공융(Eutectic) 순도

공융(Eutectic)순도 : 무엇일까요?

공융시스템 은 순수한 물질처럼 녹고 고형화되는 2가지 성분의 균질한 혼합물입니다. 추가성분(불순물)의 존재는 주성분의 용융점을 감소시킵니다. 이 효과는 DSC로 측정가능합니다. 

 

순도가 98.5%보다 높은 재료의 경우, DSC를 사용하여 혼합물의 불순물의 양 또는 주성분의 순도를 결정 할 수 있습니다. 이 방법은 ASTM E928, DIN 51004, DIN51007에 설명되어 있습니다. 이를 위해 단순화된 Van't Hoff 방정식을 사용합니다. 

Ts: 현재 혼합물(샘플)의 용융점 [K]
T0: 100% 순물질의 용융점[K]
R: 기체상수
X2: 불순물의 몰분율
ΔHf: 용융열 [J/mol]
F: Molten fraction

 

이 방정식은 다음과 같이 다시 쓸 수 있습니다. 

또는 2차원 x-y다이어 그램에서 선형방정식으로: m:

y = m⋅x + b

 

1/F의 함수로 표시된 Ts값은 다음을 포함하는 직선을 만들어야합니다. 

  • Y축에서 절편 

 

T0

직선의 기울기 

실제로 결과는 DSC로 충분히 감지할 수 없는 사전용융(pre-melting)으로 인해 일반적으로 직선이 아닙니다. 

선형화는 전체영역과 각 부분 영역에 보정계수 c를 추가하여 진행합니다. 

보정계수 c는 신뢰성을 보장하기 위해 20% 미만이어야 합니다. 

곡선 Ts=f(1/F) (비선형 데이터) 및 보정계수 c를 적용한 선형 데이터

불순물(X2)의 몰분율은 선형화된 곡선의 기울기와 순수한 물질의 용융열에 대한 지식으로 얻어집니다. 

조사할 물질은 정의된 용융점과 정의된 분자량을 가져야합니다. 

  • 이 시험방법은 녹는 동안 분해되는 물질에는 적용되지 않습니다. 
  • 적절한 용매를 사용하여 샘플 도가니를 세척한 후 예열 단계를 거쳐야합니다.  
  • 측정은 다음을 사용하여야 합니다. - 느린 가열 속도, 예: 0.3 ~ 0.7 K/min(ASTM E928) 또는 1 K/min(DIN 52 004/DIN51 007). 용융효과가 나타나기전 온도까지는 최대 25K까지 더 큰 가열속도를 적용할 수 있습니다. 
    작은 샘플량(약 1~3mg) 
  • 측정 완료 후 샘플의 무게를 다시 측정해야합니다. 샘플이 1wt% 이상 손실된 경우 데이터를 사용할 수 없습니다. 

예시 : 공융 혼합물의 불순물로 인한 용융점 감소

  • 주성분 : Phenacetin; 
  • 불순물: p-aminobenzoic acid 

혼합물에서 p-aminobenzoic acid의 양이 증가하면 용융 온도는 감소하고 피크가 넓어집니다. 혼합물은 순수한 물질로 녹습니다. 

DSC curves of pure phenacetin (green) and phenacetin with 2 and 5 mol% impurity


관련 측정법

DSC