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1、1,物理測定法,Determination of Physical Constants,林宜慧 中國醫藥大學互助大樓六樓 共同實驗室04-22053366轉5103,2,凝固溫度測定法(Congealing Temperature)熔融溫度測定法(Melting Range or Temperature)沸騰溫度或蒸餾範圍測定法(Distilling Range)黏度測定法(Viscosity Determination)比重測定法(Specific Gravity Determination)溶解度測定法(Solubility Determination)乙醇測定法(Alcohol Dete
2、rmination)折光率(Refractive Index)旋光度測定(Specific Rotation)pH 測定(pH measurement),3,凝固溫度測定法(Congealing Temperature),液體在溫度降低至某一定溫度時，即凝結成固體，此種現象稱為凝固。凝固時之溫度稱為該液體之凝固溫度，此溫度值也可用於雜質檢查或鑑別試驗。,4,裝置,溫度計,攪拌棒,溫度計,軟木塞,試管(2.5*10 cm),玻璃圓筒(5*11 cm),水鍋,5,檢品如為固體，先用不超過其熔融溫度20之溫度使其熔化，然後傾入試管中至液層高約5cm，將溫度計之汞球浸入檢品之正中央。水鍋內之水溫則較檢
3、品凝固溫度約低 45。(冷卻)俟檢品之溫度冷至較其凝固溫度仍高5時，調節水鍋之溫度使在檢品凝固溫度78以下將攪拌器以每分鐘上下二十次之速度緩緩攪動。每隔三十秒鐘，記錄檢品之溫度一次。(初時溫度徐徐下降，而後漸趨穩定，或微微上昇，繼則殆不變動，隨即漸漸下降，其因過冷而溫度之變遷不呈此種正常情形者，則應重行測定。)於接近凝固溫度時，每隔 1即投入固態之檢品微粒少許，以誘致其凝固，每隔三十秒鐘記錄檢品之溫度一次，若連續四次以上之記錄數值其差不超過0.2 時，即以其平均值為檢品之凝固溫度。,方法,6,檢品如為液體時，則所用水鍋之溫度應始終保持較檢品之凝固溫度低 1015，測定時可用溫度計磨擦試管內壁，
4、或投入凝固之檢品一小片，則可加速凝固。殆檢品開始凝固時即停止攪動，並每隔五至十秒鐘記錄上昇之溫度一次，直至上昇至最高溫度歷時約一分鐘為止，此時之溫度即為檢品之凝固溫度。液體凝固前常過冷，故凝固溫度常在昇溫至最高點維持有一分鐘之久者。,7,熔融溫度測定法(Melting Range or Temperature),固體在溫度增高至某一定溫度時，便融化成液體，此種現象稱為熔融。各種純固體物質熔融時之溫度各有一定，熔融時之溫度稱為該物質之熔融溫度。照下列方法測定時，該溫度係指自始熔至全熔間之溫度而言。其測定法依檢品之性質可分為下列三種。第一法檢品易磨成粉末者適用之 第二法檢品不易磨成粉末者如脂肪、脂
5、肪酸及蠟等適用之。第三法軟石蠟適用之。,8,耐熱硬質玻璃容器一支，可擇下列之一種：一端開口，他端圈成圓心環之玻管。具有攪拌裝置之玻管。其他適當之容器。適當之溫度計。傳熱液可擇下列一種：(1)水。(2)輕質液體石蠟。(3)澄明，低黏度（通常用50 100厘斯）之液體矽。(4)其他適當之傳熱液。硬質玻璃毛細管長約 10cm，內徑0.81.2 mm，壁厚0.2 0.3 mm，一端熔封。熱源開放式火焰或電熱均可。,裝置,9,取檢品研成極細之粉末，如含結晶水者，則應按照正文規定將其乾燥，不含結晶水者，亦需置適當之乾燥器內乾燥十六小時以上。將乾燥檢品裝入測定管內，叩擊測定管使檢品緊集於管底約高 2.5 3
