[cols="^",grid=none,frame=none]
|===

|*ОБЩАЯ ФАРМАКОПЕЙНАЯ СТАТЬЯ*
|===



===== ОФС.1.2.1.0004 Ионометрия

*Взамен ОФС.1.2.1.0004.15*


Метод ионометрии основан на измерении активности (концентрации)
определяемых ионов с помощью ионоселективных (индикаторных) электродов.
Ионоселективный электрод обладает избирательной чувствительностью к
определенному виду ионов, от содержания которых зависит его потенциал. В
основу ионометрии положен принцип потенциометрического анализа,
заключающийся в измерении разности потенциалов (электродвижущей силы)
индикаторного ионоселективного электрода и электрода сравнения,
потенциал которого постоянен.

Зависимость электродвижущей силы электродной системы от активности
потенциалопределяющего иона описывается уравнением Нернста:

[cols="^a",grid=none,frame=none]
|===

|image:im_ofs_1.2.1.0004_1.png[] (1)
|===

где	_E_	–	разность потенциалов между индикаторным ионселективным электродом и электродом сравнения (электродвижущая сила), мВ; +
	_Е~0~_	–	стандартное значение электродвижущей силы при а=1, мВ; +
	_R_	–	универсальная газовая постоянная, Дж/(моль∙К); +
	_T_	–	абсолютная температура, К; +
	_F_	–	число Фарадея, Кл/моль; +
	_z_	–	заряд определяемого иона; +
	_a_	–	активность или эффективная концентрация свободных ионов в  растворе, связанная с концентрацией соотношением.

[cols="^a",grid=none,frame=none]
|===

|image:im_ofs_1.2.1.0004_2.png[] (2)
|===

где	_С_	–	молярная концентрация, моль/л; +
	_f_	–	коэффициент активности;


Для очень разбавленных растворов коэффициент активности близок к единице
и активность ионов равна концентрации.

Если коэффициент активности поддерживается постоянным, уравнение Нернста
принимает вид:

[cols="^a",grid=none,frame=none]
|===

|image:im_ofs_1.2.1.0004_3.png[] (3)
|===

где image:im_ofs_1.2.1.0004_200.png[] - коэффициент, который
означает изменение электродвижущей силы на единицу изменения lg a, и
может быть рассчитан по формуле при любой температуре:

[cols="^a",grid=none,frame=none]
|===

|image:im_ofs_1.2.1.0004_4.png[] (4)
|===

Значения коэффициента k при различных температурах приведены в <<tab_ofs_1.2.1.0004_1,табл. 1.>>

[[tab_ofs_1.2.1.0004_1]]
[caption="Таблица 1. "]
.Значения k при различных температурах
[cols="^52%,^48%",]
|===
|*Температура, ^о ^С* |*k, вольт*
|15 |0,0572
|20 |0,0582
|25 |0,0592
|30 |0,0602
|35 |0,0611
|===

Коэффициент активности f считается постоянным, если при измерениях во
всех анализируемых и калибровочных растворах поддерживается одинаковая
ионная сила. Для создания постоянной ионной силы к раствору прибавляют
раствор индифферентного электролита (фоновый раствор) с концентрацией в
10–100 раз больше, чем суммарная концентрация других ионов в растворе, с
тем, чтобы различные количества анализируемого иона не влияли на ионную
силу раствора и коэффициент активности определяемого иона оставался
постоянным.

Если image:im_ofs_1.2.1.0004_5.png[] , где S – крутизна электродной функции, то:

[cols="^a",grid=none,frame=none]
|===

|image:im_ofs_1.2.1.0004_6.png[] (5)
|===

где: рС = – lgС

Таким образом, при постоянной ионной силе раствора и постоянной
температуре наблюдается линейная зависимость электродвижущей силы
электродной системы от концентрации определяемого иона.

====== Измерение активности и концентрации ионов

Ионометрические измерения осуществляют с использованием иономера
(высокоомного потенциометра с входным сопротивлением по крайней мере в
100 раз большим, чем сопротивление используемых электродов), который
включает в себя электродную систему и измерительный преобразователь.

В качестве ионоселективных электродов используют различные электроды: с
жидкой (пластифицированные электроды) или с твёрдой мембраной
(монокристаллические, поликристаллические или стеклянные электроды);
электроды с заряженными (положительно или отрицательно) или нейтральными
подвижными носителями; сенсибилизированные электроды (электроды с
ферментативной подложкой, газ-индикаторные электроды). Электродом
сравнения служит, главным образом, хлорсеребряный электрод или
каломельный электрод с соответствующими индифферентными соединительными
жидкостями.

