王雪云
實驗室自配溶液是藥品檢驗過程中的重要組成部分,按照嚴格的操作規(guī)程和嚴謹?shù)臉藴?,科學(xué)配制和使用實驗要求的溶液是保證實驗順利進行的重要環(huán)節(jié)。
藥品檢驗實驗室的自配溶液主要是指按照《中華人民共和國藥典》2020版四部規(guī)定配制的滴定液、指示液、試液、緩沖液、用于限量檢查項目中的標準溶液等,實驗常用的相應(yīng)濃度的一般溶液,如1 mol/L的HCL溶液、3 mol/L的飽和KCL溶液、調(diào)節(jié)液相色譜流動相pH的不同濃度酸、堿溶液等。本研究就影響自配溶液有效性的因素進行分析,并給出建議。
化學(xué)試劑是進行化學(xué)研究、成分分析的相對標準物質(zhì),是化學(xué)實驗課程重要的消耗性物資,廣泛用于物質(zhì)的合成、分離、定性和定量分析[1]。合格的化學(xué)試劑是保證自配溶液有效性的前提,是保證實驗結(jié)果準確性和可靠性的重要因素,使用合格的化學(xué)試劑不會造成重復(fù)實驗,相應(yīng)地能減少廢棄物的排放。
《中華人民共和國藥典》2020版四部通則目次8000中收載試驗用的化學(xué)試劑共622種,藥品實驗室常用的約有200多種化學(xué)試劑。在現(xiàn)行的化學(xué)試劑包裝及標志GB15346-2012上,對于個別化學(xué)試劑標簽有如下規(guī)定,“要求注明有效期的產(chǎn)品應(yīng)注明有效期”,而絕大部分化學(xué)試劑并未按規(guī)定標明有效期,這與化學(xué)試劑的保質(zhì)期受多方面因素影響有關(guān);但主要是因其性質(zhì)和應(yīng)用而變化的。因此化學(xué)試劑要在妥善保存之下,再結(jié)合工作的實際情況判斷試劑是否出現(xiàn)變質(zhì)、能否繼續(xù)使用或是否可以通過采取適當(dāng)措施提純使用[2]。
促使化學(xué)試劑變質(zhì)的主要因素為氧化、吸收二氧化碳、溫度、光照、濕度等,可使化學(xué)試劑發(fā)生潮解、風(fēng)化、揮發(fā)、升華、氧化、還原、分解、變色、聚合、析晶、凝固等變化。
與空氣接觸易被氧化的化學(xué)試劑:氯化亞錫、亞鐵鹽、亞硫酸鉀(鈉)、碘化鉀、硫化銨等[3],其屬于藥典中收載的無機試劑帶“亞”字的化合物和某些含低價離子的化合物;活潑金屬和非金屬,如金屬Na(K)、白磷、鹵族元素等;有機試劑中具有強還原性的化合物如苯酚等,其易被氧化,導(dǎo)致失去或降低還原作用。
一般是強堿性試劑NaOH(KOH)和部分氧化物(CaO、Na2O)、過氧化物(Na2O2)等,易吸收CO2變成碳酸鹽,造成化學(xué)試劑變質(zhì)。
當(dāng)空氣中的水蒸氣含量太高時,一些易溶性化學(xué)試劑容易吸濕引起潮解造成其性狀發(fā)生改變,如NaOH、干燥劑(P2O5、無水CaCL2等)、硝酸鹽、碳酸鹽、有機試劑醋酸銨等;當(dāng)空氣過于干燥時,一些含結(jié)晶水的化學(xué)試劑會失去結(jié)晶水引起風(fēng)化,變?yōu)楦稍锏姆勰?、塊狀結(jié)晶等,造成質(zhì)量減少,比如Na2CO3?10H2O、Na2S2O3 ?5H2O、CuSO4?5H2O等。
