CC BY
4
УДК 577.15, 573.6
https://doi.Org/10.35546/kntu2078-4481.2021.1.8
О. О. ОНИЩУК
ВДОСКОНАЛЕННЯ МЕТОДИКИ ВИЗНАЧЕННЯ ВМ1СТУ ПЕРОКСИДУ ВОДНЮ В АНТИСЕПТИЧНИХ ПРЕПАРАТАХ
У сmаmmi розглянуто методики визначення вмкту пероксиду водню у антисептичних препаратах. На сьогодн актуальним е вдосконалення контролю якостi пероксиду водню у дезiнфiкуючих та антисептичних препаратах як шляхом полiпшення техтчних характеристик iснуючих засобiв вимiрювання, так i шляхом винаходу нових методiв i засобiв контролю якостi, а саме використання потенцiометричних аналiзаторiв (сенсорiв). У наш час широко впроваджуються автоматичт засоби анализу, як базуються на застосуваннi ргзних кореляцш мiж концентрацiею i фiзико-хiмiчними властивостями пероксиду водню. Для промислового застосування важливими критерiями порiвняння автоматичних аналiзаторiв е варткть Iх виготовлення, цта подальшого обслуговування, селективнкть до визначеного компоненту, час i точтсть анал1зу. Розглянуто потен^ометричш аналгзатори (сенсори), в яких для визначення складу сполуки використовуються реакцИ, що каталгзуються ферментами. Було визначено так засоби контролю вмiсту пероксиду водню, ят мають висок експлуатацiйнi та метрологiчнi характеристики, i можуть використовуватися як електродактивнi речовини для визначення пероксиду у косметичних та антисептичних препаратах. Серед усiх методiв анализу концентрацИ пероксиду водню як в лабораторних умовах, так для безперервних або перiодичних вимiрювань, розглянуто титрувальний, оксиметричний, з використанням каталiзаторiв тощо. До^джено роботу потен^ометричних аналiзаторiв, яка Трунтуеться на залежностi мiж ефективною концентра^ею вшьних iонiв анал1зовано1 речовини в розчиш i потенцiалом спе^ального iндикаторного електроду. Потенщал кожного електроду описано через рiвняння Нернста та типову криву титрування, що свiдчить про можливкть оптимального практичного використання даного потен^ометричного сенсору з вибраною схемою електроду.
Ключовi слова: визначення вмкту, пероксид водню, потенцiометричнi сенсори, електроди, препарат Ладоксин.
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ ПЕРОКСИДА ВОДОРОДА В АНТИСЕПТИЧЕСКИХ ПРЕПАРАТАХ
В статье рассмотрены методики определения содержания пероксида водорода в антисептических препаратах. Сейчас актуальным является совершенствование контроля качества пероксида водорода в дезинфицирующих и антисептических препаратах как путем улучшения технических характеристик существующих средств измерения, так и путем изобретения новых методов и средств контроля качества, а именно использование потенциометрических анализаторов (сенсоров). В настоящее время широко внедряются автоматические средства анализа, основанные на применении различных корреляций между концентрацией и физико-химическими свойствами пероксида водорода. Промышленно важными критериями сравнения автоматических анализаторов является стоимость их изготовления, цена последующего обслуживания, селективность к определенному компоненту, время и точность анализа. Рассмотрены потенциометрические анализаторы (сенсоры), в которых для определения соединения используются реакции, которые катализируются ферментами. Были определены такие средства контроля содержания пероксида водорода, которые имеют высокие эксплуатационные и метрологические характеристики и могут использоваться как электродактивные вещества для определения пероксида в косметических и антисептических препаратах. Среди всех методов анализа концентрации пероксида водорода как в лабораторных условиях, так и для
О.А. ОНЫЩУК
непрерывных или периодических измерений, рассмотрены титровальный, оксиметричный, с использованием катализаторов и др. Исследована работа потенциометрических анализаторов, которая основывается на зависимости между эффективной концентрацией свободных ионов анализируемого вещества в растворе и потенциалом специального индикаторного электрода. Потенциал каждого электрода описан через уравнение Нернста и типичную кривую титрования, что свидетельствует о возможности оптимального практического использования данного потенциометрического сенсора с выбранной схемой электрода.
Ключевые слова: определение содержания, пероксид водорода, потенциометрические сенсоры, электроды, препарат Ладоксин.
