密度系指在規(guī)定的溫度下,單位體積內(nèi)所含物質(zhì)的質(zhì)量,即質(zhì)量與體積的比值;相對(duì)密度系指在相同的溫度、壓力條件下,某物質(zhì)的密度與水的密度之比。除另有規(guī)定外,溫度為20℃。
純物質(zhì)的相對(duì)密度在特定的條件下為不變的常數(shù)。但如物質(zhì)的純度不夠,則其相對(duì)密度的測(cè)定值會(huì)隨著純度的變化而改變。因此,測(cè)定藥品的相對(duì)密度,可用以檢查藥品的純雜程度。
液體藥品的相對(duì)密度,一般用比重瓶(圖1)測(cè)定;易揮發(fā)液體的相對(duì)密度,可用韋氏比重秤(圖2)測(cè)定。液體藥品的相對(duì)密度也可采用振蕩型密度計(jì)法測(cè)定。
圖1 比重瓶
1.比重瓶主體 2.側(cè)管 3.側(cè)孔 4.罩 5.溫度計(jì) 6.玻璃磨口
用比重瓶測(cè)定時(shí)的環(huán)境(指比重瓶和天平的放置環(huán)境)溫度應(yīng)略低于20℃或各品種項(xiàng)下規(guī)定的溫度。
1.比重瓶法
(1)取潔凈、干燥并精密稱定重量的比重瓶(圖1a),裝滿供試品(溫度應(yīng)低于20℃或各品種項(xiàng)下規(guī)定的溫度)后,裝上溫度計(jì)(瓶中應(yīng)無氣泡),置20℃(或各品種項(xiàng)下規(guī)定的溫度)的水浴中放置若干分鐘,使內(nèi)容物的溫度達(dá)到20℃(或各品種項(xiàng)下規(guī)定的溫度),用濾紙除去溢出側(cè)管的液體,立即蓋上罩。然后將比重瓶自水浴中取出,再用濾紙將比重瓶的外面擦凈,精密稱定,減去比重瓶的重量,求得供試品的重量后,將供試品傾去,洗凈比重瓶,裝滿新沸過的冷水,再照上法測(cè)得同一溫度時(shí)水的重量,按下式計(jì)算,即得。
(2)取潔凈、干燥并精密稱定重量的比重瓶(圖1b),裝滿供試品(溫度應(yīng)低于20℃或各品種項(xiàng)下規(guī)定的溫度)后,插入中心有毛細(xì)孔的瓶塞,用濾紙將從塞孔溢出的液體擦干,置20℃(或各品種項(xiàng)下規(guī)定的溫度)恒溫水浴中,放置若干分鐘。隨著供試液溫度的上升,過多的液體將不斷從塞孔溢出,隨時(shí)用濾紙將瓶塞頂端擦干,待液體不再由塞孔溢出,迅即將比重瓶自水浴中取出,照上述(1)法,自“再用濾紙將比重瓶的外面擦凈"起,依法測(cè)定,即得。
2.韋氏比重秤法
取20℃時(shí)相對(duì)密度為1的韋氏比重秤(圖2),用新沸過的冷水將所附玻璃圓筒裝至八分滿,置20℃(或各品種項(xiàng)下規(guī)定的溫度)的水浴中,攪動(dòng)玻璃圓筒內(nèi)的水,調(diào)節(jié)溫度至20℃(或各品種項(xiàng)下規(guī)定的溫度),將懸于秤端的玻璃錘浸入圓筒內(nèi)的水中,秤臂右端懸掛游碼于1.0000處,調(diào)節(jié)秤臂左端平衡用的螺旋使平衡,然后將玻璃圓筒內(nèi)的水傾去,拭干,裝入供試液至相同的高度,并用同法調(diào)節(jié)溫度后,再把拭干的玻璃錘浸入供試液中,調(diào)節(jié)秤臂上游碼的數(shù)量與位置使平衡,讀取數(shù)值,即得供試品的相對(duì)密度。
圖2 韋氏比重秤
1.支架 2.調(diào)節(jié)器 3.指針 4.橫梁 5.刀口 6.游碼 7.小鉤 8.細(xì)鉑絲 9.玻璃錘 10.玻璃圓筒 11.調(diào)整螺絲
如該比重秤系在4℃時(shí)相對(duì)密度為1,則用水校準(zhǔn)時(shí)游碼應(yīng)懸掛于0.9982處,并應(yīng)將在20℃測(cè)得的供試品相對(duì)密度除以0.9982。
3.振蕩型密度計(jì)法
振蕩型密度計(jì)主要由U型振蕩管(一般為玻璃材質(zhì),用于放置樣品)、電磁激發(fā)系統(tǒng)(使振蕩管產(chǎn)生振蕩)、頻率計(jì)數(shù)器(用于測(cè)定振蕩周期)和控溫系統(tǒng)組成,推薦品牌:上海佳航AIpol-D70 全自動(dòng)震蕩型密度計(jì)。
