第二节　物理常数测定

物理常数是表示药物物理性质的特征常数，在一定条件下是一个定值，各种药物因分子结构以及聚集状态不同，反映出的物理常数不同。物理常数包括相对密度、馏程、熔点、凝点、比旋度、折光率、黏度、吸收系数、碘值、皂化值和酸值等；其测定结果不仅对药物具有鉴别意义，也可反映药物的纯度，是评价药物质量的主要指标之一。本节只重点介绍相对密度（比重瓶法）、熔点、比旋度、折光率的测定方法及在药物检验中的应用。药物物理常数的测定方法实例见表3-3。

一、 相对密度

1. 简述

相对密度系指在相同的特定条件（如温度、压力）下，某物质的密度与参考物质的密度之比，通常用来表示。除另有规定外，温度为20℃，参考物质为水，即。

纯物质的相对密度在特定的条件下为不变的常数。但如物质的纯度不够，则其相对密度的测定值会随着纯度的变化而改变。因此，测定药品的相对密度，可用以检查药品的纯杂程度。

《中国药典》规定液体药物的相对密度，一般用比重瓶法进行测定；易挥发液体药物的相对密度，可用韦氏比重秤法进行测定。现主要介绍比重瓶法。

用比重瓶测定时的环境（指比重瓶和天平的放置环境）温度应略低于20℃或各品种项下规定的温度。

2. 测定方法

（1）比重瓶重量的测定　取比重瓶（图3-1或图3-2）洗净并干燥，带塞精密称定，得比重瓶重为m₁。

（2）供试品重量的测定　取上述已称定重量的比重瓶，装满供试品（温度应低于20℃或各品种项下规定的温度，瓶中应无气泡），置20℃（或各品种项下规定的温度）的水浴中，放置10～20min，装上温度计或小心插入中心有毛细孔的瓶塞，使过多的液体从塞孔溢出，用滤纸将瓶塞顶端擦干，然后将比重瓶从水浴中取出，再用滤纸擦干瓶壁外的水，并迅速精密称定得供试品与比重瓶重为m₂，则供试品重量为m₂-m₁。

