Ponto de Fusão: O que é?

Tudo o que você precisa saber sobre a determinação do ponto de fusão

Determinação do ponto de fusão
o que é ponto de fusão
Qual é o ponto de fusão de uma substância
Princípio do ponto de fusão
ponto de fusão capilar

5. Requisitos da Farmacopeia para Determinação do Ponto de Fusão

Requisitos da Farmacopeia para o ponto de fusão
Caixa de acessórios de ponto de fusão

Processo de preparação de amostras usando ferramentas de ponto de fusão da METTLER TOLEDO:

Passo 1: Primeiro, a amostra precisa ser seca em um dessecador. Em seguida, uma pequena porção da amostra é finamente moída em um almofariz.

Etapa 2: Vários capilares são preparados simultaneamente para medição com um instrumento METTLER TOLEDO. A ferramenta de preenchimento capilar auxilia perfeitamente no preenchimento, pois os capilares vazios são segurados com segurança em uma alça semelhante a uma cavilha. A coleta de uma pequena porção de amostra de um almofariz é feita facilmente com o auxílio da ferramenta.

Etapa 3: A pequena quantidade de amostra no topo dos capilares é então movida para baixo do capilar, soltando a alça e balançando suavemente os capilares na mesa várias vezes. Essa ação compacta a amostra firmemente no fundo do capilar. O 'efeito saltitante' causa um empacotamento apertado da substância e evita a inclusão de bolsões de ar.

Etapa 4: A altura de preenchimento correta pode ser verificada com a régua gravada na ferramenta de preenchimento capilar. Geralmente a altura preenchida não deve exceder 3 mm.

Etapa 1 da preparação da amostra para uma análise do ponto de fusão
Etapa 1 da preparação da amostra para uma análise do ponto de fusão
Etapa 2a da preparação da amostra para uma análise do ponto de fusão
Etapa 2a da preparação da amostra para uma análise do ponto de fusão
Etapa 2b da preparação da amostra para uma análise do ponto de fusão
Etapa 2b da preparação da amostra para uma análise do ponto de fusão
Etapa 3 da preparação da amostra para uma análise do ponto de fusão
Etapa 3 da preparação da amostra para uma análise do ponto de fusão
Etapa 4 da preparação da amostra para uma análise do ponto de fusão
Etapa 4 da preparação da amostra para uma análise do ponto de fusão

7. Configuração do Instrumento

Juntamente com a preparação adequada da amostra, as configurações do instrumento também são essenciais para a determinação exata do ponto de fusão. A seleção correta da temperatura inicial, da temperatura final e da taxa de rampa de aquecimento são necessárias para evitar imprecisões devido a um aumento de calor na amostra incorreto ou muito rápido:

a) Temperatura inicial

A determinação do ponto de fusão começa em uma temperatura predefinida próxima ao ponto de fusão esperado. Até a temperatura inicial, o suporte de aquecimento é rapidamente pré-aquecido. Na temperatura inicial, os capilares são introduzidos no forno e a temperatura começa a subir na taxa de rampa de aquecimento definida.
Fórmula comum para calcular a temperatura inicial:
Temperatura inicial = MP esperado - (5 min * taxa de aquecimento)

b) Taxa de rampa de aquecimento

A taxa de rampa de aquecimento é a taxa fixa de aumento de temperatura entre as temperaturas inicial e final para a rampa de aquecimento.
Os resultados dependem fortemente da taxa de aquecimento - quanto maior a taxa de aquecimento, maior a temperatura do ponto de fusão observada.
As farmacopéias aplicam uma taxa de aquecimento constante de 1 °C/min. Para maior precisão e amostras sem decomposição, use 0,2 °C/min. Com substâncias que se decompõem, deve-se aplicar uma taxa de aquecimento de 5 °C/min. Para medições exploratórias, pode ser usada uma taxa de aquecimento de 10 °C/min.

c) Temperatura de parada

A temperatura máxima a ser atingida na determinação.
Fórmula comum para calcular a temperatura de parada:
Temperatura de parada = MP esperado + (3 min * taxa de aquecimento)

d) Modo Termodinâmico / Farmacopeia

Existem dois modos de avaliação do ponto de fusão: ponto de fusão da Pharmacopeia e ponto de fusão termodinâmico. O modo farmacopeia negligencia que a temperatura do forno é diferente (maior) durante o processo de aquecimento do que a temperatura da amostra, o que significa que a temperatura do forno é medida em vez da temperatura da amostra. Como consequência, o ponto de fusão da farmacopeia depende fortemente da taxa de aquecimento. Portanto, as medições só são comparáveis se a mesma taxa de aquecimento for aplicada.
O ponto de fusão termodinâmico, por outro lado, é obtido subtraindo o produto matemático de um fator termodinâmico 'f' e a raiz quadrada da taxa de aquecimento do ponto de fusão da farmacopéia. O fator termodinâmico é um fator específico do instrumento determinado empiricamente. O ponto de fusão termodinâmico é o ponto de fusão fisicamente correto. Este valor não depende da taxa de aquecimento ou de outros parâmetros. Este é um valor muito útil, pois permite que os pontos de fusão de diferentes substâncias sejam comparados independentemente da configuração experimental.

Análise automatizada de ponto de fusão e ponto de gota

8. Calibração e ajuste de um instrumento de ponto de fusão

Antes de colocar a unidade em funcionamento, recomenda-se verificar a precisão da medição. Para verificar a precisão da temperatura, o instrumento é calibrado usando padrões de ponto de fusão com pontos de fusão exatos certificados. Assim, os valores nominais, incluindo tolerâncias, podem ser comparados com os valores medidos reais.

