Determinación del punto de fusión
La determinación del punto de fusión es un método analítico muy utilizado y muy antiguo. La determinación del punto o intervalo de fusión indica la temperatura a presión constante a la que la sustancia pasa del estado sólido al líquido. Muchas otras propiedades, como la densidad, la viscosidad o las propiedades ópticas de las sustancias, también cambian con el cambio de estado de los agregados. Ipunto de fusión de una sustancia es una propiedad específica de la misma.
Se han establecido varias técnicas para determinar la temperatura de fusión.
- El método del baño calefactor funciona con recipientes de vidrio de temperatura controlada con un sensor de temperatura y un dispositivo de agitación. La dispersión de los resultados de las mediciones es elevada en este caso. También es inevitable la diferencia T entre la temperatura del baño y la de la muestra de >1°C. Esto da lugar a desviaciones.
- Los aparatos modernos funcionan con el método del capilar abierto y el control de la temperatura en un bloque calefactor metálico con medición de la temperatura de alta precisión mediante un termosensor. Nuestro dispositivo de medición M5000 también utiliza el cambio en las propiedades ópticas, es decir, la transmisión de la luz. El dispositivo de medición totalmente automático proporciona resultados reproducibles con una resolución de 0,1°C en un rango de medición de 25-400°C.
Punto de fusión frente a intervalo de fusión
Idealmente, las sustancias puras tienen un punto de fusión fijo. En la práctica, sin embargo, incluso las sustancias más puras tienen un intervalo de fusión. Además, hay que tener en cuenta la contaminación, el tipo de muestra, los distintos métodos de producción y determinación, así como las influencias específicas de cada instrumento. Todo ello influye en el valor medido. Un punto de fusión más bajo suele observarse con mezclas de varias sustancias.
Medición semiautomática y totalmente automática
Con nuestros dispositivos M3000 y M5000, las sustancias en polvo pueden analizarse de forma semiautomática o totalmente automática y con una velocidad de calentamiento regulada con precisión, aunque variable. Con el dispositivo M3000, la medición se realiza como una medición visual utilizando ópticas de observación. El dispositivo M5000 realiza una medición de la transmisión y el proceso de fusión se detecta de forma totalmente automática.
Método de convención de medición
Diferentes métodos de medición y formas de evaluación proporcionan diferentes temperaturas de fusión. Para que los valores medidos sean comparables, es importante especificar el método de medición. La determinación del punto de fusión, más conocida como determinación de la temperatura de fusión, es un método convencional. Por tanto, está sujeta a acuerdos y reglas normativas.
Determinación de la temperatura de fusión
Método de medición: La muestra se coloca en capilares finos. La temperatura inicial debe ser aprox. 5°C inferior a la temperatura de fusión prevista, ya que la precarga térmica influye en el resultado (método de convención). Como norma, el análisis se realiza a una velocidad de calentamiento estándar de 1°C/minuto.
Si se calienta una muestra cristalina, la energía suministrada provoca cambios en las estructuras de la red cristalina. Los enlaces entre las partículas de la rejilla se aflojan y la sustancia, antes sólida, se funde.
Las sustancias cristalinas en polvo son opacas en estado cristalino y transparentes en estado líquido. Esta clara diferencia en las propiedades ópticas puede utilizarse para determinar el punto de fusión.
Las fases de un proceso de fusión
En un proceso de fusión suele haber tres fases, en función de la temperatura:
- Descomposición – inicio de la licuefacción
- Punto de miniscos – Predomina la fase líquida
- Punto claro – los cristales están completamente fundidos, la sustancia está completamente presente como fase líquida.
¿Cuándo se alcanza la temperatura de fusión?
La USP(US Pharmacopeia) define la temperatura de fusión como el punto final de la fusión cuando todos los cristales se han fundido. Sin embargo, esto sólo es válido si la medición de la temperatura puede tener lugar en la muestra. Con los métodos modernos habituales, la temperatura de fusión puede determinarse con una precisión de unas décimas de grado, indirectamente a través del bloque calefactor.
Con nuestros dispositivos, el resultado puede leerse con una precisión de 0,3 – 0,5 °C (dependiendo del rango de medición). Sin embargo, dado que existe un gradiente de temperatura* entre el bloque calefactor y la muestra, se utiliza el punto minisco como temperatura de fusión, de acuerdo con la convención.