（3）水重量的测定　将比重瓶中供试品倾去，洗净，以新沸并冷却至约20℃的水代替供试品同法操作，精密称定重量得水与比重瓶重为m₃，则水重量为m₃-m₁。

（4）结果计算

供试品的相对密度=

式中，m₁为比重瓶重量，g；m₂为比重瓶与供试品重量，g；m₃为比重瓶与水重量，g。

（5）结果判断　如果相对密度的计算结果在规定的范围内，则该项检查判为“符合规定”。　

3. 注意事项

① 供试品及水装瓶时，应小心沿瓶倒入，避免产生气泡；如有气泡，应稍放置待气泡消失后再调温称重。

② 比重瓶从水浴中取出时，应用手指拿瓶颈，以免液体受手温膨胀外溢。

③ 当室温高于20℃时，往往在称重时有水蒸气冷凝于比重瓶外壁，故应快速称重，否则影响测量的准确性。

④ 供试品如为油类，倾出供试品后应用乙醚或石油醚冲洗数次，将油洗净，再以醇和水先后冲洗，用蒸馏水冲洗干净后，方能测水的重量。

⑤ 比重瓶的规格有5ml、10ml、25ml、50ml，可根据供试品的量多少选择比重瓶，一般常用10ml、25ml的比重瓶。

【实例3-1】　大豆油的相对密度测定

相对密度　本品的相对密度（通则0601）应为0.916～0.922。

室温：19℃　　　　　　　　 　　相对湿度：48%

天平型号：AL104（C0803）　　　 测定温度：20℃

　　　　　　　　　 　（1）　　　　　（2）

空比重瓶重/g　　 　　10.2895　　　　10.3208

供试品及比重瓶重/g　 19.4519 　　　19.4996

水及比重瓶重/g　 　　20.2703　 　　20.3087

结果计算：

（1）相对密度==0.9180

（2）相对密度==0.9190

平均：0.9185 0.918

结果判断：本品的相对密度符合规定（规定：0.916～0.922）。

二、 熔点

1. 简述

熔点系指一种物质按规定的方法测定，由固相熔化成液相时的温度，或熔融同时分解的温度，或在熔化时自初熔至全熔经历的一段温度（熔程）。

某些药物具有一定的熔点，测定熔点可以鉴别或检查药物的纯杂程度。根据被测物质的性质不同，《中国药典》（2015年版二部）列有3种不同的测定方法：第一法测定易粉碎的固体药物；第二法测定不易粉碎的固体药物（脂肪、脂肪酸、石蜡、羊毛脂等）；第三法测定凡士林或其他类似物质。

各品种项下未注明时，均系指第一法。现主要介绍第一法。

2. 测定方法

（1）温度计的校正　常用测定多种化学纯品的熔点，以校正温度计。纯化学药品的熔点恒定，熔距极短。熔点标准品（见表3-4）由中国食品药品检定研究院分发，供校正温度计用。测定熔点各3次，3次结果之间不得超过0.2℃，取其平均值，以其熔点温度为横坐标，温度应校正数为纵坐标，绘制温度计校正曲线，该温度计的校正值即由此曲线查得。亦可用已知熔点的标准品与供试品同时测定，以校正温度计的误差。

熔点标准品在使用前应先在研钵中研细，偶氮苯、香草醛及乙酰苯胺应置五氧化二磷干燥器中干燥，非那西丁、磺胺、磺胺二甲嘧啶、双氰胺、糖精、咖啡因及酚酞应置105℃干燥，干燥后避光存放在专用的五氧化二磷干燥器中，必要时可在临用前再干燥。

（2）供试品的测定

① 传温液加热法

A.取供试品研成粉末，除另有规定外，应按各品种项下干燥失重条件进行干燥。如该药物不检查干燥失重，熔点范围低限在135℃以上的，受热不分解的供试品，可采用105℃干燥；熔点在135℃以下或受热分解的供试品，可在五氧化二磷干燥器中干燥过夜或用其他适宜干燥方法如恒温减压干燥。

B.分取适量供试品，置毛细管中，轻击管壁再借助长短适宜（约60cm）的洁净玻璃管，垂直放在表面皿或其他适宜的硬质物体上，将毛细管自上口放入，使自由落下，反复数次，使粉末集结管底，装入供试品的高度为3mm。

C.将温度计放入盛装传温液的容器中，温度计汞球部的底端与容器底部距2.5cm以上。

D.加入传温液以使传温液受热后的液面在温度计的分浸线处。

E.将传温液加热，待温度上升至规定的熔点低限尚低约10℃时，将装有供试品的毛细管浸入传温液，贴附在温度计上（可用橡皮圈或毛细管夹固定），位置须使毛细管的内容物部分适在温度计汞球中部。

F.继续加热，调节升温速率为每分钟上升1.0～1.5℃（测定熔融同时分解的供试品时，则为2.5～3.0℃），加热时须不断搅拌使传温液温度保持均匀。供试品在毛细管内开始局部液化出现明显液滴时的温度，作为初熔温度；供试品全部液化时的温度，作为全熔温度。记录供试品初熔温度和全熔温度，重复测定3次，取平均值，即得。

G.熔融同时分解是指某一种药物在一定温度产生气泡、变色等现象。测定熔融同时分解的供试品时，方法如上述，但调节升温速率使每分钟上升2.5～3.0℃；供试品开始局部液化时（或开始产生气泡时）的温度作为初熔温度；供试品固相消失全部液化时的温度作为全熔温度。遇有固相消失不明显时，应以供试品分解物开始膨胀上升时的温度作为全熔温度。某些供试品无法分辨其初熔、全熔时，可以其发生突变时的温度作为熔点。

H.结果判断。初熔及全熔时的温度应估计读数到0.1℃，取其平均值，并加上温度计的校正值。测定结果的数据应按个位数的0.5单位修约，即0.1～0.2℃舍去，0.3～0.7℃修约为0.5℃，0.8～0.9℃进为1℃，并以修约后的数据报告。

