Wat is het smeltpunt?

Alles wat u moet weten over smeltpuntbepaling

Bepaling smeltpunt
Wat is het smeltpunt?
Wat is het smeltpunt van een stof?
Smeltpuntprincipe
Smeltpunt capillair

5. Vereisten van de Farmacopee voor smeltpuntbepaling

Vereisten van de Farmacopee voor smeltpunt
Smeltpunt accessoiredoos

Monstervoorbereidingsproces met gebruik van METTLER TOLEDO smeltpuntgereedschappen:

Stap 1: Eerst moet het monster gedroogd worden in een exsiccator. Vervolgens wordt een klein deel van het monster fijngemalen in een vijzel.

Stap 2: Verschillende capillairen worden tegelijkertijd geprepareerd voor metingen met een METTLER TOLEDO instrument. Het capillaire vulinstrument helpt perfect bij het vullen, aangezien de lege capillairen stevig vastgehouden worden in een knijperachtige greep. Het verzamelen van een kleine monsterportie uit een mortier gaat gemakkelijk met behulp van het instrument.

Stap 3: De kleine hoeveelheid monster aan de bovenkant van de capillairen wordt vervolgens naar beneden bewogen door de greep los te laten en de capillairen een paar keer zachtjes op de tafel te laten stuiteren. Door deze actie wordt het monster strak naar beneden in de bodem van het capillair gedrukt. Het "stuitereffect" zorgt ervoor dat de substantie strak wordt ingepakt en er geen luchtbellen ontstaan.

Stap 4: De juiste vulhoogte kan gecontroleerd worden met de gegraveerde liniaal op het capillaire vulinstrument. Over het algemeen mag de vulhoogte niet meer dan 3 mm bedragen.

Stap 1 van de monstervoorbereiding voor een smeltpuntanalyse
Stap 1 van de monstervoorbereiding voor een smeltpuntanalyse
Stap 2a van de monstervoorbereiding voor een smeltpuntanalyse
Stap 2a van de monstervoorbereiding voor een smeltpuntanalyse
Stap 2b van de monstervoorbereiding voor een smeltpuntanalyse
Stap 2b van de monstervoorbereiding voor een smeltpuntanalyse
Stap 3 van de monstervoorbereiding voor een smeltpuntanalyse
Stap 3 van de monstervoorbereiding voor een smeltpuntanalyse
Stap 4 van de monstervoorbereiding voor een smeltpuntanalyse
Stap 4 van de monstervoorbereiding voor een smeltpuntanalyse

7. Instellingen van het instrument

Naast de juiste monstervoorbereiding zijn ook de instellingen op het instrument essentieel voor de exacte bepaling van het smeltpunt. Een juiste selectie van de starttemperatuur, de eindstoptemperatuur en de verhittingsaanloopsnelheid zijn noodzakelijk om onnauwkeurigheden te voorkomen als gevolg van een onjuiste of te snelle warmtetoename in het monster:

a) Starttemperatuur

De smeltpuntbepaling begint bij een vooraf gedefinieerde temperatuur dicht bij het verwachte smeltpunt. Tot de starttemperatuur wordt de verwarmingsstand snel voorverwarmd. Bij de starttemperatuur worden de capillairen in de oven gebracht en begint de temperatuur te stijgen met de gedefinieerde verhittingsaanloopsnelheid.
Gebruikelijke formule om de starttemperatuur te berekenen:
Starttemperatuur = verwachte MP - (5 min * verwarmingssnelheid)

b) Verwarmingsaanloopsnelheid

De verwarmingsaanloopsnelheid is de vaste snelheid van temperatuurstijging tussen de start- en stoptemperatuur voor de verwarmingsaanloop.
De resultaten zijn sterk afhankelijk van de verwarmingssnelheid: hoe hoger de verwarmingssnelheid, hoe hoger de waargenomen smeltpunttemperatuur.
Farmacopee hanteert een constante verwarmingssnelheid van 1 °C/min. Voor de hoogste nauwkeurigheid en monsters die niet ontleden, gebruikt u 0,2 °C/min. Bij stoffen die ontleden, moet een verwarmingssnelheid van 5 °C/min worden toegepast. Voor verkennende metingen kan een verwarmingssnelheid van 10 °C/min worden gebruikt.

