Pureza Eutéctica

Pureza Eutéctica: Qué es?

Un sistema eutéctico es la mezcla homogénea de dos componentes que funde y solidifica como una única sustancia pura. La presencia de un componente adicional ("impureza") produce la disminución del punto de fusión del componente principal. Este efecto se puede resaltar con la calorimetría diferencial de barrido (DSC) 

Para materiales con pureza superior al 98.5 moles por ciento, el DSC puede ser usado para determinar la cantidad de impureza presente en la mezcla, o  la pureza del componente principal. El método está descrito en las normal ASTM E928, DIN 51004 y DIN 51007. Y para ello se utiliza la ecuación de Van't Hoff simplificada. 

Ts: Temperatura de fusiónd e la mezcla (muestra) [K] 
T0: Temperatura de fusión de la sustancia pura [K] 
R: Constante universal de los gases 
X2: Fracción molar de la impureza 
ΔHf: Calor de fusión [J/mol] 
F: Fracción fundida 

La ecuación puede reescribirse como: 

O como la ecuación de una recta en un diagra X-Y bidimensional: 

y = m⋅x + b

 

Los valores deTs graficados en función de 1/F deberían producir una recta con 

• Corte en el eje de ordenadas: 

 

T0

Pendiente de la recta: 

En la práctica, el resultado no suele ser una línea recta debido a la fusión previa que no puede detectarse mediante DSC. La linealización se lleva a cabo sumando un factor de corrección c al área total y a cada área parcial:  

El factor de corrección c debe ser inferior al 20% para garantizar la fiabilidad del método.  

Curva Ts=f(1/F) (datos no linealizados) y datos linealizados aplicando un factor de corrección c

La fracción molar de la impureza (X2) se obtiene de la pendiente de la curva linealizada y conociendo calor de fusión de la sustancia pura.  

La sustancia estudiada debe tener un punto de fusión definido y un peso molecular definido 

  • Este método no es aplicable en materiales que se descompongan durante la fusión. 
  • Se debe limpiar el crisol con un disolvente adecuado y realizar un precalentamiento antes de la medida. 
  • Las condiciones de medida deben ser
    • velocidad de calentamiento lento, por ejempo., 0.3 hasta0.7 K/min (ASTM E928) o1 K/min (DIN 51 004/DIN 51 007). Se puede usar una velocidad de calentamiento mayor hasta unos 25º por debajo del punto de fusión 
    • poca cantidad de muestra(sobre 1 o3 mg). 
  • Se debe volver a pesar la muestra después de completar la medida. Si la muestra perdió más del 1% en peso, los datos no se pueden aceptar.  

Ejemplo: Disminución del punto de fusión debido a impurezas en mezclas eutécticas.

  • Componente principal: Phenacetin; 

  • impureza: ácido p-aminobenzoico. 

Un incremento en la cantidad de ácido p-aminobenzoico en la mezcla conduce a una disminución de la temperatura de fusión y el ensanchamiento del pico de fusión. La mezcla funde como una sustancia pura. 

Curvas de DSC de Phenacetin puro (verde) y Phenacetin con 2 y 5 mol% como impureza.

Métodos relacionados

DSC