Депрессия 1% растворов

Изготовление раствора

Криоскопический метод. По этому методу изотоничные по отношению к сыворотке крови растворы должны иметь депрессию (понижение) температуры замерзания, равную депрессии сыворотки крови. Депрессия её равна 0,52ºС. При расчетах необходимо учитывать, константы депрессии в справочнике даны 1% раствора.

Расчеты будут выглядеть следующим образом:

% раствор вещества имеет депрессию Δt º, а

Х% раствор вещества — 0,52º.

Иногда используются графический метод расчета изотонической концентрации, позволяющий по разработанным диаграммам (нонограммам) быстро, но с некоторой приближенностью, определить количество вещества необходимое для изотонирования раствора лекарственного вещества.

Недостатком этих методов можно считать то, что либо расчеты изотонической концентрации ведутся по одному компоненту, либо расчеты массы второго вещества слишком громоздки. И т.к. ассортимент однокомпонентных растворов не так велик, и все чаще используют дву- и более компонентные прописи, гораздо проще проводить расчеты с использованием изотонического эквивалента. В настоящее время другие методы расчета не используются.

Изотоническим эквивалентом по натрию хлориду называют то количество натрия хлорида, которое создает в одинаковых условиях осмотическое давление равное осмотическому давлению 1 г вещества. Зная эквивалент по натрию хлориду, можно изотонировать любые растворы, а так же определить их изотонические концентрации.

Таблица изотонических эквивалентов по натрию хлориду приведены в ГФ I издания, выпуск 2.

Пример расчета: Rp.: Dicaini 3,0chloridi q.s. ut f. sol. isotonici 1000 ml.S.

Для приготовления изотонического раствора только из натрия хлорида, его нужно взять 9 г для приготовления 1 л раствора (изотоническая концентрация натрия хлорида равна 0,9 %). По таблице ГФXI определяем, что изотонический эквивалент по натрию хлориду у дикаина равен 0,18 г. Это означает, что

г дикаина равноценен 0,18 г натрия хлорида, а

г дикаина — 0,54 г натрия хлорида.

Следовательно, по прописи натрия хлорида необходимо взять: 9,0 — 0,54 = 8,46 г.

Стабилизация инъекционных растворов

Под стабильностью инъекционных растворов понимают неизменяемость состава концентрации находящихся в растворе лекарственных веществ в течение установленных сроков хранения. Она в первую очередь зависит от качества исходных растворителей и лекарственных веществ, которые должны полностью отвечать требованиям ГФ или ГОСТов.

В ряде случаев предусматривается особая очистка лекарственных веществ, предназначенных для инъекций. Повышенной степенью чистоты должны обладать гексаметилентетрамин, глюкоза, кальция глюконат, кофеин-натрия бензоат, натрия бензоат, натрия гидрокарбонат, натрия цитрат, эуфиллин, магния сульфат и др. Чем выше чистота препаратов, тем более стабильны получаемые из них растворы.

Неизменность лекарственных веществ достигается также путем соблюдения оптимальный условий стерилизации (температуры, продолжительности), использование допустимых консервантов, позволяющих достигать необходимого эффекта стерилизации при более низкой температуре, и применения стабилизаторов, соответствующих природе лекарственных веществ.

www.medwealth.ru

Криоскопический метод

Изотонические концентрации могут быть рассчитаны и по криоскопическому методу, по которому исходят из того, что изотонические по отношению к сыворотке крови растворы должны иметь депрессию (понижение) температуры замерзания, равную депрессии сыворотки крови. Депрессия ее равна 0,52°. Для расчета необходимо, кроме того, знать .константы депрессии, например, 1% растворов лекарственных веществ. Тогда искомую концентрацию изотонического раствора можно легко найти по такой пропорции:

Для натрия хлорида (депрессия 1% раствора 0,576°):

Для магния сульфата (депрессия 1% раствора 0,08°):

Этот метод расчета изотонических концентраций, основанный на том, что изотонические растворы замерзают при одинаковой температуре, прост, точен и удобен для вычисления, но он может быть применен лишь в отношении тех веществ, для которых известны константы депрессии. Б приложении приводится таблица величин депрессий, которая дает возможность применять этот метод в практической работе.

