Détermination du point de fusion en pharmacie, dans l’industrie et en laboratoire
La détermination du point de fusion compte parmi les méthodes d’analyse les plus anciennes et les plus fiables. Il indique avec précision la température à laquelle une substance passe de l’état solide à l’état liquide. En effet, cette transformation modifie des propriétés fondamentales telles que la densité, la viscosité ou le comportement optique.
En tant que paramètre spécifique à la matière, le point de fusion constitue un critère de qualité essentiel. Les méthodes traditionnelles de bain chauffant utilisent des récipients en verre à température contrôlée, mais présentent des écarts importants et des différences de température supérieures à 1 °C entre le bain et l’échantillon.
Les systèmes modernes, tels que les appareils de mesure Optronic de KRÜSS, s’appuient donc sur la méthode capillaire et sur des blocs chauffants métalliques de haute précision. Le modèle M5000 exploite en outre la variation de la transmission lumineuse et fournit des résultats avec une reproductibilité de 0,1 °C dans une plage comprise entre 25 et 400 °C.
Pour obtenir des mesures reproductibles, il convient de bien comprendre les définitions de la température de fusion, le type de mesure et les méthodes utilisées.
Contenu
Point de fusion vs. plage de fusion
Dans l’idéal, les substances pures ont un point de fusion fixe. Cependant, dans la pratique, même les substances les plus pures possèdent une palge de fusion. À cela s’ajoutent les impuretés, la nature de l’échantillon, les différentes méthodes de préparation et d’analyse, ainsi que les facteurs propres aux instruments de mesure. Tous ces éléments ont une influence sur la valeur de mesure relevée. Dans le cas de mélanges de plusieurs substances, on observe généralement une diminution du point de fusion.
Mesure semi-automatique et entièrement automatique
Nos appareils M3000 et M5000 permettent d’analyser des substances en poudre de manière semi-automatique ou entièrement automatique, avec une vitesse de chauffe réglée avec précision, mais néanmoins variable. Avec l’appareil M3000, la mesure est visuelle grâce à l’optique d’observation. Sur l’appareil M5000, une mesure de transmission est effectuée et le processus de fusion est détecté de manière entièrement automatique.
Mesure: Méthode conventionnelle
Différentes méthodes de mesure et formes d’évaluation fournissent des températures de fusion différentes. Pour garantir la comparabilité des valeurs mesurées, il est important de préciser la méthode de mesure utilisée. La détermination du point de fusion, plus communément appelée détermination de la température de fusion, est une méthode conventionnelle. Elle est donc soumise à des accords et à des règles normatives.
Détermination de la température de fusion
Méthode de mesure : l’échantillon est placé dans de fins capillaires. La température de départ doit être inférieure d’environ 5°C à la température de fusion attendue, car la charge thermique préalable a une influence sur le résultat (méthode conventionnelle). Par défaut, l’analyse est effectuée à un taux de chauffage standard de 1°C /minute.
Lorsqu’un échantillon cristallin est chauffé, l’énergie fournie entraîne une modification des structures cristallines du réseau. Les liaisons des particules dans ce réseau se défont, la substance auparavant solide fond.
Les substances cristallines en poudre sont opaques à l’état cristallin et transparentes à l’état liquide. Cette différence notable dans les propriétés optiques peut être utilisée pour déterminer le point de fusion.
Les phases d’un processus de fusion
En fonction de la température à laquelle il est soumis, un processus de fusion comporte généralement trois phases :
- Désintégration – début de liquéfaction
- Point de miniscus – la phase liquide prédomine
- Point clair – les cristaux sont complètement fondus, la substance se présente entièrement en phase liquide
Quand la température de fusion est-elle atteinte ?
L’USP(US Pharmacopeia) définit la température de fusion comme le point final de la fusion, lorsque tous les cristaux ont fondu. Cela n’est toutefois valable que si la mesure de la température peut être effectuée au sein de l’échantillon. Les méthodes modernes habituelles permettent de déterminer la température de fusion à quelques dixièmes de degré près, indirectement via le bloc chauffant.
