Probenvorbereitung mit Tools für die Schmelzpunkbestimmung von METTLER TOLEDO:
Schritt 1: Zuerst muss die Probe in einem Exsikkator getrocknet werden. Dann wird ein kleiner Teil der Probe in einem Mörser fein gemahlen.
Schritt 2: Mehrere Kapillaren werden gleichzeitig vorbereitet, um sie in einem METTLER TOLEDO-Schmelzpunktbestimmungsgerät zu messen. Das Tool zum Befüllen der Kapillaren erleichtert das Befüllen, da die leeren Kapillaren in einer Art Klammer sicher gehalten werden. Mit dem Werkzeug kann ausserdem mühelos ein kleiner Teil der Probe aus einem Mörser entnommen werden.
Schritt 3: Die kleine Menge der Probe am oberen Ende der Kapillaren wird dann in den Kapillaren nach unten bewegt, indem die Kapillaren aus der Klammer genommen und mehrmals vorsichtig auf den Tisch geklopft werden. Dadurch sammelt sich die Probe am Boden der Kapillaren, sie wird verdichtet und der Einschluss von Luftblasen wird vermieden.
Schritt 4: Die korrekte Füllhöhe kann mit der auf dem Tool eingravierten Skala geprüft werden. In der Regel sollte die Füllhöhe höchsten 3 mm betragen.
7. Einstellungen im Gerät
Ebenso wie die richtige Probenvorbereitung sind auch die richtigen Einstellungen im Gerät von entscheidender Bedeutung, um einen Schmelzpunkt genau zu bestimmen. Zur Vermeidung von Ungenauigkeiten aufgrund einer falschen Heizrate müssen die Starttemperatur, die Endtemperatur und die Heizrate richtig eingestellt werden.
a) Starttemperatur
Die Schmelzpunktbestimmung beginnt bei einer vordefinierten Temperatur knapp unterhalb des erwarteten Schmelzpunkts. Das Heizstativ wird schnell aufgeheizt, bis die Starttemperatur erreicht ist. Sobald die Starttemperatur erreicht ist, werden die Kapillaren in den Ofen eingeführt und die Temperatur wird mit der definierten Heizrate erhöht.
Allgemeine Formel zur Berechnung der Starttemperatur:
Starttemperatur = erwarteter Schmelzpunkt – (5 min * Heizrate).
b) Heizrate
Die Heizrate ist die feste Rate der Temperatursteigerung zwischen der Start- und der Endtemperatur.
Die Qualität der Resultate ist stark von der Heizrate abhängig. Je höher die Heizrate, desto höher der gemessene Schmelzpunkt.
Pharmakopöen wenden eine konstante Heizrate von 1 °C/min an. Verwenden Sie für ein Maximum an Genauigkeit und Proben, die sich nicht zersetzen, 0,2 °C/min. Bei Substanzen, die sich zersetzen, sollte eine Heizrate von 5 °C/min verwendet werden. Für Messungen zur groben Bestimmung ist eine Heizrate von 10 °C/min ausreichend.
c) Endtemperatur
Die maximale Temperatur, die bei der Schmelzpunktbestimmung erreicht wird.
Allgemeine Formel zur Berechnung der Endtemperatur:
Endtemperatur = erwarteter Schmelzpunkt + (3 min * Heizrate).
d) Thermodynamischer/Pharmakopöe-Modus
Es gibt zwei Modi für die Schmelzpunktbestimmung: das Pharmakopöe-Verfahren und das thermodynamische Verfahren. Im Pharmakopöe-Modus wird nicht berücksichtigt, dass die Ofentemperatur während des Heizprozesses höher ist als die Probentemperatur. Das bedeutet, dass anstelle der Probentemperatur die Ofentemperatur gemessen wird. Daher ist der Schmelzpunkt bei diesem Verfahren stark von der Heizrate abhängig. Messungen sind somit nur vergleichbar, wenn die gleiche Heizrate verwendet wird.
Beim thermodynamischen Verfahren hingegen wird das Produkt aus einem thermodynamischen Faktor f und der Quadratwurzel der Heizrate vom Schmelzpunkt nach Pharmakopöe-Verfahren subtrahiert. Der thermodynamische Faktor ist ein empirisch ermittelter gerätespezifischer Faktor. Der thermodynamische Schmelzpunkt ist der physikalisch korrekte Schmelzpunkt. Er hängt nicht von der Heizrate oder anderen Parametern ab und ist besonders nützlich, da sich mit ihm die Schmelzpunkte verschiedener Substanzen unabhängig vom experimentellen Aufbau vergleichen lassen.
9. Einfluss der Heizrate auf die Schmelzpunktbestimmung
Die Qualität der Resultate ist stark von der Heizrate abhängig. Je höher die Heizrate, desto höher der gemessene Schmelzpunkt. Ursache hierfür ist, dass die Schmelzpunkttemperatur aus technischen Gründen nicht direkt in der Substanz, sondern ausserhalb der Kapillare am Heizblock gemessen wird. Die Probentemperatur ist daher niedriger als die Ofentemperatur. Je höher die Heizrate, desto schneller steigt die Ofentemperatur und desto grösser die Differenz zwischen dem gemessenen Schmelzpunkt und der tatsächlichen Schmelztemperatur.
Da die Schmelzpunktbestimmung stark von der Heizrate abhängig ist, sind verschiedene Messwerte nur miteinander vergleichbar, wenn sie mit der gleichen Heizrate ermittelt wurden.
12. Bestimmung des Mischschmelzpunkts
Wenn zwei Substanzen bei der gleichen Temperatur schmelzen, kann eine Bestimmung des Mischschmelzpunkts Aufschluss darüber geben, ob die Substanzen identisch sind. Die Schmelztemperatur eines Gemischs aus zwei Stoffen ist in der Regel geringer als die Schmelztemperaturen der beiden reinen Substanzen. Dieses Phänomen wird als Schmelzpunkterniedrigung bezeichnet.
Für die Bestimmung des Mischschmelzpunktes wird die Probe im Verhältnis 1:1 mit einer Referenzsubstanz gemischt. Wenn der Schmelzpunkt der Probe nach dem Mischen mit der Referenzsubstanz niedriger ist, sind die beiden Substanzen nicht identisch. Bleibt der Schmelzpunkt des Gemischs gleich, ist die Probe mit der hinzugefügten Referenzsubstanz identisch.
Üblicherweise werden drei Schmelzpunkte bestimmt: für die Probe, die Referenzsubstanz und das 1:1-Gemisch aus Probe und Referenzsubstanz. Die Bestimmung des Mischschmelzpunkts ist ein wichtiger Grund dafür, dass hochwertige Schmelzpunktbestimmungsgeräte mindestens drei Kapillaren in ihren Heizblöcken aufnehmen können.