Общей для расчета является формула:

где m1-количество вещества, необходимое для изотонирования (г); V-объем (мл).

При расчете многокомпонентных систем пользуются следующими формулами. При двух компонентах в прописи:

213. Rp. Sol. Novocaini 2% 100,0 Natrii sulfati q. s. ut f. sol. isotonica DS.

Депрессия температуры замерзания 1% раствора новокаина 0,122, а 2% раствора (t 2 ) =0,244°. Депрессия 1% раствора натрия сульфата (t’)=0,15°

214. Rp. Atropini sulfatis 0,2

Morphini hydrochloridi 0,4 Natrii chloridi q. s. ut f. sol. isotonica 20,0 DS.

Депрессия температуры замерзания 1% раствора атропина сульфата (t 2 ) 0,073°.

Депрессия 1% раствора морфина гидрохлорида 0,086°, а 2% раствора <t 3 ) 0,172°.

Депрессия 1% раствора натрия хлорида (/’) 0,576″.

[0.52(0,073 + 0,172)120 т’ л =—- : ——0 «576ТОО————=-0,1 г натрия хлорида.

www.pharmspravka.ru

Температурные потери при выпаривании

В процессе выпаривания растворов возникают температурные потери, общая величина которых складывается из

1. физико-химической (концентрационной) температурной депрессии

2. гидростатической депрессии и

3. гидравлической депрессии

1.2.1. Физико-химическая температурная депрессия

Физико-химическая температурная депрессия равна разности между температурой кипения раствора и температурой кипения чистого растворителя (температурой вторичного пара) tв.п при данном давлении.

Раствор кипит при более высокой температуре , чем чистый растворитель (tв.п).

Для раствора поваренной соли NaCI по мере повышения концентрации температура кипения повышается до тех пор, пока раствор не достигнет предельной концентрации 26 %. При такой концентрации и атмосферном давлении раствор закипит при температуре 107,5 оС, а выделяющиеся пары растворителя будут иметь температуру 100 оС, т.е. температуру кипения чистой воды.

Таким образом, при кипении раствора в выпарном аппарате температура выделяющегося пара всегда меньше температуры кипения раствора. Эту разность температур и называют физико-химической температурной депрессией или просто температурной депрессией и обозначают :

(1.6)

где температура кипения раствора;

tв.п температура выделяющихся паров растворителя (воды).

Температурная депрессия увеличивается с повышением концентрации раствора и различна для разных растворов.

В справочниках обычно приводятся значения температурной депрессии для кипящих растворов при нормальном атмосферном давлении.

Для расчета температурной депрессии растворов при давлениях, отличных от нормального, при наличии данных из таблиц для нормальной депрессии пользуются формулой И.А. Тищенко

(1.7)

где — температурная депрессия при данном давлении; — температурная депрессия при нормальном давлении; Т – абсолютная температура кипения воды при данном давлении; r – теплота парообразования воды при данном давлении.

Формула И.А. Тищенко (1.7) дает удовлетворительные результаты только для водных растворов, обладающих малой температурной депрессией.

Значения нормальной температурной депрессии для некоторых растворов в зависимости от их концентрации приведены на рис. 1.4.

При нахождении температурной депрессии по формуле (1.6) необходимо определять температуру кипения раствора Т при различных давлениях. Для этого можно использовать эмпирический закон Бабо, по которому отношение давления к давлению насыщения пара при той же температуре есть величина постоянная, для данной концентрации не зависящая от температуры кипения, т.е. [1]

. (1.8)

Рис. 1.4. Изменение температурной депрессии в зависимости от концентрации раствора при кипении:

1 — KOH; 2 — KCI; 3 — KJ; 4 – KNO3; 5 – K2CO3; 6 – MgCI2; 7 – MgSO4; 8 — NaOH; 9 – NaNO3; 10 — NaCI; 11 – Na2SO4; 12 – NH4NO3; 13 – C5H10O5; 14 – CaCI2; 15 – K2Cr2O7

Таким образом, если температура кипения раствора данной концентрации при атмосферном давлении известна, то вычислить температуру кипения его при любом другом давлении просто. Следует иметь в виду, что закон Бабо дает достаточно точные результаты только для разбавленных (слабо концентрированных) растворов.

