Introdução
O estearato de magnésio é amplamente utilizado como lubrificante na produção de cosméticos e produtos farmacêuticos. Ele está disponível comercialmente como uma mistura de vários sais de ácidos graxos que podem variar em proporção. Além disso, o estearato de magnésio pode ser encontrado como monoidrato, diidrato e triidrato. Na verdade, as propriedades físicas e, principalmente, as propriedades lubrificantes desse material são influenciadas pelo seu teor de umidade e pelo seu estado de hidratação. Por esses motivos, as propriedades do estearato de magnésio podem variar consideravelmente de um fabricante para outro [2, 3].
As propriedades variáveis do estearato de magnésio podem ser investigadas por meio de DSC, que é um método particularmente fácil e rápido para obter uma impressão digital da substância. Outro método de análise térmica, o TGA, pode ajudar a fornecer uma indicação sobre o estado de hidratação do estearato de magnésio.
A seguir, uma amostra de estearato de magnésio foi caracterizada por meio de medições de DSC e TGA. Além disso, foi estudada a influência nas propriedades térmicas resultantes de um período de armazenamento de 2 horas a 60°C e 120°C em uma atmosfera de nitrogênio seco.
Condições de teste
As medições foram realizadas com um DSC 214 Polyma e um TG 209 Libra® em uma atmosfera dinâmica de nitrogênio. Foram usados cadinhos selados Concavus® com tampa perfurada.
Resultados do teste
A Figura 2 mostra a curva TGA do estearato de magnésio. Entre a temperatura ambiente e 125°C, a amostra perde 3,5% de sua massa inicial, resultante da liberação de água. Nessa faixa de temperatura, dois picos são detectados na curva DTG (1ª derivada da curva TGA), indicando duas etapas: primeiro, a água da superfície evapora (1ª etapa de perda de massa de 1,1%) e, em seguida, a água do hidrato é liberada (2ª etapa de perda de massa de 2,4%). Uma massa molar de 591,27 g/mol para o estearato de magnésio resulta em uma perda teórica de água de 2,95% para a forma monoidratada, 5,74% para a forma diidratada e 8,37% para a forma triidratada. Portanto, a perda de massa detectada é uma indicação da forma monoidratada do estearato de magnésio: Durante o aquecimento, a amostra perde primeiro sua água superficial (1ª etapa de perda de massa 1,1%) antes que a água cristalina seja liberada.
Esse resultado pode ser confirmado pelas curvas de TGA descritas por D. Lugge em [4]: Para um estearato de magnésio puro di-hidratado e tri-hidratado puro, a perda de massa seria em uma temperatura mais baixa.
Portanto, a amostra medida contém pelo menos a forma monoidratada de estearato de magnésio. A diferença entre a perda teórica de água de 2,95% e a perda medida de 3,5% entre a temperatura ambiente e 125°C pode ser decorrente da evaporação da água da superfície e/ou da presença de di-hidrato/tri-hidrato na amostra.
A Figura 3 mostra a curva DSC do estearato de magnésio durante o aquecimento a 200°C. Os picos detectados a 78,3°C, 91,8°C, 95,8°C e 116,0°C são parcialmente devidos à liberação de água superficial e água ligada, conforme indicado pela TGA. O processo de evaporação provavelmente é sobreposto pela Temperaturas e entalpias de fusãoA entalpia de fusão de uma substância, também conhecida como calor latente, é uma medida da entrada de energia, normalmente calor, necessária para converter uma substância do estado sólido para o líquido. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ela muda de estado, passando do sólido (cristalino) para o líquido (fusão isotrópica). fusão dos componentes da amostra.
O efeito EndotérmicoUma transição de amostra ou uma reação é endotérmica se for necessário calor para a conversão.endotérmico a 145,2°C não está associado a uma perda de massa e provavelmente se deve à Temperaturas e entalpias de fusãoA entalpia de fusão de uma substância, também conhecida como calor latente, é uma medida da entrada de energia, normalmente calor, necessária para converter uma substância do estado sólido para o líquido. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ela muda de estado, passando do sólido (cristalino) para o líquido (fusão isotrópica). fusão de um constituinte da amostra.
A Figura 4 exibe as curvas DSC do estearato de magnésio como recebido, juntamente com as curvas DSC do material após o armazenamento por 2 horas a 60°C (curva vermelha) e a 120°C (curva preta), respectivamente.
O armazenamento a 120°C (curva preta) mudou completamente o perfil DSC: Ele removeu a água do hidrato. De acordo com Ertel e Carstensens [5], o aquecimento a 105°C não apenas remove a água, mas também altera a estrutura dos cristais. Aqui, o armazenamento a 120°C produziu uma estrutura com temperaturas de pico a 49°C e 53°C.
Durante o armazenamento a 60°C, a amostra perde parte de sua água. Portanto, a quantidade de água liberada durante o aquecimento no DSC diminui, reduzindo a entalpia de pico entre 30°C e 130°C. Além disso, os efeitos são ligeiramente deslocados para temperaturas mais altas.
O pico entre 130°C e 155°C é detectado em todas as três medições e está de acordo com a faixa teórica de Temperaturas e entalpias de fusãoA entalpia de fusão de uma substância, também conhecida como calor latente, é uma medida da entrada de energia, normalmente calor, necessária para converter uma substância do estado sólido para o líquido. O ponto de fusão de uma substância é a temperatura na qual ela muda de estado, passando do sólido (cristalino) para o líquido (fusão isotrópica). fusão do estearato de magnésio de grau farmacêutico (130°C a 145°C [6]). No entanto, sua entalpia é muito maior para a amostra armazenada a 120°C. Conforme mencionado acima, esse pico de entalpia mais alto após o armazenamento a 120°C provavelmente está associado a uma mudança na estrutura do estearato de magnésio [5].
Conclusão
O armazenamento do estearato de magnésio em diferentes temperaturas produz um comportamento térmico diferente, que pode ser visto na alteração das curvas DSC. O tratamento térmico causa a liberação de água ligada de forma diferente, e a temperatura de liberação da água dá uma indicação do tipo de água (por exemplo, água de superfície). As diferenças nas curvas DSC provavelmente também resultam de alterações na estrutura cristalina da amostra durante o armazenamento.
Os estearatos de magnésio disponíveis no mercado são misturas de diferentes ácidos graxos que podem variar de um fabricante para outro, tornando a TGA e a DSC ferramentas indispensáveis para verificação antes da preparação de uma composição farmacêutica.