⇒ Un *gradiente de temperatura describe la diferencia entre la temperatura del bloque calefactor y la de la muestra. Si la muestra comienza a fundirse, la temperatura de la muestra (no medible) permanece constante a pesar de que el bloque calefactor siga suministrando energía.
El gráfico lo muestra: La temperatura del bloque calefactor sigue aumentando en el proceso a 1 °C/min. Esta desviación debe tenerse en cuenta/corregirse al determinar el punto de fusión transparente. El modelo M5000 lo hace automáticamente. Para el dispositivo M3000 con óptica de observación, el punto de miniscusas suele definirse como el punto final.
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Funktion Schmelzpunktmessgeräte
Mit unseren M3000 und M5000-Geräten können pulvrige Substanzen halb- oder vollautomatisch sowie mit präzise regulierter – dennoch variabler – Heizrate schnell und zuverlässig untersucht werden. Sie messen mit einer Auflösung von 0,1°C in einem Messbereich von 25–400 °C.
Das M5000-Modell (Transmissionsmessung) verfügt über einen heizbaren Metallblock.
- Seine Temperatur wird über einen Thermosensor überwacht.
- In diesem heizbaren Metallblock befindet sich eine vertikale Kapillaraufnahme.
- Abgeschlossen wird diese Einheit durch eine Lichtquelle, die das untere Ende der Kapillare bestrahlt.
Setzt der Schmelzvorgang ein, wird die Kapillare zunehmend lichtdurchlässiger. Das transmittierte Licht wird von einem Sensor in ein Signal umgewandelt und vom Gerät ausgewertet.
Die Messergebnisse werden auf dem LCD Display angezeigt. Durch die vollautomatische Detektion des Schmelzvorganges ist eine sehr gute Reproduzierbarkeit (bedienerunabhängig) der Messergebnisse gewährleistet.
Mit dem M3000-Modell (Visuelle Messung) erfolgt die Messung mittels Beobachtungsoptik.
- Auch dieses Gerät verfügt über einen heizbaren Metallblock mit Kapillaraufnahme, dessen Temperatur mittels Thermosensor überwacht wird.
- Die 3 Kapillare werden gleichzeitig mit einer Lichtquelle (LED) bestrahlt. Eine Beobachtungsoptik mit Okular (Lupe 10x) ermöglicht die optimale Kontrolle des Schmelzvorganges durch den Bediener.
- Wird der Schmelzvorgang erreicht, wird die Drucktaste betätigt und damit die Messung abgeschlossen.
Auf diese Weise können neben dem Klarpunkt des Schmelzens auch der Zerfallspunkt sowie Farb- und Strukturänderungen einer Probe erfasst werden.
Probenvorbereitung für die Messung
Verdichtung
- Die richtige Verdichtung und Korngröße der Probe ist essentiell wichtig für eine genaue und reproduzierbare Messung.
- Die Proben müssen homogen und pulverförmig sein. Eine locker geschichtete Probe kann zu niedrigeren Schmelztemperaturen führen. In einigen Fällen wird die Kapillare nicht automatisch erkannt.
Lagerung der Probe
Die Probe sollte dunkel und trocken gelagert werden.
- Eine feuchte Probe hat einen niedrigeren Schmelzpunkt.
- Für unterschiedliche Substanzen gibt es unter Umständen unterschiedliche Anweisungen zur Trocknung.
- Wir empfehlen die Trocknung mit Exsikkator mit Vakuum über Kieselgel oder/und Lagerung im Trockenschrank, meist ist eine Lagerung von 24 Stunden ausreichend.
Thermische Vorbelastung
- Wird bei einer unbekannten Probe der Startpunkt weit unterhalb der wahren Schmelztemperatur gewählt, kann die thermische Vorbelastung ebenfalls zu einer größeren Messunsicherheit führen.
- In solchen Fällen, mit thermischer Vorbelastung, sind Wiederholungsmessungen nötig, in denen man sich an den wahren Schmelzpunkt durch Eingrenzung des Startpunktes heranarbeitet.
- Gleiches gilt für Abweichungen von der Standard-Heizrate.
Alter der Probe
- Eine Probe kann altern, sich zersetzen, unter Lufteinfluss oxidieren oder Feuchte (H2O) einlagern. All dies kann den Schmelzpunkt und die Schmelztemperatur verändern.
- Zertifikate weisen einen Nutzungszeitraum nach Anbruch aus.
