Vad är smältpunkt?

Allt du behöver veta om smältpunktsbestämning

Bestämning av smältpunkt
Vad är smältpunkt?
Vad är smältpunkten för ett ämne
Princip för smältpunkt
Smältpunkt kapillär

5. Pharmacopeias krav för bestämning av smältpunkt

Farmakopéns krav på smältpunkt
Smältpunkt tillbehörslåda

Förberedelseprocess för prov med METTLER TOLEDO smältpunktsverktyg:

Steg 1: Först måste provet torkas i en exsickator. Därefter finfördelas en liten del av provet i en mortel.

Steg 2: Flera kapillärer förbereds samtidigt för mätning med ett METTLER TOLEDO-instrument. Verktyget för kapillärfyllning underlättar fyllningen perfekt eftersom de tomma kapillärerna hålls säkert i ett pinnliknande grepp. Att samla en liten provportion från en mortel är enkelt att göra med hjälp av verktyget.

Steg 3: Den lilla mängden prov i toppen av kapillärerna flyttas sedan ner i kapillären genom att släppa greppet och försiktigt studsa kapillärerna mot bordet flera gånger. På så sätt packas provet tätt ner i kapillärens botten. Den "studsande effekten" gör att ämnet packas tätt och att luftfickor undviks.

Steg 4: Den korrekta fyllningshöjden kan kontrolleras med den graverade linjalen på kapillärfyllningsverktyget. Generellt bör fyllningshöjden inte överstiga 3 mm.

Steg 1 i provberedningen för en smältpunktsanalys
Steg 1 i provberedningen för en smältpunktsanalys
Steg 2a i provberedningen för en smältpunktsanalys
Steg 2a i provberedningen för en smältpunktsanalys
Steg 2b i provberedningen för en smältpunktsanalys
Steg 2b i provberedningen för en smältpunktsanalys
Steg 3 i provberedningen för en smältpunktsanalys
Steg 3 i provberedningen för en smältpunktsanalys
Steg 4 i provberedningen för en smältpunktsanalys
Steg 4 i provberedningen för en smältpunktsanalys

7. Inställning av instrumentet

Förutom korrekt provberedning är även instrumentets inställningar avgörande för en exakt bestämning av smältpunkten. Korrekt val av starttemperatur, stopptemperatur och uppvärmningsramphastighet är nödvändigt för att förhindra felaktigheter på grund av en värmeökning i provet som är felaktig eller för snabb:

a) Starttemperatur

Smältpunktsbestämningen startar vid en fördefinierad temperatur nära den förväntade smältpunkten. Upp till starttemperaturen förvärms värmestativet snabbt. Vid starttemperaturen förs kapillärerna in i ugnen och temperaturen börjar stiga med den definierade ramphastigheten.
Vanlig formel för att beräkna starttemperaturen:
Starttemperatur = förväntad MP - (5 min * uppvärmningshastighet)

b) Uppvärmningens ramphastighet

Uppvärmningsramphastigheten är den fasta hastigheten för temperaturökning mellan start- och stopptemperaturerna för uppvärmningsrampen.
Resultaten är starkt beroende av uppvärmningshastigheten - ju högre uppvärmningshastighet desto högre observerad smältpunktstemperatur.
Farmakopéerna tillämpar en konstant uppvärmningshastighet på 1 °C/min. För högsta noggrannhet och icke-nedbrytande prover används 0,2 °C/min. För ämnen som bryts ned bör en uppvärmningshastighet på 5 °C/min användas. För explorativa mätningar kan en uppvärmningshastighet på 10 °C/min användas.

c) Stopptemperatur

Den högsta temperatur som får uppnås under bestämningen.
Vanlig formel för att beräkna stopptemperaturen:
Stopptemperatur = förväntad MP + (3 min * uppvärmningshastighet)

d) Termodynamisk metod / Farmakopémetod

Det finns två sätt att utvärdera smältpunkten: Farmakopéns smältpunkt och termodynamisk smältpunkt. Farmakopémetoden bortser från att ugnstemperaturen är annorlunda (högre) under uppvärmningsprocessen än provtemperaturen, vilket innebär att ugnstemperaturen mäts snarare än provtemperaturen. Som en följd av detta beror smältpunkten vid farmakopémetoden starkt på uppvärmningshastigheten. Därför är mätningarna endast jämförbara om samma uppvärmningshastighet används.
Den termodynamiska smältpunkten å andra sidan erhålls genom att subtrahera den matematiska produkten av en termodynamisk faktor "f" och kvadratroten av uppvärmningshastigheten från den farmakopémässiga smältpunkten. Den termodynamiska faktorn är en empiriskt bestämd instrumentspecifik faktor. Den termodynamiska smältpunkten är den fysikaliskt korrekta smältpunkten. Detta värde beror inte på uppvärmningshastighet eller andra parametrar. Detta är ett mycket användbart värde eftersom det gör det möjligt att jämföra smältpunkter för olika ämnen oberoende av försöksuppställning.

Automatiserad analys av smältpunkt och droppunkt

8. Kalibrering och justering av ett smältpunktsinstrument

Innan enheten tas i drift rekommenderas att man kontrollerar dess mätnoggrannhet. För att kontrollera temperaturnoggrannheten kalibreras instrumentet med hjälp av smältpunktsstandarder med exakta certifierade smältpunkter. På så sätt kan de nominella värdena inklusive toleranser jämföras med faktiska uppmätta värden.

