Erime Noktası Tayini Hakkında Bilmeniz Gereken Her Şey

Tanım, Belirleme Prensibi, Etkiler, Ölçüm İpuçları ve Püf Noktaları, Yönetmelikler ve Daha Fazlası

Erime noktası, katı kristal maddelerin karakteristik bir özelliğidir. Katı fazın sıvı faza dönüştüğü sıcaklıktır. Erime noktası tayini, katı kristal malzemeleri karakterize etmek için en sık kullanılan termal analizdir. Katı kristal maddeleri tanımlamak ve saflıklarını kontrol etmek için çeşitli endüstri segmentlerinde kalite kontrolün yanı sıra araştırma ve geliştirmede de kullanılır.

Bu sayfada erime noktası tekniği hakkında temel bilgiler edineceksiniz. Ayrıca, günlük çalışmalar için pratik ipuçları ve püf noktaları da verilmektedir.

İlgi Alanınızı Seçin

Erime Noktası Nedir?
Erime Noktaları Neden Ölçülür?
Erime Noktası Belirleme Prensibi
Kapiler Yöntem
Erime Noktası Tayini için Farmakope Gereklilikleri
İyi Örnek Hazırlama
Enstrüman Kurulumu
Erime Noktası Cihazının Kalibrasyonu ve Ayarlanması
Isıtma Hızının Erime Noktası Ölçümüne Etkisi
Erime Noktası Ölçümü - İpuçları ve Püf Noktaları
Safsızlıkların Erime Noktasına Etkisi - Erime Noktası Depresyonu
Karışık Erime Noktası Tayini

1. Erime Noktası Nedir?

Erime noktası, katı kristal maddenin karakteristik bir özelliğidir. Katı fazın sıvı faza dönüştüğü sıcaklıktır. Bu olay madde ısıtıldığında meydana gelir. Erime işlemi sırasında, maddeye eklenen enerjinin tamamı füzyon ısısı olarak tüketilir ve sıcaklık sabit kalır (aşağıdaki şemaya bakın). Faz geçişi sırasında, malzemenin iki fiziksel fazı yan yana bulunur.

Kristal malzemeler, düzenli, 3 boyutlu bir düzenleme - kristal kafes - için ince parçacıklardan oluşur. Kafes içindeki parçacıklar kafes kuvvetleri tarafından bir arada tutulur. Katı kristal malzeme ısıtıldığında, parçacıklar daha enerjik hale gelir ve daha güçlü hareket etmeye başlar, sonunda aralarındaki çekim kuvvetleri artık onları bir arada tutacak kadar güçlü değildir. Kristal yapı yok olur ve katı madde erir.
Parçacıklar arasındaki çekim kuvvetleri ne kadar güçlü olursa, bunların üstesinden gelmek için o kadar fazla enerjiye ihtiyaç duyulur. Ne kadar fazla enerjiye ihtiyaç duyulursa erime noktası da o kadar yüksek olur. Kristal bir katının erime sıcaklığı bu nedenle kafesinin kararlılığının bir göstergesidir.

Erime noktasında sadece agrega durumu değişmez; pek çok başka fiziksel özellik de önemli ölçüde değişir. Bunlar arasında termodinamik değerler, özgül ısı kapasitesi, entalpi ve hacim veya viskozite gibi reolojik özellikler yer alır. Son olarak, optik özellikler çift kırılma yansıma ve ışık geçirgenliği değişir. Diğer fiziksel değerlerle karşılaştırıldığında ışık geçirgenliğindeki değişim kolayca belirlenebilir ve bu nedenle erime noktası tespiti için kullanılabilir.

