Vse, kar morate vedeti o določanju tališča

Opredelitev, načelo določanja, vplivi, nasveti in namigi za merjenje, predpisi in drugo

Tališče je značilna lastnost trdnih kristalnih snovi. To je temperatura, pri kateri trdna faza preide v tekočo. Določanje tališča je termična analiza, ki se najpogosteje uporablja za karakterizacijo trdnih kristaliničnih snovi. Uporablja se v raziskavah in razvoju ter pri nadzoru kakovosti v različnih segmentih industrije za identifikacijo trdnih kristaliničnih snovi in preverjanje njihove čistosti.

Na tej strani boste pridobili osnovno znanje o tehniki določanja tališča. Poleg tega so na voljo praktični nasveti in namigi za vsakodnevno delo.

Izberite svoje interesno področje

Kaj je tališče?
Zakaj meriti tališča?
Načelo določanja tališča
Kapilarna metoda
Zahteve farmakopeje za določanje tališča
Dobra priprava vzorca
Nastavitev instrumenta
Kalibracija in nastavitev instrumenta za določanje tališča
Vpliv hitrosti segrevanja na meritev tališča
Merjenje tališča - nasveti in namigi
Vpliv nečistoč na tališče - depresija tališča
Določanje mešane tališča

1. Kaj je tališče?

Tališče je značilna lastnost trdne kristalne snovi. To je temperatura, pri kateri se trdna faza spremeni v tekočo. Do tega pojava pride pri segrevanju snovi. Med procesom taljenja se vsa energija, dodana snovi, porabi kot toplota taljenja, temperatura pa ostane konstantna (glej spodnji diagram). Med faznim prehodom obstajata dve fizikalni fazi snovi druga ob drugi.

Kristalinične snovi so sestavljene iz drobnih delcev, ki imajo pravilno tridimenzionalno razporeditev - kristalno mrežo. Delce v rešetki držijo skupaj sile rešetke. Ko trdno kristalno snov segrevamo, delci postanejo bolj energični in se začnejo močneje gibati, dokler sile privlačnosti med njimi niso več dovolj močne, da bi jih držale skupaj. Kristalna struktura se uniči in trdna snov se stopi.
Močnejše kot so sile privlačnosti med delci, več energije je potrebne za njihovo premagovanje. Več energije je potrebne, višje je tališče. Temperatura taljenja kristalinične trdne snovi je torej pokazatelj stabilnosti njene mreže.

Pri temperaturi tališča se ne spremeni le agregatno stanje, temveč se bistveno spremeni tudi precej drugih fizikalnih lastnosti. Med njimi so termodinamične vrednosti, specifična toplotna kapaciteta, entalpija in reološke lastnosti, kot sta volumen ali viskoznost. Nenazadnje se spremenijo tudi optične lastnosti dvolomnost odboj in prepustnost svetlobe. V primerjavi z drugimi fizikalnimi vrednostmi je spremembo prepustnosti svetlobe mogoče zlahka določiti in jo zato uporabiti za ugotavljanje tališča.

Oglejte si spletni seminar "Uvod v tališče" zdaj

Nazaj na vprašanja;

2. Zakaj meriti tališča?

Tališča se pogosto uporabljajo za opredelitev organskih in anorganskih kristalnih spojin ter ugotavljanje njihove čistosti. Čiste snovi se talijo pri ostri, natančno določeni temperaturi (zelo majhno temperaturno območje od 0,5 do 1 °C), medtem ko imajo nečiste, onesnažene snovi običajno velik interval taljenja. Temperatura, pri kateri se tali ves material onesnažene snovi, je običajno nižja od temperature čiste snovi. To obnašanje je znano kot depresija tališča in se lahko uporabi za pridobitev kvalitativnih informacij o čistosti snovi.

Na splošno se določanje tališča uporablja v laboratoriju pri raziskavah in razvoju ter pri nadzoru kakovosti v različnih segmentih industrije za ugotavljanje in preverjanje čistosti različnih snovi.