溫度是加速化學(xué)試劑變質(zhì)的重要原因,溫度增高會使其揮發(fā)、升華、風(fēng)化加速等。一些強酸和單質(zhì)等易揮發(fā),如液溴、濃鹽酸、濃硝酸等;有機試劑中含碳原子數(shù)少的液態(tài)物質(zhì),如乙醇、乙醚、三氟乙酸、CCL4等;有些分子晶體容易升華,如I2和萘在溫度升高時,升華更快。化學(xué)試劑的揮發(fā)和升華都會污染實驗室空氣。溫度較低會改變一些化學(xué)試劑性狀,比如甲醛低溫時能發(fā)生聚合作用而生成多聚甲醛,呈現(xiàn)渾濁或析出沉淀,冰醋酸低溫析晶,二甲基亞砜低溫會凝固結(jié)冰等。
光能夠促使某些化學(xué)試劑或加速其發(fā)生分解、氧化、還原等化學(xué)變化,一些見光易分解的試劑,如H2O2、AgNO3、KMnO4、Na2S2O3?5H2O等[3],其中AgNO3見光極易分解還原析出黑色的金屬Ag,苯酚見光后在氧氣的作用下發(fā)生氧化反應(yīng)變成紅色等。
另外,除了未按要求貯存的原因外,不少實驗室因管理不完善,購進數(shù)量和使用量不一致、不及時檢查過期化學(xué)試劑等,造成不常用化學(xué)試劑積壓過多,一些不穩(wěn)定化學(xué)試劑因長時間保存,造成變質(zhì)。
個別實驗人員因工作繁忙、態(tài)度松懈等因素,在取用化學(xué)試劑時不嚴格按照操作規(guī)程操作,容易出現(xiàn)不規(guī)范操作,造成化學(xué)試劑中混進雜質(zhì),沾污試劑,導(dǎo)致純度下降。
比如取用固體試劑不用清潔藥勺、取用液體試劑直接用移液管或刻度吸管插入試劑瓶內(nèi)直接吸取、劑量過多再放回原瓶、多次取用試劑時不注意帶清潔手套或清潔手部、瓶蓋不注意倒放甚至混放等不良習(xí)慣,都可造成沾污試劑。
化學(xué)試劑在出現(xiàn)結(jié)塊、潮解、變色等情形時,依然按部就班取用試劑;不根據(jù)化學(xué)試劑的性質(zhì)采用合適材質(zhì)藥匙或隨意用稱量紙稱取用化學(xué)試劑;在研細試劑時不采用合適材質(zhì)的研缽等。比如:在配制鉻黑T指示劑時,因需要和NaCL混在一起研磨,而NaCL固體的純度較高,用一般材質(zhì)研缽不易研細,會有研缽的本體物質(zhì)混到試劑中,同樣配制滴定液研磨基準物質(zhì)時,因基準物質(zhì)純度較高,用一般材質(zhì)研缽也不合適。
2.2.1 計算出現(xiàn)差錯 在計算所取固體溶質(zhì)質(zhì)量時,不核實化學(xué)試劑是否帶有結(jié)晶水,對一些含結(jié)晶水的試劑,未將結(jié)晶水質(zhì)量計算在內(nèi)。比如醋酸鈉,無水的分子量是82.03,有水的是136.08,如果將無水的換算成有水的醋酸鈉,需加結(jié)晶水質(zhì)量。
對于液體試劑濃度之間的換算不正確,比如濃硫酸,密度為1.84 g/ml,有實驗人員在稀釋時,計算時按水的密度1.00 g/ml計算,這樣會造成濃硫酸取樣量增多,溶劑加入較少,勢必造成稀釋的硫酸濃度不準確。