"Erime Noktasına Giriş" Webinarını şimdi görüntüleyin

Sorulara geri dönelim;

2. Erime Noktaları Neden Ölçülür?

Erime noktaları genellikle organik ve inorganik kristal bileşikleri karakterize etmek ve saflıklarını tespit etmek için kullanılır. Saf maddeler keskin, yüksek tanımlı bir sıcaklıkta (0,5 - 1 °C gibi çok küçük bir sıcaklık aralığında) erirken saf olmayan, kontamine maddeler genellikle geniş bir erime aralığı sergiler. Kirlenmiş bir maddenin tüm malzemesinin erimiş olduğu sıcaklık genellikle saf bir maddeninkinden daha düşüktür. Bu davranış erime noktası depresyonu olarak bilinir ve bir maddenin saflığı hakkında nitel bilgi elde etmek için kullanılabilir.

Genel olarak, erime noktası tayini laboratuvarda araştırma ve geliştirmede ve çeşitli endüstri segmentlerinde kalite kontrolde farklı maddelerin saflığını belirlemek ve kontrol etmek için kullanılır.

Sorulara geri dönelim;

3. Erime Noktası Belirleme Prensibi

Erime noktasında, ışıkta bir değişiklik olur iletim. Diğer fiziksel değerlerle karşılaştırıldığında ışıktaki değişim iletimi kolayca belirlenebilir ve bu nedenle eritme için kullanılabilir nokta tespiti. Toz halindeki kristal malzemeler kristal halinde opaktır ve sıvı halde şeffaftır. Optik özellikteki bu belirgin fark kaydedilerek erime noktasını belirlemek için özellikler ölçülebilir kılcal damardaki madde boyunca parlayan ışık yoğunluğunun yüzdesi, ölçülen fırın sıcaklığı ile ilişkili olarak geçirgenlik.

Bir maddenin erime noktası sürecinin farklı aşamaları vardır katı kristal madde: Çökme noktasında, madde çoğunlukla katıdır ve sadece az miktarda erimiş malzeme içerir. Menisküs noktasında noktasında, maddenin çoğu erimiştir ancak bir miktar katı madde hala mevcut. Berrak noktada madde tamamen erimiştir.

Sorulara geri dönün;

4. Kapiler Yöntem

Erime noktası ölçümü genellikle iç çapı 1 mm ve duvar kalınlığı 0,1 - 0,2 mm olan ince cam kapiler tüplerde gerçekleştirilir. İnce öğütülmüş bir numune kapiler tüpe 2-3 mm dolum seviyesine kadar yerleştirilir ve yüksek hassasiyetli bir termometrenin yakınında ısıtılmış bir standa (sıvı banyosu veya metal blok) sokulur. Isıtma standındaki sıcaklık, kullanıcı tarafından programlanabilen sabit bir hızda artırılır. Numunenin erime noktasını belirlemek için erime süreci görsel olarak incelenir. METTLER TOLEDO'nun Melting Point Excellence cihazları gibi modern cihazlar, erime noktasının ve erime aralığının otomatik olarak algılanmasını ve bir video kamera ile görsel olarak incelenmesini sağlar. Kapiler metot, birçok yerel farmakopede erime noktası belirleme için standart teknik olarak gereklidir.

METTLER TOLEDO'nun Melting Point Excellence cihazları ile aynı anda 6 adede kadar kapiler ölçülebilir.

Dijital erime noktası cihazlarının faydaları hakkında daha fazla bilgi edinin

Sorulara geri dönün;

5. Erime Noktası Tayini için Farmakope Gereklilikleri

Farmakope'nin erime noktası için gereklilikleri

Farmakopenin erime noktası belirleme gereklilikleri, hem erime noktası aparatının tasarımı hem de ölçümün gerçekleştirilmesi için minimum gereklilikleri içerir.

Bir bakışta farmakope gereklilikleri:

Dış çapları 1,3-1,8 mm ve duvar kalınlıkları 0,1-0,2 mm arasında değişen kapilerler kullanın.
1°C/dk'lık sabit bir ısıtma hızı uygulayın.
Aksi belirtilmediği takdirde, çoğu farmakopede erime sonundaki sıcaklık, katı madde kalmadığında C noktasında (Erime Sonu = Berrak Nokta) kaydedilir.
Kaydedilen sıcaklık, termokuplun yerleştirildiği bir yağ banyosu veya metal bir blok olabilen ısıtma standının sıcaklığını temsil eder.