c) Stoptemperatuur

De maximumtemperatuur die tijdens de bepaling bereikt mag worden.
Gebruikelijke formule om de stoptemperatuur te berekenen:
Stoptemperatuur = verwachte MP + (3 min * verwarmingssnelheid)

d) Thermodynamische / Farmacopee-modus

Er zijn twee manieren om het smeltpunt te bepalen: Farmacopee smeltpunt en het thermodynamische smeltpunt. De farmacopee-modus houdt er geen rekening mee dat de oventemperatuur anders (hoger) is tijdens het verwarmingsproces dan de temperatuur van het monster, wat betekent dat de oventemperatuur wordt gemeten in plaats van de monstertemperatuur. Als gevolg hiervan hangt het farmacopeïsche smeltpunt sterk af van de verwarmingssnelheid. Daarom zijn metingen alleen vergelijkbaar als dezelfde verwarmingssnelheid wordt toegepast.
Het thermodynamische smeltpunt daarentegen wordt verkregen door het wiskundige product van een thermodynamische factor "f" en de vierkantswortel van de verwarmingssnelheid af te trekken van het farmacopische smeltpunt. De thermodynamische factor is een empirisch bepaalde instrumentspecifieke factor. Het thermodynamische smeltpunt is het fysisch correcte smeltpunt. Deze waarde is niet afhankelijk van de verwarmingssnelheid of andere parameters. Dit is een zeer nuttige waarde, omdat hiermee smeltpunten van verschillende stoffen onafhankelijk van de experimentele opstelling vergeleken kunnen worden.

Geautomatiseerde smeltpunt- en druppelpuntanalyse

8. Kalibreren en afstellen van een smeltpuntsinstrument

Voordat het apparaat in gebruik wordt genomen, wordt aanbevolen om de meetnauwkeurigheid te controleren. Om de temperatuurnauwkeurigheid te controleren, wordt het instrument gekalibreerd met smeltpuntstandaarden met exacte gecertificeerde smeltpunten. Zo kunnen de nominale waarden inclusief toleranties vergeleken worden met de werkelijke meetwaarden.

Als de kalibratie mislukt, d.w.z. als de gemeten temperatuurwaarden niet overeenkomen met het bereik van de gecertificeerde nominale waarden van de respectieve referentiestoffen, moet het instrument worden afgesteld.

Om de meetnauwkeurigheid te garanderen, wordt aanbevolen om de oven regelmatig, bijvoorbeeld één keer per maand, te kalibreren met gecertificeerde referentiestoffen.

Melting Point Excellence instrumenten verlaten de fabriek nadat ze zijn afgesteld met referentiestoffen van METTLER TOLEDO. Er wordt een driepuntskalibratie met benzofenon, benzoëzuur en cafeïne uitgevoerd, gevolgd door een afstelling. De afstelling wordt vervolgens geverifieerd door kalibratie met vanilline en kaliumnitraat.

Smeltpuntkalibratie en -aanpassing

9. Invloed van de verwarmingssnelheid op de smeltpuntmeting

De resultaten zijn sterk afhankelijk van de verwarmingssnelheid: hoe hoger de verwarmingssnelheid, hoe hoger de waargenomen smeltpunttemperatuur. De reden hiervoor is dat de smeltpunttemperatuur om technische redenen niet direct in de stof wordt gemeten, maar buiten het capillair bij het verwarmingsblok. Daarom loopt de temperatuur van het monster achter op de oventemperatuur. Hoe hoger de verwarmingssnelheid, hoe sneller de oventemperatuur stijgt, waardoor het verschil tussen het gemeten smeltpunt en de werkelijke smelttemperatuur groter wordt.

Vanwege de afhankelijkheid van de snelheid waarmee de warmte toeneemt, zijn metingen voor smeltpunten alleen onderling vergelijkbaar als ze met dezelfde snelheid worden uitgevoerd .

