Pendahuluan
Kemurnian produk farmasi dan makanan sejalan dengan kualitasnya. Zat yang dikirim tidak boleh mengandung kontaminan yang dapat membahayakan organisme. Khususnya dalam formulasi, kontaminan tidak boleh mengganggu bahan aktif dan dengan demikian menghalangi fungsinya. Karena alasan ini, purity determination sangat penting untuk bahan obat, kosmetik, dan makanan.
Dalam contoh ini, kemurnian Nipagin ditentukan. Serbuk putih ini dikenal dengan nama kimia metil paraben (gambar 1) dan digunakan sebagai pengawet dalam kosmetik, obat-obatan, dan makanan dengan nama E218 [1, 2].
ASTM E928-08 menjelaskan prosedur untuk purity determination melalui pengukuran DSC. Hal ini memperhitungkan bahwa "kisaran Suhu Leleh dan EntalpiEntalpi fusi suatu zat, juga dikenal sebagai panas laten, adalah ukuran masukan energi, biasanya panas, yang diperlukan untuk mengubah suatu zat dari padat menjadi cair. Titik leleh suatu zat adalah suhu saat zat tersebut berubah wujud dari padat (kristal) menjadi cair (lelehan isotropik). suhu leleh suatu senyawa meluas seiring dengan naiknya tingkat pengotor" [3]. Metode ini berlaku untuk campuran dengan pengotor yang larut dalam lelehan dan tidak larut dalam kristal, sehingga dikenal sebagai pengotor eutektik.
Kondisi Pengujian
Pentingnya Ketahanan Termal - Solusi Perangkat Lunak Hemat Waktu oleh NETZSCH
Perubahan suhu selama pengukuran DSC biasanya diukur pada sisi referensi. Suhu sampel yang "sebenarnya" tergantung pada ketahanan termal antara referensi dan cawan lebur sampel serta entalpi proses yang terjadi dalam sampel. Karena pengetahuan tentang suhu sampel yang benar memainkan peran penting dalam penentuan kemurnian, ketahanan termal harus dihitung sebelum pengujian. Dalam perangkat lunak NETZSCH Proteus® untuk DSC, kalibrasi terkait ketahanan termal berlangsung bersamaan dengan kalibrasi suhu dan entalpi, sehingga kurva yang dihasilkan secara otomatis menunjukkan suhu sebenarnya di dalam sampel.
Pengukuran
Sebelum pengukuran dengan DSC 204 F1 Phoenix® , panci Concavus® yang terbuat dari aluminium dicuci dengan aseton dan dipanaskan hingga 425°C selama satu menit. Setelah menempatkan sampel (massa sampel 2,12 mg) di dalam wadah, sampel ditutup rapat dan diposisikan di dalam sel DSC.
Kisaran suhu harus dipilih dengan hati-hati untuk memulai pemanasan dengan baik sebelum peleburan karena Suhu Leleh dan EntalpiEntalpi fusi suatu zat, juga dikenal sebagai panas laten, adalah ukuran masukan energi, biasanya panas, yang diperlukan untuk mengubah suatu zat dari padat menjadi cair. Titik leleh suatu zat adalah suhu saat zat tersebut berubah wujud dari padat (kristal) menjadi cair (lelehan isotropik).titik leleh dapat tertekan oleh pengaruh pengotor. Selain itu, pra-peleburan harus dipertimbangkan, yang minimal pada bahan yang sangat murni tetapi dapat meningkat dengan meningkatnya kontaminasi.
Pada segmen pertama, sampel dipanaskan dari suhu kamar hingga 100°C dengan laju pemanasan 20 K/menit. Pada segmen berikutnya, laju pemanasan diturunkan menjadi 0,7 K/menit dan suhu dinaikkan menjadi 130°C. Selama seluruh percobaan, sel DSC dibersihkan dengan nitrogen kering.
Hasil Tes
Gambar 2 menunjukkan kurva DSC dari segmen pemanasan ke-2. Puncak endotermal dihasilkan dari peleburan Nipagin. Suhu awal yang terdeteksi pada 125,4°C sesuai dengan nilai literatur untuk Suhu Leleh dan EntalpiEntalpi fusi suatu zat, juga dikenal sebagai panas laten, adalah ukuran masukan energi, biasanya panas, yang diperlukan untuk mengubah suatu zat dari padat menjadi cair. Titik leleh suatu zat adalah suhu saat zat tersebut berubah wujud dari padat (kristal) menjadi cair (lelehan isotropik). suhu leleh (125,2°C [1]).