O.O. ONYSHCHUK
Lesya Ukrainka Volyn National University
ORCID: 0000-0002-8342-3011 JH.O. KORMOSH
Lesya Ukrainka Volyn National University
ORCID: 0000-0001-6018-8787
IMPROVEMENT OF THE METHOD FOR DETERMINING THE CONTENT OF HYDROGEN PEROXIDE IN ANTISEPTIC PREPARATIONS
It was investigated methods for determining the content of hydrogen peroxide in antiseptic drugs. It is important to improve the quality control of hydrogen peroxide in disinfectants and antiseptics both by improving the technical characteristics of existing measuring instruments and by inventing new methods and means of quality control, namely the use of potentiometric analyzers (sensors). Automatic analysis tools were widely used, which are based on the application of various correlations between the concentration and physicochemical properties of hydrogen peroxide. It was investigated the cost of their manufacture for industrial applications, important criteria for comparing automatic analyzers, the price of further maintenance, selectivity to a particular component, time, and accuracy of analysis. It was considered potentiometric analyzers (sensors) in which enzyme-catalyzed reactions were used to determine the composition of the compound. It was considered hydrogen peroxide control agents which identified that have good performance and metrological characteristics and can also be used as electrodeactive substances for the determination of peroxide in cosmetics and antiseptics. It was considered among all methods of analysis of the concentration of hydrogen peroxide both in the laboratory and for continuous or periodic measurements, titration, oximetry, with the use of catalysts, etc. The operation of potentiometric analyzers has been studied, which was based on the relationship between the effective concentration of free ions of the analyte in solution and the potential of a special indicator electrode. The potential of each electrode was described through the Nernst equation and a typical titration curve was observed, which indicates the possibility of optimal practical use of this potentiometric sensor with the selected electrode scheme.
Key words: determination of content, hydrogen peroxide, potentiometric sensors, electrodes, drug Ladoxin.
Постановка проблеми
На сьогодш використання антисептичних 3aco6iB мае широке застосування вщ медицини до косметологи. На сучасному фармацевтичному ринку арсенал антисептичних та дезшфекцшних лжарських засобiв характеризуеться значною долею вщ загально! кшькосп препарапв для зовшшнього застосування. Сфера застосування дано! категорп засобiв, спрямованих на знищення, зменшення кшькосп або зупинку розмноження мiкроорганiзмiв, достатньо широка - починаючи вщ ткування патолопчних сташв, переважно шшрних покривiв i слизових оболонок, зашнчуючи обробкою поверхонь обладнання, устаткування, шструменпв тощо, забезпечуючи вимоги асептики. ВООЗ ухвалила щею рекомендувати бактерицидш антисептики для щоденно! ппени рук та для дезшфекци рук медишв перед хiрургiчним втручанням. Основною складовою таких антисептичних препарапв для шири е пероксид водню.
Останшм часом в дослщженнях набувають все б№шого поширення потенцiометричнi аналiзатори (сенсори), в яких для визначення складу сполуки використовуються реакцп, що каталiзуються ферментами. Це пов'язано з високою селектившстю ферменпв i високою чутливiстю таких аналтгичних приладiв.
Актуальнiсть роботи
Застосування пероксиду водню засновано на його здатносп розкладатися на воду i активний (атомарний) Оксиген, здатний до окисних реакцiй. Завдяки цьому вш як окисник мае значну перевагу: не забруднюе опрацьований матерiал нiякими стороннiми продуктами розкладання та виконуе роль консервуючого, дезинфiкуючого, вибiлюючого i косметичного засобу. Крiм того, пероксид водню е продуктом багатьох бiохiмiчних реакцiй i за його концентращею можна визначати вмiст шших речовин. Як1сть пероксиду водню визначаеться його концентращею, при змш яко! iстотно змiнюються фiзико-хiмiчнi властивосп розчину, тому вкрай важливо своечасно отримувати точну к1льк1сну iнформацiю про вмюг ще1 сполуки [1-3].
Формулювання мети дослiдження
На сьогоднi важливим е пiдбiр таких оптимальних методик контролю вмюту пероксиду водню, яш будуть мати експлуатацiйнi та метролопчш характеристики, i можуть бути рекомендован як електродактивнi речовини для визначення пероксиду у косметичних, дезiнфiкуючих та антисептичних препаратах, а саме в препарат Ладоксин [1, 2, 4].
Викладення основного матерiалу дослiдження
У даний час розроблено досить велику шльшсть методiв аналiзу концентрацп пероксиду водню як в лабораторних умовах, так i для безперервних або перюдичних вимiрювань [1]. Лабораторнi методи аналiзу якостi пероксиду водню бувають титрувальнi, оксиметричнi та метод iндикаторних трубок. До основних критерпв вщносять так1 параметри: швидк1сть i складшсть проведения аналiзу, точнiсть отриманих результапв. Загальним i головним недолiком вах лабораторних методiв е суб'ективна похибка [1, 2].
