Sebagian besar bahan yang tercantum dalam farmakope berupa senyawa hidrat atau mengandung air dalam bentuk terserap, karena itu penetapan kadar air penting untuk memenuhi standar farmakope. Umumnya salah satu metode tersebut di bawah ini disebut dalam masing-masing monografi, tergantung dari sifat bahan. Dalam hal tertentu, diperbolehkan memilih salah satu dari tiga metode. Jika bahan mengandung air hidrat dapat digunakan Metode I (Titrimetri), Metode II (Azeotropi), atau Metode III (Gravimetri), seperti tertera pada masing-masing monografi dan persyaratan kadar air tercantum pada subjudul Air.
Subjudul Susut Pengeringan <1121> digunakan untuk bahan yang pada pemanasan tidak hanya kehilangan air.
METODE I (TITRIMETRI)
Tetapkan air dengan Metode Ia, kecuali dinyatakan lain dalam masing-masing monografi.
Metode Ia (Titrasi Langsung)
Prinsip Penetapan kadar air secara titrimetri berdasarkan atas reaksi secara kuantitatif air dengan larutan anhidrat belerang dioksida dan iodum dengan adanya dapar yang bereaksi dengan ion hidrogen.
Dalam larutan titrimetri asli, yang dikenal sebagai pereaksi Karl Fisher, belerang dioksida dan iodum dilarutkan dalam piridina P dan metanol P. Zat uji dapat dititrasi dengan Pereaksi secara langsung, atau analisis dapat dilakukan dengan titrasi kembali. Stokiometri reaksi tersebut tidak tepat, dan keberulangan penetapan bergantung pada beberapa faktor seperti kadar relatif komponen Pereaksi, sifat pelarut iner yang digunakan untuk melarutkan zat uji, dan teknik yang digunakan pada penetapan tertentu. Karena itu, untuk mencapai akurasi yang diinginkan harus digunakan suatu teknik yang dibakukan secara empirik. Presisi dalam metode ini sebagian besar bergantung pada sejauh mana kelembaban udara dihilangkan dari sistem. Titrasi air biasanya dilakukan menggunakan metanol mutlak P sebagai pelarut zat uji; tetapi, pelarut lain yang sesuai dapat digunakan untuk zat uji khusus. Pada kasus ini direkomendasikan penambahan tidak kurang 20% metanol P atau alkohol primer lain.
Alat Dapat digunakan alat yang mencegah masuknya kelembaban udara dan penetapan titik akhir yang memadai. Untuk larutan tidak berwarna, yang dititrasi langsung, titik akhir dapat diamati secara visual sebagai perubahan warna kuning kenari menjadi kuning kecoklatan. Kebalikannya diamati pada titrasi kembali zat uji. Tetapi pada umumnya titik akhir ditetapkan secara elektrometrik menggunakan alat dengan sirkuit listrik sederhana yang berfungsi untuk memberikan lebih kurang potensial 200 mV yang digunakan, antara sepasang elektroda platina yang dicelupkan dalam larutan yang akan dititrasi. Pada titik akhir titrasi sedikit pereaksi berlebih menaikkan aliran arus sampai antara 50 dan 150 mikroampere selama 30 detik hingga 30 menit bergantung pada larutan yang dititrasi. Waktu paling pendek terjadi untuk zat yang larut dalam pereaksi. Beberapa jenis titrator otomatik, perubahan arus atau potensial yang tiba-tiba pada titik akhir akan menutup katup solenoid pada buret yang mengendalikan penetesan titran. Umumnya alat yang diperoleh dalam perdagangan terdiri atas sistem tertutup yang mempunyai satu atau dua buret otomatik dan labu titrasi tertutup rapat dilengkapi dengan elektrode yang diperlukan dan pengaduk magnetik. Udara dalam sistem dipertahankan kering dengan zat pengering yang sesuai dan labu titrasi dapat dibersihkan dengan aliran nitrogen kering atau arus udara kering.