Показания прибора снимают в милливольтах или в единицах рХ. Подготовка
иономера к работе и проведение измерений проводят согласно инструкциям,
прилагаемым к прибору. Измерения выполняют при постоянной температуре
±0,5 ºC и постоянной ионной силе раствора.

Помещают электроды в испытуемый раствор и снимают установившееся
показание при медленном и постоянном перемешивании.

При частых измерениях периодически проверяют стабильность отклика и
линейность градуировочного графика в диапазоне концентраций испытуемого
раствора. В противном случае проверку проводят перед каждым измерением.

*_1. Метод градуировочного графика_*

Метод градуировочного графика заключается в построении графика
зависимости электродвижущей силы электродной системы от логарифма
концентрации стандартных растворов и последующем нахождении концентрации
испытуемого раствора по измеренному в нем значению электродвижущей силы
электродной системы. Градуировочный (калибровочный) график строится
микропроцессором измерительного преобразователя автоматически на основе
введённых в него значений электродвижущей силы электродной системы и
соответствующих им значений рХ при калибровке иономера в стандартных
растворах (двух и более). Подбор концентраций стандартных растворов
должен соответствовать диапазону концентраций испытуемых растворов:
крайние значения концентраций испытуемых растворов должны находиться
внутри линейной области калибровочного графика. Значение рХ в испытуемом
растворе находится автоматически с использованием градуировочного
графика по измеренному значению электродвижущей силы электродной системы
(Е) – рис. 1.

Поскольку в разбавленных растворах рХ = -lgC, значение молярной
концентрации (моль/л) вычисляют по уравнению:

[cols="^a",grid=none,frame=none]
|===

|image:im_ofs_1.2.1.0004_7.png[] (6)
|===

Значение массовой концентрации иона (г/л) рассчитывают, исходя из
уравнения:

[cols="^a",grid=none,frame=none]
|===

|image:im_ofs_1.2.1.0004_8.png[] (7)
|===

где: М – молярная масса иона, г/моль.

[[im_ofs_1.2.1.0004_9]]
[caption="Рисунок 1. "]
.Градуировочный график зависимости электродвижущей силы электродной системы от концентрации потенциалопределяющего иона
image::im_ofs_1.2.1.0004_9.png[]



При наличии влияния других компонентов испытуемого раствора на потенциал
ионоселективного электрода используют метод стандартных добавок.

*_2. Метод стандартных добавок_*

Метод применим в линейных областях калибровочной кривой.

_2.1._ _Метод многократных добавок_

В испытуемый раствор объёмом V, приготовленный как указано в
фармакопейной статье, вводят несколько (не менее трёх) порций объёмом
_V~0~_ (__V~0 ~__≤ 0,01 V) раствора с известной концентрацией
определяемого иона, соблюдая условие неизменной ионной силы в растворе.
Измеряют потенциал до и после каждой добавки, и вычисляют разность ΔЕ
между потенциалом, измеренным после прибавления раствора с известной
концентрацией, и исходным потенциалом испытуемого раствора. Полученная
величина связана с концентрацией определяемого иона уравнением:

[cols="^a",grid=none,frame=none]
|===

|image:im_ofs_1.2.1.0004_10.png[] (8)
|===

или

[cols="^a",grid=none,frame=none]
|===

|image:im_ofs_1.2.1.0004_11.png[] (9)
|===

где	_V_	–	объём испытуемого раствора, л; +
	_С_	–	молярная концентрация определяемого иона в испытуемом растворе, моль/л; +
	_V~0~_	–	добавленный объём стандартного раствора, л; +
	_С~0~_	–	концентрация определяемого иона в стандартном растворе, моль/л;  +
	_S_	–	крутизна электродной функции, определяемая экспериментально при постоянной температуре измерением разности потенциалов двух стандартных растворов, концентрации которых отличаются в 10 раз и соответствуют линейной области калибровочной кривой, мВ.