经修约后的结果在该药品“熔点”项下规定的范围以内时，判为“符合规定”。

② 电热块空气加热法。电热块空气加热法系采用自动熔点仪的熔点测定法。自动熔点仪有两种测光方式：一种是透射光方式，另一种是反射光方式。某些仪器兼具两种测光方式。大部分自动熔点仪可置多根毛细管同时测定。

A.分取经干燥处理（同A法）的供试品适量，置熔点测定用毛细管（同A法）中；将自动熔点仪加热块加热至较规定的熔点低限约低10℃时，将装有供试品的毛细管插入加热块中，继续加热，调节升温速率为每分钟上升1.0～1.5℃，重复测定3 次，取其平均值，即得。

B.测定熔融同时分解的供试品时，方法如上述，但调节升温速率使每分钟上升2.5～3.0℃。

C.遇有色粉末、熔融同时分解、固相消失不明显，且生成分解物导致体积膨胀或含结晶水（或结晶溶剂）的供试品时，可适当调整仪器参数，提高判断熔点变化的准确性。当透射和反射测光方式受干扰明显时，可允许目视观察熔点变化；通过摄像系统记录熔化过程并进行追溯评估，必要时，测定结果的准确性需经A 法验证。

D.自动熔点仪的温度示值要定期采用熔点标准品进行校正。必要时，供试品测定应随行采用标准品校正。

E.若对B 法测定结果持有异议，应以A法测定结果为准。

3. 注意事项

① 传温液的升温速度，毛细管的洁净与否，内径和壁厚以及供试品装入毛细管的高度及其紧密程度，均可影响测定结果。

② 测定熔点过程中遇有“发毛”、“收缩”、“软化”及“出汗”等变化过程，均不作初熔判断。

“发毛”指内容物受热后膨胀发松，物面不平的现象。

“收缩”指内容物在“发毛”以后，向中心聚集紧缩的现象。

“软化”指内容物在“收缩”同时或在收缩以后变软而形成软柱状的现象。

“出汗”指内容物在“发毛”、“收缩”及“软化”而形成软柱状物的同时，管壁上有时出现细微液点，软柱状尚未液化的现象。

③ 传温液。熔点在80℃以下者，用水；熔点在80℃以上者，用硅油或液体石蜡。

【实例3-2】　水杨酸的熔点测定

熔点　本品的熔点（通则0612）应为158～161℃（《中国药典》2015年版）。

升温速率：1.2℃/min　　　　　校正值：0.0℃

初熔温度：第1次158.5℃ 　　　全熔温度：第1次160.7℃

　　　　　第2次158.4℃　　　 第2次160.5℃

　　　　　第3次158.5℃　　　 第3次160.6℃

　　　　　平均值158.5℃　　　平均值160.6℃

熔点测定值：158.5～160.5℃

结果判断：本品的熔点符合规定（规定：158～161℃）。

三、 比旋度

1. 简述

旋光度测定法是利用平面偏振光通过某些含有光学活性的化合物的液体或溶液时，能引起旋光现象，使偏振光的平面向左或向右旋转。旋转的度数，称为旋光度。使偏振光向右旋转者（顺时针方向）称为右旋物质，常以“+”号表示；使偏振光向左旋转者（反时针方向）称为左旋物质，常以“-”号表示。

当偏振光通过光路长1dm，每1ml中含有旋光性物质1g的溶液，在一定波长与温度下测得的旋光度称为比旋度。除另有规定外，《中国药典》规定用钠光谱的D线（589.3nm）测定旋光度，测定管长度为1dm（如使用其他管长，应进行换算），测定温度为20℃。比旋度是物质的物理常数，因此可用于鉴别或检查某些药物的光学活性药品的纯杂程度。由于旋光度在一定条件下与浓度呈线性关系，故还可以用来测定光学活性药品的含量。

2. 测定方法

（1）零点的校正　将测定管用供试品所用溶剂冲洗数次，缓缓注入适量溶剂，排尽气泡，小心盖上玻璃片、橡皮圈和螺旋盖，擦干，置于旋光计样品室中，校正零点或测定停点，反复操作3次，取其平均值为空白值。