Nazaj na vprašanja;

3. Načelo določanja tališča

Na temperaturi taljenja pride do spremembe pri prenosu svetlobe. V primerjavi z drugimi fizikalnimi vrednostmi je sprememba svetlobe zelo očitna in jo zato lahko enostavno določimo in uporabimo za taljenje za ugotavljanje točke taljenja. Kristalni materiali v prahu so v kristalni obliki neprozorni. in prozorni v tekočem stanju. Ta izrazita razlika v optičnem lastnosti lahko izmerimo, da bi določili tališče s snemanjem odstotka intenzivnosti svetlobe, ki sveti skozi snov v kapilari, transmitanco, glede na izmerjeno temperaturo v peči. V procesu določanja tališča obstajajo različne faze trdne kristalinične snovi: Na točki kolapsa je snov večinoma trdna in vsebuje le majhno količino staljene snovi. Pri menisku se je večina snovi stopila, vendar je še vedno nekaj trdne snovi. prisoten. V točki bistrosti je snov popolnoma stopljena.

Nazaj na vprašanja;

4. Kapilarna metoda

Merjenje temperature taljenja se običajno izvaja v tankih steklenih kapilarnih ceveh z notranjim premerom 1 mm in debelino stene 0,1-0,2 mm. V kapilarno cevko damo fino zmlet vzorec do polnitve 2 do 3 mm in ga vstavimo v ogrevano stojalo (tekoča kopel ali kovinski blok) v neposredni bližini termometra visoke natančnosti. Temperatura v ogrevalnem stojalu narašča s fiksno hitrostjo, ki jo lahko sprogramira uporabnik. Postopek taljenja se vizualno pregleda, da se določi tališče vzorca. Sodobni instrumenti, kot so instrumenti Melting Point Excellence podjetja METTLER TOLEDO, omogočajo samodejno določanje temperature taljenja in območja taljenja ter vizualni pregled z videokamero. Kapilarna metoda je v številnih lokalnih farmakopejah zahtevana kot standardna tehnika za določanje temperature taljenja.

Z instrumenti Melting Point Excellence podjetja METTLER TOLEDO lahko hkrati merite do 6 kapilar.

Preberite več o prednostih digitalnih instrumentov za določanje tališča

Nazaj na vprašanja;

5. Zahteve farmakopeje za določanje tališča

Zahteve farmakopeje za določanje tališča vključujejo minimalne zahteve za načrtovanje aparata za določanje tališča in za izvajanje meritev.

Pregled zahtev farmakopeje:

Uporabite kapilare z zunanjim premerom od 1,3 do 1,8 mm in debelino stene od 0,1 do 0,2 mm.
Uporabljajte konstantno hitrost segrevanja 1 °C/min.
Če ni drugače navedeno, se v večini farmakopej temperatura ob koncu taljenja zabeleži v točki C (konec taljenja = čista točka), ko ni več trdne snovi.
Zabeležena temperatura predstavlja temperaturo grelnega telesa, ki je lahko oljna kopel ali kovinski blok, v katerem je nameščen termočlen.

Naprave za merjenje temperature tališča METTLER TOLEDO v celoti izpolnjujejo zahteve farmakopeje.

Za podrobne informacije o mednarodnih normah in standardih obiščite

www.mt.com/MPDP-norms

Nazaj na vprašanja;

6. Dobra priprava vzorca

Dobra priprava vzorca je ključnega pomena za doseganje zelo natančnih meritev tališča.

Pri pripravi vzorca se suha praškasta snov zmelje v možnarju in napolni v kapilare, ki se nato vstavijo v peč. Škatla s pripomočki za temperaturo tališča vsebuje komplete 150 kapilar za temperaturo tališča, agatno pestilo in možnar, pinceto, lopatico (b) in 5 orodij za polnjenje kapilar (a). Poleg tega škatla s pripomočki vsebuje tri standarde tališča - bodisi referenčne snovi METTLER TOLEDO za tališče (benzofenon, benzojeva kislina, saharin) bodisi referenčne standarde USP za tališče (kofein, vanilin, acetanilid).

Postopek priprave vzorca z orodji za določanje tališča METTLER TOLEDO:

Najprej je treba vzorec posušiti v eksikatorju. Nato majhen del vzorca drobno zmeljemo v možnarju.