6、.5mm為度。然後將測定管用傳熱液黏著於溫度計之汞球旁，或以鉑絲繫之亦可。加熱至傳熱液之溫度較檢品之熔融溫度約低10時，將附有毛細管之溫度計插入傳熱液內，繼續加熱 調節溫度使每分鐘溫度上昇約 3，直至傳熱液之溫度上昇至較檢品熔融溫度尚低 3時，再小心調節溫度使每分鐘約昇高 1。仔細觀察至檢品與毛細管內壁接觸之各部開始呈明顯之潰瘍時，即記錄其溫度，檢品完全熔融成透明液體時，再記錄其溫度，此溫度範圍，即為檢品之熔融溫度。,方法1,10,傳熱液可用水。將檢品儘可能以低溫熔化後，吸入二端開口之毛細管中，使高達約 10mm，於 10或較低之溫度放置二十四小時，或置冰中二小時以上。另取橡皮筋將檢品毛細管固
7、定於溫度計上，使檢品之上端在傳熱液之液面下 10mm處。按照第一法徐徐加熱，至傳熱液之溫度達較檢品熔融溫度尚差5以內時，即調整溫度，使每分鐘僅上昇約0.5 1.0，記錄毛細管內檢品向上浮起時之溫度，即為檢品之熔融溫度。,方法2,11,將檢品徐徐加熱使其熔化，隨加攪動，繼續加熱至9092，放冷至較檢品之熔融溫度高810。取適當之溫度計冷卻至5，擦乾，趁冷將其插入熔化之檢品中，浸及汞球之半，隨即垂直提起，俟汞球上檢品表面現不透明時，再將溫度計置於不超過 16之水鍋中，浸約五分鐘。將上述黏附檢品之溫度計用軟木塞固定於試管內，使溫度計下端離管底約15mm，懸此試管於盛有約 16水之燒杯中。加熱，初使水
8、溫每分鐘上昇 2，熱至 30時調節溫度使每分鐘上昇 1，記錄汞球上檢品第1滴落下時之溫度。另取檢品如法測定二次，如所得三次溫度間相互之差不超過1時，則其平均值即為檢品之熔融溫度，否則應再測定二次，共得五值，而以其平均值代表之。,方法3,12,沸騰溫度或蒸餾範圍測定法(Distilling Range),液體在一大氣壓力下，溫度增高至某一定溫度時，其內部氣化而發生氣泡向上昇起，此種現象稱為沸騰。沸騰溫度乃液體沸騰時之溫度。或依正文規定，於某一溫度餾出液達一定量時之溫度或於二指定之溫度間餾出液達到規定之百分率時之溫度，故亦稱蒸餾範圍。沸騰溫度之測定，藥典採蒸餾法，下限溫度乃是第1滴餾出液離開冷凝器
9、之溫度，上限溫度又稱乾涸點，乃是最後1滴液體從蒸餾瓶底部蒸發時之溫度，上下限溫度稱蒸餾範圍。,13,校正A.大氣壓影響之校正 凡較一大氣壓（760mm）每高2.7mm，應於測定溫度上減去0.1 C，每低2.7mm則加0.1CB.溫度計誤差之校正 T=t+0.00015 N(t t),N：水銀柱在瓶塞底端以上之度數。T：修正後的正確溫度。t：測得之蒸餾溫度。t：補助溫度計之溫度。,*如檢品之蒸餾溫度在80以內者，應先冷卻至 1015，再量定其容積。,14,黏度測定法(Viscosity Determination),液體流動時，液體本身具阻止流動之阻力，此阻力使液體表現出黏性，其黏性程度稱為黏度
10、(viscosity)。黏度有兩種，一為絕對黏度(absolute viscosity,N)，另一為運動黏度(kinematic viscosity,V)分別說明如下：1.絕對黏度(absolute viscosity,N)液體中相距1cm之二平行平面，其中一平面對另一平面以每秒1cm之相對速度平行方向運動時，每cm2之面積上所需之切變應力(shear stress)為1達因(dyne)時，則該液體之絕對黏度為一泊(poise)，泊之百分之一稱為厘泊(centipoise)，通常絕對黏度之單位以厘泊表示之。,15,2.運動黏度(kinematic viscosity,V)液體之運動黏度(V)為