Consejos de medición
Si es posible, utilice capilares originales. Nuestros capilares KSPS1010 tienen un diámetro exterior de 1,4 mm con un grosor de pared de 0,1 a 0,2 mm, por lo que cumplen plenamente las especificaciones estándar habituales.
Los capilares inadecuados pueden romperse más rápidamente. Si los diámetros son demasiado pequeños, también se sugieren temperaturas de fusión bajas.
- Llenar los capilares hasta aproximadamente 4 mm. La compactación puede lograrse mediante golpeteo.
- Dependiendo del tipo de muestra, también se recomienda la compactación mediante alambre de apisonar.
- Antes de introducirlo en el receptáculo de capilares, cada capilar debe limpiarse de cualquier sustancia adherida al exterior. Pueden quemarse en el horno y deteriorar el aspecto o contaminar el receptáculo capilar.
- Si es posible, inicie la medición 4-5°C por debajo del valor medido esperado. Las opciones de calentamiento rápido del aparato optimizan el tiempo de espera del usuario hasta alcanzar el valor inicial.
- Durante la medición, trabaja con una Velocidad de calentamiento constante de 1°C/min (velocidad de calentamiento estándar).
⇒ Si se desea acelerar los procesos (a menudo a costa de la precisión y la exactitud), también se pueden seleccionar otras velocidades de calentamiento.
Normas y directrices
El artículo 6 del Reglamento de Funcionamiento de las Farmacias Alemanas (ApBetrO) establece que las farmacias deben acreditar su identidad cada vez que adquieran materias primas. La determinación de la temperatura de fusión es de gran importancia en este caso.
El modelo M5000 utiliza el método capilar abierto, que cumple plenamente las especificaciones de la Farmacopea Alemana, laFarmacopea Europea (Pharmacopoea Europaea, Ph. Eur.) y la Farmacopea de Estados Unidos (USP), entre otras. Figura en aproximadamente una cuarta parte de todas las monografías de la Farmacopea Europea (Ph. Eur. 4.00 y suplementos), la Farmacopea Alemana (DAB 2002) y el Códice Alemán de Medicamentos (DAC) como parte de la prueba de identidad o como propiedad.
Disponemos de normas y materiales de referencia ya preparados para cumplir los requisitos de verificabilidad y trazabilidad de los resultados. El uso de estos estándares proporciona resultados de análisis fiables y reduce el esfuerzo de su validación en el laboratorio.
Ajuste y calibración
Los aparatos para determinar la temperatura de fusión deben calibrarse periódicamente con sustancias de referencia del punto de fusión como las de la OMS u otras sustancias adecuadas.
Nuestros aparatos se ajustan y calibran en fábrica con sustancias de referencia de la OMS. También recomendamos nuestros estándares (vainillina, fenacetina, sulfanilamida, cafeína) para las pruebas rutinarias del usuario.
La calibración debe realizarse a intervalos regulares. En función de las necesidades, puede ser una vez al mes o una vez al año.
Si también se producen desviaciones al repetir las mediciones, es necesario realizar un ajuste. El usuario puede guiarlo a través del menú. En función del tipo de desviación, existen tres variantes de ajuste.
También ofrecemos ajustes y calibraciones posteriores como servicio en nuestra fábrica o en las instalaciones del cliente.
Campos de aplicación típicos
El punto de fusión es el parámetro térmico más frecuentemente determinado para caracterizar los sólidos cristalinos. La determinación del punto de fusión se utiliza en diversas industrias en investigación y control de calidad.
El punto de fusión suele medirse para caracterizar compuestos cristalinos orgánicos e inorgánicos y determinar su pureza. El punto de fusión suele ser también el punto de partida y el valor de referencia para los análisis posteriores.
Los dispositivos de medición del punto de fusión se utilizan en laboratorios de las industrias química, aceitera, de grasas y alimentaria, en hospitales, farmacias y centros de reconocimiento, así como en investigación y docencia.
Más información: Nuestra tabla en la descarga contiene las temperaturas de fusión de las sustancias descritas en las monografías Ph. Eur., la DAB y la DAC. Esta visión general sirve de orientación. Estaremos encantados de discutir qué aparatos son adecuados en una consulta personal.
Cómo utilizarlo
Determinación semiautomática y totalmente automática del punto de fusión
Con el M3000, las sustancias en polvo con un punto de fusión de hasta 360 °C pueden analizarse fácilmente con una medición semiautomática mediante óptica de observación.
Con una M5000, la medición es totalmente automática, sin influencia del usuario y altamente reproducible.
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