3 курс / Фармакология / Сборник_задач_по_фармацевтической_технологии_заводское_и_галеновое

РАЗДЕЛ 5 РАЗВЕДЕНИЕ И УКРЕПЛЕНИЕ РАСТВОРОВ

Производство растворов осуществляется растворением фармацевтических субстанций и вспомогательных веществ в соответствующем растворителе. Производство некоторых растворов основано на химических взаимодействиях, при этом возникает необходимость в разведении кислот, аммиака до требуемой концентрации.

В фармацевтической практике для обозначения концентрации растворов используются различные способы.

Массовая концентрация – это отношение массы растворенного вещества к массе раствора.

Для обозначения массовой концентрации используется процент по массе % (м/м) – это количество вещества в граммах в 100 граммах раствора.

Объемная концентрация – это отношение объема растворенного вещества к объему раствора.

Для обозначения объемной концентрации используется процент по объему % (об/об) – это количество вещества в миллилитрах в 100 миллилитрах раствора.

Массо-объемная концентрация – это отношение массы растворенного вещества к объему раствора.

Для обозначения массо-объемной концентрации используется процент по массо-объему % (м/об) – это количество вещества в граммах в 100 миллилитрах раствора.

Плотность (ρ) – это отношение массы вещества к его объему при температуре 20 оС, представляет собой массу единицы объема вещества (раствора) и выражается в кг/м3 или чаще в г/см3 (1 кг/м3=10-3 г/см3).

Плотность удобнее всего определять с помощью ареометра. Ареометры градуированы при 20 оС. Если же в момент определения температура жидкости не равнялась 20 оС, то вследствие изменения плотности жидкости под влиянием температуры необходимо вносить соответствующую поправку.

ρ20=ρt+α(t–20), где

t – температура жидкости в момент определения плотности, α – поправочный коэффициент, который показывает изменение плотности жидкости при изменении температуры на

1 ºС,

ρ20 – плотность при 20 ºС,

ρt – плотность жидкости в момент ее определения.

41

ЗАДАЧА 30

Показание плотности кислоты хлористоводородной при температуре 25 ºС по ареометру составило 1,1000. Определить плотность и концентрацию данной кислоты при 20 ºС.

Таблица 3

Зависимость плотностей водного раствора кислоты хлористоводородной от концентрации (при температуре 20 оС)

%	ρ	%	ρ	%	ρ
0,0	0,9982	14,0	1,0675	28,0	1,1392
1,0	1,0032	15,0	1,0725	29,0	1,1443
2,0	1,0082	16,0	1,0776	30,0	1,1493
3,0	1,0132	17,0	1,0827	31,0	1,1544
4,0	1,0181	18,0	1,0878	32,0	1,1593
5,0	1,0230	19,0	1,0929	33,0	1,1643
6,0	1,0279	20,0	1,0980	34,0	1,1691
7,0	1,0327	21,0	1,1031	35,0	1,1741
8,0	1,0376	22,0	1,1083	36,0	1,1789
9,0	1,0425	23,0	1,1135	37,0	1,1837
10,0	1,0474	24,0	1,1187	38,0	1,1885
11,0	1,0526	25,0	1,1239	39,0	1,1933
12,0	1,0574	26,0	1,1290	40,0	1,1980
13,0	1,0624	27,0	1,1342

			значения α
ρt	α	ρt		α	ρt	α
1,0000	0,00021	1,0600		0,00036	1,1200	0,00052
1,0200	0,00026	1,0800		0,00041	1,1400	0,00057
1,0400	0,00031	1,1000		0,00046	1,1600	0,00064
					1,1800	0,00070

Эталон решения

По таблице 3 находим значение α при ρt равной 1,1000. Это значение составляет 0,00046.

По формуле определяем плотность кислоты хлористоводородной при

20 ºС:

ρ20=1,1000+0,00046×(25–20)=1,1023.

По найденному значению ρ20 по таблице 3 находим концентрацию кислоты хлористоводородной при 20 ºС. Поскольку точное значение концентрации в таблице 3 отсутствует, используем интерполяцию.