11、其絕對黏度(N)除以該液體同溫度時之密度(d)所得之商。如液體之絕對黏度為一泊，其密度為每豪升為1 g時，則其運動黏度為一斯(stoke)，斯之百分之一稱為厘斯(centistoke)，通常運動黏度之單位以厘斯表示之。在室溫下，水之運動黏度為 1厘斯。黏度隨溫度改變而改變，溫度升高黏度下降，故測定時要依規定控制溫度。,16,通常測定黏度之方法，係取液體在規定溫度時自毛細管流下，記錄其所需之時間，然後與已知黏度之液體在同一情形流下之時間比較之即得。,V=Kt,V：運動黏度之厘斯數。t：自刻度E降至刻度F所需之秒數。黏度計之常數K可由測定已知黏度之液體(如水)而求得,V1/V2=t1/t2,17,
12、裝置,Ostwalds viscosimeter,Ubbelohdes viscosimeter,吸引,18,比重測定法(Specific Gravity Determination),物質之比重，係物質在空氣中於某溫度下之重量與同體積水重量之比值，各國藥典都以水為標準物，但溫度之規定略有不同。中華藥典規定之溫度為25時測定者，以 表示之。上方溫度為檢品之溫度，下方則為水之溫度。USP也以 表示，JP則為，另有些國家規定為。比重一般以液體為多，但氣體、固體或於 25時為固體之液體，則依另行規定或參照下述方法測定後，與 25之水比定之。測定比重之儀器有PycnometerWestphal bal
13、anceHydrometer,19,取潔淨乾燥之比重瓶，精確稱定。裝滿新煮沸冷卻至20之水，置25恆溫水鍋中三十分鐘，以濾紙拭清溢出之水，或調整瓶內水面使恰在刻度處將比重瓶移出水鍋，再以濾紙拭乾，稱定之。將比重瓶內之水傾出，用乙醇沖洗數次，再以乙醚洗滌待瓶乾燥後，將檢品注入，按照上法稱定其重量。所得檢品之重量除以水之重量，即為檢品在 25時之比重。,方法,20,溶解度測定法(Solubility Determination),溶解度是指某一溫度下，一定溶劑中已溶有最多溶質之濃度。即在某一溫度下，飽和溶液之濃度以每豪升中含溶質克數(g/mL)表示。將指定之溶劑15mL各置於4個25-mL燒瓶中，
14、取能溶於規定量溶劑中較多量之檢品放置各個燒瓶內 加蓋後，將其中二個燒瓶加溫至約30，然後將各燒瓶均放置於251恆溫水鍋內，輕度不停振搖，使溶質在溶劑中溶解，形成平衡狀態。將澄清之上層溶液經玻璃絲塊或抽提紙套管過濾，用吸管精確吸取一定量溶液。以適當含量測定法測定溶液中之溶質量。（亦可蒸去溶劑，將殘留物乾燥後稱計其重量）。計算每mL中溶質之g數。,方法,21,完全溶解度試驗法(Completeness of solution),指定量檢品溶於指定溶媒後，目測所得溶液之澄明度不得較以同法置於相同量筒中之溶劑澄明度為低。,22,乙醇測定法(Alcohol Determination),1.氣相層析法：
15、適用於小量、澄清、低醇量藥品之醇測定2.蒸餾法：為乙醇含量之一般測定法，大多數之流浸膏、酊劑等皆適用本法測定。蒸餾時宜選用適量容積之蒸餾瓶，且宜控制餾出速率，以使餾出液澄明。調整餾出液溫度，測定其比重，即得知其含乙醇量。若餾出液呈混濁時，可加入滑石粉或沈澱碳酸鈣振搖，過濾。在操作過程中，應注意防止乙醇之散失。,23,精確量取不少於25mL之檢品，記錄其溫度，置適當之蒸餾瓶中 加以等容之水，徐徐蒸餾，收集餾出液至較檢品原用量約少2 mL時為止 調整其溫度使與原檢品者相同，並加入適量之水使與檢品原用量等容，混合均勻 於25測定其比重。再檢視乙醇比重表，可知含乙醇量。,方法大致與前述方法相同，唯先加
