"ОФС.1.1.1.0012. Общая фармакопейная статья. Плотность твердых веществ"
(утв. и введена в действие Приказом Минздрава России от 20.07.2023 N 377)
("Государственная фармакопея Российской Федерации. XV издание")

Настоящая общая фармакопейная статья содержит общие положения и распространяется на методы определения плотности твердых веществ.

Плотность твердых тел соответствует их средней массе в единице объема и обычно выражается в граммах на сантиметр кубический (г/см³), при том, что международной единицей является килограмм на метр кубический (1 г/см³ = 1000 кг/м³).

В отличие от газов и жидкостей (ОФС "Плотность"), плотность твердого вещества также зависит от его структуры и поэтому меняется в зависимости от структуры кристалла и степени кристалличности. Если твердое вещество является аморфным, его плотность может зависеть от способа получения, обработки и хранения. Поэтому, в отличие от жидкостей, плотности двух химически эквивалентных твердых веществ могут быть различными, и это отличие отражает соответствующие различия в строении твердых веществ. Плотность частицы - важная характеристика фармацевтических порошков.

Плотность твердой частицы может иметь различные значения в зависимости от метода, используемого для измерения ее объема.

Следует различать три вида плотности твердых тел:

- истинная плотность, которая используется только для твердой фракции материала; истинную плотность также называют кристаллической;

- плотность частиц, которая также включает объем пор внутри твердых частиц;

- насыпную плотность, которая включает объемы пустот между частицами, образованные в слое порошка.

Истинная плотность - это средняя масса единицы объема вещества, за исключением всех пустот, которые не являются неотъемлемой характеристикой кристаллической решетки вещества. Это внутреннее свойство определенной кристаллической структуры вещества и поэтому ее величина не должна зависеть от способа определения. Истинную плотность определяют расчетным путем.

Значение истинной плотности получают, используя данные кристаллографии (объем и состав элементарной ячейки кристаллической решетки), либо с помощью рентгеноструктурного анализа монокристалла, либо путем изучения тонкой кристаллической структуры на основе данных дифракции рентгеновских лучей на порошке (ОФС "Рентгеновская порошковая дифрактометрия").

Плотность частиц учитывает как истинную плотность, так и пористость вещества (закрытые и/или экспериментально недоступные открытые поры). Таким образом, плотность частиц зависит от величины установленного объема, который, в свою очередь, зависит от метода измерения. Плотность частиц вещества может быть установлена одним из двух следующих методов.

Газовая пикнометрическая плотность (ОФС "Определение газовой пикнометрической плотности порошкообразного вещества") определяется путем измерения объема, занимаемого известной массой порошкообразного вещества, который эквивалентен объему газа, вытесненного веществом, определяемому с помощью газового пикнометра. Объем вещества, установленный таким способом, включает объем, занимаемый открытыми порами, однако он не включает объем закрытых недоступных для газа пор.

Благодаря высокому коэффициенту диффузии гелия, который является наиболее предпочтительным для этого определения газом, большинство открытых пор доступны газу. Поэтому газовая пикнометрическая плотность тонкоизмельченного порошка не сильно отличается от значения истинной плотности. Следовательно, пикнометрическая плотность является лучшей оценкой истинной плотности аморфного или частично кристаллического образца и поэтому широко применяется для определения плотности фармацевтических порошков.

Плотность, установленная при помощи ртутного порозиметра (ОФС "Определение размера пор методом ртутной порозиметрии"), также называется гранулярной плотностью. Определяемый этим методом объем включает объем, занимаемый закрытыми порами или порами, недоступными для ртути, однако определяемый объем включает объем открытых пор только определенного размера, которые меньше некоторого предельного размера.

Значение этой предельной величины пор зависит от давления, под которым подается ртуть во время измерения, например, при обычных условиях измерения ртуть не проникает в мельчайшие поры, доступные для гелия. Для одного образца могут быть получены различные значения гранулярной плотности для каждого используемого интрузионного давления, которые будут соответствовать различным значениям предельных величин пор при этих давлениях.

Насыпная плотность порошка учитывает вклад свободного объема между частицами порошка. Поэтому насыпная плотность зависит как от плотности частиц порошка, так и от их пространственного расположения в слое порошка.

Надлежащей воспроизводимости результатов измерения насыпной плотности сложно достичь, так как самые незначительные нарушения в слое могут приводить к получению нового результата. Таким образом, обязательно следует вместе со значением насыпной плотности указать, каким образом она была определена.

Насыпная плотность и плотность после уплотнения определяются в соответствии с ОФС "Насыпная плотность и плотность после уплотнения".