Pureza Eutética

Pureza Eutética: O que é?

Um sistema eutético é uma mistura homogênea de 2 componentes que se fundem e se solidificam como uma substância pura. A presença de um componente adicional (“impureza”) provoca a redução do ponto de fusão do componente principal. Este efeito pode ser destacado com calorimetria de varredura diferencial  (DSC).  

Para materiais com pureza superior a 98,5 mol por cento, DSC pode ser usado para determinar a quantidade de impureza na mistura, ou melhor, a pureza do componente principal. O método é descrito em ASTM E928, DIN 51004 e DIN 51007. Para tanto, utiliza-se a equação simplificada de Van´t Hoff:  

Ts: Melting temperature of the current mixture (sample) [K] 
T0: Melting point of the 100% pure substance [K] 
R: Gas constant 
X2: Mole fraction of the impurity 
ΔHf: Heat of fusion [J/mol] 
F: Molten fraction 

Esta equação pode ser reescrita como: 

Ou como equação de linha num diagrama bi-dimensional x-y: 

y = m⋅x + b

 

Os valores Ts plotados como uma função de 1 / F devem produzir uma linha reta com  

  • Interceptação no eixo y:

T0

Inclinação da linha: 

Na prática, o resultado geralmente não é uma linha reta por causa da pré-fusão, que não pode ser suficientemente detectada por meio de DSC. A linearização é realizada adicionando um fator de correção c à área total e a cada área parcial:  

O fator de correção c tem que ser menor do que 20% para garantir confiabilidade do método. 

Curva Ts = f (1 / F) (dados não linearizados) e dados linearizados aplicando um fator de correção c

A fração molar da impureza (X2) é obtida através da curvatura da curva linearizada e com conhecimento do calor de fusão da substância pura. 

A substância sob investigação deve ter um ponto de fusão e um peso molecular definidos.  

  • Este método de teste não é aplicável a materiais que se decompõem durante a fusão.  
  • Você deve limpar o cadinho de amostra usando um solvente apropriado seguido por uma etapa de pré-aquecimento.  
  • As medições devem ser realizadas usando  
    • uma pequena taxa de aquecimento, por exemplo, 0,3 a 0,7 K / min (ASTM E928) ou 1 K / min (DIN 51 004 / DIN 51 007). Uma taxa de aquecimento maior pode ser aplicada até 25 K abaixo do efeito de fusão.  
    • uma pequena massa de amostra (cerca de 1 a 3 mg).  
  • Você deve pesar novamente a amostra após a conclusão da medição. Se a amostra perdeu mais de 1% em peso, os dados não serão aceitos. 

Exemplo: Redução do Pomnto de Fusão devido às Impurezas de Misturas Eutéticas

  • Componente principal: Fenacetina;  
  • Impureza: ácido p-aminobenzóico.  

O aumento na quantidade de ácido p-aminobenzóico na mistura leva a uma diminuição da temperatura de fusão e ao alargamento do pico de fusão. A mistura se funde como uma substância pura.  

Curvas DSC de fenacetina pura (verde) e fenacetina com 2 e 5% molar de impureza

Métodos Relacionados

DSC