На рис. 1.5. представлена схема и температурный график выпарной установки с учетом всех видов депрессий.

На оси абсцисс графика представлены температуры, а на оси ординат показаны положения температурных точек в установке.

В соответствии с вышеизложенными рассуждениями,
— точка 4 соответствует средней температуре кипения раствора,
— а разность между точками 4 и 7 характеризует все виды депрессий. Следовательно, разность между температурой греющего пара (точка 2) и температурой кипения раствора (точка 4) является полезной разностью температур.

Рис. 1.5. Схема аппарата и температурный график выпарной установки:

1-2-конденсация греющего пара (без учета охлаждения конденсата); 3-5- изменение температуры кипения под действием гидростатического столба жидкости; 4 – температура кипения раствора; 5-6 концентрационная температурная депрессия; 6-7-гидродинамическая температурная депрессия

Рис. 1.1. Схема однокорпусной выпарной установки:

1 – сепаратор; 2 – греющая камера; 3 – циркуляционная труба; 4 – барометрический конденсатор; 5 – барометрическая труба; 6 – вакуум-насос

При выпаривании циркулирующих растворов температурную депрессию следует вычислять по конечной концентрации раствора.

При отсутствии циркуляции, т.е. при однократном прохождении раствора, температурную депрессию следует вычислять по средней его концентрации в корпусе.

1.2.2. Повышение температуры кипения растворов вследствие гидростатического давления (гидростатическая депрессия)

В выпарном аппарате давление на жидкость в верхних и нижних слоях неодинаково, следовательно, температура кипения раствора по всей высоте аппарата также различна. Пузырьки пара, находящиеся в нижних слоях жидкости, и, следовательно, должны иметь большее давление, чем на поверхности. Этим объясняется более высокая температура кипения жидкости в нижних слоях.

Гидростатическое давление в среднем слое будет равно, Па,

(1.9)

где плотность раствора в п-ном корпусе, кг/м 3 ;

высота столба жидкости в аппарате, м;

g — ускорение силы тяжести, м/с 2 .

Если прибавить это гидростатическое давление к давлению в паровом пространстве аппарата, то получают общее давление на средней глубине жидкости , и по таблицам насыщенного водяного пара находят температуру кипения воды, соответствующая этому давлению. Вычитая из найденной температуры температуру кипения воды при данном давлении в паровом пространстве, получим температурную потерю вследствие гидростатического давления. В дальнейшем эту потерю по отдельным корпусам будем обозначать через

Практически гидростатическое давление оказывает меньшее влияние на температурные потери, чем это следует из формулы (1.9), так как при кипении образуется смесь пара с жидкостью, и поэтому значительно уменьшается плотность столба жидкости в трубах.

Гидростатический эффект стремятся свести к минимуму, конструируя выпарные аппараты таким образом, чтобы процесс выпаривания протекал в весьма тонком слое. Можно считать, что в аппаратах пленочного типа влияние гидростатического давления практически полностью устранено [2].

1.2.3. Охлаждение вторичного пара в паропроводах между корпусами (гидравлическая депрессия ).

Вторичный пар, следуя из парового пространства предыдущего корпуса в нагревательную камеру следующего корпуса, должен преодолеть некоторое сопротивление; это вызывает уменьшение его давления, приводящее к понижению температуры пара. При этом, чем больше скорость пара в паропроводе и длиннее паропровод, тем большим будет снижение температуры. На основании опытных данных падение температуры в паропроводах между всеми корпусами без большой ошибки принимают обычно одинаковым и равным 0,5-1,5 о С для каждого аппарата [2].