Строят график зависимости image:im_ofs_1.2.1.0004_201.png[] от объёма
добавки _V_~0~ и экстраполируют полученную прямую до пересечения с осью
абсцисс. В точке пересечения концентрация испытуемого раствора
определяемого иона выражается уравнением:

[cols="^a",grid=none,frame=none]
|===

|image:im_ofs_1.2.1.0004_12.png[] (10)
|===



_2.2._ _Метод однократной добавки_

К объёму V испытуемого раствора, приготовленного как описано в
фармакопейной статье, прибавляют объём _V_~0.~ стандартного раствора с
концентрацией _C_~0.~. Контрольный раствор готовят в тех же условиях.
Измеряют потенциалы испытуемого и контрольного раствора до и после
прибавления стандартного раствора. Вычисляют концентрацию C
анализируемого иона, используя следующее уравнение и делая необходимые
поправки на контрольный раствор:

[cols="^a",grid=none,frame=none]
|===

|image:im_ofs_1.2.1.0004_13.png[] (11)
|===

где	_V_	–	объём испытуемого или контрольного раствора, л; +
	_С_	–	концентрация определяемого иона в испытуемом растворе, моль/л; +
	_V~0~_	–	добавленный объём стандартного раствора, л; +
	_С~0~_	–	концентрация определяемого иона в стандартном растворе, моль/л; +
	_S_	–	крутизна электродной функции, определяемая экспериментально при постоянной температуре измерением разности потенциалов двух стандартных растворов, концентрации которых отличаются в 10 раз и соответствуют линейной области калибровочной кривой, мВ;
	_ΔЕ_	–	разность потенциалов, измеренных до и после добавки, мВ.


*_3. Потенциометрическое определение рН_*

Водородным показателем рН, характеризующим концентрацию ионов водорода в
водных растворах, называют отрицательный десятичный логарифм активности
ионов водорода

[cols="^a",grid=none,frame=none]
|===

|image:im_ofs_1.2.1.0004_14.png[] (12)
|===

Потенциометрическое определение рН заключается в измерении
электродвижущей силы электродной системы, где в качестве
ионоселективного электрода используют чувствительный к ионам водорода
электрод (обычно стеклянный), в качестве электрода сравнения –
стандартный электрод с известной величиной потенциала (насыщенный
каломельный или хлорсеребряный электроды). На практике для измерения рН
применяют метод градуировочного графика. рН испытуемого раствора связан
с рН стандартного раствора следующим уравнением:

[cols="^a",grid=none,frame=none]
|===

|image:im_ofs_1.2.1.0004_15.png[] (13)
|===

где	_E_	–	потенциал электрода в испытуемом растворе, мВ; +
	_E~s~_	–	потенциал того же электрода в растворе с известным значением рН (стандартном растворе), мВ; +
	_k_	–	коэффициент, который означает изменения электродвижущей силы на единицу изменения рН, мВ; +
	_рН~s~_	–	pH стандартного раствора.


*Оборудование.* В качестве прибора для потенциометрического определения
рН используют иономеры или рН-метры с чувствительностью не менее
0,05 единиц рН или 3 мВ. Калибровку приборов проводят по стандартным
буферным растворам.

*Методика.* Все измерения проводят при одной и той же температуре в
интервале от 20 до 25 ºС, если нет других указаний в фармакопейной
статье. В <<tab_ofs_1.2.1.0004_2,табл. 2>> приведена зависимость значений рН от температуры для
различных стандартных буферных растворов, используемых для калибровки
прибора. Для приготовления указанных растворов могут быть использованы
стандарт-титры для приготовления буферных растворов − рабочих эталонов
рН промышленного производства.

[[tab_ofs_1.2.1.0004_2]]
[caption="Таблица 2. "]
.рН стандартных буферных растворов при различных температурах
[cols="43%,^9%,^8%,^8%,^10%,^10%,^12%",options="header",]
|===
^|*Температура, ºС* |*15* |*20* |*25* |*30* |*35* a|image:im_ofs_1.2.1.0004_202.png[]

|0,05 М раствор калия тетраоксалата |1,67 |1,68 |1,68 |1,68 |1,69 |0,001

|Насыщенный при 25^о^С раствор калия гидротартрата |  |  |3,56 |3,55
|3,55 |-0,0014

|0,05М раствор калия дигидро цитрата |3,80 |3,79 |3,78 |3,77 |3,76
|-0,0022

|0,05М раствор калия гидрофталата |4,00 |4,00 |4,01 |4,02 |4,02 |0,0012

|0,025М раствор калия фосфата и однозамещенного 0,025М раствор динатрия
гидрофосфата безводного |6,90 |6,88 |6,87 |6,85 |6,84 |-0,0028