Temperatuurgedrag van het monster en de oven

De smeltpuntbepaling begint bij een vooraf gedefinieerde temperatuur die dicht bij het verwachte smeltpunt ligt. De rode ononderbroken lijn stelt de temperatuur van het monster voor (zie onderstaande figuur). Aan het begin van het smeltproces zijn de temperaturen van het monster en de oven identiek; de temperaturen van de oven en het monster zijn van tevoren thermisch in evenwicht gebracht. De temperatuur van het monster stijgt evenredig met de oventemperatuur. We moeten er rekening mee houden dat de temperatuur van het monster met een korte vertraging stijgt, die veroorzaakt wordt door de tijd die nodig is voor de warmteoverdracht van de oven naar het monster. Tijdens het opwarmen is de oventemperatuur altijd hoger dan de monstertemperatuur. Op een bepaald moment smelt het monster in het capillair door de hitte van de oven. De temperatuur van het monster blijft constant totdat het hele monster gesmolten is. We onderscheiden verschillende oventemperatuurwaarden TA en TC die gedefinieerd worden door de respectieve stadia van het smeltproces: instortpunt en doorschijnpunt. De temperatuur van het monster in het capillair stijgt aanzienlijk zodra het monster volledig gesmolten is. De temperatuur stijgt parallel met de oventemperatuur en vertoont een vergelijkbare vertraging als in het begin.

Farmacopee MP vs. Thermodynamisch MP

Er zijn twee manieren om smeltpunten te evalueren: Farmacopee smeltpunt en thermodynamisch smeltpunt. De farmacopee methode houdt er geen rekening mee dat de oventemperatuur anders (hoger) is tijdens het verwarmingsproces dan de monstertemperatuur, wat betekent dat de oventemperatuur wordt gemeten in plaats van de monstertemperatuur. Als gevolg hiervan hangt het farmacopee smeltpunt sterk af van de verwarmingssnelheid. Daarom zijn metingen alleen vergelijkbaar als dezelfde verwarmingssnelheid wordt toegepast.

Het thermodynamische smeltpunt daarentegen wordt verkregen door het wiskundige product van een thermodynamische factor "f" en de vierkantswortel van de verwarmingssnelheid af te trekken van het farmacopee smeltpunt. De thermodynamische factor is een empirisch bepaalde instrumentspecifieke factor. Het thermodynamische smeltpunt is het fysisch correcte smeltpunt (zie onderstaande figuur). Deze waarde is niet afhankelijk van de verwarmingssnelheid of andere parameters. Dit is een zeer nuttige waarde, omdat hiermee smeltpunten van verschillende stoffen onafhankelijk van de experimentele opstelling vergeleken kunnen worden.

Temperatuurstijging van monster en oven
Temperatuurstijging van monster en oven
Farmacopeia smeltpunt vs. thermodynamisch smeltpunt
Farmacopeia smeltpunt vs. thermodynamisch smeltpunt
Bepaling smeltpunt

 

 

Smeltpuntdepressie

12. Gemengde smeltpuntbepaling

Als twee stoffen bij dezelfde temperatuur smelten, kan een gemengde smeltpuntbepaling aantonen of ze één en dezelfde stof zijn. De smelttemperatuur van een mengsel van twee componenten is meestal lager dan die van één van pure componenten. Dit gedrag staat bekend als vriespuntsdaling.

Voor gemengde smeltpuntbepaling wordt het monster in een verhouding van 1:1 gemengd met een referentiestof. Als het smeltpunt van het monster wordt verlaagd door het te mengen met een referentiestof, kunnen de twee stoffen niet identiek zijn. Als het smeltpunt van het mengsel niet daalt, is het monster identiek aan de toegevoegde referentiestof.

Gewoonlijk worden er drie smeltpunten bepaald: monster, referentie en 1:1 mengverhouding van monster en referentie. De gemengde smeltpunttechniek is een belangrijke reden waarom alle hoogwaardige smeltpuntmachines minstens drie capillairen in hun verwarmingsblokken hebben.

Diagram 1: Monster en referentiestof zijn identiek
Diagram 1: Monster en referentiestof zijn identiek
Diagram 2: Monster en referentiestof zijn verschillend
Diagram 2: Monster en referentiestof zijn verschillend