Pereaksi Buat Pereaksi Karl Fischer sebagai berikut: Tambahkan 125 g iodum P ke dalam larutan yang mengandung 670 mL metanol P dan 170 mL piridina P, dan dinginkan. Masukkan 100 mL piridina P ke dalam silinder berskala 250 mL,dan dinginkan dalam tangas es, alirkan belerang dioksida kering sampai volume mencapai 200 mL. Perlahan-lahan tambahkan larutan ini, sambil dikocok, ke dalam campuran larutan iodum yang didinginkan. Kocok baik-baik untuk melarutkan iodum. Biarkan semalam sebelum dibakukan. Satu mL larutan ini jika dibuat segar setara dengan lebih kurang 5 mg air, tetapi larutan ini terurai secara bertahap; karena itu bakukan dalam waktu 1 jam sebelum digunakan, atau tiap hari jika digunakan terus-menerus. Selama digunakan lindungi dari cahaya. Simpan larutan pereaksi induk dalam wadah bersumbat kaca tertutup rapat, terlindung dari cahaya, dalam lemari pendingin. Untuk penentuan kadar air kurang dari 1%, lebih dianjurkan menggunakan pereaksi dengan faktor kesetaraan air tidak lebih dari 2,0, hal tersebut menyebabkan konsumsi volume titran yang lebih signifikan.
Dapat digunakan larutan Pereaksi Karl Fischer yang telah distabilkan yang ada dalam perdagangan. Pereaksi yang ada dalam perdagangan yang mengandung pelarut atau bahan dasar selain dari piridina dan/ atau alkohol-alkohol selain metanol dapat juga digunakan. Ini merupakan larutan tunggal atau pereaksi yang dibuat langsung dengan mencampur komponen pereaksi yang ada dalam dua larutan pereaksi yang berbeda. Pereaksi yang diencerkan yang tercantum dalam beberapa monografi harus diencerkan menurut petunjuk pabrik. Baik metanol maupun pelarut lain yang sesuai, seperti etilen glikol monometil eter dapat digunakan sebagai pengencer.
Larutan uji Kecuali dinyatakan lain dalam masing-masing monografi, gunakan sejumlah zat uji yang ditimbang atau diukur saksama yang diperkirakan mengandung 2 mg sampai 250 mg air.
Jika zat uji berupa aerosol dengan propelan, masukkan dalam lemari pembeku selama tidak kurang dari 2 jam, buka wadah, dan uji 10,0 mL zat uji yang dicampur baik. Pada titrasi zat uji, tetapkan titik akhir pada suhu 100 atau lebih tinggi.
Jika zat uji berupa kapsul, gunakan sejumlah isi kapsul yang telah dicampur, dari tidak kurang dari 4 kapsul.
Jika zat uji berupa tablet, gunakan serbuk tablet dari tidak kurang dari 4 tablet yang diserbuk sampai halus dalam atmosfir dengan suhu dan kelembaban relatif yang diketahui tidak mempengaruhi hasil.
Jika dalam monografi tercantum bahwa zat uji higroskopis, gunakan alat suntik kering, masukkan sejumlah volume metanol atau pelarut lain yang sesuai, yang diukur saksama ke dalam wadah yang telah ditara, dan kocok untuk melarutkan zat uji. Dengan menggunakan alat suntik yang sama, pindahkan larutan dari wadah, ke dalam labu titrasi yang disiapkan seperti tertera pada Prosedur. Ulangi prosedur dengan porsi kedua metanol atau pelarut lain yang sesuai yang diukur saksama, masukkan bilasan ke dalam labu titrasi, dan titrasi segera. Tetapkan kadar air, dalam mg, dari jumlah pelarut dengan jumlah total volume yang sama seperti yang digunakan untuk melarutkan zat uji dan untuk mencuci wadah dan alat suntik, seperti tertera pada Pembakuan larutan air untuk titrasi kembali dan kurangkan harga ini dari kadar air, dalam mg, yang diperoleh dalam titrasi zat uji. Keringkan wadah dan sumbat pada suhu 1000 selama 3 jam, dinginkan dalam desikator dan timbang. Tetapkan bobot zat uji dari perbedaan bobot dari bobot wadah semula.
Pembakuan pereaksi Masukkan sejumlah metanol P atau pelarut lain yang sesuai ke dalam labu titrasi hingga elektrode terendam, dan tambahkan Pereaksi secukupnya untuk memberikan warna titik akhir yang spesifik, atau 100 ± 50 mikroamper arus searah pada lebih kurang 200 mV potensial yang digunakan.
