сколько одного из растворов потребуется взять на заданный объем другого раствора. Так, на 100 мл 54 % HNO3 нужно взять (31,5×100/4,5), т. е. 700 мл 14 % HNO3.
На практике при вычислении массовых отношений между смешиваемыми растворами пользуются очень удобным графическим приемом, показанным на приведенной ниже схеме:
Как видно из этой схемы, при ее составлении слева пишут одну под другой процентные концентрации обоих исходных растворов, а в центре – концентрацию получаемой смеси. Справа, по противоположным концам диагоналей (т. е. крест на крест), помещают разности между каждой из начальный концентраций и конечной (или наоборот), причем от большего числа отнимают меньшее. Каждая из полученных разностей показывает массовое количество того из растворов, процентная концентрация которого показана на той же горизонтальной строке. Так, в данном случае схема показывает, что на 6 массовых частей 54 % кислоты нужно взять 34 массовые части 14 % кислоты.
Тем же приемом можно пользоваться и при расчетах для разбавления растворов водой. Соответствующая воде процентная концентрация принимается равной нулю.
Пример 8. Используемый в медицинских целях раствор пероксида водорода Н2О2 («перекись») представляет собой 3 % раствор пероксида. Промышленностью выпускается 30 % раствор пероксида – пергидроль. В каком отношении нужно взять пергидроль и воду, чтобы получить раствор, используемый в медицине?
Решение. Пользуясь описанным выше графическим приемом, находим массовые отношения между 30 % раствором пероксида и водой:
Таким образом, на 3 массовых части 30 % раствора пероксида нужно взять 27 массовых частей воды, т. е. для получения 3 % раствора Н2О2 из 30 % его следует разбавить в отношении 1 часть раствора на 9 частей воды по массе.
Расчет объема растворителя
При растворении в воде лекарственных веществ происходит увеличение объема. Изменение объема раствора можно рассчитать с помощь коэффициента увеличения объема (КУО). Он показывает увеличение объема раствора в мл при растворении 1 г лекарственного или вспомогательного вещества при 20 °С. Это справочная величина, она индивидуальна для каждого вещества и приведена в приложении к приказу № 308, а также справочных пособиях. Объем раствора рассчитывается по формуле: V р-ра = V 1 + (М х КУО), где
V р-ра – объем раствора после растворения лекарственных веществ;
V1 – объем раствора по прописи;
М – масса растворенного вещества;
КУО – коэффициент увеличения объема растворенного вещества.
Например, если мы в 100 мл воды растворим 2 г натрия бромида объем раствора будет равен:
V р-ра =100 + (2х0,26) = 100,52 мл,
а при растворении 10 г натрия бромида объем раствора уже составит:
V р-ра =100 + (10х0,26) = 102,6 мл.
Общая закономерность: чем больше количество растворенного вещества, тем большим будет увеличение объема раствора.
При изготовлении жидких лекарственных форм допускаются определенные отклонения в объеме (приказ № 305).
Расчет количества растворителя
Расчет количества растворителя проводится с учетом процентного содержание входящего в состав раствора лекарственного вещества. При этом если раствор готовят в концентрации до 4 %, то растворителя берут по объему столько, сколько прописано раствора в рецепте, так как при растворении небольшое количество лекарственного вещества существенно не изменяет общий объем препарата и им можно пренебречь. В этом случае общий объем раствора увеличивается незначительно и, как правило, не превышает норм допустимых отклонений. При определении общего объема раствора количество сухих препаратов в расчет не принимается.
Пример
Aquae destillatae 200 ml
Объем раствора в данной прописи составляет 200 мл. Для его изготовления во флакон для отпуска отмеривают 15 мл 20%-ного раствора натрия бромида (концентрированный раствор 1 : 5).
В подставку отвешивают 3 г анальгина, концентрированный раствор которого отсутствует, растворяют его в 185 мл воды и добавляют в отпускной флакон. Прибавление 3 г анальгина увеличило объем микстуры на 2 мл, что находится в пределах допустимых отклонений.
При изготовлении растворов, содержащих 4 % и более сухих веществ, можно использовать концентрированные растворы этих препаратов. При их отсутствии раствор готовят в мерной посуде или рассчитывают количество растворителя с помощью так называемого коэффициента увеличения объема (КУО, мл/г), который показывает прирост объема раствора в миллилитрах при растворении 1,0 г вещества.
Не допускается прибавления сухих препаратов в количестве 4 % и более непосредственно в отмеренную жидкость, так как при этом изменение объема раствора превысит допустимые нормы отклонений.