（2）供试液的测定　按该品种项下规定的方法配制供试品溶液，调节溶液至规定的温度±0.5℃，将测定管用供试液冲洗数次，缓缓注入供试液适量，注意勿使产生气泡，同校正零点时的操作，置于旋光计样品室中检测读数，即得供试液的旋光度。反复操作3次，取其平均值，按下列公式计算，即得供试品的比旋度。

（3）结果计算

液体样品　　　　　　　　

固体样品　　　　　　　　

式中，[α]为比旋度；D为钠光谱的D线；t为测定时温度，℃；L为旋光管的长度，dm；d为液体的相对密度；α为测得的旋光度；C为每100ml溶液中含有被测物质的重量（按干燥品或无水物计算），g。

（4）结果判断　如果比旋度计算结果在规定的范围内，则该项检查判为“符合规定”。

3. 注意事项

① 测定旋光度时，用读数至0.01°并经过检定的旋光计。可用标准石英旋光管进行检定，其读数误差应符合规定。

② 每次测定前应以溶剂做空白校正，测定后再校正一次，以确定在测定时零点有无变动，如第二次校正时，发现零点有变动，则应重新测定旋光度。

③ 供试的液体或固体物质的溶液应充分溶解，供试液应澄清。混浊或含有混悬的小颗粒的应过滤后再测定。

④ 测定管上的橡皮圈注意经常更换，老化后易漏溶液，在测定时注意测定管中不应有气泡，否则影响测定的准确度。

⑤ 当已知供试品具有外消旋作用或旋光转化现象，则应相应地采取措施，对样品制备的时间以及将溶液装入旋光管的间隔测定时间进行规定。

【实例3-3】　氯霉素的比旋度测定

比旋度　取本品，精密称定，加无水乙醇溶解并稀释成每1ml中含50mg的溶液，依法测定（通则0621），比旋度应为+18.5°～+21.5°（《中国药典》2015年版）。

实验数据：精密称取经干燥的氯霉素5.4592g，置100ml容量瓶中，加无水乙醇溶解并稀释至刻度。用2dm测定管于20℃测得旋光度为+2.3°。

结果判断：本品的比旋度符合规定（规定：+18.5°～+21.5°）。

四、 折光率

1. 简述

光线自一种透明介质进入另一透明介质时，由于两种介质的密度不同，光的传播速度就不同，其进行方向就会发生改变，即发生折射现象。一般折光率系指光线在空气中进行的速度与在供试品中进行速度的比值。根据折射定律，折光率n是光线入射角的正弦与折射角的正弦的比值，即：

n=

式中，n为折光率；sini为入射角的正弦；sinr为折射角的正弦；V₁、V₂分别为光在两种介质中的速度。

当光线从光疏介质进入光密介质，它的入射角接近或等于90°时，折射角就达到最高限度，此时的折射角称为临界角r_c，而此时的折射率应为：

n=

由此可见，只测定临界角r_c一个值，即可求出折光率。若由介质1照入的光为散射光，则在介质2一边小于临界角范围内有光亮，大于临界角范围内则黑暗无光，测得明暗交界处的角度即为临界角。

同一物质的折光率与测定时的温度及光线波长有关。一般情况是波长越短折光率越大，温度升高折光率变小，通常以20℃为标准温度，以黄色钠光D线为标准光源（以D表示，波长589.3nm），如用阿培折光计，可用白光光源，所得折光率用符号表示。测定用的折光计须能读数至0.0001，测定范围为1.3～1.7，如用阿培折光计或与其相当的仪器，测定时应调节温度在20℃±0.5℃（或各品种项下规定的温度）。测定折光率可以区别不同油类或检查某些药物的纯杂程度。

2. 测定方法

（1）测定操作　测定时将仪器置于有充足光线的平台上，但不可受日光直射，并装上温度计，置20℃恒温室中至少1h，或连接20℃恒温水浴至少30min，以保持稳定的温度，然后使折射棱镜上透光处朝向光源，将镜筒拉向观察者，使成一适当倾斜度，对准反射镜，使视野内光线最明亮为止。