1,1031−21 %

1,0980−20 % 1,1031-1,1023=0,0008

0,0051−1 %

42

0,0008−Х %

Х= 0,00008,0051 1 =0,16 %

Концентрация кислоты хлористоводородной равна: 21–0,16=20,84 %

30. Показание плотности кислоты хлористоводородной при температуре Т оС по ареометру составило А. Определить плотность и концентрацию данной кислоты при 20 ºС.

Номер задачи	T ºС	А
30-1	15	1,09
30-2	21	1,120
30-3	23	1,120
30-4	22	1,100
30-5	25	1,160
30-6	22	1,120
30-7	25	1,140
30-8	24	1,100
30-9	17	1,120
30-10	19	1,180

ЗАДАЧА 31

Сколько необходимо взять кислоты хлористоводородной 25 % и воды, чтобы получить 500 г кислоты хлористоводородной 8,3 %?

Эталон решения

Используем правило «креста», слева вверху записываем концентрацию крепкой кислоты, слева внизу – разбавителя (в случае с водой эта концентрация равна 0), в центре – требуемую концентрацию. Отнимаем по диагонали и записываем полученные значения, которые показывают, сколько необходимо взять массовых частей крепкой кислоты (значений справа вверху) и воды (значение справа внизу), чтобы получить требуемую концентрацию.

Составляем пропорцию: если мы смешаем полученные массовые части, то получим 25 частей кислоты хлористоводородной 8,3 %, а по условию задачи требуется получить 500 частей. Следовательно, крепкой кислоты надо взять Х1 г, разбавителя – Х2 г.

43

25	8,3−Х1
	8,3
0	16,7−Х2
	25−500
	8,3−Х1
	25−500
	Х1= 500 8,3	=166 (г);
	25

16,7−Х2

25−500

Х2= 500 16.7 =334 г 25

или Х2=500–166=334 (г).

Для получения 500 г кислоты хлористоводородной 8,3 % необходимо смешать кислоты хлористоводородной 25 % 166 г и воды 334 г.

31. Сколько необходимо взять кислоты хлористоводородной А % и воды, чтобы получить Р г кислоты хлористоводородной 8,3 %?

Номер задачи	А %	Р г
31-1	24,3	600
31-2	25,2	450
31-3	24,8	300
31-4	23,9	220
31-5	25,9	780
31-6	22,9	950
31-7	25,4	840
31-8	25,5	250
31-9	24,0	270
31-10	24,7	300

ЗАДАЧА 32

Сколько необходимо взять кислоты хлористоводородной 25 % и 5 %, чтобы получить 500 г кислоты хлористоводородной 8,3 %?

44

	Эталон решения
25	3,3−Х1
	8,3
5	16,7−Х2
	20−500	г

3,3−Х1

20−500 г

Х1= 3,3 500 =82,5 г

20

16,7−Х2

20−500 г

Х2=16,7 500 =417, 5 г

20

или Х2=500–82,5=417,5 (г).

Чтобы получить 500 г кислоты хлористоводородной 8,3 % необходимо смешать кислоты хлористоводородной 25 % 82,5 г и кислоты хлористоводородной 5 % 417,5 г.

32. Сколько потребуется кислоты хлористоводородной А % и С % для получения Р кг В % кислоты?

Номер задачи	А %	С %	Р кг	В %
32-1	16	3	2,6	10
32-2	30	8	1,1	20
32-3	25	5	0,75	15
32-4	38	10	3,0	23
32-5	24	6	4,2	8,3
32-6	22	3	5,6	8,0
32-7	25,2	7,8	6,0	8,3
32-8	24,8	4,5	8,5	8,2
32-9	23,0	6,0	9,3	8,1
32-10	24,8	5,6	10,4	8,0

ЗАДАЧА 33

Необходимо разбавить 0,5 кг кислоты хлористоводородной 25 % до концентрации 8,3 %?

45

Эталон решения

Используя правило «креста», получаем количества массовых частей крепкой кислоты и разбавителя, которые необходимо взять, чтобы получить требуемую концентрацию.

Составляем пропорцию: если мы смешаем полученные массовые части, то получим концентрацию 8,3 %, а по условию задачи крепкой кислоты 0,5 кг. Следовательно, воды надо взять Х кг.