METTLER TOLEDO erime noktası cihazları, Pharmacopeia'nın gereklilikleriyle tamamen uyumludur.

Uluslararası normlar ve standartlar hakkında ayrıntılı bilgi için şu adresi ziyaret edin

www.mt.com/MPDP-norms

Sorulara geri dönün;

6. İyi Örnek Hazırlama

Yüksek doğrulukta erime noktası ölçümleri elde etmek için iyi numune hazırlama çok önemlidir.

Numune hazırlığı için kuru toz halindeki bir madde havanda öğütülür ve daha sonra fırına yerleştirilen kapilerlere doldurulur. Erime noktası aksesuar kutusunda 150 erime noktası kapiler seti, bir akik havan tokmağı ve havan, cımbız, bir spatula (b) ve 5 kapiler doldurma aleti (a) bulunmaktadır. Ayrıca aksesuar kutusu, METTLER TOLEDO erime noktası referans maddeleri (Benzofenon, Benzoik asit, Sakarin) veya USP erime noktası referans standartları (Kafein, Vanilin, Asetanilid) olmak üzere üç erime noktası standardı içerir.

METTLER TOLEDO erime noktası araçlarını kullanarak numune hazırlama prosesi:

Adım 1: Önce numunenin bir desikatörde kurutulması gerekir. Ardından numunenin küçük bir kısmı havanda ince bir şekilde öğütülür.

Adım 2: METTLER TOLEDO cihazı ile ölçüm için aynı anda birkaç kapiler hazırlanır. Kapiler doldurma aleti, boş kapilerler mandal benzeri bir kavrama ile güvenli şekilde tutulduğundan doldurma işlemine mükemmel şekilde yardımcı olur. Bir harçtan küçük bir numune parçasının alınması, aletin yardımıyla kolayca yapılır.

Adım 3: Kılcal damarların üst kısmındaki az miktardaki numune, daha sonra kavrama serbest bırakılarak ve kılcal damarlar masanın üzerinde birkaç kez hafifçe zıplatılarak kılcal damardan aşağı doğru hareket ettirilir. Bu eylem, numuneyi kılcal damarın dibine doğru sıkıca paketler. 'Zıplama etkisi' maddenin sıkı bir şekilde paketlenmesine neden olur ve hava ceplerinin oluşmasını önler.

Adım 4: Doğru doldurma yüksekliği, kapiler doldurma aletinin üzerindeki kazınmış cetvel ile kontrol edilebilir. Genel olarak doldurulan yükseklik 3 mm'yi geçmemelidir.

Erime noktası analizi için numune hazırlama adım 1

Erime noktası analizi için numune hazırlama adım 2a

Erime noktası analizi için numune hazırlama adım 2b

Erime noktası analizi için numune hazırlama işleminin 3. adımı

Erime noktası analizi için numune hazırlama işleminin 4. adımı

Sorulara geri dönün;

7. Cihaz Kurulumu

Uygun numune hazırlığının yanı sıra, cihazdaki ayarlar da erime noktasının tam olarak belirlenmesi için gereklidir. Başlangıç sıcaklığının, son durdurma sıcaklığının ve ısıtma rampa hızının doğru seçilmesi, numunede yanlış veya çok hızlı bir ısı artışından kaynaklanan yanlışlıkları önlemek için gereklidir:

a) Başlangıç Sıcaklığı

Erime noktası belirleme, beklenen erime noktasına yakın önceden tanımlanmış bir sıcaklıkta başlar. Başlangıç sıcaklığına kadar ısıtma standı hızla ön ısıtmaya tabi tutulur. Başlangıç sıcaklığında kapilerler fırına sokulur ve sıcaklık tanımlanan ısıtma rampa hızında yükselmeye başlar.
Başlangıç sıcaklığını hesaplamak için ortak formül:
Başlangıç Sıcaklığı = beklenen MP - (5 dakika * ısıtma hızı)