Untuk penetapan sejumlah kecil air (kurang dari 1 %), dapat digunakan natrium tartrat sebagai baku pembanding air yang sesuai. Tambahkan segera 150 mg sampai 350 mg natrium tartrat (C4H4Na2O6.2H2O), yang ditimbang saksama dari perbedaan bobot, dan titrasi sampai titik akhir. Hitung faktor kesetaraan air, F, dalam mg air per mL pereaksi, dengan rumus:
18,02 dan 230,08 berturut-turut adalah bobot molekul air dan natrium tartrat dihidrat; W adalah bobot, dalam mg, natrium tartrat dihidrat; V adalah volume, dalam mL, pereaksi yang digunakan pada titrasi kedua.
Untuk ketepatan penetapan sejumlah air (lebih dari 1 %), gunakan Air Murni yang diperoleh dari destilasi sebagai baku pembanding. Tambahkan segera antara 25 dan 250 mg air, yang ditimbang saksama dengan perbedaan bobot, dari pipet timbang atau dari alat suntik atau dari mikropipet yang telah dikalibrasi, jumlah yang digunakan ditentukan oleh kekuatan pereaksi dan ukuran buret, seperti tercantum pada Peralatan Volumetrik <21>. Titrasi sampai titik akhir. Hitung faktor kesetaraan air, F, dalam mg air per mL pereaksi, dengan rumus:
W adalah bobot air dalam mg, dan V adalah volume pereaksi yang dibutuhkan dalam mL.
Prosedur Kecuali dinyatakan lain, masukkan 35 mL hingga 40 mL metanol P atau pelarut lain yang sesuai ke dalam labu titrasi, dan titrasi dengan Pereaksi sampai titik akhir secara elektrometrik atau visual untuk menetapkan kelembaban yang mungkin ada (Abaikan volume pereaksi yang digunakan karena tidak termasuk dalam perhitungan). Tambahkan segera Larutan Uji, campur dan titrasi dengan Pereaksi sampai titik akhir secara elektrometrik atau visual. Hitung kadar air dalam zat uji, dalam mg, dengan rumus:
S adalah volume Pereaksi, yang digunakan pada titrasi kedua, dalam mL dan F adalah faktor kesetaraan air dari Pereaksi.
Metode Ib (Titrasi kembali)
Prinsip Lihat keterangan pada Prinsip dalam Metode Ia. Pada titrasi kembali, sejumlah Pereaksi berlebih ditambahkan pada zat uji, dibiarkan beberapa lama sampai reaksi sempurna dan kelebihan Pereaksi dititrasi dengan larutan baku air dalam pelarut seperti metanol. Prosedur titrasi kembali lebih umum digunakan dan menghindarkan kesulitan yang mungkin terjadi pada titrasi langsung suatu zat yang melepaskan air secara perlahan-lahan.
Alat, pereaksi dan larutan uji Gunakan Metode Ia.
Pembakuan larutan air untuk titrasi kembali Buat Larutan air dengan mengencerkan 2 mL air dalam metanol atau pelarut lain yang sesuai hingga 1000 mL. Bakukan larutan ini dengan mentitrasi 25,0 mL dengan Pereaksi, yang sebelumnya telah dibakukan seperti tertera pada Pembakuan pereaksi. Hitung kadar air, dalam mg per mL, Larutan air dengan rumus:
V’ adalah volume Pereaksi yang digunakan; F adalah faktor kesetaraan air dari Pereaksi. Tetapkan kadar air dari Larutan air tiap minggu dan bakukan Pereaksi secara berkala sesuai penggunaan terhadap Larutan air.
Prosedur Bila dalam monografi tercantum kadar air harus ditetapkan dengan Metode Ib, masukkan 35 hingga 40 mL metanol atau pelarut lain yang sesuai ke dalam labu titrasi, dan titrasi dengan Pereaksi sampai titik akhir secara elektrometrik atau visual. Secara cepat tambahkan Larutan uji, campur dan tambahkan sejumlah berlebih Pereaksi yang diukur saksama. Biarkan beberapa waktu sampai reaksi sempurna, dan titrasi pereaksi yang tidak digunakan dengan Larutan air yang telah dibakukan sampai titik akhir secara elektrometrik atau visual. Hitung kadar air dalam zat uji, dalam mg, dengan rumus:
F adalah faktor kesetaraan air dari Pereaksi; X’ adalah volume Pereaksi yang ditambahkan setelah zat uji, dalam mL; X adalah volume dari Larutan air yang telah dibakukan untuk menetralkan Pereaksi yang tidak digunakan, dalam mL; R adalah rasio V’/25 (mL Pereaksi/ mL Larutan air), yang ditetapkan dari Pembakuan larutan air untuk titrasi kembali.
