La procedura di preparazione dei campioni con gli strumenti per la determinazione del punto di fusione METTLER TOLEDO:
Passaggio 1: innanzitutto, occorre essiccare il campione in un essiccatore. Successivamente, una piccola parte del campione viene macinata finemente in un mortaio.
Passaggio 2: vengono preparati contemporaneamente diversi capillari per effettuare la misurazione con uno strumento METTLER TOLEDO. Lo strumento per il riempimento dei capillari consente di riempirli più facilmente, poiché i capillari vuoti sono saldamente fissati a un supporto che li avvolge. Grazie a questo strumento è possibile raccogliere una piccola quantità di campione dal mortaio.
Passaggio 3: la piccola quantità di campione raccolta nella parte superiore dei capillari viene quindi fatta ricadere sul fondo rimuovendo la fascetta che trattiene i capillari e picchiettandoli delicatamente su un piano alcune volte. Questa azione compatta il campione sul fondo dei capillari. Il "rimbalzo" generato dall'atto di picchiettare i capillari su un piano fa sì che la sostanza si compatti ed evita che si formino cavità piene d'aria all'interno del campione.
Passaggio 4: il righello inciso sullo strumento per il riempimento dei capillari consente di verificare che siano stati riempiti fino all'altezza corretta. In generale, è bene che il campione nel capillare non superi l'altezza di 3 mm.
7. Configurazione dello strumento
Oltre alla corretta preparazione dei campioni, anche le impostazioni dello strumento sono essenziali per determinare esattamente il punto di fusione. Scegliere la temperatura iniziale e finale e la velocità di riscaldamento corrette è fondamentale per non rischiare di ottenere risultati inaccurati a causa di un riscaldamento del campione errato o troppo rapido:
a) Temperatura iniziale
La procedura per la determinazione del punto di fusione inizia a una temperatura predefinita prossima al punto di fusione atteso. Il supporto riscaldante viene preriscaldato velocemente fino a raggiungere la temperatura iniziale. Una volta raggiunta la temperatura iniziale, i capillari vengono inseriti nel forno e la temperatura inizia ad aumentare con la velocità di riscaldamento predefinita.
La formula comunemente utilizzata per calcolare la temperatura iniziale è:
Temperatura iniziale = Punto di fusione atteso - (5 min * velocità di riscaldamento)
b) Velocità di riscaldamento
La velocità di riscaldamento è la velocità prefissata con cui aumenta la temperatura nell'intervallo compreso fra temperatura iniziale e temperatura finale.
I risultati dipendono fortemente dalla velocità di riscaldamento: maggiore è la velocità di riscaldamento, più elevata è la temperatura del punto di fusione osservata.
Le farmacopee consigliano di applicare una velocità di riscaldamento costante pari a 1 °C/min. Per campioni che non si decompongono e per la massima accuratezza, utilizzare 0,2 °C/min. In caso di sostanze che si decompongono, utilizzare una velocità di riscaldamento pari a 5 °C/min. Per effettuare misure esplorative è possibile utilizzare una velocità di riscaldamento di 10 °C/min.
c) Temperatura finale
La temperatura massima che si raggiunge durante la procedura di determinazione del punto di fusione.
La formula comunemente utilizzata per calcolare la temperatura finale è:
Temperatura finale = Punto di fusione atteso - (3 min * velocità di riscaldamento)
d) Modalità farmacopea/termodinamica
Esistono due modalità per valutare il punto di fusione: la modalità farmacopea e quella termodinamica. La modalità farmacopea trascura il fatto che durante il processo di riscaldamento la temperatura del forno è diversa (maggiore) di quella del campione, ovvero utilizza la misura della temperatura del forno anziché della temperatura del campione. Di conseguenza, il punto di fusione valutato con la modalità farmacopea dipende fortemente dalla velocità di riscaldamento. Per questo due misure possono essere confrontate tra loro solo se è stata utilizzata la stessa velocità di riscaldamento.
Il punto di fusione valutato con la modalità termodinamica, invece, si ottiene sottraendo il prodotto matematico di un fattore termodinamico 'f' e della radice quadrata della velocità di riscaldamento dal punto di fusione valutato con la modalità farmacopea. Il fattore termodinamico è un fattore specifico dello strumento e determinato empiricamente. Il punto di fusione valutato con la modalità termodinamica è il punto di fusione corretto dal punto di vista fisico. Questo valore non dipende dalla velocità di riscaldamento né da altri parametri. Si tratta di un valore molto utile, poiché consente di confrontare i punti di fusione di diverse sostanze indipendentemente dalla configurazione sperimentale utilizzata per la misura.
9. Influenza della velocità di riscaldamento sulla misurazione del punto di fusione
I risultati dipendono fortemente dalla velocità di riscaldamento: maggiore è la velocità di riscaldamento, più elevata è la temperatura del punto di fusione osservata. Il motivo è che, per motivi tecnici, la temperatura del punto di fusione non viene misurata direttamente all'interno della sostanza ma all'esterno del capillare, a livello del blocco riscaldante. La temperatura del campione varia quindi con un certo ritardo rispetto alla temperatura del forno. Maggiore è la velocità di riscaldamento, più rapidamente aumenta la temperatura del forno, provocando di conseguenza un aumento della differenza tra il punto di fusione misurato e la temperatura di fusione effettiva.
Poiché dipendono dalla velocità con cui aumenta la temperatura, i valori misurati per i punti di fusione possono essere confrontati l'uno con l'altro solo se vengono acquisiti utilizzando le stesse velocità di riscaldamento.
12. Determinazione del punto di fusione di miscele
Se due sostanze fondono alla stessa temperatura, la determinazione del punto di fusione della miscela consente di verificare se queste sono identiche. La temperatura di fusione di una miscela di due componenti è generalmente inferiore ai punti di fusione di ciascuno dei due componenti puri. Questo fenomeno è noto come depressione del punto di fusione.
Per utilizzare la tecnica della determinazione del punto di fusione della miscela, il campione viene miscelato con una sostanza di riferimento in proporzione 1:1. Se miscelando il campione con una sostanza di riferimento si verifica la depressione del punto di fusione, le due sostanze non possono essere identiche. Se il punto di fusione della miscela non è inferiore a quello del campione, il campione è identico alla sostanza di riferimento aggiunta.
In genere, si determinano tre punti di fusione: quello del campione, quello della sostanza di riferimento e quello della miscela di campione e sostanza di riferimento in proporzione 1:1. È per assecondare le esigenze della tecnica di determinazione del punto di fusione della miscela che tutti gli strumenti di alta qualità per la determinazione del punto di fusione consentono di collocare almeno tre capillari nei blocchi riscaldanti.