1.3. Типовые конструкции выпарных аппаратов [1-5]

В литературе описано большое количество конструкций аппаратов, применяемых как ранее, так и сейчас в химической, сахарной и других отраслях промышленности. Строгой и общепринятой классификации выпарных аппаратов нет, однако их можно классифицировать по ряду признаков:

А. по расположению поверхности нагрева

А.2) вертикальные и, реже,

Б. по роду теплоносителя

Б.1) с паровым обогревом,

Б.2) с газовым обогревом,

Б.3) с обогревом высокотемпературными теплоносителями

Б.3.2) даутерм (нагревательная система даутерм: парами высококипящей жидкости)

Б.3.3) вода под высоким давлением,

Б.4) с электрообогревом.

Чаще всего применяют паровой обогрев, поэтому в дальнейшем внимание будет уделено аппаратам с паровым обогревом;

В. по способу подвода теплоносителя

В.1) с подачей теплоносителя внутрь трубок (кипение в большом объеме) или

В.2) с подачей теплоносителя в межтрубное пространство (кипение внутри кипятильных труб);

Г. по режиму циркуляции

Г.1) с естественной циркуляцией и

Г.2) с искусственной (принудительной) циркуляцией;

Д. по кратности циркуляции

Д.1) с однократной циркуляцией и

Д.2) с многократной циркуляцией;

Е. по типу поверхности нагрева

Е.1) с паровой рубашкой,

Е.2) змеевиковые и, наиболее распространенный,

Е.3) с трубчатой поверхностью различной конфигурации.

Ж. по характеру движения растворов в аппарате и кратности циркуляции растворов. Более существенным признаком классификации выпарных аппаратов является характер движения растворов в аппарате и кратность его циркуляции.

Ж.1) аппараты с естественной циркуляцией раствора;

Ж.1) аппараты с принудительной циркуляцией и

Ж.1) аппараты пленочные.

Контактные выпарные аппараты с погружными горелками занимают особое положение.

К конструкции выпарных аппаратов предъявляются следующие требования:

— простота, компактность, надежность, технологичность изготовления, монтажа и ремонта;

— стандартизация узлов и деталей;

— соблюдение требуемого режима (температура, давление, время пребывания раствора в аппарате),

— получение полупродукта или продукта необходимого качества и требуемой концентрации,

— устойчивость в работе,

— по возможности более длительная работа аппарата между чистками при минимальных отложениях осадков на теплообменной поверхности,

— удобство обслуживания, регулирования и контроля за работой;

— высокая интенсивность теплопередачи (высокое значение К),

— невысокая стоимость одного квадратного метра поверхности нагрева.

Итак, некототорые выводы из вышесказанного:

1. Контактные выпарные аппараты с погружными горелками занимают особое положение.

2. Чаще всего применяют паровой обогрев, поэтому в дальнейшем внимание будет уделено аппаратам с паровым обогревом;

3.Более существенным признаком классификации выпарных аппаратов является характер движения растворов в аппарате и кратность его циркуляции.

Тогда можно классифицировать выпарные аппараты:

-аппараты с естественной циркуляцией раствора;

-аппараты с принудительной циркуляцией и

1.3.1. Циркуляция растворов в выпарных аппаратах [4, 5]

Циркуляция растворов в выпарных аппаратах улучшает теплообмен и уменьшает отложения солей на стенках труб.

Образующиеся в растворе кристаллы выделяются из пульпы в специальных солеотделителях, фильтрах и центрифугах.

Для устранения инкрустации поверхности нагрева скорость раствора на входе в греющие трубы должна быть не менее 2,5 м/с.

В аппаратах может быть применена однократная и многократная циркуляция раствора, причем многократная циркуляция может быть естественной и принудительной.