（2）折光计的校正　测定前，折光计读数应用校正用棱镜或水进行校正，水的折光率20℃时为1.3330，25℃时为1.3325，40℃时为1.3305。

① 用纯水校正。将折射仪下棱镜拉开，用丙酮洗净，擦干，然后在下棱镜滴上一滴纯水，合上棱镜锁紧，转动反光镜，使目镜视野明亮，旋转手轮，使调节刻度标尺的读数在水的折光率附近，然后转动色散调节手轮，使虹彩色散消除，至视野的明暗分界线恰好移至十字交叉之交点上为止。

② 用校正用棱镜校正。将仪器置于上述（1）项所述环境中，对折射棱镜的抛光面加1～2滴溴萘，再贴在校正用棱镜的抛光面上，然后按上述（2）①项操作。

当读数值与水或校正用棱镜规定值一致时，则不必校正，否则将折光率读数调到规定值，再用螺丝刀微微旋转镜筒旁小方孔内的螺丝，带动物镜偏摆，直至明暗分界线恰好移到至十字交叉点上为止。

（3）供试品的测定　将仪器置于上述（1）项所述环境中，通入循环水或在恒温室使棱镜的温度保持（20±0.5）℃。拉开棱镜，用棉球蘸取少量丙酮或乙醚将进光棱镜和折射棱镜揩净，再用擦镜纸擦干。滴入供试品，立即闭合棱镜。调节刻度调节手轮在镜筒内找到明暗交界线并与交叉线重合，若有虹彩则转动色散调节手轮使彩色渐渐消失，仅剩明暗清晰的分界线。重复测定3次，取其平均值，即为供试品的折光率（）。

（4）结果判断　如果折光率的测定结果在规定的范围内，则该项检查判为“符合规定”。

3. 注意事项

① 仪器必须置于有充足光线且干燥的房间，不可在有酸碱气的实验室中使用。

② 大多供试品的折光率受温度影响较大，一般是温度升高折光率降低，但不同物质升高或降低的值也不同，因此在测定时温度恒定至少半小时。

③ 上下棱镜必须清洁，勿用粗糙的纸或酸性乙醚擦拭棱镜，勿用折光计测试强酸性或强碱性供试品，或有腐蚀性的供试品。

④ 滴加供试品时注意棒或滴管不要触及棱镜，防止棱镜造成划痕。加入供试品的量要适中，使在棱镜上生成一均匀的薄层，同时勿使气泡进入样品，以免影响结果。

⑤ 读数时视野中的黑白交叉线必须明显，且明确地位于十字交叉线上，除调节色散调解旋钮外，还应调整下部反射镜或上棱镜透光处的光亮强度。

⑥ 测定挥发性液体时，可将上下棱镜关闭，将测定液沿棱镜进样孔流入，要随加随读，测固体样品或用校正用棱镜校正仪器时，只能将供试品或标准玻片置于测定棱镜上，而不能关闭上下棱镜。

⑦ 测定结束时，必须用能溶解供试品的试剂如水、乙醇或乙醚将上下棱镜擦拭干净，晾干，放入仪器箱内，并放入硅胶防潮。

举例　二甲基硅油的运动黏度测定

检品名称　二甲基硅油

黏度计　平氏黏度计（编号2，内径为2mm，K=1.025mm²/s²）

温度　25℃

流出时间（t）　　　　　　（1）　　　　　　　　（2）

　　　　　　　　　　　　612.3 　　　　　　　　614.2

　　　　　　　　　　　　612.8 　　　　　　　　615.1

　　　　　　　　　　　　613.5 　　　　　　　　613.4

　　 　　　　　　　平均612.9　　 　　　　平均614.2

两份平均值==613.6（s）

计算　　　　运动黏度=Kt=1.025×613.6=628.9（mm²/s）

式中K为用已知黏度的标准液测得的黏度计常数（mm²/s²），t为测得的平均流出时间。

结果判断　符合规定（规定为500～1000mm²/s）。