Korak 2: Za merjenje z instrumentom METTLER TOLEDO se hkrati pripravi več kapilar. Orodje za polnjenje kapilar odlično pomaga pri polnjenju, saj se prazne kapilare varno držijo v držalu, ki spominja na zatič. Z orodjem lahko zlahka odvzamete majhen del vzorca iz malte.

Korak 3: Majhna količina vzorca na vrhu kapilare se nato premakne po kapilari navzdol tako, da sprostite prijemalo in kapilaro večkrat nežno udarite po mizi. Pri tem se vzorec tesno spusti na dno kapilare. Učinek "odbijanja" povzroči tesno zapakiranje snovi in prepreči nastanek zračnih žepov.

Korak 4: Pravilno višino polnjenja lahko preverite z graviranim ravnilom na orodju za polnjenje kapilar. Na splošno višina polnjenja ne sme presegati 3 mm.

1. korak priprave vzorca za analizo tališča

Korak 2a priprave vzorca za analizo tališča

Korak 2b priprave vzorca za analizo tališča

3. korak priprave vzorca za analizo tališča

4. korak priprave vzorca za analizo tališča

Nazaj na vprašanja;

7. Nastavitev instrumenta

Poleg ustrezne priprave vzorca so za natančno določitev tališča bistvene tudi nastavitve instrumenta. Pravilna izbira začetne temperature, končne zaustavitvene temperature in hitrosti naraščanja segrevanja je nujna za preprečitev netočnosti zaradi nepravilnega ali prehitrega povečanja toplote v vzorcu:

a) Začetna temperatura

Določanje tališča se začne pri vnaprej določeni temperaturi, ki je blizu pričakovanega tališča. Do začetne temperature se grelno stojalo hitro segreje. Pri začetni temperaturi se kapilare uvedejo v peč, temperatura pa se začne dvigovati z določeno hitrostjo segrevanja.
Običajna formula za izračun začetne temperature:
(5 min * hitrost segrevanja)

b) Hitrost segrevanja

Hitrost ogrevalne rampe je fiksna stopnja dviga temperature med začetno in končno temperaturo za ogrevalno rampo.
Rezultati so močno odvisni od hitrosti segrevanja - višja kot je hitrost segrevanja, višja je opazovana temperatura tališča.
V farmakopejah se uporablja konstantna hitrost segrevanja 1 °C/min. Za najvišjo natančnost in nerazpadajoče vzorce uporabite 0,2 °C/min. Pri snoveh, ki se razgradijo, je treba uporabiti hitrost segrevanja 5 °C/min. Za raziskovalne meritve se lahko uporablja hitrost segrevanja 10 °C/min.

c) Temperatura zaustavitve

Najvišja temperatura, ki jo je treba doseči pri določanju.
Običajna formula za izračun temperature zaustavitve:
(3 min * hitrost segrevanja)

d) Termodinamični / farmakopejski način

Obstajata dva načina vrednotenja temperature taljenja: Farmakopejska točka tališča in termodinamična točka tališča. Pri farmakopejskem načinu se ne upošteva, da je temperatura peči med segrevanjem drugačna (višja) od temperature vzorca, kar pomeni, da se meri temperatura peči in ne temperatura vzorca. Posledično je farmakopejska temperatura taljenja močno odvisna od hitrosti segrevanja. Zato so meritve primerljive le, če se uporablja enaka hitrost segrevanja.
Termodinamično tališče pa dobimo tako, da od farmakopejskega tališča odštejemo matematični produkt termodinamičnega faktorja "f" in kvadratnega korena hitrosti segrevanja. Termodinamični faktor je empirično določen faktor, specifičen za instrument. Termodinamično tališče je fizikalno pravilno tališče. Ta vrednost ni odvisna od hitrosti segrevanja ali drugih parametrov. To je zelo uporabna vrednost, saj omogoča primerjavo talilnih točk različnih snovi neodvisno od eksperimentalne nastavitve.

Tališče in kapljevina - avtomatizirana analiza

V tem vodniku je pojasnjeno merilno načelo samodejne analize tališča in kapljevine ter podani nasveti in namigi za boljše meritve in preverjanje učinkovitosti.

