Laboratorio di preparazioni estrattive e sintesi dei farmaci - cristallizzazione

Punto di fusione: altri fattori influenti

∆HVl Vs> ), e è il calore molare di fusione.solido (di solitotrivialmenteDa cui si ricava: − T (Vl Vs )= ⋅dT dp ∆ H T peEsiste quindi, di solito, una proporzionalità diretta traF. Ortuso - Analisi dei Medicinali IIPunto di fusione: altri fattori influentiAnalogamente alla solubilità:Dimensioni della molecola (P.M.) Struttura della molecola (ramificata, lineare) Interazioni intermolecolari quali: legami idrogeno interazioni elettrostatiche interazioni dipolo-dipolo F. Ortuso - Analisi dei Medicinali II 15Punto di fusione in miscela (sistemi ideali)ANel caso di una miscela contenente una quantità di componenteBmolto maggiore rispetto a quella di un secondo componente , ilpunto di fusione sarà quasi sempre più basso di quello delAcomponente puro.La dimostrazione di quanto riportato necessita di associareall’equazione di Clausius-Clapeyron la legge di Raoult la qualeafferma che, se la miscela è ideale,

La tensione di vapore parziale dei componenti nella miscela è proporzionale alla loro frazione molare: p_i = α_i p, dove p_i è la pressione parziale, α_i è la frazione molare (NB: 0 <= α_i <= 1).

Punto di fusione in miscela (sistemi ideali)

Dall'equazione di Clausius-Clapeyron otteniamo: ΔH = -ΔT (V_l - V_s) / T

Considerando trascurabile la variazione di volume:

Assumendo un comportamento ideale, ΔH può essere descritto attraverso l'equazione di stato dei gas perfetti: PV = nRT, da cui ricaviamo: ΔH = Δp / ΔT = (P₂ - P₁) / (T₂ - T₁) = α_i ⋅ dp / dT

Visto che si opera a pressione ambiente (1atm): ΔH = α_i ⋅ dp / dT

^dT₂ ^RTRTT T T AIntegrando tra i limiti e ( = T.F. del componente puro):0 0 ( )∆ ∆ ∆ ∆ −   H p H H p H T T= ⋅ → = ⋅ → = −    0dp dT ln ln 2  RT p RT RT p RTT 0 0 0 0p/p =dalla legge di Raoult sappiamo che alla frazione molare0Adel componente (N ), quindi:a( ) ( )∆ − ∆ − ∆ −p H T T H T T H (T T )= − → = − → = −0 0 0ln ln N lg Na ap RTT RTT 2.303 RTT0 0 0 0F. Ortuso - Analisi dei Medicinali IIPunto di fusione in miscela (sistemi ideali)T -T=TPertanto, considerando ∆G costante, la variazione ( ) del0 vApunto di fusione del composto ci sarà dato da:∆ −  H (T T ) 2. 303RTT= − → = − ⋅ 0 0lg N T lg N∆a v a 2.303 RTT H0Attenzione N è la frazioneamolare quindi per composti puriN =1 - > lgN =0a a F. Ortuso - Analisi dei Medicinali II 17Punto di fusione in miscela (sistemi ideali)Affinchèquanto riportato sia valido è necessario che: 1. Il vapore sopra il liquidi ed il solido si comporta come un gas ideale 2. I volumi della fase liquida e solida siano trascurabili F. Ortuso - Analisi dei Medicinali II Punto di fusione in sistemi non ideali non esistono delle miscele di sostanze organiche che vengono considerate ideali, in quanto non seguono la legge di Raoult Esempi di comportamento non ideale si verificano quando: Se il soluto è in grado di formare dei dimeri o trimeri, il numero di molecole effettive nel sistema, di conseguenza, si ridurrà e l'abbassamento del punto di fusione sarà inferiore a quello previsto per una soluzione di naftalene e acido acetico) casi ideali. (Il solvente ed il soluto, A e B, si combinano parzialmente nella fase liquida per dare origine ad un terzo composto AB. In questo caso si ha la deviazione dal comportamento ideale dovuta alla solvatazione o alla formazione di uncomposto molecolare: la formazione di AB non aumenta il numero di molecole di soluto ma in realtà diminuisce il numero di molecole di solvente libero residuo. La frazione molare del solvente è minore mentre quella del soluto è maggiore di quella prevista, cosicché (soluzione di m-l'abbassamento del punto di fusione è più accentuato.dinitrobenzene in naftalene) F. Ortuso - Analisi dei Medicinali II 18Punto di fusione in sistemi non idealiIn alcuni casi le molecole di soluto si dissociano per formare due o più molecole, incrementando perciò la frazione molare del soluto e dando quindi origine ad abbassamenti del punto di fusione più marcati di quellisoluzione di esafeniletano in naftalenecalcolati per i casi ideali. ( )(Ph )C-C(Ph ) -> 2 • C(Ph )3 3 3 F. Ortuso - Analisi dei Medicinali IIPunto di fusioneTecniche ed apparecchi per la misurazione del punto di fusione.Sono importanti le curve tempo-temperatura, chelunghezza. Il tubo interno è aperto in alto e chiuso in basso, mentre il tubo esterno è aperto sia in alto che in basso. All'interno del tubo interno viene inserito il campione da analizzare, mentre tra i due tubi viene inserito un liquido termometrico, solitamente olio di silicone. Il termometro viene inserito nel tubo esterno, in modo da misurare la temperatura del campione durante il processo di riscaldamento o raffreddamento. Durante il riscaldamento, il campione si scioglie gradualmente e la temperatura aumenta. Quando il campione è completamente fuso, la temperatura raggiunge il punto di fusione. Durante il raffreddamento, la temperatura diminuisce gradualmente e si forma una curva di raffreddamento. Il punto di fusione viene determinato come la temperatura a cui la curva di raffreddamento presenta una brusca variazione di pendenza. L'agitatore è utilizzato per mantenere l'equilibrio termico all'interno del campione, in modo da ottenere una misurazione accurata del punto di fusione. Il rivestimento esterno del tubo permette un raffreddamento lento e costante, evitando variazioni brusche di temperatura che potrebbero influenzare la misurazione. In conclusione, la determinazione del punto di fusione di una sostanza è un'importante tecnica utilizzata in chimica per identificare e caratterizzare i composti.