Кратностью циркуляции К называют отношение количества раствора G, кг/ч, проциркулировавшего через сечение растворного пространства выпарного аппарата, к количеству выпаренной влаги W, кг/ч:

Естественная циркуляция (рис. 1.6) возникает из-за разности плотностей кипящего раствора в опускных каналах и кипящего раствора в подъемных трубах .

Движущий напор (рдв)в циркуляционном контуре длиной L можно выразить следующей формулой:

рдв=L( ). (1.11)

где плотность парожидкостной смеси

плотность пара

Lдлина циркуляционного контура.

При установившемся режиме циркуляции этот напор уравновешен суммой гидравлических сопротивлений в опускном и подъемном каналах контура:

рдв = (1.12)

Чем меньше , т.е. чем больше доля пара в парожидкостной смеси, тем больше движущий напор и тем выше скорость циркуляции. С увеличением скорости раствора растет гидравлическое сопротивление тракта. Скорость циркуляции раствора может быть найдена при совместном решении уравнений (1.11) и (1.12), если движущий напор и сопротивления в контуре будут выражены в виде функции скорости циркуляции. Расчет производится с учетом следующих допущений:

1. Скорость пара относительно раствора равна нулю.

2. Коэффициент теплопередачи и температурный напор между греющим паром и раствором по высоте труб приняты постоянными.

3. Введено понятие приведенной скорости — скорости одной из фаз, отнесенной к полному сечению канала.

Так, приведенная скорость пара, образующегося на выходе из кипятильной трубы, выражается равенством

=W

где W= — паропроизводительность кипятильной трубы, кг/с;

плотность пара, кг/м3;

rтеплота парообразования вторичного пара, кДж/кг;

dвн и L1внутренний диаметр и длина кипятильной трубы, м;

Ккоэффициент теплопередачи, Вт/(м2· К);

температурный напор между греющим паром и кипящим раствором, К.

Движущий напор

Движущий напор, Па, выражается уравнением

(1.13)

Рис. 1.6. Схема циркуляционного контура вертикального выпарного аппарата с естественной циркуляцией

Дата добавления: 2016-05-28 ; просмотров: 4464 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

poznayka.org

Задание 99-112.

Рассчитайте изотонические концентрации или осмоляность следующих растворов различными методами. В случае необходимости проведите выбор изотонирующего вещества с учетом физико-химических свойств ингредиентов и пределите его количество. Задание оформите в соответствии с эталоном № 4 см. Приложение 2.

99. Возьми: Раствора новокаина 1% 100 мл изотонического

Обозначь. По 20 мл для проводниковой анестезии.

Рассчитать количество изотонирующего вещества, используя криоскопический метод.

Решение:

По закону Рауля давление пара над раствором пропорционально молярной доле растворенного вещества.

Следствие из этого закона устанавливает зависимость между понижением давления пара, концентрацией вещества в растворе и его температурой замерзания, а именно: понижение температуры замерзания (депрессия) пропорционально понижению давления пара и, следовательно, пропорционально концентрации растворенного вещества в растворе. Изотонические растворы различных веществ замерзают при одной и той же температуре, то есть имеют одинаковую температурную депрессию 0,52ºС.

Депрессия (понижение) температуры замерзания 1%-ного раствора лекарственного вещества (∆t) показывает, на сколько градусов понижается температура замерзания 1%-ного раствора лекарственного вещества по сравнению с температурой замерзания чистого растворителя.

Зная депрессию 1%-ного раствора любого вещества, можно определить его изотоническую концентрацию.

Обозначив депрессию 1%-ного раствора вещества величиной ∆t, определяют концентрацию раствора, имеющего депрессию, рав­ную 0,52ºС, по следующей формуле:

m1 = (0,52 – ∆t2 • С2) • V,

где m1 – количество вещества, необходимое для изотонирования раствора, г;

∆t2 – депрессия температуры замерзания 1%-ного раствора прописанного вещества;

∆t1 — депрессия температуры замерзания 1%-ного раствора вещества, взятого для изотонирования;

V – объем прописанного в рецепте раствора, мл.