Пример
Kalii iodidi aa 6,0
Tincturae Convallariae maijalis 5,0
Aquae destillatae 200 ml
Объем данного препарата, подсчитанный как сумма жидких ингредиентов, составляет 205 мл. Его готовят с использованием концентрированных растворов. Для этого в отпускной флакон отмеривают 20 мл воды, 120 мл 50%-ного раствора глюкозы, 30 мл 20%-ного раствора натрия бромида и 30 мл 20%-ного раствора калия йодида. В последнюю очередь прибавляют 5 мл настойки ландыша. Если в аптеке отсутствует концентрированный раствор глюкозы, то лекарство по этой прописи готовят в мерной посуде (колбе) вместимостью 200 мл. В колбу сначала отмеривают примерно 120—130 мл воды и в ней растворяют 60 г глюкозы, а затем добавляют 30 мл 20%-ного раствора натрия бромида и 30 мл 20%-ного раствора калия йодида.
Полученный раствор доводят водой до отметки и процеживают во флакон для отпуска, куда в последнюю очередь прибавляют 5 мл настойки ландыша.
При отсутствии мерной посуды и концентрированного раствора глюкозы микстуру готовят массообъемным методом, рассчитывая необходимое количество воды для растворения 60 г глюкозы исходя из коэффициента увеличения объема (в соответствии с табличными данными для глюкозы он равен 0,64). Таким образом, 60 г глюкозы при растворении займут объем, равный 38,4 мл (60 х 0,64).
Следовательно, количество воды дистиллированной, необходимое для приготовления 200 мл микстуры, составит: 200 – (38,4 + 30 + 30) = 101,6 (мл).
Для изготовления раствора таким способом в подставку отмеривают 101,6 мл воды, растворяют в ней 60 г глюкозы, процеживают полученный раствор в отпускной флакон, в который отмеривают 30 мл 20%-ного раствора натрия бромида, 30 мл 20%-ного раствора калия йодида и в последнюю очередь — 5 мл настойки ландыша.
Пример
Rp.: Solutionis Magnesii suifatis ex 20,0—200 ml
D. S. По 1 ст. л. 3 раза в день.
При изготовлении раствора по данной прописи расчет количества воды проводят, используя коэффициент увеличения объема, равный 0,50. Таким образом, количество воды составляет: 200 – (20 х 0,5) = 190 (мл).
Как найти массу растворителя в растворе?
Растворимость соединений, состоящих в одном гомологическом ряду значительно уменьшается в случае увеличения молекулярной массы, это связано с тем, что межмолекулярные силы взаимодействия повышаются.
К примеру, бензол способен полностью смешаться с этанолом, тогда как этанол и антрацен смешиваются только частично. Влияние молекулярной массы на общую растворимость особенно заметно в макромолекулах. Например, ацетон, спирт и концентрированная уксусная кислота способны легко растворить стирол, однако не могут растворить полистирол; винилацетат без проблем растворяется в эфирах и насыщенных углеводородах, но с поливинилацетатом такое не наблюдается. В спиртах не растворяется целлюлоза, в эфирах – полиэтиленгликоль, в винилхлориде – поливинилхлорид, в ацетонитриле – полиакрилонитрил, хотя наличие химического родства между этими полимерами и мономерами очевидно.
Из-за большой молекулярной массы структурированные полимеры не способны раствориться в растворителях даже при высокой температуре. Одна они способны набухать в присутствии растворителей в зависимости от плотности и природы поперечных связей.
В растворах общее соотношение количеств растворителя и растворенного вещества бывает разным. Если же количество растворенного вещества в отношении к растворителю довольно большое, то этот раствор называется концентрированным. В противном случает этот раствор считается слабым.
Масса раствора представляет собой сумму масс растворителя и растворенного вещества. К примеру, если 10 г сахара растворить в 100 г воды, то масса всего раствора составит 110 г. При описании любого раствора очень важной характеристикой считается его концентрация, т.е. сколько процентов занимает растворенное вещество в растворе. Например, если масса растворителя 647 равна 10 г, а масса раствора 110 г, то для нахождения концентрации 647 растворителя нужно 10 г разделить на 110 г, а результат умножить на 100%. Следовательно, 10г/110г*100%=9,09%.
Концентрация растворов точно описывает массовую долю всего растворенного вещества (w) – отношение всей массы растворенного вещества к массе раствора. Следует отметить, что именно отношение к массе самого раствора, а не к общей массе растворителя. Массовая доля выражается в процентах и в долях (безмерная величина).
Если же масса раствора будет составлять 200 г, а масса растворенного вещества в данном растворе равняется 50 г, то рассчитать массовую долю очень просто – 50/200 = 25% или 0,25. Также легко можно найти массовую долю самого растворителя. Она будет равна 200-50 = 150 г, таким образом, 150/200 = 75% или 0,75.