	25	8,3	8,3−0,5 кг
	0		16,7−Х
	8,3 кг−0,5 кг
	16,7−Х
	Х=	16,7 0,5	=1,006 кг.
		8,3

Для разбавления 0,5 кг кислоты хлористоводородной 25 % до концентрации 8,3 % необходимо добавить 1,006 кг воды.

33. Развести Р кг А % раствора кислоты хлористоводородной до получения 8,3 % раствора кислоты.

Номер задачи	А %	Р кг
33-1	24,3	6,00
33-2	25,2	4,50
33-3	24,8	3,00
33-4	23,9	22,0
33-5	25,9	7,80
33-6	22,9	95,0
33-7	25,4	8,40
33-8	25,5	2,50
33-9	24,0	2,70
33-10	24,7	30,0

ЗАДАЧА 34

Сколько нужно взять сходных растворов аммиака, плотность которых определена при температуре 19 0С и равна для первого раствора 0,9800, для второго – 0,9200, чтобы приготовить 6 л раствора аммиака 10 %?

46

						Таблица 4
	Зависимость плотностей водного раствора аммиака
		от концентрации (при температуре 20 оС)
%		ρ	%	ρ	%	ρ
0,0		0,9982	12,0	0,9501	24,0	0,9101
1,0		0,9939	13,0	0,9466	25,0	0,9070
2,0		0,9895	14,0	0,9430	26,0	0,9040
3,0		0,9852	15,0	0,9398	27,0	0,9010
4,0		0,9811	16,0	0,9362	28,0	0,8980
5,0		0,9770	17,0	0,9329	29,0	0,8950
6,0		0,9730	18,0	0,9295	30,0	0,8920
7,0		0,9690	19,0	0,9261	31,0	0,8890
8,0		0,9651	20,0	0,9229	32,0	0,8860
9,0		0,9612	21,0	0,9195	33,0	0,8828
10,0		0,9575	22,0	0,9164	34,0	0,8799
11,0		0,9539	23,0	0,9131	35,0	0,8765
			Значения α
ρt		α	ρt	α	ρt	α
1,0000		0,00020	0,9500	0,00036	0,9000	0,00060
0,9900		0,00019	0,9400	0,00041	0,8900	0,00063
0,9800		0,00022	0,9300	0,00044	0,8800	0,00066
0,9700		0,00026	0,9200	0,00050
0,9600		0,00030	0,9100	0,00056

Эталон решения

Находим по таблице значение α для обоих растворов:

при плотности 0,9800α=0,00022, при плотности 0,9200α=0,00050.

Приводим значение плотностей при температуре 20 ºС:

ρдля первого раствора=0,9800+0,00022×(19-20)=0,97978,

ρдля второго раствора=0,9200+0,00050×(19-20)=0,9195.

Концентрацию растворов определяем по таблице 4: для плотности 0,9195−концентрация аммиака 21 %.

Для плотности 0,97978 проводим интерполяцию: 5 %−0,9770

4 %−0,9811 0,9811−0,97978=0,00132

1−(-0,0041) Х−0,000132

Х= 0,00132 1=−0,32 %0,0041

47

Концентрация=4–(-0,32)=4,32 %.

Рассчитываем количество раствора аммиака крепкой и слабой концентрации по правилу смешения. Для решения задачи необходимо все значения привести к единым единицам, т. к. концентрация растворов выражена в концентрации по массе, то количество раствора необходимо перевести в кг:

Р=V ρ=6×0,9575=5,745 кг

По правилу смешения: 21 % 5,68−Х1

10

4,32 % 11−Х2

16,68−5,745 кг

5,68−Х1

16,68−5,745 кг

Х1=	5,68 5,745 =1,9363 кг (21 % раствора)
	16,68
11−Х2
16,68−5,745 кг
Х2=	11 5,745	=3,7887 кг (4,32 % раствора аммиака)
	16,68

Следовательно, для приготовления 6 л раствора аммиака 10 % необходимо взять 21 % раствора 1,9563 кг и 4,32 % раствора – 3,7887 кг.

34. Сколько нужно взять сходных растворов аммиака, плотность которых определена при температура Т 0С и равна для первого раствора А, для второго – Б, чтобы приготовить V л раствора аммиака 10 %?