b) Isıtma Rampa Hızı

Isıtma rampası oranı, ısıtma rampası için başlangıç ve bitiş sıcaklıkları arasındaki sabit sıcaklık artış oranıdır.
Sonuçlar büyük ölçüde ısıtma hızına bağlıdır - ısıtma hızı ne kadar yüksekse gözlemlenen erime noktası sıcaklığı da o kadar yüksek olur.
Farmakopeler 1 °C/dk'lık sabit bir ısıtma hızı uygular. En yüksek doğruluk ve ayrışmayan numuneler için 0,2 °C/dak kullanın. Ayrışan maddelerde 5 °C/dak ısıtma hızı uygulanmalıdır. Keşif amaçlı ölçümler için 10 °C/dak ısıtma hızı kullanılabilir.

c) Durdurma Sıcaklığı

Belirlemede ulaşılacak maksimum sıcaklık.
Durdurma sıcaklığını hesaplamak için ortak formül:
Durdurma Sıcaklığı = beklenen MP + (3 dakika * ısıtma hızı)

d) Termodinamik / Farmakope Modu

Erime noktası değerlendirmesi için iki mod vardır: Farmakope erime noktası ve termodinamik erime noktası. Farmakope modu, ısıtma işlemi sırasında fırın sıcaklığının numune sıcaklığından farklı (daha yüksek) olduğunu ihmal eder, yani numune sıcaklığı yerine fırın sıcaklığı ölçülür. Sonuç olarak, farmakope erime noktası güçlü bir şekilde ısıtma hızına bağlıdır. Bu nedenle, ölçümler yalnızca aynı ısıtma hızı uygulandığında karşılaştırılabilir.
Öte yandan termodinamik erime noktası, farmakope erime noktasından bir termodinamik faktör 'f' ile ısıtma hızının karekökünün matematiksel çarpımının çıkarılmasıyla elde edilir. Termodinamik faktör, ampirik olarak belirlenen cihaza özgü bir faktördür. Termodinamik erime noktası fiziksel olarak doğru erime noktasıdır. Bu değer ısıtma hızına veya diğer parametrelere bağlı değildir. Bu değer, farklı maddelerin erime noktalarının deney düzeneğinden bağımsız olarak karşılaştırılabilmesini sağladığı için çok kullanışlıdır.

Erime Noktası ve Damlama Noktası - Otomatik Analiz

Bu erime noktası ve damlama noktası kılavuzu, otomatik erime ve damlama noktası analizinin ölçüm prensibini açıklamakta ve daha iyi ölçümler ve performans doğrulaması için ipuçları ve püf noktaları vermektedir.

Otomatik Erime ve Damlama Noktası Analizi kılavuzunu indirmek için bu sayfayı ziyaret edin

Erime Noktası ve Damlama Noktası - Otomatik Analiz

Sorulara geri dönün;

8. Erime Noktası Cihazının Kalibrasyonu ve Ayarlanması

Ünite çalıştırılmadan önce, ölçüm doğruluğunun doğrulanması tavsiye edilir. Sıcaklık doğruluğunu kontrol etmek için cihaz, tam sertifikalı erime noktalarına sahip erime noktası standartları kullanılarak kalibre edilir. Böylece, toleranslar dahil nominal değerler gerçek ölçüm değerleriyle karşılaştırılabilir.

Kalibrasyon başarısız olursa, yani ölçülen sıcaklık değerleri ilgili referans maddelerin sertifikalı nominal değerlerinin aralığıyla eşleşmezse, cihazın ayarlanması gerekir.

Ölçüm doğruluğunu sağlamak için fırının düzenli olarak, örneğin ayda bir kez sertifikalı referans maddelerle kalibre edilmesi önerilir.

