MÉTODOS DE ANÁLISIS TÉRMICO



Documentos relacionados
Estudio de polimorfismo en drogas farmacéuticas. Daniel Vega

ANÁLISIS TÉRMICO. Consultoría de Calidad y Laboratorio S.L. RPS-Qualitas

EL ANÁLISIS TÉRMICO CALORIMETRIA DIFERENCIAL DE BARRIDO Y ANÁLISIS TERMOGRAVIMÉTRICO

SERVICIO DE APOYO A LA INVESTIGACIÓN (SAI) SECCIÓN UNIVERSITARIA DE INSTRUMENTACIÓN CIENTÍFICA (SUIC)

1.1.- Qué es el análisis térmico? Importancia del análisis térmico ANÁLISIS TÉRMICO. 1.- Introducción

Tema 6. Análisis térmico: TG y DTA

CONTROL DE CALIDAD DE FARMACOS POR MEDIDAS DE CALORIMETRÍA DIFERENCIAL DE BARRIDO (DSC)

LAS TRANSICIONES TÉRMICAS EN UN MATERIAL POLIMÉRICO ESTÁN ÍNTIMAMENTE LIGADAS A LA ESTRUCTURA

ANALISIS TÉRMICO. Bibliografía. Bibliografía

ESTADOS DE AGREGACIÓN DE LA MATERIA

INTRODUCCIÓN A LA TERMODINÁMICA QUÍMICA. La mecánica cuántica estudia la estructura atómica, los enlaces en moléculas y la espectroscopia.

NTE INEN-ISO XX

TÉCNICAS DE DIFRACCIÓN Y TERMOGRAVIMETRIA PARA LA DETERMINACIÓN ESTRUCTURAL DE MATERIALES

TEMA 1 Conceptos básicos de la termodinámica

CURSO BASICO DE ANALISIS TERMICO

TEMA 5: MATERIALES COMPUESTOS DE MATRIZ ORGÁNICA:

Tema 5: Termoquímica. Contenidos

Elementos de Física - Aplicaciones ENERGÍA. Taller Vertical 3 de Matemática y Física Aplicadas MASSUCCO ARRARÁS MARAÑON DI LEO

Prácticas Análisis Térmico por DSC

MEDICIÓN Y ANÁLISIS DE CONTAMINANTES DEL AIRE

CAPITULO 5. PROCESO DE SECADO. El secado se describe como un proceso de eliminación de substancias volátiles (humedad)

Química Biológica I TP 1: ESPECTROFOTOMETRIA

CARACTERÍSTICAS DE LA MATERIA

VALIDACIÓN DE LA METODOLOGÍA DE CONTENIDO QUÍMICO DE IBUPROFENO EN TABLETAS POR CALORIMETRÍA DIFERENCIAL DE BARRIDO

UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA FACULTAD DE QUÍMICA FARMACÉUTICA PROGRAMA DE ASIGNATURA PROGRAMA QUÍMICA FARMACÉUTICA

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

ENERGÍA ELÉCTRICA. Central térmica

Los refractarios están compuestos principalmente de óxidos o compuestos como carburo de silicio que son estables a temperaturas elevadas.

S & C Instrumentación de proceso y analítica. Capitulo II

Magnitudes y unidades

DRAFT. Trabajo, Calor y Primer Principio de la Termodinámica.

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE CHIHUAHUA

Destilación. Producto 1 más volátil que Producto 2 (P 0 1 > P0 2 ) Figura 1

Ensayos físicos e Instrumentación Equipos de análisis térmico

Escala cuantitativa de magnitudes en nuestro universo Indique y compare cantidades hasta el orden de magnitud más cercano.

Introducción a los sistemas de control

Estudio de la evaporación

ASIGNATURA: QUIMICA AGROPECUARIA (RB8002) GUÍA N 1: DESTILACION DE DISOLUCIONES

CONTROL DE PROCESO EN BIODIGESTORES

CAPITULO 4 FLUIDIZACIÓN EMPLEANDO VAPOR SOBRECALENTADO. Potter [10], ha demostrado en una planta piloto que materiales sensibles a la

Completar: Un sistema material homogéneo constituido por un solo componente se llama.

E t = C e. m. (T f T i ) = 1. 3,5 (T f -20) =5 Kcal

Termodinámica I: Calores específicos

TERMODINAMICA 1 Conceptos Basicos

ENERGÍA INTERNA PARA GASES NO IDEALES.