Sur nos appareils, le résultat peut être lu avec une précision de 0,3 à 0,5 °C (selon la plage de mesure). Cependant, comme il existe un gradient de température * entre le bloc chauffant et l’échantillon, on utilise conventionnellement le point ménisque comme température de fusion.
Un gradient de température décrit la différence entre la température du bloc chauffant et celle de l’échantillon. Lorsque l’échantillon commence à fondre, sa température (non mesurable) reste constante malgré l’apport continu d’énergie par le bloc chauffant.
Le graphique le montre : La température du bloc thermique continue d’augmenter au cours du processus à raison de 1°C/min. Ce décalage doit être pris en compte/corrigé lors de la détermination du point de fusion clair. Le modèle M5000 s’en charge automatiquement. Pour l’appareil M3000 avec optique d’observation, on définit généralement le point ménisque comme point final.
Conseils pour la mesure
Pour les capillaires, utilisez si possible des produits originaux. Nos capillaires KSPS1010 ont un diamètre extérieur de 1,4 mm et une épaisseur de paroi comprise entre 0,1 et 0,2 mm ; ils sont donc entièrement conformes aux spécifications normatives en vigueur.
Les capillaires inadaptés peuvent se rompre plus rapidement dans certaines circonstances. Si les diamètres choisis sont trop petits, on suggère en outre des températures de fusion basses.
- Remplissez les capillaires jusqu’à environ 4 mm. Un compactage peut être obtenu en tapotant. Selon le type d’échantillon, le compactage au moyen d’un fil de bourrage est également recommandé.
Remarque : seules des échantillons homogènes, sous forme de poudre et suffisamment compactés garantissent une reproductibilité des mesures - Avant d’être inséré dans le réceptacle capillaire, chaque capillaire doit être nettoyé afin d’éliminer toute substance adhérant à l’extérieur. Ceux-ci peuvent brûler dans le four et nuire à l’aspect visuel ou salir l’absorption capillaire.
- Commencez la mesure si possible 4-5°C en dessous de la valeur de mesure attendue. L’options de chauffage rapide de l’appareil optimisent le temps d’attente pour l’utilisateur jusqu’à la valeur de départ.
- Pendant la mesure, travaillez avec un taux de chauffe constant de 1°C/min (taux de chauffage standard).
Si vous souhaitez accélérer les processus (ce qui se fait souvent au détriment de la précision et de l’exactitude), vous pouvez également choisir d’autres vitesses de chauffe différentes.
Mesure du point de fusion Essai interlaboratoire
Préparation des échantillons – Mesure du point de fusion
Conservation de l’échantillon
L’échantillon doit être conservé dans un endroit sombre et sec, car l’humidité peut abaisser son point de fusion ; les consignes de séchage varient en fonction de la substance. Nous vous recommandons de procéder au séchage dans un dessiccateur sous vide avec du gel de silice ou de laisser le produit reposer pendant 24 heures dans une armoire de séchage.
Précontrainte thermique
Si, pour des échantillons inconnus, le point de départ choisi est beaucoup trop bas, la précharge thermique peut accroître l’incertitude de mesure ; dans ces cas-là, il est nécessaire de procéder à des mesures répétées en affinant progressivement le point de départ. Cela vaut également en cas d’écarts par rapport à la vitesse de chauffe standard.
Âge de l’échantillon
Un compactage et une granulométrie adéquats de l’échantillon sont essentiels pour assurer la reproductibilité des mesures. Les échantillons peuvent vieillir, se décomposer, s’oxyder ou absorber de l’humidité, ce qui modifie leur point de fusion. Il est conseillé d’utiliser des échantillons accompagnés de certificats, car ceux-ci indiquent la durée d’utilisation après ouverture.
