卡尔费休水分测定仪在药品检测中的应用
赛伦仪器 / 2021-03-03
随着科学研究的发展和生产技术的进步，水分的定量分析已被列为药品检验的基本项目之一，作为药品一项重要的质量指标。一般情况下，药品中水分的含量异常会严重地影响药品的质量和疗效。特别是抗生素类药品中所含水分过高会严重影响其稳定性、理化性状、及有效期和使用效果, 甚至于服用这些药品会严重危害广大人民群众的身体健康和生命安全。因此，对药品的水分进行检查并严格控制其限度非常重要。
以前，人们普遍采用加热干燥法（即干燥失重法）检查药品中的水分，此种方法不但繁琐、费时、系统误差大，而且遇热不稳定的药品不能适用于此方法，故不能满足现代药品检验的需要。1935年，Karl Fischer发现了一种用滴定法测定含水量从1ppm到100%的样品的方法（卡尔·费休氏水分测定法）。该法以甲醇为介质，以卡尔费休液为滴定液进行样品水分测定的一种方法。此方法测定水分含量的用途广泛、操作简单、准确度高、重复性好，能够最大限度的保证分析结果的准确性。而且该方法滴定时间短，一般情况下测定一个样品仅需2到6分钟，尤其适用于遇热易被破坏的药品。中国、英国、美国、日本四国药典均收载了卡尔·费休氏水分测定法（容量滴定法和库仑滴定法），现在已成为国际上通用的经典水分测定法。
一．卡尔费休水分测定法基本原理
卡尔·费休氏水分测定法是根据碘和二氧化硫在吡啶和甲醇溶液中能与水起定量反应的一种非水溶液中氧化还原滴定法，其滴定的基本原理是仪器的电解池中的卡尔费休试剂达到平衡时注入含水的样品，水参与碘、二氧化硫的氧化还原反应，在吡啶和甲醇存在的情况下，生成氢碘酸吡啶和甲基硫酸吡啶，消耗了的碘在阳极电解产生，从而使氧化还原反应不断进行，直至水分全部耗尽为止，依据法拉第电解定律，电解产生碘是同电解时耗用的电量成正比例关系的，其化学反应方程式如下：
①H2O+I2+SO2+3C5H5N→2C5H5N·HI+C5H5N·SO3（不稳定）
②C5H5N·SO3+CH3OH→C5H5N·HSO4CH3（稳定）
卡尔费休试剂中含有分子碘而呈深褐色,当含有水的试剂或样品加入后,由于化学反应,生成甲基硫酸吡啶(C5H5N·HSO4CH3)而使溶液变成黄色,可用目测法判断终点（即由浅黄色变成橙色）。或用“永停滴定法”来指示卡氏反应的终点，其原理为：在反应溶液中插入双铂电极，在两电极之间加上一固定的电压，若溶剂中有水存在时，则溶液中不会有电对存在，溶液不导电；当反应到达终点时，溶液中存在I2和I-电对，在电解过程中,电极反应如下:
阳极:
2I--2e→I2
阴极:
① I2+2e→2I-
② 2H++2e→H2
因此，溶液的导电性会突然增大，在设有外加电压的双铂电极之间的电流值突然增大，并且稳定在我们事先设定一个阈值上面，即可判断到了滴定终点，仪器便会自动停止滴定，从而通过消耗卡尔费休试剂的体积计算出样品的含水量。
二．卡尔·费休氏水分测定法的分类及应用范围
卡尔·费休氏水分测定法可适用多种有机物和无机物中的水分测定，由于各种化合物性质的差异, 可分为直接容量滴定法和间接容量滴定法（回滴定法）两类。但在药品检验中经常使用直接容量滴定法对水分含量进行测定，比较典型的药品有以下几类：
1 胶囊制剂
阿奇霉素胶囊、头孢拉丁胶囊、头孢氨苄胶囊、头孢羟氨苄胶囊、阿莫西林胶囊等；
2 注射用粉针剂
注射用头孢噻肟钠、注射用头孢唑林钠、注射用头孢哌酮钠舒巴坦钠、注射用头孢拉丁等；
3 片剂阿莫西林分散片等；
4 原料药。
三．关于卡尔费休试剂
卡尔费休试剂主要按组元分为单组元，双组元和混合型、对瓶卡尔费休试剂。《中国药典》（2005年版）收载了单组元卡尔费休试剂的制备与标定方法，这也是经典的容量法卡尔费休试剂制备方法。（1）配制 称取碘(置硫酸干燥器内48小时以上)110g，置干燥的具塞锥形瓶中，加无水吡啶160ml,注意冷却，振摇至碘全部溶解后，加无水甲醇300ml，称定重量，将锥形瓶置冰浴中冷却，在避免空气中水分侵入的条件下，通入干燥的二氧化硫至重量增加72g，再加无水甲醇使成1000ml，密塞，摇匀，在暗处放置24小时。本液应遮光，密封，置阴凉干燥处保存。临用前应标定浓度。(2) 标定用卡尔·费休氏水分测定仪直接标定；或取干燥的具塞玻瓶，精密称入重蒸馏水约30mg，加无水甲醇2～5ml，用本液滴定至溶液由浅黄色变为红棕色，或用永停滴定法（附录Ⅶ A）指示终点；另作空白试验，按下式计算：
WF＝A－B式中F为每1ml费休氏试液相当于水的重量（mg）；W为称取重蒸馏水的重量（mg）；A为滴定所消耗费休氏试液的体积（ml）；B为空白所消耗费休氏试液的体积（ml）。由于该方法制备试剂使用的有机碱是有恶臭气味和毒性较大的吡啶，它会对试验者的身体健康造成危害并且严重污染实验室的环境。1984年E.Scholz发现了一种用咪唑取代吡啶的新的卡尔费休试剂。这种试剂不仅代替了有毒、有刺激性气味的吡啶,并且它使反应速度更快,滴定结果更准确。多数厂家现在生产的卡尔·费休氏试剂有两种：安全型无吡啶型和含吡啶型的试剂，其滴定度多为3~5。