Erime Noktası Excellence cihazları, METTLER TOLEDO referans maddeleri kullanılarak ayarlanmış şekilde fabrikadan çıkar. Benzofenon, benzoik asit ve kafein ile üç noktalı bir kalibrasyon gerçekleştirilir ve ardından bir ayarlama yapılır. Ayarlama daha sonra vanilin ve potasyum nitrat ile kalibrasyon yapılarak doğrulanır.

Sorulara geri dönün;

9. Isıtma Hızının Erime Noktası Ölçümüne Etkisi

Sonuçlar büyük ölçüde ısıtma hızına bağlıdır - ısıtma hızı ne kadar yüksekse gözlemlenen erime noktası sıcaklığı da o kadar yüksek olur. Bunun nedeni, teknik nedenlerden dolayı erime noktası sıcaklığının doğrudan maddenin içinde değil, ısıtma bloğundaki kapiler dışında ölçülmesidir. Bu nedenle, numunenin sıcaklığı fırın sıcaklığının gerisinde kalır. Isıtma hızı ne kadar yüksek olursa, fırın sıcaklığındaki artış o kadar hızlı olur ve ölçülen erime noktası ile gerçek erime sıcaklığı arasındaki fark artar.

Isı artış hızının bağımlılığı nedeniyle, erime noktaları için alınan ölçümler yalnızca aynı hızlar kullanılarak alındıklarında birbirleriyle karşılaştırılabilir.

Numunenin ve Fırının Sıcaklık Davranışı

Erime noktası belirleme işlemi, beklenen erime noktasına yakın önceden tanımlanmış bir sıcaklıkta başlar. Kırmızı düz çizgi numunenin sıcaklığını temsil eder (aşağıdaki şekle bakın). Erime sürecinin başlangıcında, hem numune hem de fırın sıcaklıkları aynıdır; fırın ve numune sıcaklıkları önceden termal olarak dengelenir. Numune sıcaklığı fırın sıcaklığıyla orantılı olarak yükselir. Numune sıcaklığının, fırından numuneye ısı iletimi için gereken süreden kaynaklanan kısa bir gecikmeyle arttığını unutmamalıyız. Isıtma sırasında fırın sıcaklığı her zaman numune sıcaklığından daha yüksektir. Belirli bir noktada fırın ısısı kılcal damar içindeki numuneyi eritir. Numune sıcaklığı, numunenin tamamı eriyene kadar sabit kalır. İlgili erime süreci aşamaları tarafından tanımlanan farklı fırın sıcaklığı değerleri T_A ve T_C tanımlarız: çökme noktası ve berrak nokta. Kapiler içindeki numune sıcaklığı, numune tamamen eridiğinde önemli ölçüde yükselir. Başlangıçta olduğu gibi benzer bir gecikme göstererek fırın sıcaklığına paralel olarak artar.

Farmakope MP ile Termodinamik MP

Öte yandan termodinamik erime noktası, bir termodinamik faktör olan 'f' ile ısıtma hızının karekökünün matematiksel çarpımının farmakope erime noktasından çıkarılmasıyla elde edilir. Termodinamik faktör, ampirik olarak belirlenen cihaza özgü bir faktördür. Termodinamik erime noktası fiziksel olarak doğru erime noktasıdır (aşağıdaki şekle bakın). Bu değer ısıtma hızına veya diğer parametrelere bağlı değildir. Bu, farklı maddelerin erime noktalarının deney düzeneğinden bağımsız olarak karşılaştırılmasına olanak tanıdığı için çok kullanışlı bir değerdir.