REVISTA MEXICANA DE INGENIERIA QUIMICA Vol. 3 (2004) METODOLOGIA PARA EL ANALISIS TERMICO DE EXCIPIENTES

Estudio de diferentes técnicas de detección de la degradación de una grasa

Tema 6 Diagramas de fase.

Primer principio. Calor a presión y volumen constante.

UNIDAD EDUCATIVA INTERNACIONAL SEK - ECUADOR PROGRAMA ESPECIAL DE QUÍMICA

PROBLEMAS. Segundo Principio. Problema 1

CAPITULO 4 FLUIDIZACIÓN EMPLEANDO VAPOR SOBRECALENTADO. 4.1 Comparación del proceso de sacado con vapor sobrecalentado y aire.

Repaso de termodinámica química 7.51 Septiembre, 1999

1. INTRODUCCIÓN 1.1 INGENIERÍA

CARACTERÍSTICAS DEL ESTADO VÍTREO BAJO LA AMPLIA DENOMINACIÓN GENÉRICA DE VIDRIOS O DE CUERPOS VÍTREOS QUEDA COMPRENDIDA UNA GRAN VARIEDAD

UNIVERSIDAD TECNOLOGICA NACIONAL FACULTAD REGIONAL ROSARIO DEPARTAMENTO DE INGENIERIA QUIMICA CATEDRA DE QUIMICA GENERAL

Manómetros electromecánicos - Complemento al Tema 1

CONOCIMIENTO DE TÉCNICAS ANALÍTICAS PARTE I: FUNDAMENTOS DE ESPECTROFOTOMETRÍA.

Universidad de la República Tecnología y Servicios Industriales 1 Instituto de Química. Combustibles. Definición. Clasificación. Propiedades.

Obtención de compuestos de polietilen tereftalato reciclado químicamente y entrecruzado con pentaeritritol

Tema 10 MÉTODOS DE ANÁLISIS TÉRMICO

MEDICIÓN DE TEMPERATURA

b) Determinar la densidad de un líquido, aplicando el principio de igualdad de presiones en puntos a igual profundidad en un fluido en reposo.

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 Entropía s [KJ/Kg.ºK]


Joaquín Bernal Méndez Dpto. Física Aplicada III 1

CODIGO DE LA MATERIA: CARGA TOTAL DE HORAS DE TEORIA: CARGA TOTAL DE HORAS DE TRABAJO: NIVEL DE FORMACION: TIPO DE CURSO: OBJETIVO GENERAL:

1ºBACHILLERATO Física y Química. Contenidos mínimos

7. REFRIGERACIÓN DE MOTOR

Primer principio de la termodinámica.

Determinación del calor latente de fusión del hielo

UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL DEL TACHIRA VICERRECTORADO ACADEMICO COMISION CENTRAL DE CURRICULUM

BALANCE MÁSICO Y ENERGÉTICO DE PROBLEMAS AMBIENTALES

Qué es un espectrofotómetro?

Integración de una resistencia calefactora de SiC y un tubo de nitruro de silicio en baños de aluminio fundido

Cinética de Congelación

TEMA 2. MAGNITUDES FÍSICAS. DEFINICIÓN Y PROPIEDADES DE LOS FLUIDOS

SECADO DE EMBUTIDOS. es una fuente propicia para el desarrollo de bacterias y mohos.

ANÁLISIS TERMODINÁMICO DE LA CONVERSIÓN DE GRUPOS DIESEL AL GAS NATURAL

UNIDAD Nº 1: GASES REALES

Proceso de Fundición: Del mineral al cobre puro

Determinación de la humedad de un alimento por un método gravimétrico indirecto por desecación.

Parte II: Ensayos físicos de Caracterización de Materiales Procedimientos de ensayo para caracterizar el comportamiento físico de los Materiales

Bases Físicas del Medio Ambiente. Sistemas Termodinámicos

Integrantes: Andrés Felipe Cárdenas Álvarez Diana Katherine Carreño Moyano Lorena Duarte Peña Grupo: 4

III. ESTADOS DE LA MATERIA

3. Principios de medición de la calidad del aire

TRABAJO DE RECUPERACIÓN DEL PRIMER PARCIAL

AUTOMATIZACION. Identificar los grados de automatización y los tipos de accionamientos Definición de un controlador lógico programable

PRUEBA ESPECÍFICA PRUEBA 201

Condensación y ebullición ING Roxsana Romero Ariza Junio 2013

Estudio Técnico INTRODUCCIÓN

La electrólisis permite descomponer la Alúmina en aluminio y oxígeno.