16、2倍水稀釋，且溜出液須為檢品之2倍體積。查對乙醇比重表得知醇百分比後x2，才得真正檢品含乙醇百分比。,24,蒸餾瓶體積約取樣的24倍大於蒸餾過程中，若發生泡沫以致影響操作時，可擇下列方法之一處理檢液。加入磷酸、硫酸或鞣酸使其成酸性。加入稍為過量之氯化鈣溶液。加入少量石蠟、蜂蠟或矽油。於蒸餾過程中，如發生爆沸現象時，可擇下列方法之一處理之：加入鎂乳使其成鹼性。於蒸餾瓶中加少許碳化矽、浮石或玻璃小珠。,注意,25,檢品中含有下列物質時，須先作適當處理 揮發性酸or鹼：於檢品中加入稀硫酸or氫氧化鈉試液後，再行蒸餾。甘油：於檢品中，加入足量之水，使蒸餾後之殘留液中，所含之水不少於50%。碘：檢品先以
17、鋅粉還原或以適量之硫代硫酸鈉溶液，使其褪色後，再加入氫氧化鈉試液數滴，再行蒸餾。其他揮發性物質：如揮發油、氯仿、乙醚、樟腦等，須以石油本清進行抽取，方法詳見藥典說明,特殊處理,26,折光率(Refractive Index),折光率了可以用於藥物之鑑別及所含雜質之檢出外，亦可用於含量測定，蔗糖、酒精皆常用此法測其含量。,27,光線經由第一介質進入密度不同之第二介質時，因速度之改變而產生光之折射現象。一物質之折光率(n)，通常係指光線在空氣中之速度與在該物質中速度之比而言。亦等於光線入射角(i)之正弦與其折射角(r)正弦之比。,原理,n=Vair/VM=Sin i/Sin r,法線(Normal
18、),i,r,空氣,介質,入射角(angle of incidence,i)折射角(angle of refraction,r),90,臨界光線,28,折射角會隨著入射角之增加而增加，當入射角i趨近於90時，其折射角r會達最大值，此角度又稱為臨界角(critical angle,rc)n=N sin r/sin i，其中n=化合物之折光率，N=稜鏡之折光率，由於N為常數，且sin 90=1，因此可由rc的測定估計化合物之折光率：n=N sin rc折光率因光源波長、測定時之溫度不同而異，藥典規定以25為標準溫度(正文中亦有採用20以量測者)，以鈉光之D線（589.0 nm及589.6nm）為光源
19、來測定，故以 代表。溫度上升折光率下降；壓力增加折光率變大,29,阿培氏折射計(Abbe Refractometer),易操作、sample size小可測折射率範圍大(1.3000-1.7000)儀器須以水校正(1.3325，25C)光源不一定要用鈉光，如用日光須以compensating prism校正，使之成為相當於鈉光的之光源,Diffusing prism,Compensating prism,Refracting prism,刻度盤,可動臂,30,各單色光的振動方向是四面八方無固定方向，但若讓它經過 Nicol prism(方解石)之後，透出之光的電場向量振動方向只剩下在單一平面上
20、的方向與前進軸垂直，此光稱為平面偏光(plane-polarized light)，又稱為直線偏光，中華藥典稱之為偏極光。,旋光度測定(Specific Rotation),31,旋光度測定(Specific Rotation),多數有機化學物質或其溶液(如精油、生物鹼、醣類)能使偏極光之平面(plane of the polarized light)向左或向右旋轉，此種性質稱為該物質之旋光性。凡具有旋光性者稱為光學活性物質(optically active substance)向右旋轉者稱為右旋(dextrorotatory)，以”+”或d表示，向左旋轉者稱為左旋(levorotatory)
21、，以”-”或l表示物質的光學活性與其化學組成及濃度相關。其旋光性之強弱以度數表示之，稱為該物質之旋光度。在一定情況下，物質之比旋光度恆有一定，故可用以鑑別藥物之真偽純雜，或測定其含量。此外，旋光度之測定亦可作為藥物療效之指標。,32,比旋光度(Specific rotation),單位質量的物質所表現的旋光強度單色偏極光通過1dm液體時，其偏極面所被旋轉的角度液體之比旋光度溶液之比旋光度,(大部分於25C測定),(波長589.0及589.6 nm),33,例,溶液之比旋光公式為：；葡萄之比旋光為+53，今有一葡萄注射液，經用長為10 cm 之貯液管測得旋光為+5.3，則該注射液每毫升含葡萄（C