Farmakope erime noktası ile termodinamik erime noktası

Sorulara geri dönün;

10. Erime Noktası Ölçümü - İpuçları ve Püf Noktaları

Renkli veya ayrışan numuneler (azo benzen, potasyum dikromat, kadmiyum iyodür) veya eriyikte hava kabarcıkları içerme eğilimi gösteren numuneler (üre), erime sırasında iletim artışı çok yüksek olmayacağından ya eşik değer B'nin düşürülmesini ya da değerlendirme kriteri olarak C değerinin kullanılmasını gerektirebilir.
Ayrışan (şeker) veya süblimleşen (kafein) numuneler: Kılcal damarı bir alev ile kapatın. Uçucu bileşenler, kapalı kapiler içinde daha fazla ayrışmayı veya süblimleşmeyi engelleyen bir aşırı basınç üretir.
Hidroskopik numuneler: Kılcal damarı bir alevle kapatın.
Isıtma hızı: Genellikle 1 °C/dak. En yüksek doğruluk ve ayrışmayan numuneler için 0,2 °C/dak kullanın. Ayrışan maddelerde 5 °C/dakika; keşif ölçümleri için 10 °C/dakika.
Başlangıç sıcaklığı: Beklenen erime noktasından 3 - 5 dakika önce, sırasıyla 5 - 10 °C altında (ısıtma hızının 3 - 5 katı).
Bitiş sıcaklığı: Başarılı bir ölçüm eğrisi, beklenen olayın yaklaşık 5 °C üzerinde bir son sıcaklık gerektirir.
SOP ve cihaz izin veriyorsa termodinamik erime noktasını kullanın. Termodinamik erime noktası fiziksel olarak doğru erime noktasıdır ve cihaz parametrelerine bağlı değildir.
Yanlış numune hazırlama: İncelenen numune tamamen kuru, homojen ve toz halinde olmalıdır. Nemli numuneler önce kurutulmalıdır. Kaba kristalli numuneler ve homojen olmayan numuneler bir havanda ince bir şekilde öğütülür. Karşılaştırılabilir sonuçlar elde etmek için, tüm kapiler tüplerin aynı yüksekliğe kadar doldurulması ve maddenin kapilerler içinde iyice sıkıştırılması önemlidir.
METTLER TOLEDO kapilerleri gibi yüksek doğrulukta ve tekrarlanabilir sonuçlar sağlayan, çok hassas şekilde üretilmiş erime noktası kapilerlerinin kullanılması önerilir. Başka kapilerler kullanılıyorsa, cihazlar bu kapilerler kullanılarak kalibre edilmeli ve gerekirse ayarlanmalıdır.

Sorulara geri dönün;

Şimdi Detaylı Bilgi Alın!

11. Safsızlıkların Erime Noktasına Etkisi - Erime Noktası Depresyonu

Erime noktası alçalması, kirlenmiş, saf olmayan bir malzemenin erime noktasının saf malzemeye kıyasla düşmesi olgusudur. Bunun nedeni, kontaminasyonların katı kristal numune içindeki kafes kuvvetlerini zayıflatmasıdır. Sonuç olarak, çekim kuvvetlerini kırmak ve kristal yapıyı yok etmek için daha az enerjiye ihtiyaç vardır.

Bu nedenle erime noktası, safsızlıklar arttıkça erime aralığında genel bir düşüş ve genişleme olduğu için saflığın yararlı bir göstergesidir.

Sorulara geri dönün;

12. Karışık Erime Noktası Tayini

İki madde aynı sıcaklıkta eriyorsa, karışık erime noktası tayini bunların tek ve aynı madde olup olmadığını ortaya çıkarabilir. İki bileşenden oluşan bir karışımın füzyon sıcaklığı genellikle saf bileşenlerden birininkinden daha düşüktür. Bu davranış erime noktası alçalması olarak bilinir.

Karışık erime noktası tayini için numune 1:1 oranında bir referans madde ile karıştırılır. Numunenin erime noktası bir referans madde ile karıştırılarak düşürüldüğünde, iki madde aynı olamaz. Karışımın erime noktası düşmezse, numune eklenen referans maddeyle aynıdır.

Genellikle üç erime noktası belirlenir: numune, referans ve numune ile referansın 1:1 karışım oranı. Karışık erime noktası tekniği, tüm yüksek kaliteli erime noktası makinelerinin ısıtma bloklarında en az üç kılcal boru bulundurmasının önemli bir nedenidir.