通過測(cè)定U型振蕩管中液體樣品的振蕩周期(或頻率)可以測(cè)得樣品的密度。振蕩頻率(T)與密度(ρ)、測(cè)量管常數(shù)(c)、振蕩管的質(zhì)量(M)和體積(V)之間存在下述關(guān)系:
如果將c/(4π2×V)定義為常數(shù)A,M/V定義為常數(shù)B,則上述公式可簡(jiǎn)化如下:
ρ=A×T2-B
常數(shù)A和B可以通過往振蕩管中加入兩種已知密度的物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定,常用的物質(zhì)為脫氣水(如新沸過的冷水)和空氣。分別往樣品管中加入干燥空氣和脫氣水(如新沸過的冷水),記錄測(cè)得的空氣的振動(dòng)周期Ta和水的振動(dòng)周期Tw,由下式計(jì)算出空氣的密度值da:
式中 da為測(cè)試溫度下的空氣密度,g/ml;
t為測(cè)試溫度,K;
p為大氣壓,kPa。
從表1中查出測(cè)得溫度下水的密度值dw,照下述公式可分別計(jì)算出常數(shù)A和常數(shù)B:
式中 Tw為試樣管內(nèi)為水時(shí)觀測(cè)的振蕩周期,s;
Ta為試樣管內(nèi)為空氣時(shí)觀測(cè)的振蕩周期,s;
dw為測(cè)試溫度下水的密度,g/ml;
da為測(cè)試溫度下空氣的密度,g/ml。
如果使用其他校準(zhǔn)液體,則使用相應(yīng)的振蕩周期T值和d值。
如果儀器具有從常數(shù)A和B以及樣品測(cè)得的振蕩周期計(jì)算密度的功能,則常數(shù)A和B無需計(jì)算,按照儀器生產(chǎn)商的操作說明直接讀取供試品的密度值。
物質(zhì)的相對(duì)密度可根據(jù)下式計(jì)算:
相對(duì)密度=ρ/0.9982
式中 ρ為被測(cè)物質(zhì)在20℃時(shí)的密度;
0.9982為水在20℃時(shí)的密度。
對(duì)儀器的一般要求 用于相對(duì)密度測(cè)定的儀器的讀數(shù)精度應(yīng)不低于±0.001g/ml,并應(yīng)定期采用已知密度的兩種物質(zhì)(如空氣和水)在20℃(或各品種正文項(xiàng)下規(guī)定的溫度)下對(duì)儀器常數(shù)進(jìn)行校準(zhǔn)。建議每次測(cè)量前用脫氣水(如新沸過的冷水)對(duì)儀器的讀數(shù)準(zhǔn)確性進(jìn)行確認(rèn),可根據(jù)儀器的精度設(shè)定偏差限度,例如精確到±0.0001g/ml的儀器,水的測(cè)定值應(yīng)在0.9982g/ml±0.0001g/ml的范圍內(nèi),如超過該范圍,應(yīng)對(duì)儀器重新進(jìn)行校準(zhǔn)。
測(cè)定法 照儀器操作手冊(cè)所述方法,取供試品,在與儀器校準(zhǔn)時(shí)相同的條件下進(jìn)行測(cè)定。測(cè)量時(shí)應(yīng)確保振蕩管中沒有氣泡形成,同時(shí)還應(yīng)保證樣品實(shí)際溫度和測(cè)量溫度一致。如必要,測(cè)定前可將供試品溫度預(yù)先調(diào)節(jié)至約20℃(或各品種正文項(xiàng)下規(guī)定的溫度),這樣可降低在U型振蕩管中產(chǎn)生氣泡的風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)可縮短測(cè)定時(shí)間。
黏度是影響測(cè)量準(zhǔn)確度的另一個(gè)重要因素。在進(jìn)行高黏度樣品的測(cè)定時(shí),可選用具有黏度補(bǔ)償功能的數(shù)字式密度計(jì)進(jìn)行測(cè)定,或者選取與供試品密度和黏度相近的密度對(duì)照物質(zhì)(密度在供試品的±5%、黏度在供試品的±50%的范圍內(nèi))重新校準(zhǔn)儀器。
表1 不同溫度下水的密度值
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