Metode Ic (Titrasi “Coulometri”)
Prinsip Reaksi Karl Fischer digunakan dalam penetapan kadar air secara “coulometri”. Iodum tidak ditambahkan dalam bentuk larutan volumetrik tetapi dihasilkan dalam larutan yang mengandung iodida oleh oksidasi anoda. Sel reaksi umumnya terdiri dari kompartemen besar anoda dan kompartemen kecil katoda yang dipisahkan oleh suatu diafragma. Tipe sel reaksi lainnya yang sesuai (misalnya, tanpa diafragma) dapat juga digunakan. Setiap kompartemen mempunyai elektroda platina yang menyalurkan arus melalui sel. Iodum yang dihasilkan pada elektroda anoda, segera bereaksi dengan air yang ada dalam kompartemen tersebut. Ketika seluruh air telah digunakan, iodum berlebih yang terjadi menunjukkan titik akhir yang umumnya dideteksi secara elektrometrik. Kelembaban dieliminasi dari sistem dengan pre-elektrolisis. Penggantian larutan Karl Fischer setiap selesai penetapan tidak diperlukan karena penetapan berikutnya dapat dilakukan dalam larutan pereaksi yang sama. Persyaratan pada metode ini, setiap komponen zat uji harus dapat digunakan bersama komponen lain dan tidak mengalami reaksi samping. Contoh biasanya dimasukkan ke dalam bejana sebagai larutan dengan menyuntikkan melalui septum. Gas dapat dimasukkan ke dalam sel melalui pipa inlet gas yang sesuai. Presisi dalam metode ini sebagian besar bergantung pada sejauh mana kelembaban udara dihilangkan dari sistem. Pemasukan zat padat ke dalam sel tidak disarankan kecuali dilakukan tindakan pencegahan seperti bekerja dalam “glove-box” yang berisi gas iner kering. Pengendalian sistem dapat dimonitor dengan pengukuran jumlah “drift” pada garis dasar. Metode ini khususnya sesuai untuk zat iner secara kimia seperti hidrokarbon, alkohol dan eter. Dibandingkan dengan titrasi Karl Fischer volumetrik, “Coulometri” merupakan metode mikro.
Alat Setiap alat yang tersedia di perdagangan mempunyai sistem yang tertutup kedap dilengkapi dengan elektroda yang diperlukan dan pengaduk magnetik yang sesuai. Mikroprosesor dapat mengendalikan prosedur analitik dan menunjukkan hasil. Kalibrasi alat tidak diperlukan karena arus yang diperlukan dapat diukur secara tepat.
Pereaksi Lihat Pereaksi pada Metode Ia tanpa iodum P.
Larutan Uji Jika zat uji berupa zat padat yang larut, timbang saksama sejumlah zat dan larutkan dalam metanol anhidrat atau pelarut lain yang sesuai dalam jumlah yang tepat. Cairan dapat langsung digunakan atau diencerkan secara saksama dalam pelarut anhidrat yang tepat.
Jika zat uji berupa zat padat yang tidak larut, air dapat diekstraksi menggunakan pelarut anhidrat yang sesuai dalam jumlah yang tepat, ditimbang saksama dan disuntikkan ke dalam kompartemen anoda. Sebagai alternatif dapat digunakan teknik penguapan, air dilepas dan diuapkan dengan pemanasan zat uji dalam tabung yang dialiri gas iner kering, kemudian gas ini dimasukkan ke dalam sel.
Prosedur Gunakan alat suntik kering, suntikkan dengan cepat larutan uji yang telah diukur saksama dan diperkirakan mengandung 0,5 hingga 5 mg air atau sesuai dengan yang disarankan oleh pembuat alat, ke dalam kompartemen anoda, campur dan lakukan titrasi coulometri hingga titik akhir yang dideteksi secara langsung pada alat secara elektrometrik. Baca kadar air larutan uji yang ditunjukkan oleh alat dan hitung persentase yang ada dalam zat. Lakukan penetapan blangko dan buat koreksi jika perlu.