¿Qué es el punto de fusión?

Todo lo que necesita saber sobre la determinación del punto de fusión

Determinación del punto de fusión
Qué es el punto de fusión
Cuál es el punto de fusión de una sustancia
Principio del punto de fusión
Capilares de punto de fusión

5. Requisitos de la farmacopea para la determinación del punto de fusión

Requisitos de la farmacopea para el punto de fusión
Caja de accesorios de punto de fusión

A continuación, se muestra el proceso de preparación de muestras usando las herramientas de punto de fusión de METTLER TOLEDO:

Paso 1: en primer lugar, se debe secar la muestra en el desecador. A continuación, se muele finamente una pequeña porción de la muestra en el mortero.

Paso 2: se preparan varios capilares simultáneamente para la medición con un instrumento de METTLER TOLEDO. La herramienta de llenado de capilares ayuda perfectamente en el llenado, puesto que los capilares vacíos se conservan de un modo seguro en una sujeción con forma de clavija. La recogida de pequeñas porciones de muestras de un mortero es una tarea sencilla gracias a la ayuda de la herramienta.

Paso 3: después, la pequeña cantidad de muestra que se encuentra en la parte superior de los capilares desciende por el capilar al soltar el agarre y rebotar con suavidad en los capilares en la mesa varias veces. Esta acción compacta con fuerza la muestra en la parte inferior del capilar. El “efecto rebote” causa una fuerte compactación de la sustancia y evita la inclusión de bolsas de aire.

Paso 4: se puede comprobar la altura de llenado adecuada con una regla grabada en la herramienta de llenado de capilares. Por lo general, la altura de llenado no debe superar los 3 mm.

Paso 1 para la preparación de muestras para un análisis del punto de fusión
Paso 1 para la preparación de muestras para un análisis del punto de fusión
Paso 2a para la preparación de muestras para un análisis del punto de fusión
Paso 2a para la preparación de muestras para un análisis del punto de fusión
Paso 2b para la preparación de muestras para un análisis del punto de fusión
Paso 2b para la preparación de muestras para un análisis del punto de fusión
Paso 3 para la preparación de muestras para un análisis del punto de fusión
Paso 3 para la preparación de muestras para un análisis del punto de fusión
Paso 4 para la preparación de muestras para un análisis del punto de fusión
Paso 4 para la preparación de muestras para un análisis del punto de fusión

7. Configuración del instrumento

Además de una preparación correcta de muestras, las configuraciones de los instrumentos tienen la misma importancia para determinación exacta del punto de fusión. La selección correcta de la temperatura inicial, la temperatura final y la velocidad de calentamiento de la rampa son fundamentales para evitar inexactitudes causadas por un aumento de calor en la muestra, la cual da error demasiado rápido:

a) Temperatura inicial

La determinación del punto de fusión comienza a una temperatura predeterminada cercana al punto de fusión esperado. Hasta alcanzar la temperatura inicial, el soporte de calentamiento se precalienta rápidamente. Los capilares se introducen en el horno a la temperatura inicial y esta comienza a incrementarse hasta alcanzar la velocidad de calentamiento de la rampa definida.
Fórmula habitual para calcular la temperatura inicial:
Temperatura inicial = punto de fusión previsto – (5 min.* de velocidad de calentamiento)

b) Velocidad de calentamiento de la rampa

La velocidad de calentamiento de la rampa consiste en la velocidad fija del aumento de temperatura entre la temperatura inicial y la final en la rampa de calentamiento.
Los resultados dependen en gran medida de la velocidad de calentamiento: cuanto más alta sea la velocidad de calentamiento, más elevada será la temperatura de punto de fusión observada.
Las farmacopeas aplican una velocidad de calentamiento constante de 1 °C/min. Para obtener muestras con la máxima exactitud y sin descomponerlas, aplique 0,2 °C/min. Con sustancias que se descomponen, se debe aplicar una velocidad de calentamiento de 5 °C/min. En el caso de las mediciones de exploración, se puede aplicar una velocidad de calentamiento de 10 °C/min.

c) Temperatura final

Se trata de la temperatura máxima que se debe alcanzar en una determinación.
Fórmula habitual para calcular la temperatura final:
Temperatura final = punto de fusión previsto + (3 min.* de velocidad de calentamiento)

d) Modo termodinámico o de la farmacopea

Existen dos modos para la evaluación del punto de fusión: el punto de fusión de la farmacopea y el punto de fusión termodinámico. El modo de la farmacopea pasa por alto que la temperatura del horno es diferente (más alta) durante el proceso de calentamiento a la temperatura de la muestra, lo que significa que se mide la temperatura del horno en lugar de la de la muestra. Como consecuencia, el punto de fusión de la farmacopea depende mucho de la velocidad de calentamiento. Por lo tanto, las mediciones son solo comparables si se aplica la misma velocidad de calentamiento.
Por otro lado, el punto de fusión termodinámico se obtiene restando el resultado matemático de un factor termodinámico “f” y la raíz cuadrada de la velocidad de calentamiento del punto de fusión de la farmacopea. El factor termodinámico es un factor específico del instrumento empíricamente determinado. El punto de fusión termodinámico es el punto de fusión físicamente correcto. Este valor no depende de la velocidad de calentamiento u otros parámetros. Es muy útil, ya que permite una comparación de los puntos de fusión de diferentes sustancias independientemente de la configuración experimental.

Punto de fusión automatizado y análisis del punto de goteo

8. Calibración y ajuste de un instrumento de punto de fusión

Antes de poner en funcionamiento la unidad, se recomienda verificar la exactitud de la medición. Con el fin de verificar la exactitud de la temperatura, este instrumento se calibra usando estándares de punto de fusión con puntos de fusión certificados exactos. De este modo, los valores nominales, incluidas las tolerancias, se pueden comparar con los valores medidos reales.