22、6H12O6）多少克？(A)10 克(B)1 克(C)0.1 克(D)0.01 克,34,例,為旋光測定公式，葡萄之比旋光為+53，今有一葡萄注射液濃為20.0%，經用長為10 cm 之貯液管測旋光，其旋光應為：(A)+21.2(B)+15.9(C)+10.6(D)+5.3,35,旋光計(Polarimeter),L:光源A:透鏡，使光線平行B:起偏鏡(polarizing prism)，使光線平面偏極化C:半影裝置O:儲液管，含待測檢品D:檢偏鏡(analyzer prism)E,F:望遠鏡，觀測視野明暗,構造,石英,36,S:位於末端之透鏡，直接對準光源P:起偏鏡 L:控制桿，旋轉時可改變
23、半影角A:檢偏鏡O:儲液管，位於中央，有一可掀式蓋子，以比免外界光線干擾C:放大游標刻度讀數之目鏡F:具接目鏡之望遠鏡，觀察視野K:刻度盤(graduated disk)，與檢偏鏡及通過固定游標的望遠鏡一起旋轉N:位於刻度圈上的固定游標(fixed vernier),旋光計(Polarimeter),旋光計儲液管,37,旋光計之精確度至少應達0.02，以能達0.01 者為佳。旋光計之貯液管有一定之長度，普通所用者為 200mm及100mm二種。須先測定在規定溫度下儀器之零點。如檢品係液體則取空貯液管校正其零點。若為固體，則取其溶媒以校定之。取檢液在規定溫度下，滿置貯液管內，於暗室中，用鈉燈為光
24、源，觀察其旋光度。至少測定五次，求其平均值。,38,葡萄糖注射液測定法,精確量取相當於葡萄糖2.5g 之本品，置100-mL 容量瓶中加氨試液0.2mL，用水稀釋至容量，混勻。靜置30分鐘將溶液置於200-mm 貯液管，於25C 測定其旋光度測得之度數乘以1.0425 即得所取檢品所含C6H12O6 H2O 之g 數。-glucose(36%)-glucose(64%)-glucose之；-glucose之 加氨試液的目的為促使變旋作用(mutarotation)產生，使-與-glucose達到平衡。變旋為一種物質之旋光度隨時間變化之現象。,39,pH 測定(pH measurement),溶
25、液之pH值為其所含氫離子濃度（以每L溶液所含氫離子之g數表示）倒數之普通對數，用以表示該溶液之酸鹼度。通常用電位測定法測定之，僅欲求得近似值時，則可應用指示劑或試紙以比色法測定之。,40,通常以檢液10mL加指示劑溶液0.10.2mL為宜。如檢液呈混濁或微有顏色，以致影響比色時，可於檢液試管前置一盛水之試管，而於緩衝液試管前置一盛檢液之試管，分別透視各組試管比較之。,比色法,41,依據電位平衡原理，運用電位測定計，以一標準電極reference electrode（通常為甘汞電極）及一指示電極indicator electrode（通常為玻璃電極），浸於檢液中，測定電位差，以決定其pH值。測定
26、pH值之電位計稱pH meter。測定時除正文另有規定外，於252為之，且校正用緩衝液之pH值要涵蓋預測檢液之pH值。所有應用於pH值測定法之水，包括標準緩衝溶液及檢品溶液，皆不得含有二氧化碳。待測溶液之pH值大於9時，需使用玻璃電極，因其很少造成鹼性誤差(alkali error)標準緩衝溶液之 pH值會隨溫度變化而改變,電位法,42,飽和甘汞電極(saturated calomel electrode/SCE)之保護性內管或內部成份含有持久電荷之甘汞(Hg2Cl2)及汞，外部含有飽和氯化鉀KCl溶液(電解質溶液)，並藉下端之liquid junction維持電極與待測溶液間之電解質接觸玻璃
