Исследование чистоты веществ с помощью ДСК

Дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК) - это быстрый и простой способ определения чистоты кристаллических веществ. Необходимо провести всего одно измерение с несколькими миллиграммами образца. Читайте здесь, как это работает!

Оценка обычно выполняется автоматически, а расчет основан на уравнении Ван´т-Хоффа, которое учитывает понижение температуры плавления из-за присутствия примесей. Для применения метода необходимо, чтобы примеси растворялись в расплаве и были нерастворимы в твердой фазе.

Метилпарабен - широко используемый антимикробный консервант

Метилпарабен (или нипагин; название по ИЮПАК: метил 4-гидроксибензоат) - частый ингредиент косметики, пищевых продуктов (E 218), а также пероральных и местных фармацевтических препаратов. Он представляет собой белый кристаллический порошок с температурой плавления от 125°C до 128°C, как указано в соответствующей монографии по метилпарабену (идентификатор B). На рисунке изображены микрокристаллы метилпарабена.

`Purity Determination`

На рисунке 1 показан результат измерения метилпарабена методом ДСК, проведенного при скорости 0,7 К/мин в алюминиевых тиглях в атмосфере азота. В ASTM E928 (1), где более подробно описывается метод ДСК purity determination, для таких экспериментов рекомендуются скорости нагрева small и масса образца small:

Скорость нагрева от 0,3 К/мин до 0,7 К/мин
Масса образца от 1 мг до 3 мг

Кроме того, в области расплава должно быть получено не менее 200 точек.

Рис. 1: Измерение ДСК метилпарабена (масса образца: 2,12 мг, скорость нагрева: 0,7 К/мин, тигли Al, атмосфера N2)

Настоящее измерение соответствует всем требованиям purity determination:

Метилпарабен представляет собой кристаллическое вещество
Полиморфная форма не изменяется при нагревании (присутствует моноклинная форма I)
Имеется четкий эффект плавления без каких-либо нарушений
Потеря массы при плавлении составляет smallменее 1% (порог, указанный в ASTM E928)

Полученный график Ван´т-Хоффа (рис. 2) отображает обратное значение парциальной площади (1/F по оси x) вместе с температурой, при которой наблюдается плавление (ось y). Нелинейные данные взяты непосредственно из кривой измерения; линия представляет собой данные после линеаризации. Общее количество примесей определяется по наклону линейной кривой; в данном случае оно составляет 0,14 моль %. Таким образом, чистота используемого метилпарабена составляет 99,86 моль%. Точка пересечения линейной кривой с осью y при 1/F = 0 дает теоретическую температуру плавления 100% чистого образца, здесь 126,063 °C. Температура плавления измеряемого вещества связана со значением температуры, соответствующим 1/F = 1. Более подробную информацию о графике Ван´т-Хоффа можно найти здесь.

Рис. 2: Purity determination метилпарабена, график Вант-Хоффа Представлены нелинейные (+) и линеаризованные данные (x) вместе с таблицей результатов; _Tmelting и Tmelting_pure получены путем экстраполяции линеаризованных данных Литература: (1) ASTM E928, Standard Test Method for Purity by Differential Scanning Calorimetry