При титрувальному методi обирали розчин перманганату калiю, тдкислений розчином йодистого калiю, i розчин трьоххлористого титану. Однак робота вимагала постiйного зважування речовини або титрування, що е досить трудомiстким i тривалим за часом [2].
Метод шльшсного аналiзу полягав у вимiрюваннi об'ему розчину реактиву вщомо1 концентраций що витрачаеться, для реакцп з обумовленою речовиною. За шльшстю витраченого на титрування робочого розчину препарату Ладоксин розраховують вмют пероксиду водню [3].
Оксиметричш методи визначення концентрацп пероксиду водню полягали у проведенш реакцп И розкладання на Оксиген i воду з подальшим вимiром об'ему Оксигену, який утворився. За вимiряним об'емом видiленого Оксигену визначали концентрацш пероксиду в розчинi. При взаемодп пероксиду водню з перерахованими окисниками на 1 моль Н2О2 видiляеться 1 моль Оксигену. Концентрацш пероксиду водню у вихщному розчиш можна визначити за спiввiдношениям [2]:
1 мл О2 при 0о С i 760 мм вщповщае 1,5194 мг Н2О2. (1)
Метод аналiзу розчину пероксиду водню з використанням каталiзаторiв проводився введенням каталiзаторiв в хiмiчну реакцiю. Розкладання пероксиду водню не впливае на рiвновагу реакцп, а прискорюе И за рахунок змiни числа i характеру елементарних стадш з меншою енерпею активацп, з яких складаеться весь хiмiчний процес. При застосуваннi каталiзаторiв видiляеться вдвiчi менше Оксигену, шж при застосуваннi таких окисник1в як тролюзит, платинова чернь, коло1дш розчини платини, каталаза тощо. Цi речовини повшстю розкладають пероксид водню за 10-15 хвилин за рiвнянням [1]:
2H2O2 = 2HO2 + O2. (2)
Сьогоднi широко впроваджуються автоматичш засоби аналiзу, як1 базуються на застосуванш рiзних кореляцiй мiж концентращею i фiзико-хiмiчними властивостями пероксиду водню. Для промислового застосування важливими критерiями порiвияния автоматичних аналiзаторiв е варпсть !х виготовлення, цiна подальшого обслуговування, селективнiсть до визначеного компоненту, час i точнiсть аналiзу [2].
З вищенаведеного огляду можна зробити висновки про те, що автоматичнi засоби, яш застосовуються в даний час, мають складну конструкцiю i високу варпсть, вимагають використання додаткових реагенпв або вiдсутностi домiшок, або ж ускладнюють застосування на технологiчних потоках [3].
Робота потенщометричних аналiзаторiв грунтуеться на залежносп мiж ефективною концентрацiею вiльних юшв аналiзоваиоl речовини в розчинi i потенцiалом спецiального електроду, так званого iндикаторним або вимiрювальним [1, 2]. Ця залежиiсть виражаеться законом Нернста. Потенщал iндикаторного електрода зазвичай вимiрюеться шляхом порiвияния з потенцiалом додаткового електрода (порiвияльного), який залишаеться постшним при змiнах концентрацil аналiзованоl речовини в розчиш.
Електродом порiвняння е каломельний електрод Ag-AgQ. Для вимiрювання вмiсту пероксиду водню найчастiше застосовуються склянi мембранш електроди, щоб виключити прямий контакт Н2О2 з матерiалом електрода. У цьому методi використовували iоноселективнi електроди [1].
Схема скляного електрода для потенцюметричного вимiрювання вмiсту пероксиду водню у препарат Ладоксин представлена на рис. 1.
Рис. 1. Схема електрода для потенцюметричного вимiрювання вмкту пероксиду водню у препарат Ладоксин: 1 - скляний корпус, 2 - струмовщввд, 3 - шар граф^у, 4 - шдикаторна
мембрана, 5 - внутршне заповнення
Електрод мютить iндикаторну мембрану з електронопроввдного силiкатного скла, на яку нанесено шар активованого вуглецю (графiту). Електронопровщне силiкатне скло мiстить оксиди залiза i титану. Нанесення такого роду шару вуглецю на електрод, з попередньо протравленою поверхнею у фторнш кислот^ проводили через поглиблення, в яке насипали графи1 (активоване вугшля). Обертанням електрода здiйснювалося розмiщення порошку в поверхневий шар скла. Зайвий шар порошку здували з поверхш. Така конструкщя дозволила полiпшити умови адсорбцп Оксигену на поверхнi скла i змiнити властивостi активованого вугшля за рахунок мало! товщини нанесення на iндиферентну по вiдношенню до розчину пiдкладку - електропровiдникове скло [4].