Se a calibração falhar, o que significa que os valores de temperatura medidos não correspondem à faixa dos valores nominais certificados das respectivas substâncias de referência, o instrumento precisa ser ajustado.

Para garantir a precisão da medição, recomenda-se que o forno seja calibrado com substâncias de referência certificadas regularmente, por exemplo, uma vez por mês.

Os instrumentos Melting Point Excellence saem da fábrica ajustados usando substâncias de referência da METTLER TOLEDO. Uma calibração de três pontos com benzofenona, ácido benzóico e cafeína é realizada, seguida de um ajuste. O ajuste é então verificado por calibração com vanilina e nitrato de potássio.

Calibração e ajuste do ponto de fusão

9. Influência da Taxa de Aquecimento na Medição do Ponto de Fusão

Os resultados dependem fortemente da taxa de aquecimento - quanto maior a taxa de aquecimento, maior a temperatura do ponto de fusão observada. A razão é que a temperatura do ponto de fusão não é medida diretamente dentro da substância, mas fora do capilar no bloco de aquecimento, devido a razões técnicas. Portanto, a temperatura da amostra fica atrás da temperatura do forno. Quanto maior a taxa de aquecimento, mais rápido o aumento da temperatura do forno, aumentando a diferença entre o ponto de fusão medido e a verdadeira temperatura de fusão.

Devido à dependência da taxa de aumento de calor, as medições feitas para os pontos de fusão são comparáveis entre si apenas se forem feitas usando as mesmas taxas.

Comportamento da Temperatura da Amostra e do Forno

A determinação do ponto de fusão começa em uma temperatura predefinida próxima ao ponto de fusão esperado. A linha sólida vermelha representa a temperatura da amostra (veja a figura abaixo). No início do processo de fusão, as temperaturas da amostra e do forno são idênticas; as temperaturas do forno e da amostra são termicamente equilibradas de antemão. A temperatura da amostra aumenta proporcionalmente à temperatura do forno. Devemos ter em mente que a temperatura da amostra aumenta com um pequeno atraso que é causado pelo tempo necessário para a transmissão de calor do forno para a amostra. Durante o aquecimento, a temperatura do forno é sempre maior que a temperatura da amostra. Em um determinado ponto, o calor do forno derrete a amostra dentro do capilar. A temperatura da amostra permanece constante até que toda a amostra esteja fundida. Identificamos diferentes valores de temperatura do forno T A e T C que são definidos pelas respectivas etapas do processo de fusão: ponto de colapso e ponto claro. A temperatura da amostra dentro do capilar aumenta significativamente quando a amostra está completamente fundida. Aumenta paralelamente à temperatura do forno mostrando um atraso semelhante ao do início.

Farmacopeia MP vs. MP Termodinâmica

Existem dois modos de avaliação do ponto de fusão: ponto de fusão da Pharmacopeia e ponto de fusão termodinâmico. O modo farmacopeia negligencia que a temperatura do forno é diferente (maior) durante o processo de aquecimento do que a temperatura da amostra, o que significa que a temperatura do forno é medida em vez da temperatura da amostra. Como consequência, o ponto de fusão da farmacopeia depende fortemente da taxa de aquecimento. Portanto, as medições só são comparáveis se a mesma taxa de aquecimento for aplicada.

O ponto de fusão termodinâmico, por outro lado, é obtido subtraindo o produto matemático de um fator termodinâmico 'f' e a raiz quadrada da taxa de aquecimento do ponto de fusão da farmacopeia. O fator termodinâmico é um fator específico do instrumento determinado empiricamente. O ponto de fusão termodinâmico é o ponto de fusão fisicamente correto (veja a figura abaixo). Este valor não depende da taxa de aquecimento ou de outros parâmetros. Este é um valor muito útil, pois permite que os pontos de fusão de diferentes substâncias sejam comparados independentemente da configuração experimental.

Aumento de temperatura da amostra e do forno
Aumento de temperatura da amostra e do forno
Ponto de fusão da farmacopeia vs. ponto de fusão termodinâmico
Ponto de fusão da farmacopeia vs. ponto de fusão termodinâmico
Determinação do ponto de fusão

 

 

Depressão do ponto de fusão

12. Determinação do ponto de fusão misto

Se duas substâncias fundem na mesma temperatura, uma determinação do ponto de fusão misto pode revelar se elas são uma e a mesma substância. A temperatura de fusão de uma mistura de dois componentes é geralmente menor do que a de qualquer um dos componentes puros. Esse comportamento é conhecido como depressão do ponto de fusão.

Para determinação do ponto de fusão misto, a amostra é misturada com uma substância de referência em uma proporção de 1:1. Sempre que o ponto de fusão da amostra é reduzido pela mistura com uma substância de referência, as duas substâncias não podem ser idênticas. Se o ponto de fusão da mistura não baixar, a amostra é idêntica à substância de referência que foi adicionada.

Comumente, três pontos de fusão são determinados: amostra, referência e proporção de mistura 1:1 de amostra e referência. A técnica de ponto de fusão misto é uma razão importante pela qual todas as máquinas de ponto de fusão de alta qualidade acomodam pelo menos três capilares em seus blocos de aquecimento.

Diagrama 1: A amostra e a substância de referência são idênticas
Diagrama 1: A amostra e a substância de referência são idênticas
Diagrama 2: A amostra e a substância de referência são diferentes
Diagrama 2: A amostra e a substância de referência são diferentes