lunghezza.Il campione è posto nel tubo interno, il quale è chiuso con un tappo dal quale viene sospeso un termometro ed un sistema agitatore costituito da un filo metallico.Il campione viene fuso fornendo calore al tubo interno, quindi si fa raffreddare lentamente, collocando il tubo esterno a ricoprire il primo, onde evitare le perdite di calore: è essenziale che nella determinazione delle curve di raffreddamento il gradiente di T tra il campione e l'ambiente esterno non sia troppo elevato.

F. Ortuso - Analisi dei Medicinali II

Punto di fusione

Tecniche ed apparecchi per la misurazione del punto di fusione

Gli apparecchi essenziali per la determinazione del punto di fusione sono:

1. Capillare di vetro
2. Termometri
3. Apparecchio di Thiele
4. Apparecchio di Kofler

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Punto di fusione

Tecniche ed apparecchi per la misurazione del punto di fusione

Metodo capillare

Tale metodo consiste nel raccogliere il campione, nella forma più suddivisa,

In un capillare di vetro, immergendo in un bagno la cui temperatura viene incrementata gradualmente, e osservando la temperatura del liquido adiacente al capillare quando la sostanza fonde. Questo metodo presenta due vantaggi:

1. Si richiede solo una piccola quantità di sostanza;
2. Fornisce risultati di sufficiente accuratezza.

F. Ortuso - Analisi dei Medicinali II Punto di fusione Tecniche ed apparecchi per la misurazione del punto di fusione Metodo capillare Il bagno deve essere sottoposto ad agitazione ed il suo riscaldamento deve avvenire in modo costante; in ogni caso di prossimità del punto di fusione questo aumento di temperatura non deve superare 1°C/minuto. Il bagno deve permettere la completa visibilità del capillare e del termometro. La temperatura a cui l'ultimo cristallo si scioglie è quella corrispondente al punto di fusione. Se la sostanza fonde entro un intervallo di temperatura, la fusione iniziale non è visibile in maniera netta. F.Ortuso - Analisi dei Medicinali II 21

Punto di fusione

Tecniche ed apparecchi per la misurazione del punto di fusione

Si usano i termometri ad immersione parziale (si immerge il bulbo) e termometri ad immersione totale (si immerge sia il bulbo che la colonna dove si legge la T).

Liquidi per bagno di riscaldamento

Il liquido del bagno deve essere non volatile e inerte. I liquidi da scegliere variano a seconda del grado di temperatura ce si deve raggiungere nel corso della analisi.

Le paraffine liquide ed olii minerali sono liquidi per le temperature moderate.

L'H₂SO₄ conc. e H₃PO₄ o mix (H₂SO₄ conc + K₂SO₄) per T non superiori ai 200-240 °C.

Lo ftalato dibutilico usato per T >150 °C.

Gli organosilicici usati in bagni con T di 425-450 °C.

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Punto di fusione

Tecniche ed apparecchi per la misurazione del punto di fusione

Apparecchio di Thiele

In tale apparecchio è disposto in maniera tale che il liquido è riscaldato da un

lato mentre il capillare ed il termometro sono sospesi dal lato opposto (Fig.4.24, pag.71). La migliore è quella di Markley-Harshberg, dove il liquido è mantenuto in agitazione mentre il capillare con il campione ed il termometro sono posti in una zona adiabatica in cui non si ha differenza di T interna > a 0,025 °C. Non si usa come liquido da bagno l'H SO perché si decolora e produce fumi, quindi si usa un blocco di rame che funge da buon conduttore di calore. F. Ortuso - Analisi dei Medicinali II 22 Punto di fusione Apparecchio di Thiele F. Ortuso - Analisi dei Medicinali II Punto di fusione Tecniche ed apparecchi per la misurazione del punto di fusione Apparecchio di Kofler Si tratta di un apparecchio che sfrutta metodi ottici. La sostanza viene posta su un vetrino posto a sua volta su un piattino metallico F. Un fascio di luce, attraverso il filtro polarizzatore, colpisce la sostanza che si fonde e si legge la T attraverso il t