Om kalibreringen misslyckas, dvs. om de uppmätta temperaturvärdena inte ligger inom intervallet för de certifierade nominella värdena för respektive referenssubstans, måste instrumentet justeras.

För att säkerställa mätnoggrannheten rekommenderas att ugnen kalibreras med certifierade referenssubstanser regelbundet, t.ex. en gång i månaden.

Melting Point Excellence-instrument lämnar fabriken efter att ha justerats med METTLER TOLEDO-referenssubstanser. En trepunktskalibrering med bensofenon, bensoesyra och koffein utförs, följt av en justering. Justeringen verifieras sedan genom kalibrering med vanillin och kaliumnitrat.

Kalibrering och justering av smältpunkt

9. Uppvärmningshastighetens inverkan på smältpunktsmätningen

Resultaten berorstarkt på uppvär mningshastigheten - ju högre uppvärmningshastighet desto högre observerad smältpunktstemperatur. Anledningen är att smältpunktstemperaturen av tekniska skäl inte mäts direkt i ämnet, utan utanför kapillären vid värmeblocket. Därför släpar provets temperatur efter ugnens temperatur. Ju högre uppvärmningshastighet, desto snabbare stiger ugnstemperaturen, vilket ökar skillnaden mellan den uppmätta smältpunkten och den verkliga smälttemperaturen.

Eftersom värmeökningen är beroende av hastigheten är smältpunktsmätningar jämförbara med varandra endast om de har utförts med samma hastighet.

Temperaturbeteende för provet och ugnen

Smältpunktsbestämningen startar vid en fördefinierad temperatur som ligger nära den förväntade smältpunkten. Den röda heldragna linjen representerar provets temperatur (se figuren nedan). I början av smältprocessen är både provets och ugnens temperatur identiska; ugnens och provets temperaturer är i förväg termiskt jämviktade. Provets temperatur stiger proportionellt mot ugnens temperatur. Vi måste komma ihåg att provtemperaturen ökar med en kort fördröjning som orsakas av den tid som krävs för värmeöverföring från ugnen till provet. Under uppvärmningen är ugnstemperaturen alltid högre än provtemperaturen. Vid en viss punkt smälter ugnsvärmen provet inuti kapillären. Provtemperaturen förblir konstant tills hela provet har smält. Vi identifierar olika ugnstemperaturvärden TA och TC som definieras av respektive steg i smältprocessen: kollaps- och klarpunkt. Provtemperaturen inuti kapillären stiger avsevärt när provet är helt smält. Den ökar parallellt med ugnstemperaturen och uppvisar en liknande fördröjning som i början.

Farmakopé MP vs termodynamisk MP

Det finns två sätt att utvärdera smältpunkten: Farmakopé smältpunkt och termodynamisk smältpunkt. Farmakopémetoden bortser från att ugnstemperaturen är annorlunda (högre) under uppvärmningsprocessen än provtemperaturen, vilket innebär att ugnstemperaturen mäts snarare än provtemperaturen. Som en följd av detta beror smältpunkten vid farmakopémetoden starkt på uppvärmningshastigheten. Därför är mätningarna endast jämförbara om samma uppvärmningshastighet används.

Den termodynamiska smältpunkten å andra sidan erhålls genom att subtrahera den matematiska produkten av en termodynamisk faktor "f" och kvadratroten av uppvärmningshastigheten från den farmakopémässiga smältpunkten. Den termodynamiska faktorn är en empiriskt bestämd instrumentspecifik faktor. Den termodynamiska smältpunkten är den fysikaliskt korrekta smältpunkten (se figuren nedan). Detta värde beror inte på uppvärmningshastighet eller andra parametrar. Detta är ett mycket användbart värde eftersom det gör det möjligt att jämföra smältpunkter för olika ämnen oberoende av experimentuppställning.

Temperaturökning av prov och ugn
Temperaturökning av prov och ugn
Smältpunkt enligt farmakopé kontra termodynamisk smältpunkt
Smältpunkt enligt farmakopé kontra termodynamisk smältpunkt
Bestämning av smältpunkt

 

 

Smältpunkt depression

12. Bestämning av blandad smältpunkt

Om två ämnen smälter vid samma temperatur kan en blandad smältpunktsbestämning avslöja om de är ett och samma ämne. Smälttemperaturen för en blandning av två komponenter är vanligtvis lägre än för någon av de rena komponenterna. Detta beteende är känt som smältpunktsdepression.

Vid blandad smältpunktsbestämning blandas provet med en referenssubstans i förhållandet 1:1. När provets smältpunkt sänks genom blandning med ett referensämne, kan de två ämnena inte vara identiska. Om smältpunkten för blandningen inte sjunker är provet identiskt med det referensämne som tillsattes.

Vanligtvis bestäms tre smältpunkter: prov, referens och 1:1 blandningsförhållande av prov och referens. Tekniken med blandade smältpunkter är ett viktigt skäl till att alla smältpunktsmaskiner av hög kvalitet har minst tre kapillärer i sina värmeblock.

Diagram 1: Prov och referenssubstans är identiska
Diagram 1: Prov och referenssubstans är identiska
Diagram 2: Prov och referenssubstans är olika
Diagram 2: Prov och referenssubstans är olika