Номер задачи	Т ºС	А	Б	V л
34-1	19	0,9500	0,9400	24,0
34-2	18	0,9700	0,9300	25,0
34-3	21	0,9800	0,9200	26,0
34-4	22	0,9800	0,9400	27,0
34-5	23	0,9600	0,9400	28,0
34-6	19	0,9700	0,9300	29,0
34-7	17	0,9700	0,9300	30,0
34-8	18	0,9600	0,9200	31,0
34-9	22	0,9800	0,9320	32,0
34-10	21	0,9800	0,9400	33,0
		48

Разведение жидкостей с использованием их плотностей

С использованием плотности разводят жидкости, которые при разбавлении практически не подвергаются контракции (сиропы, основной ацетат свинца, основной ацетат алюминия).

При разведении жидкостей по плотности следует помнить, что все значения, которые подставляются в формулу или используются в правиле «креста», должны иметь объемную размерность.

ЗАДАЧА 35

Какое количество воды необходимо добавить к 10 л раствору свинца ацетата основного с плотностью 1,250, чтобы получить раствор с плотно-

стью 1,225?

Эталон решения

Используя правило «креста», получаем количество объемных частей раствора с большей плотностью и разбавителя, которые необходимо взять, чтобы получить требуемый раствор (плотность воды равна 1).

1,250	0,225-10 л
	1,225
1	0,025-Х

0,225-10 л

0,025-Х

Х= 0,025 10 =1,11 (л).

0,225

Для получения раствора свинца ацетата основного с плотностью 1,225 необходимо к 10 л раствора с плотностью 1,250 добавить 11,1 л воды.

35. Какое количество воды необходимо добавить к V л раствору свинца ацетата основного с плотностью А, чтобы получить раствор с плотностью

В?

Номер задачи	V л	А	В
35-1	14	1,250	1,225
35-2	55	1,254	1,200
35-3	44	1,248	1,220
35-4	42	1,253	1,222
35-5	30	1,252	1,224
35-6	38	1,261	1,227
35-7	25	1,258	1,208
35-8	24	1,259	1,210
		49

35-9	32	1,262	1,223
35-10	15	1,260	1,225

ЗАДАЧА 36

При разведении глицерина возникают следующие ситуации:

-необходимо рассчитать количество воды, которое необходимо добавить к известному количеству глицерина известной плотности, чтобы получить глицерин заданной концентрации;

-необходимо рассчитать количество воды и глицерина известной плотности, чтобы приготовить заданное количество глицерина нужной плотности;

-необходимо рассчитать количество глицерина большей и меньшей плотности, чтобы получить нужное количество глицерина заданной плотности.

							Таблица 5
	Плотность растворов глицерина при температуре 20 0С
%		ρ	%		ρ	%	ρ
1,0		1,0006	35,0		1,0860	68,0	1,1752
2,0		1,0030	36,0		1,0887	69,0	1,1780
3,0		1,0053	37,0		1,0914	70,0	1,1808
4,0		1,0077	38,0		1,0941	71,0	1,1836
5,0		1,0101	39,0		1,0968	72,0	1,1863
6,0		1,0125	40,0		1,0995	73,0	1,1890
7,0		1,0149	41,0		1,1022	74,0	1,1917
8,0		1,0173	42,0		1,1049	75,0	1,1944
9,0		1,0197	43,0		1,1075	76,0	1,1971
10,0		1,0221	44,0		1,1102	77,0	1,1998
11,0		1,0246	45,0		1,1128	78,0	1,2025
12,0		1,0271	46,0		1,1155	79,0	1,2052
13,0		1,0295	47,0		1,1182	80,0	1,2079
14,0		1,0320	48,0		1,1209	81,0	1,2106
15,0		1,0345	49,0		1,1236	82,0	1,2133
16,0		1,0370	50,0		1,1263	83,0	1,2160
17,0		1,0395	51,0		1,1290	84,0	1,2187
18,0		1,0420	52,0		1,1317	85,0	1,2214
19,0		1,0445	53,0		1,1344	86,0	1,2241
20,0		1,0470	54,0		1,1371	87,0	1,2268
21,0		1,0495	55,0		1,1398	88,0	1,2294
22,0		1,0520	56,0		1,1425	89,0	1,2320
23,0		1,0545	57,0		1,1452	90,0	1,2347
24,0		1,0571	58,0		1,1479	91,0	1,2374
				50