Obiščite to stran in prenesite vodnik za avtomatizirano analizo taljenja in kapljevine

Avtomatizirana analiza temperature taljenja in padanja

Nazaj na vprašanja;

8. Kalibracija in nastavitev instrumenta za določanje temperature taljenja

Pred začetkom delovanja enote je priporočljivo preveriti njeno natančnost merjenja. Za preverjanje temperaturne natančnosti se instrument kalibrira z uporabo standardov tališča s točno določenimi certificiranimi temperaturami tališča. Tako je mogoče nazivne vrednosti, vključno s tolerancami, primerjati z dejansko izmerjenimi vrednostmi.

Če kalibracija ni uspešna, kar pomeni, da se izmerjene vrednosti temperature ne ujemajo z območjem certificiranih nazivnih vrednosti ustreznih referenčnih snovi, je treba instrument prilagoditi.

Da bi zagotovili natančnost meritev, je priporočljivo, da se peč redno kalibrira s certificiranimi referenčnimi snovmi, na primer enkrat na mesec.

Aparati Melting Point Excellence zapustijo tovarno po tem, ko so bili nastavljeni z uporabo referenčnih snovi METTLER TOLEDO. Izvede se tritočkovna kalibracija z benzofenonom, benzojevo kislino in kofeinom, nato pa sledi prilagoditev. Prilagoditev se nato preveri s kalibracijo z vanilinom in kalijevim nitratom.

Kalibracija in nastavitev točke taljenja

Nazaj na vprašanja;

9. Vpliv hitrosti segrevanja na meritev tališča

Rezultati so močno odvisni od hitrosti segrevanja - višja kot je hitrost segrevanja, višja je opazovana temperatura tališča. Razlog za to je, da se temperatura tališča zaradi tehničnih razlogov ne meri neposredno v snovi, temveč zunaj kapilare na grelnem bloku. Zato temperatura vzorca zaostaja za temperaturo v peči. Čim večja je hitrost segrevanja, tem hitreje narašča temperatura v peči, kar povečuje razliko med izmerjeno temperaturo tališča in pravo temperaturo tališča.

Zaradi odvisnosti od hitrosti naraščanja toplote so meritve talilnih točk med seboj primerljive le, če so bile opravljene z enakimi hitrostmi.

Temperaturno obnašanje vzorca in peči

Določanje tališča se začne pri vnaprej določeni temperaturi, ki je blizu pričakovanega tališča. Rdeča polna črta predstavlja temperaturo vzorca (glej spodnjo sliko). Na začetku postopka taljenja sta temperaturi vzorca in peči enaki; temperaturi peči in vzorca sta predhodno toplotno izenačeni. Temperatura vzorca narašča sorazmerno s temperaturo peči. Upoštevati moramo, da temperatura vzorca narašča s kratko zakasnitvijo, ki je posledica časa, potrebnega za prenos toplote iz peči na vzorec. Med segrevanjem je temperatura peči vedno višja od temperature vzorca. V določenem trenutku toplota peči stopi vzorec v kapilari. Temperatura vzorca ostane konstantna, dokler se celoten vzorec ne stopi. Določimo različne vrednosti temperature v peči T_A in T_C, ki so opredeljene z ustreznimi stopnjami taljenja: točka kolapsa in čista točka. Temperatura vzorca v kapilari se znatno poveča, ko je vzorec popolnoma staljen. Narašča vzporedno s temperaturo v peči in kaže podobno zakasnitev kot na začetku.

Farmakopeja MP v primerjavi s termodinamičnim MP

Obstajata dva načina vrednotenja tališča: Farmakopejsko tališče in termodinamično tališče. Pri farmakopejskem načinu se ne upošteva, da je temperatura peči med segrevanjem drugačna (višja) od temperature vzorca, kar pomeni, da se meri temperatura peči in ne temperatura vzorca. Posledično je farmakopejska temperatura tališča močno odvisna od hitrosti segrevanja. Zato so meritve primerljive le, če se uporablja enaka hitrost segrevanja.

Termodinamično tališče pa dobimo tako, da od farmakopejskega tališča odštejemo matematični produkt termodinamičnega faktorja "f" in kvadratnega korena hitrosti segrevanja. Termodinamični faktor je empirično določen faktor, specifičen za instrument. Termodinamično tališče je fizikalno pravilno tališče (glej spodnjo sliko). Ta vrednost ni odvisna od hitrosti segrevanja ali drugih parametrov. To je zelo uporabna vrednost, saj omogoča primerjavo tališča različnih snovi neodvisno od eksperimentalne nastavitve.