Plot Van't Hoff, Titik Leleh dan Kemurnian
Untuk perhitungan kemurnian, persamaan Van't Hoff digunakan, seperti yang dijelaskan dalam metode A ASTM E928-08:
TS: suhu sampel [K]
T0: Suhu Leleh dan EntalpiEntalpi fusi suatu zat, juga dikenal sebagai panas laten, adalah ukuran masukan energi, biasanya panas, yang diperlukan untuk mengubah suatu zat dari padat menjadi cair. Titik leleh suatu zat adalah suhu saat zat tersebut berubah wujud dari padat (kristal) menjadi cair (lelehan isotropik). suhu leleh Nipagin murni [K]
R: konstanta gas (= 8,314 J/mol-1-K-1)
X: fraksi mol pengotor
H: panas fusi [J-mol-1], dihitung dari area puncak
F: fraksi yang meleleh
Plot Van't Hoff adalah tampilan grafis data dari purity determination. Plot ini membandingkan data pengukuran aktual untuk 1/F (kebalikan dari fraksi puncak peleburan) dengan suhu di mana jumlah peleburan diamati. Data ini biasanya tidak linier; non-linieritas meningkat seiring dengan penurunan kemurnian. Penyimpangan dari linearitas disebabkan oleh peleburan awal, yang tidak dapat dideteksi dengan menggunakan DSC. Perlu diperhatikan bahwa kelengkungan dipengaruhi oleh program suhu pengukuran DSC (dimulai terlalu dekat dengan puncak leleh) dan batas untuk perhitungan area puncak (mis. batas kiri terlalu dekat dengan puncak leleh).
Untuk linearisasi kurva, perangkat lunak menghitung nilai revisi untuk F dengan menambahkan faktor koreksi c ke area total dan setiap area pecahan. Prosedur ini akhirnya menghasilkan linearitas kurvaTs = f(1/F).
Selain itu, berat molekul harus dimasukkan ke dalam perangkat lunak untuk menghitung nilai mol%.
Gambar 3 menunjukkan data yang diamati dan data yang telah dikoreksi (kurva linier).
Kemurnian dihitung dari kemiringan data linier yang telah dikoreksi. Titik leleh teoretis dari 100% bahan murni juga dapat diperoleh dari plot sebagai titik di mana fraksi yang meleleh (1/F) adalah 0 (T leleh murni di dalam kotak pada Gambar 3). Ini berjumlah 126,063°C dibandingkan dengan Suhu Leleh dan EntalpiEntalpi fusi suatu zat, juga dikenal sebagai panas laten, adalah ukuran masukan energi, biasanya panas, yang diperlukan untuk mengubah suatu zat dari padat menjadi cair. Titik leleh suatu zat adalah suhu saat zat tersebut berubah wujud dari padat (kristal) menjadi cair (lelehan isotropik). suhu leleh 125,995°C. Perangkat lunak NETZSCH Purity menghitung kandungan pengotor dari sampel Nipagin yang diukur menjadi 0,14 mol%.
Hasilnya hanya dapat diandalkan jika data yang disesuaikan menunjukkan linearitas, tingkat kemurnian lebih tinggi dari 98,5% dan faktor koreksi c lebih rendah dari 20% [3].
Setelah pengukuran, sampel ditimbang kembali untuk memastikan bahwa tidak ada kehilangan massa yang terjadi selama pengukuran. Perubahan massa awal akan mengindikasikan PenguapanPenguapan suatu unsur atau senyawa adalah transisi fase dari fase cair ke uap. Ada dua jenis penguapan: penguapan dan pendidihan.penguapan volatil, yang akan menghasilkan efek endotermal. Dengan demikian, puncak endotermal tidak hanya disebabkan oleh peleburan, tetapi juga oleh pelepasan volatil. Hal ini akan mendistorsi evaluasi puncak.
Kesimpulan
Metode DSC menyediakan cara yang mudah untuk menentukan kemurnian bahan kristal murni. Kemurnian dihitung dengan menggunakan laju peleburan bahan yang sedang diselidiki. Dari puncak leleh DSC, depresi Suhu Leleh dan EntalpiEntalpi fusi suatu zat, juga dikenal sebagai panas laten, adalah ukuran masukan energi, biasanya panas, yang diperlukan untuk mengubah suatu zat dari padat menjadi cair. Titik leleh suatu zat adalah suhu saat zat tersebut berubah wujud dari padat (kristal) menjadi cair (lelehan isotropik).titik leleh ditentukan, yang secara langsung berkaitan dengan keberadaan pengotor.
Prasyarat untuk purity determination dengan menggunakan DSC adalah bahwa pengotor larut dalam lelehan dan tidak larut dalam kristal. Untuk purity determination yang benar, sublimasi sampel juga harus dicegah.