2.2.2 對于難溶解的試劑不能正確操作 一些試劑在配制時很難溶解,如做檢查重金屬實驗時,要用到的硫代乙酰胺試液,在鑒別馬來酸氯苯那敏成分時,用到的枸櫞酸醋酐試液,實踐證明在配制硫代乙酰胺和枸櫞酸醋酐試液時,無論怎么振搖、攪拌、超聲都不能完全溶解,硫代乙酰胺試液在臨用前需在水浴中加熱后使用,枸櫞酸醋酐試液在用時也需水浴加熱。
如果在溶解試劑時,盲目采用升高溫度方式力求溶解,會改變試劑的性質(zhì),不能保證實驗效果。
2.2.3 不能熟練掌握步驟復(fù)雜試液的配制 比如淀粉指示液,藥典中具體配法是先取可溶性淀粉0.5 g,加水5 ml攪勻后,緩慢傾入100 ml沸水中[4]。淀粉加水?dāng)噭蜻@一操作,因加水量5 ml少,攪成的糊狀物也少,應(yīng)預(yù)留能將淀粉糊狀物充分倒入沸水中的適量水,約10 ml水即可,因此正確步驟配法為加水5 ml攪勻后,緩慢傾入90 ml沸水中,再用10 ml水將攪勻的糊狀物分次充分轉(zhuǎn)移到90 ml沸水中。
2.2.4 不注意基本細節(jié) 比如稀釋氫氧化鈉、濃硫酸、硝酸銨等放熱、吸熱明顯的試劑時,不注意在溶解過程中溫度降到或升到室溫時再定容。再如配制的滴定液必須澄清,必要時可濾過[5]。配制完溶液不按溶液性質(zhì)選擇合適顏色、材質(zhì)的容器盛放,不按溫濕度等要求貯存。
在使用自配溶液時,會出現(xiàn)插錯滴管、瓶塞放錯、瓶口久開,一些試劑瓶外不潔凈、標簽字體模糊,將無用的溶液隨意倒進垃圾桶或下水道等不規(guī)范行為,造成溶液沾污和濃度改變,不利于實驗,不利于環(huán)保。
《中華人民共和國藥典》四部收載的指示劑與試液,除了臨用現(xiàn)配的試液、指示液外,對二甲氨基苯甲醛試液、鉬酸銨硫酸試液、酸性氯化亞錫試液等7種試液有明確的使用期限,其他均為明確規(guī)定有效期。對于滴定液和緩沖液,《中華人民共和國藥典》明確規(guī)定了其的使用有效期限,在《中國藥品檢驗標準操作規(guī)范》2010年版中有滴定液使用期限的規(guī)定,實驗室管理體系文件中有對緩沖液使用期限的相關(guān)規(guī)定。這些自配溶液的有效期長短不一,短的當(dāng)天用完,長的可以保存6個月,其貯存條件不符合有關(guān)要求都會影響其有效期限。因此,對自配溶液配制后的監(jiān)測具有重要意義。比如,常用于絡(luò)合滴定金屬離子的指示劑二甲酚橙指示液,藥典規(guī)定臨用現(xiàn)配,在多次實踐中發(fā)現(xiàn)將二甲酚橙指示液處于冷藏環(huán)境下,3 d內(nèi)使用不會影響實驗結(jié)果。再如藥典收載鑒別維生素B6的氯亞氨基-2, 6二氯醌,配制時溶液顏色為微黃色,沒有規(guī)定具體貯存溫度,一般放在常溫下,事實證明,常溫下很容易使其顏色加深引起變色,影響實驗效果;而在冷藏環(huán)境下,其顏色在3個月內(nèi)基本不變,能夠保證實驗效果。
管理化學(xué)試劑是一項科學(xué)性、專業(yè)性較強的工作,管理應(yīng)從源頭入手,包括申購、驗收入庫、領(lǐng)取和貯存等環(huán)節(jié)都需要嚴格把控,配備具有相應(yīng)專業(yè)水平、管理水平和高度責(zé)任心的專職管理人員,尤其是要求試劑保管人員應(yīng)掌握化學(xué)試劑的性能、用途、保存期限、貯存條件等,并對其定期培訓(xùn)。