Si se produce un error en la calibración, es decir, si los valores de temperatura medidos no coinciden con el intervalo de los valores nominales certificados de las respectivas sustancias de referencia, debemos ajustar el instrumento.

Con el fin de asegurar la exactitud de las mediciones, se recomienda calibrar periódicamente el horno con las sustancias de referencia certificadas, por ejemplo, una vez al mes.

Los instrumentos de punto de fusión Excellence se ajustan antes de salir de la fábrica usando las sustancias de referencia de METTLER TOLEDO. Se realiza una calibración de tres puntos con benzofenona, ácido benzoico y cafeína y después se realiza un ajuste. Este ajuste se verifica con una calibración de vainilla y nitrato potásico.

Calibración y ajuste del punto de fusión

9. Influencia de la velocidad de calentamiento en la medición del punto de fusión

Los resultados dependen en gran medida de la velocidad de calentamiento: cuanto más alta sea la velocidad de calentamiento, más elevada será la temperatura de punto de fusión observada. Esto se debe a que el punto de fusión no se mide directamente dentro de la sustancia, sino fuera del capilar en el bloque de calentamiento, debido a motivos técnicos. Por tanto, la temperatura de la muestra tiene un retraso respecto a la temperatura del horno. Cuanto más alta sea la velocidad de calentamiento, más rápida será la subida de la temperatura del horno, lo que aumentará la diferencia entre el punto de fusión medido y la temperatura de fusión real.

Debido a la dependencia de la velocidad del aumento de calor, las mediciones realizadas de los puntos de fusión son comparables entre sí solo si se efectúan usando las mismas velocidades.

El comportamiento de la temperatura de la muestra y el horno

La determinación del punto de fusión comienza a una temperatura predeterminada cercana al punto de fusión esperado. La línea sólida roja representa la temperatura de la muestra (consulte la siguiente figura). Al comienzo de un proceso de fusión, tanto la temperatura de la muestra como la del horno son idénticas; la temperatura de la muestra y la del horno están térmicamente equilibradas de antemano. La temperatura de la muestra incrementa proporcionalmente en comparación con la del horno. Debemos tener en cuenta que la temperatura de la muestra aumenta con un pequeño retraso causado por el tiempo requerido para la transmisión de calor del horno a la muestra. Mientras se calienta, la temperatura del horno es siempre más alta que la de la muestra. Llegado un punto, el calor del horno funde la muestra dentro del capilar. La temperatura de la muestra se mantiene estable hasta que la muestra se funde del todo. Identificamos diferentes valores de temperatura TA y TC del horno que se definen mediante las respectivas fases del proceso de fusión: puntos de colapso y de claridad. La temperatura de la muestra dentro del capilar aumenta significativamente una vez la muestra se ha fundido del todo. Esta aumenta de forma equivalente a la temperatura del horno mostrando un retraso similar como al principio.

Diferencias entre el punto de fusión de la farmacopea y el punto de fusión termodinámico

Existen dos modos para la evaluación del punto de fusión: el punto de fusión de la farmacopea y el punto de fusión termodinámico. El modo de la farmacopea pasa por alto que la temperatura del horno es diferente (más alta) durante el proceso de calentamiento a la temperatura de la muestra, lo que significa que se mide la temperatura del horno en lugar de la de la muestra. Como consecuencia, el punto de fusión de la farmacopea depende mucho de la velocidad de calentamiento. Por lo tanto, las mediciones son solo comparables si se aplica la misma velocidad de calentamiento.

Por otro lado, el punto de fusión termodinámico se obtiene restando el resultado matemático de un factor termodinámico “f” y la raíz cuadrada de la velocidad de calentamiento del punto de fusión de la farmacopea. El factor termodinámico es un factor específico del instrumento empíricamente determinado. El punto de fusión termodinámico es el punto de fusión físicamente correcto (consulte la siguiente figura). Este valor no depende de la velocidad de calentamiento u otros parámetros. Es muy útil, ya que permite una comparación de los puntos de fusión de diferentes sustancias independientemente de la configuración experimental.
 

Aumento de la temperatura de la muestra y el horno
Aumento de la temperatura de la muestra y el horno
Diferencias entre el punto de fusión de la farmacopea y el punto de fusión termodinámico
Diferencias entre el punto de fusión de la farmacopea y el punto de fusión termodinámico
Determinación del punto de fusión

 

 

Descenso del punto de fusión

12. Determinación del punto de fusión mixto

Si dos sustancias se funden a la misma temperatura, una determinación del punto de fusión mixto puede revelar si se tratan de la misma sustancia. La temperatura de fusión de una mezcla de dos componentes es normalmente inferior a la que se usa con cualquier componente puro. Este comportamiento se conoce como descenso del punto de fusión.

Para la determinación del punto de fusión mixto, se mezcla la muestra con la sustancia de referencia en una proporción de 1:1. Siempre que el punto de fusión de una muestra esté presionado por una sustancia de referencia, ambas sustancias no pueden ser idénticas. Si el punto de fusión de una mezcla no gotea, la muestra será idéntica a la sustancia de referencia que se ha añadido.

Normalmente, se determinan tres puntos de fusión: la muestra, la proporción de mezcla 1:1 y de referencia de la muestra y la referencia. La técnica del punto de fusión mixto es una razón importante por la que en las máquinas de punto de fusión de alta calidad pueden albergar al menos tres capilares en los bloques de calentamiento.

Diagrama 1: la muestra y la sustancia de referencia son idénticas
Diagrama 1: la muestra y la sustancia de referencia son idénticas
Diagrama 2: la muestra y la sustancia de referencia son diferentes
Diagrama 2: la muestra y la sustancia de referencia son diferentes