Tališče po farmakopeji in termodinamično tališče

Nazaj na vprašanja;

10. Merjenje tališča - nasveti in namigi

Obarvani ali razpadajoči vzorci (azobenzen, kalijev dikromat, kadmijev jodid) ali vzorci, pri katerih se kaže težnja po vključitvi zračnih mehurčkov v talino (sečnina), lahko zahtevajo znižanje mejne vrednosti B ali uporabo vrednosti C kot merila za ocenjevanje, ker povečanje prenosa med taljenjem ne bo tako veliko.
Vzorci, ki se razgradijo (sladkor) ali sublimirajo (kofein): Kapilaro zaprite s plamenom. Hlapne sestavine povzročijo v zaprti kapilari nadtlak, ki zavira nadaljnjo razgradnjo ali sublimacijo.
Hidroskopski vzorci: Kapilaro zaprite s plamenom.
Hitrost segrevanja: Običajno 1 °C/min. Za najvišjo natančnost in nerazpadajoče vzorce uporabite 0,2 °C/min. Pri snoveh, ki se razgradijo, 5 °C/min; za raziskovalne meritve 10 °C/min.
Začetna temperatura: 3 do 5 min pred pričakovano temperaturo taljenja oziroma 5 do 10 °C pod njo (3 do 5-kratna hitrost segrevanja).
Končna temperatura: Za uspešno merilno krivuljo je potrebna končna temperatura, ki je približno 5 °C nad pričakovanim dogodkom.
Uporabite termodinamično temperaturo taljenja , če to dopuščajo SOP in instrument. Termodinamična temperatura tališča je fizikalno pravilna temperatura tališča in ni odvisna od parametrov instrumenta.
Nepravilna priprava vzorca: Preiskovani vzorec mora biti popolnoma suh, homogen in v obliki prahu. Vlažne vzorce je treba najprej posušiti. Grobo kristalinični vzorec in nehomogeni vzorci se fino zmeljejo v možnarju. Za zagotovitev primerljivih rezultatov je pomembno, da vse kapilarne cevke napolnimo do enake višine in da snov v kapilarah dobro zgoščimo.
Priporoča se uporaba kapilar s temperaturo tališča, ki so zelo natančno izdelane in zagotavljajo zelo natančne in ponovljive rezultate, npr. kapilare podjetja METTLER TOLEDO. Če se uporabljajo druge kapilare, je treba instrumente umeriti in po potrebi prilagoditi s temi kapilarami.

Nazaj na vprašanja;

Želite odgovore na posamezna vprašanja?

11. Vpliv nečistoč na tališče - depresija tališča

Depresija tališča je pojav znižanja tališča onesnaženega, nečistega materiala v primerjavi s čistim materialom. Razlog za to je, da onesnaženja oslabijo mrežne sile v trdnem kristalnem vzorcu. Skratka, za prekinitev sil privlačnosti in uničenje kristalne strukture je potrebno manj energije.

Tališče je zato uporaben kazalnik čistosti, saj se s povečevanjem nečistoč na splošno znižuje in širi območje taljenja.

Nazaj na vprašanja;

12. Določanje mešanega tališča

Če se dve snovi talita pri isti temperaturi, lahko z določitvijo mešanega tališča ugotovimo, ali gre za eno in isto snov. Temperatura taljenja zmesi dveh sestavin je običajno nižja od temperature taljenja ene od čistih sestavin. To vedenje je znano kot depresija tališča.

Pri mešanem določanju tališča vzorec zmešamo z referenčno snovjo v razmerju 1 : 1. Kadar koli se tališče vzorca zniža z mešanjem z referenčno snovjo, snovi ne moreta biti enaki. Če se tališče mešanice ne zniža, je vzorec identičen z dodano referenčno snovjo.

Običajno se določajo tri tališča: vzorca, referenčne snovi in razmerja mešanja vzorca in referenčne snovi 1 : 1. Tehnika mešanih talilnih točk je pomemben razlog, zakaj imajo vse visokokakovostne naprave za določanje talilnih točk v svojih grelnih blokih vsaj tri kapilare.