化學(xué)試劑種類繁多,大多數(shù)具有一定的毒性和危險性,應(yīng)根據(jù)化學(xué)性質(zhì)的不同,按國家標準或有關(guān)規(guī)定進行存放[6-8]。嚴格按照規(guī)定分類貯存在能調(diào)控溫濕度的房間內(nèi),并如實記錄溫濕度情況,保持清潔,藥品柜避免陽光直射及靠近暖氣等熱源[3]。根據(jù)影響化學(xué)試劑性質(zhì)的因素采取相應(yīng)的保管措施,如密封、避光、陰涼、低溫、除濕、沙箱、蠟封、水封等措施,防止變質(zhì);生化試劑性質(zhì)特殊,保存條件要求較高,一般需低溫、避光,也可單獨作為一類存放;另外對于特殊管理的易燃、易爆、易制毒、劇毒的危險化學(xué)試劑應(yīng)專柜保存,實行雙人雙鎖等保管制度,并詳細登記領(lǐng)用、使用記錄。
總之,在化學(xué)試劑保管與使用中,要按制度、規(guī)定執(zhí)行,各級管理部門應(yīng)加強監(jiān)督,真正做到確保安全[9]。
配備人員應(yīng)具有藥學(xué)及化學(xué)相關(guān)專業(yè)知識,本科以上學(xué)歷,責(zé)任心強,經(jīng)過培訓(xùn)考核合格持證上崗,熟悉藥品檢驗流程,知曉常用化學(xué)試劑的理化性質(zhì),有豐富的實驗操作基本能力,配備人員需掌握藥學(xué)基本理論知識和溶液的各種配制操作方法,對較煩瑣的步驟能熟練操作,確保所配溶液質(zhì)量過關(guān)。
5.3.1 取用試劑 取用試劑時,一定要遵循實驗操作規(guī)程、配制溶液按照配制規(guī)范操作,本著能夠在保存期限內(nèi)滿足實驗用量,控制用量、寧缺毋濫的原則。
取用試劑時需核對試劑的級別和性狀,根據(jù)試劑的性質(zhì)采用合適的器具取用、研磨等。如配制滴定分析法用的指示劑(液),因取用試劑量一般較少,有的試劑酸堿性強,宜使用瑪瑙乳缽研磨。因瑪瑙乳缽材質(zhì)細膩,轉(zhuǎn)移試劑時,試劑附在乳缽的量少,而且瑪瑙乳缽耐壓強度高、耐酸堿,所以需使用瑪瑙乳缽研磨。同樣在配制和標定滴定液中,應(yīng)嚴格按照化學(xué)試劑標準滴定溶液的制備(GB/T 601-2016)要求進行。因基準試劑純度較高,取用基準試劑時,應(yīng)先用瑪瑙乳缽研細,并按規(guī)定條件干燥[5],而且基準物質(zhì)稱取一般不少于0.2 g,標定時所用溶液的體積不宜太少,一般在20 ml以上,以便稱量準確度不低于0.1%。吸取滴定液應(yīng)傾出后吸取,不可直接用滴定管插入瓶內(nèi);滴定液倒出時宜直接傾入滴定管中,一般應(yīng)盡量少通過燒杯、漏斗灌注,以防濃度受影響[10]。另外,對于劇毒、強腐蝕性、易燃易爆、易揮發(fā)、刺激性試劑,取用時要特別注意,必須采取適當(dāng)?shù)姆椒ㄌ幚?,以免發(fā)生事故[3]。
5.3.2 計算 溶液常用的濃度表達公式包括質(zhì)量分數(shù)為ωB(g/g×100%)、質(zhì)量濃度為ρB(g/ml×100%)、體積分數(shù)為φB(ml/ml×100%)、物質(zhì)量濃度為CB(mol/L)等[3]。