Потенщал Е кожного електроду описуеться рiвнянням Нернста, для скляного електрода та для хлорсрiбного електрода вшповшно [3]:
Е2 = Е1 = Ео1 - 0,059lg с(Н+) = Ео2 - 0,059lg с(С1-).
У результатi отримано типову криву титрування (рис. 2), що свщчить про можливiсть практичного використання даного потенцюметричного сенсору з вибраною схемою електроду [5].
Рис. 2. Крива титрування пероксиду водню у препарат Ладоксин
За стрибком на кривш титрування можна визначити точку екывалентносп, а попм розрахувати вмiст пероксиду водню. На точку екывалентносп вказуе максимум отримано! криво!, а вщшк по оа абсцис, що вшповшае цьому максимуму, дае обсяг титранту, витраченого на титрування до точки екывалентносп. Визначення точки еквiвалентностi за диференщальною кривою значно точнiше, шж з просто! залежностi Е - V.
Висновки
1. У даний час актуальним е вдосконалення контролю якосп пероксиду водню у дезiнфiкуючих та антисептичних препаратах як шляхом полшшення технiчних характеристик iснуючих засобiв вимiрювання, так i шляхом винаходу нових методiв i засобiв контролю якосп, з допомогою потенцiометричних сенсорiв.
2. Розглянуто роботу потенцiометричних аналiзаторiв, яка грунтуеться на залежностi м1ж ефективною концентращею вiльних iонiв аналiзованоl речовини в розчиш i потенцiалом спещального iндикаторного електроду.
3. Потенцiал кожного електроду описано рiвнянням Нернста та отримано типову криву титрування, що свiдчить про оптимальне практичне використання даного потенцiометричного сенсору з вибраною схемою електроду для визначення концентрацп пероксиду водню у препаратi Ладоксин.
Список використаноТ лiтератури
1. Сгоров А. В. Аналiз методiв i засобiв контролю якостi пероксиду водню / А. В. £горов: http://docplayer.ru/38340879-Analiz-metodov-i-sredstv-kontrolya-kachestva-perekisi-vodoroda.html.
2. Зiнчук В. К. Фiзико - хiмiчнi методи аналiзу : навч. поаб. / В. К. Зiнчук, Г. Д. Левицька, Л. О. Лубенська. - Л.: Видав, центр ЛНУ iм. 1вана Франка. 2008.
3. Кельнер Р. Аналитическая химия. Проблемы и подходы / Р. Кельнер. - М.: Мир. 2004. Т. 1.
4. Кормош Ж. О. 13-селективний потенцюметричний сенсор на основi юнного асоцiату акрединового оранжевого трийодиду // Науковий вiсник Ужгородського ун-ту. Серiя Хiмiя. - 2012. -№1(27). С. 40-42.
5. Кормош Ж. О., Савчук Т. I. Сенсор для потенцюметричного визначення бензош пероксиду у фармацевтичних препаратах // Украшський хiмiчний журнал. - 2011. Т. 77. № 3. С. 6-9.
References
1. Iehorov A. V. Analiz metodiv i zasobiv kontroliu yakosti peroksydu vodniu / A. V. Yehorov: http://docplayer.ru/38340879-Analiz-metodov-i-sredstv-kontrolya-kachestva-perekisi-vodoroda.html.
2. Zinchuk V. K. Fizyko - khimichni metody analizu : navch. posib. / V. K. Zinchuk, H. D. Levytska, L. O. Lubenska, Lviv, Vydav tsentr LNU im. Ivana Franka, 2008.
3. Kelner R. Analytycheskaia khymyia. Problemi y podkhodi / R. Kelner, Moskva: Myr, 2004, T. 1.
4. Kormosh Zh. O. I3-selektyvnyi potentsiometrychnyi sensor na osnovi ionnoho asotsiatu akredynovoho oranzhevoho tryiodydu // Naukovyi visnyk Uzhhorodskoho un-tu. Seriia Khimiia, 2012, №1(27), p. 40-42.
5. Kormosh Zh. O., Savchuk T. I. Sensor dlia potentsiometrychnoho vyznachennia benzoil peroksydu u farmatsevtychnykh preparatakh // Ukrainskyi khimichnyi zhurnal, 2011, T. 77, № 3, p. 6-9.