27、電極(glass electrode)由約含0.1N HCl之外部玻璃管及銀-氯化銀之封閉內部所組成,Ag,AgCl|HCl(0.1N)|glass membrane|H+(test solution)KCl|Hg2Cl2,Hg,pH meter 之電池組可如下表示：,Liquid junction,43,E1:介於內部成分及標準溶液之電位E2:介於標準溶液及玻璃模內面之電位E3:介於pH-sensitive glass bulb外面及檢液間之電位；唯一受檢液中氫離子濃度或pH值改變之電位E4:介於電解質及檢液之liquid junction電位E5:電解質溶液中內部成分所產生之電位,標準電極
28、,玻璃電極,44,有關黏測定之述何者錯誤？(A)運動黏計算公式V=Kt，K值是以黏計的口徑求得(B)運動黏常用單位為厘斯(C)運動黏為其絕對黏除以該液體同溫時之密之商(D)V=Kt 式中之t 是指液體於黏計中液面下一定距所需秒,有關沸點測定之述，下何者錯誤？(A)測定時大氣壓是760 mmHg，則要以每差2.7 mmHg修正1(B)0.00015N（Tt）公式是用於出汞柱之校正(C)藥典中分為二法，主要是上、下限沸點差距的因素(D)上限沸點又稱為乾涸點,45,熔點測定時，下何者用於做傳熱液（Bath fluid）？(A)Glacial acetic acid(B)Light liquid pa
29、raffin(C)Silicone oil(D)Water,下何者才是檢測化合物旋光性用的光？(A)單色偏極光(B)只要是偏極光即可(C)有顏色的偏極光(D)一般光線的偏極光即可,下列有關旋光度測定法的敘述，何者錯誤？(A)通常光源為鈉燈(B)操作時，須以葡萄糖水溶液歸零校正(C)一般以測定至少5次之平均值為旋光度(D)溫度必須控制,46,下有關旋光測定之敘述，何者錯誤？(A)旋光方向以及分別表示左旋及右旋(B)旋光可用於鑑別光學活性藥物之真偽純雜，所用旋光計之精確至少應達0.02(C)旋光計之貯液管一般採用100 mm(D)旋光計一般以鈉光之D 線（the D line of sodium）
30、為光源,測定一光學活性物質之旋光時，下何者並非其影響因素？(A)時間(B)溫(C)濃(D)光源之波長,血中酒精含測定的方法，包括：(A)蒸餾法(B)氣相層析法(C)酵素法(D)比重法,47,一般pH值測定儀之標準電極指示電極為何種電極?玻璃電極甘汞電極 玻璃電極汞電極(C)白金電極甘汞電極(D)甘汞電極玻璃電極,在測定氫離子濃度時，常選用的參考電極(Reference electrode)為飽和甘汞電極，其內不含下列哪種成分?(A)氯化汞(B)氯化亞汞(C)氯化鉀(D)水銀,下列有關折光特性之敘述何者正確?不同物質之折光率恆不相同折光率只能用以定性及定純度，無法用以定量光線折射的多寡及方向與密度無關不同溫度下同一物質之折光率恆不變,48,以下有關阿培氏折射計之敘述，何者錯誤？(A)於操作，使用檢品小(B)使用鈉燈或白色光為光源(C)操作前需以1%葡萄溶液校正(D)測定時溫需維持恆定,旋光度計由幾個重要組件構成，下列相關組件的敘述何者正確？(A)光源採用鈉光的D線，才不會看見五顏六色的彩光(B)儲液管的長度以cm計算(C)半陰影裝置使用石英薄片(D)起偏鏡與檢偏鏡結構與材質均不相同，放置在同一光路上,溶液比旋光（Specific rotation）的大小，隨下何者而變化？(A)溶液之酸鹼(B)溫(C)使用光之波長(D)分析物構造,