|0,0087М раствор калия фосфата однозамещенного и 0,0303М раствор
динатрия гидрофосфата безводного |7,45 |7,43 |7,41 |7,40 |7,39 |-0,0028

|0,01М раствор натрия тетрабората |9,28 |9,23 |9,18 |9,14 |9,10 |-0,0082

|0,025М раствор натрия карбоната и 0,025М раствор натрия гидрокарбоната
|10,12 |10,06 |10,01 |9,97 |9,93 |-0,0096

|Насыщенный при 25^о^С раствор кальция гидроксида |12,81 |12,63 |12,45
|12,29 |12,29 |-0,034

7+<|+*+ – изменение рН на градус Цельсия
|===

Прибор калибруют при помощи буферного раствора калия гидрофталата
(первичный стандарт) и одного из буферных растворов с другим значением
рН (<<tab_ofs_1.2.1.0004_2,табл. 2>>). Показания прибора для третьего буферного раствора с
промежуточным значением рН не должны отличаться больше, чем на 0,05
единиц рН от табличного значения рН этого раствора. Электроды прибора
погружают в испытуемый раствор и измеряют рН в тех же условиях, что и
для буферных растворов.

Все испытуемые растворы и стандартные буферные растворы должны быть
приготовлены на воде очищенной, не содержащей углерода диоксид, для чего
перед употреблением её необходимо прокипятить. Вода, не содержащая
углерода диоксид, должна иметь рН 5,8–7,0.

*_Приготовление стандартных буферных растворов_*

_0,05 М раствор калия тетраоксалата_. 12,61 г KC~4~H~3~O~8~∙2H~2~O
растворяют в воде и доводят объём раствора тем же растворителем до
1000,0 мл.

_Насыщенный при 25 °С раствор калия гидротартрата._ Избыток
КС~4~Н~5~О~6~ энергично встряхивают с водой при температуре 25 °С в
течение 30 мин. Фильтруют или декантируют. Раствор используют
свежеприготовленным.

_0,05 М раствор калия дигидроцитрата._ 11,41 г KС~6~Н~7~О~7~ растворяют
в воде и доводят объём раствора тем же растворителем до 1000,0 мл.
Раствор используют свежеприготовленным.

_0,05 М раствор калия гидрофталата._ 10,13 г KC~8~Н~5~О~4~,
предварительно высушенного при температуре от 110 до 135 °С до
постоянной массы, растворяют в воде и доводят объём раствора тем же
растворителем до 1000,0 мл.

_0,025 М раствор калия фосфата однозамещённого и 0,025 М раствор
динатрия гидрофосфата безводного._ 3,39 г KН~2~РО~4~ и 3,53 г
Na~2~HPO~4~, предварительно высушенных в течение двух часов при
температуре от 110 до 130 °С до постоянной массы, растворяют в воде и
доводят объём раствора тем же растворителем до 1000,0 мл.

_0,0087 М раствор калия фосфата однозамещённого и 0,0303 М раствор
динатрия гидрофосфата безводного_. 1,18 г KH~2~PO~4~ и 4,30 г
Na~2~HPO~4~, предварительно высушенных при температуре от 110 до 130 °С,
растворяют в воде и доводят объём раствора тем же растворителем до
1000,0 мл.

_0,01 М раствор натрия тетрабората._ 3,80 г Na~2~B~4~O~7~10H~2~O
растворяют в воде и доводят объём раствора тем же растворителем до
1000,0 мл. Хранят, защищая от углерода диоксида.

_0,025 М раствор натрия карбоната и 0,025 М раствор натрия
гидрокарбоната._ 2,64 г Na~2~CO~3~ и 2,09 г NaHCO~3~ растворяют в воде и
доводят объём раствора тем же растворителем до 1000,0 мл.

При измерении рН в неводных и смешанных растворителях, а также в
некоторых коллоидных системах, следует иметь ввиду, что полученные
значения рН являются условными.

*Примечание* – Буферные растворы хранят в хорошо закрытых флаконах
нейтрального стекла в течение 3 мес. При образовании осадков и видимых
изменений буферные растворы не подлежат использованию.
 

[cols="^",grid=none,frame=none]
|===

|+________________________________________________________________________________________________________________+
|===