Domaines d’application typiques
Le point de fusion est l’indice thermique le plus souvent déterminé pour caractériser les solides cristallins. La détermination du point de fusion est utilisée dans divers secteurs, tant dans la recherche que dans le contrôle de qualité.
Le point de fusion est souvent mesuré pour caractériser les composés cristallins organiques et inorganiques, ainsi que pour déterminer leur pureté. Souvent, il est également la valeur de départ et de référence pour d’autres analyses.
Les appareils de mesure du point de fusion sont utilisés dans les laboratoires des industries chimiques, pétrolières, lipidiques et alimentaires, dans les hôpitaux, les pharmacies et les bureaux d’enquête, ainsi que dans la recherche et l’enseignement.
N’hésitez pas à vous renseigner : notre tableau, disponible en téléchargement, répertorie les températures de fusion des substances décrites dans les monographies de la Ph. Eur., du DAB et du DAC. Ce tableau est fourni à titre indicatif. Nous serons ravis de discuter avec vous, lors d’un entretien personnalisé, des appareils les mieux adaptés.
Températures de fusion (installation DAC)
Normes et directives
L’article 6 de l’ApBetrO ( ApothekenbetrO ) stipule qu’il est obligatoire de prouver son identité lors de chaque achat de matières premières dans une pharmacie. La détermination de la température de fusion est ici d’une grande importance.
Le modèle M5000 utilise la méthode capillaire ouverte, qui est entièrement conforme aux spécifications de la Pharmacopée allemande, de la Pharmacopée européenne (Pharmacopoea Europaea, Ph. Eur.) ainsi que de la Pharmacopée américaine (United States Pharmacopeia, USP).
La méthode capillaire ouverte est décrite dans la Pharmacopée européenne comme une méthode normalisée permettant de déterminer le point de fusion. Dans environ un quart des monographies de la Pharmacopée européenne (Ph. Eur. 4.00 et ses suppléments), de la Pharmacopée allemande (DAB 2002) et du Codex allemand des médicaments (DAC), elle est utilisée dans le cadre du contrôle d’identité ou pour la détermination des propriétés physiques de la substance.
Pour répondre aux exigences de vérifiabilité et de traçabilité des résultats, nous disposons de normes et de matériaux de référence préétablis. L’utilisation de ces étalons fournit des résultats d’analyse fiables et réduit les efforts de votre validation en laboratoire.
Ph. Eur. 9.1 Mesure du point de fusion Commentaire
Ajustage et étalonnage
Les appareils destinés à déterminer la température de fusion doivent être étalonnés régulièrement à l’aide desubstances de référence dont le point de fusion est connu, telles que celles de l’OMS ou d’autres substances appropriées.
Nos appareils sont ajustés et calibrés en usine avec des substances de référence de l’OMS. Nous recommandons également nos standards (vanilline, phénacétine, sulfanilamide, caféine) pour le contrôle de routine par l’utilisateur.
Un étalonnage doit être effectué à intervalles réguliers. Selon les exigences, cela peut aller de 1x par mois à 1x par an.
Si des écarts persistent même après avoir répété les mesures, un ajustage s’impose. Celle-ci peut être effectuée par l’utilisateur guidé par menu. Selon le type d’écart, trois variantes d’ajustement sont disponibles.
Nous proposons également des services d’ajustage et d’étalonnage ultérieur, soit dans notre usine, soit sur le site du client.
N’hésitez pas à nous contacter si vous avez besoin de conseils supplémentaires.
Mode d’emploi – Vidéos pratiques réalisées par des experts
Le M3000 est votre atout pour gagner en efficacité : trois échantillons simultanés, un refroidissement rapide et des vitesses de chauffe flexibles pour une productivité maximale.
Le M5000 fait figure de référence : entièrement automatique, d’une grande précision jusqu’à 400 °C et doté d’un système de détection optique intelligent. La mesure de transmission garantit des résultats de mesure absolument fiables et objectifs, avec un minimum d’efforts.
https://www.youtube.com/watch?v=Byi5QG4j15M
Documents