Депрессия 1% раствора новокаина равна 0,122ºС.

Депрессия температуры замерзания 1%-ного раствора вещества, взятого для изотонирования – натрия сульфата (0,15ºС).

m1 = (0,52 – 0,122 • 1) • 100, = 2,65

Следовательно, для приготовления изотонического раствора новокаина по приведенному рецепту необходимо взять 1,0 г новокаина и 2,65 г натрия сульфата.

100. Рассчитайте осмолярную концентрацию раствора натрия хлорида, создающего осмотическое давление 0,78 МПа при температуре 37 ºС.

Зависимость между осмотическим давлением, температурой, объемом и концентрацией в разбавленном растворе неэлектролита можно также выразить уравнением Менделеева—Клапейрона:

где Р — осмотическое давление плазмы крови (7,4 атм);

V— объем раствора, л;

R — газовая постоянная, выраженная для данного случая в атмосферо-литрах (0,082);

Т — абсолютная температура тела (310 К);

n — число грамм-молекул растворенного вещества.

Отсюда n = Р • V; n = m, тогда m = Р • V или

Где М – молярная масса вещества

Р – осмотическое давление натрия хлорида (0,78 МПа=7,7 атм)

V— объем раствора, л (1 л);

m – масса вещества в 1 л раствора.

Т — абсолютная температура (273 + 37 = 310 К);

m = 58,4 • 7,7 • 1 =__449,68__17,7 г на 1 л раствора

Смосм— миллиосмолярность раствора (мосмоль/л);

т — масса вещества в растворе, г/л;

п — число частиц в растворе, образовавшихся в результате диссоциации при растворении (п = 1, если вещество в растворе не диссоциирует; п = 2, если вещество при диссоциации образует два иона; п = 3, если — три и т.д.);

М — молекурная масса вещества, находящегося в растворе.

Ответ:осмолярную концентрацию раствора натрия хлорида, создающего осмотическое давление 0,78 МПа при температуре 37 ºС равняется 606,16 мосм.

102. Возьми: Раствора магния сульфата изотонического 200 мл

Обозначь. Для внутривенного капельного введения.

Рассчитать количество магния сульфата, используя эквивалент по натрию хлориду.

Изотонический эквивалент (Е) по натрия хлориду показывает количество натрия хлорида, создающее в одинаковых условиях осмотическое давление, равное осмотическому давлению 1,0 г лекарственного вещества.

1,0 г магния сульфата эквивалентен 0,14 г натрия хлорида,

а Х г магния сульфата эквивалентен 0,9 г натрия хлорида;

Х = 1,0 • 0,9 \ 0,14 = 6,43

Ответ: изотоническая концентрация магния сульфата составляет 6,43 %.

109. Возьми: Раствора дикаина 0,1% 10 мл изотонического

Обозначь. По 2 капли в оба глаза 2 раза в день.

Рассчитать количество натрия хлорида, используя закон Рауля.

Депрессия сыворотки крови (∆t) равна 0,52ºС. Следовательно, если приготовленный раствор какого-либо вещества будет иметь депрессию, равную 0,52ºС, то он будет изотоничен сыворотке крови.

Х % — 0,52ºС; => Х = 0,52 %

0,52 ºС – депрессия температуры замерзания сыворотки крови;

С2 – концентрация прописанного вещества, %;

Депрессия 1% раствора дикаина равна 0,104ºС.

Депрессия температуры замерзания 1%-ного раствора вещества, взятого для изотонирования – натрия хлорида (0,575ºС).

m1 = (0,52 – 0,104 • 0,1) • 10 = 0,088 г

Расчет массы дикаина

M дикаина=0,1х10/100=0,01 г

Ответ: для приготовления изотонического раствора дикаина по приведенному рецепту необходимо взять 0,01 г дикаина и 0,088 г натрия хлорида.

Дата добавления: 2015-09-19 ; просмотров: 730 . Нарушение авторских прав

studopedia.info