對于液體濃度之間的換算,需明確一般液體試劑標簽上標明的濃度是百分濃度,除乙醇為體積分數(shù),其他是質(zhì)量分數(shù)ωB。
對于滴定液涉及的計算問題其要注意細節(jié)較多,如采用間接法配制時,滴定液的濃度值應(yīng)為其名義值的0.95~1.05;標定時初標者(配制者)和復(fù)標者在相同條件下各做平行試驗3份,以計算結(jié)果的相對平均偏差,初標平均值和復(fù)標平均值的相對偏差均不得大于0.1%;當(dāng)標定與使用時的室溫之差超過10 ℃時,應(yīng)加溫度補正值,或進行重新標定等[5]。
在配制液相色譜常用的緩沖液時和配制藥典四部規(guī)定的緩沖液時,藥品標準規(guī)定的一些試劑(分子量含結(jié)晶水),在沒有注明用無水物時,一般在計算時按含結(jié)晶水計算。
5.3.3 配制技巧 溶解溶質(zhì)加溶劑時要注意是直接加入定量溶劑溶解還是溶解后定容,對于在溶解中出現(xiàn)吸熱或放熱反應(yīng)時,必須將溶液放至室溫后才能定容,定容后要充分搖勻。
一些試劑在配制時很難溶解,應(yīng)查找該試劑的相關(guān)資料,按不影響穩(wěn)定性的溫度適當(dāng)加熱,如果還是不能完全溶解,經(jīng)放置處理后再適當(dāng)加熱。在使用配制試液等過程中,實驗中需要水浴加熱的,即使有極個別不溶解的物質(zhì),在實驗時取上清液使用即可。
配好的溶液按照要求選用合適的容器和保存條件存放,如乙醇制氫氧化鉀滴定液:堿液會腐蝕玻塞不易開啟,并為防止吸收二氧化碳和乙醇的揮發(fā),以及避免光線的作用,本滴定液應(yīng)貯于帶橡皮塞的棕色玻璃瓶中,密閉保存[5]。
總之,要求避光的溶液用棕色試劑瓶或黑色紙存放于陰暗處,易和玻璃容器反應(yīng)的溶液要用聚乙烯瓶存放;易吸潮的溶液要注意容器的密閉性;易與空氣中二氧化碳反應(yīng)的溶液要安裝虹吸裝置或鈉石灰管;做檢查pH用的標準緩沖液要低溫保存;固體指示劑放在干燥處等。
自配溶液事后的監(jiān)測相當(dāng)重要,這要靠配制人員和其他實驗人員的配合,發(fā)現(xiàn)自配溶液性狀發(fā)生改變不能再滿足實驗需要時,及時登記備注,并重新配制,以免耽誤實驗。
建議健全電子臺賬,臺賬上注明所有配制溶液的名稱、濃度、保存日期、保存期限、存放地點和配制日期及人員。對于未明確規(guī)定保存時間的溶液,配制人員在配制時需記錄原始溶液顏色、配制時溫濕度,在保存期限內(nèi)按照一定時間觀察溶液的性狀,記錄性狀發(fā)生變化時間。這樣就對溶液的保存期限有了初步的掌握,并把這些記錄情況填寫到電子臺賬中。實驗人員在使用時發(fā)現(xiàn)溶液的性狀發(fā)生改變,臨近或者到了保存期限,應(yīng)及時更新到臺賬中,以便及時配制,全員共享,不耽誤工作的進行。
自配溶液在一定程度上決定著實驗的成功與否。為了提高實驗效率,確保藥品檢驗結(jié)果的準確性和可靠性,應(yīng)科學(xué)、經(jīng)濟、安全管理化學(xué)試劑,保證化學(xué)試劑質(zhì)量過關(guān),不出現(xiàn)安全事故;對在自配溶液的配制、管理時需遵循規(guī)范配制、保證實驗用量、嚴格按照貯存條件存放的原則,盡可能延長溶液有效期。