Vinkkejä ja niksejä
Mikä on upokkaiden kansien vaikutus hydraattien lämpökäyttäytymiseen?
Hydraatit ovat ryhmä kiteisiä kiinteitä aineita, jotka luovuttavat kiteistä vettä kuumennettaessa.
Vapautumislämpötila riippuu muun muassa sitoutumisenergiasta, jolla vesi on sitoutunut rakenteeseen. Tämä antaa mahdollisuuden saada tietoa kiderakenteen sidossuhteista lämpöanalyysin avulla. Vapautumislämpötilaan vaikuttaa kuitenkin myös käytetty upokasjärjestelmä. On odotettavissa, että upokkaan kannen reiän halkaisija vaikuttaa vapautumislämpötilaan. DSC- tai TGA-käyrien vaikutukset, jotka voidaan jäljittää samaan veden vapautumiseen hydraatista, voivat siksi vaihdella suuresti lämpötilansa suhteen, mikä perustuu ainoastaan valittuihin mittausolosuhteisiin.
Seuraavassa amoksisilliinitrihydraattia koskevassa esimerkissä osoitetaan, mitkä vaikutukset vaikuttavat DSC-käyriin. Amoksisilliini on antibiootti, jota käytetään ihmisille ja eläimille bakteeri-infektioiden, kuten välikorvatulehdusten, keuhkoputkentulehduksen tai ihosairauksien hoitoon. Mahahappo ei hyökkää aineen kimppuun, ja siksi sitä voidaan antaa infuusiona tai injektiona, mutta myös tabletteina tai suspensioina. Suun kautta otettavat lääkemuodot sisältävät amoksisilliinia useimmiten trihydraattimuodossa, joka on valkoinen kiteinen jauhe [1]
Esitutkimukset TGA-FT-IR:n avulla
Sen varmistamiseksi, että amoksisilliinin aiheuttama veden vapautuminen ei ole päällekkäistä aineen hajoamisen kanssa, suoritettiin ensin termogravimetrinen mittaus yhdessä Bruker FT-IR -laitteen kanssa, jonka tulos on esitetty kuvassa 1.
Näytteen massa muuttuu useaan otteeseen kuumentuessaan 600 °C:seen. Ensimmäinen vaihe, jossa DTG-huippulämpötila on 132 °C, vastaa 12,9 prosentin massahäviötä. Tämä arvo vastaa hyvin teoreettista 12,88 prosentin massahäviötä, joka voidaan laskea amoksisilliinitrihydraatin moolimassan 419 g/mol ja kaikkien kolmen vesimolekyylin vapautumisen perusteella. Kuva 2 vahvistaa, että vapautuva kaasu on todellakin yksinomaan vettä
DSC-tutkimus eri tavoin lävistetyillä upokkaiden kansilla
Näytteet, joista kunkin massa oli 2,25 mg, punnittiin Concavus® alumiinisiin upokkaisiin, ja upokkaat suljettiin eri tavoin lävistetyillä kansilla. Jäljempänä esitetään kuvia valmistetuista rei'istä. Veden vapautuminen näkyy DSC-käyrissä endotermisenä piikkinä. Kuten kuvasta 3 selvästi nähdään, sekä piikin alku että erityisesti kunkin vastaavan piikin huippu siirtyvät korkeampiin lämpötiloihin reiän koon pienentyessä. Reiän halkaisijan pienentäminen 11,5-kertaiseksi (noin 727 µm:stä noin 63 µm:iin) johtaa piikin lämpötilan siirtymiseen 37 K. Lisäksi piikin muoto muuttuu: mitä pienempi reikä kannessa on, sitä kapeampi ja jyrkempi piikki on.
Yhteenveto
Kun orgaanisten ja epäorgaanisten hydraattien testaamiseen käytetään alumiinisia upokkaita, joissa on lävistetyt kannet, reiän koolla on merkittävä vaikutus endotermisen haihtumishuipun lämpötilapaikkaan. DSC-mittaustulosten hyvä toistettavuus voidaan saavuttaa vain, jos käytetyissä identtisissä mittausolosuhteissa käytetään myös identtistä reikäkokoa. Samanlaista käyttäytymistä on odotettavissa kaikissa reaktioissa, joissa vapautuu kaasuja, kuten palamis- tai hajoamisreaktioissa.