Objetivo principal del tema: introducción al conocimiento del intercambio de energía que tiene lugar en una transformación química.

Objetivo Docente del Tema 4:

Pirólisis y Gasificación (alternativas a la incineración convencional)

1.1. DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE HUMEDAD.

15/03/2010. Espectrofotometría INTRODUCCIÓN

PRÁCTICA DE LABORATORIO DE QUÍMICA DESTILACIÓN ALCOHÓLICA DE UNA BEBIDA COMERCIAL

La electricidad. La electricidad se origina por la separación o movimiento de los electrones que forman los átomos.

Transcripción:

MÉTODOS DE ANÁLISIS TÉRMICO Aplicaciones al Control de Calidad Farmacéutico Dra. Patricia M Castellano 2015 QUÍMICA DEL ESTADO SÓLIDO Cambio de dosis Biofarmacia Toxicología Investigación Control de calidad Purificación y desarrollo de procesos TECNOLOGÍA DEL ESTADO SÓLIDO Manufactura Estabilidad Patentes Formulación Regulaciones Marketing 1

DEFINICIONES INTRODUCCIÓN Bajo la denominación de Análisis Térmico se engloban las técnicas basadas en la medida de la relación entre una propiedad de la materia y la temperatura Por ejemplo: variación de peso-termogravimetría (ATG), variación de calor- Calorimetría Diferencial de Barrido (CDB) y Análisis Térmico Diferencial (ATD), variación en alguna propiedad mecánica - Análisis Termomecánicos (ATM) DEFINICIONES INTRODUCCIÓN Los métodos térmicos de análisis se refieren a cualquier método que involucra calentamiento de la muestra y medida de cambio en alguna propiedad física Los métodos de análisis térmicos pueden ser definidos como técnicas en las cuales una propiedad del analito es determinada como función de una temperatura externa aplicada 2

Condiciones INTRODUCCIÓN La propiedad física y la temperatura de la muestra deben ser medidas continuamente La propiedad y la temperatura deben ser registradas automáticamente La temperatura debe ser modificada a velocidades predeterminadas INTRODUCCIÓN PARA QUE SIRVEN LAS MEDICIONES? Para evaluar cambios físicos o químicos que ocurren cuando una muestra es calentada El operador debe interpretar los eventos observados en el TERMOGRAMA en función de posibles procesos de reacción. 3

INTRODUCCIÓN QUÉ REACCIONES PUEDEN TENER LUGAR Y CUÁL ES SU NATURALEZA? Endotérmica Fusión Ebullición Sublimación Vaporización Desolvatación Transiciones sólido-sólido Degradación oxidativa Exotérmica Cristalización Descomposición oxidativa INTRODUCCIÓN QUÉ UTILIDAD TIENEN EN EL ANÁLISIS FARMACÉUTICO? DESARROLLO DE NUEVOS IFAs ESTUDIOS DE PREFORMULACIÓN CONTROL DE CALIDAD 4

MÉTODOS TÉRMICOS DE ANÁLISIS PUNTO DE FUSIÓN TERMOGRAVIMETRÍA (ATG) CALORIMETRÍA DIFERENCIAL DE BARRIDO (CDB) ANÁLISIS TÉRMICO DIFERENCIAL (ATD) ANÁLISIS DE GAS DESPLEGADO ANÁLISIS TERMOMECÁNICO (ATM) TERMOPTAMETRÍA ANÁLISIS DIELÉCTRICO PUNTO DE FUSIÓN El punto de fusión de una sustancia esta definido como la temperatura a la cual el sólido existe en equilibrio con el líquido En términos cinéticos el punto de fusión representa la temperatura a la cual las fuerzas de atracción del sólido son sobrepasadas por las fuerzas de separación de la movilidad térmica 5

PUNTO DE FUSIÓN Ecuación de Clausius -Clapeyron dt/dp = T(V L -V S )/ H Donde p: presión del medio ambiente T: temperatura en la escala absoluta H: calor molar de la fusión V L : volumen del líquido V S : volumen del sólido PUNTO DE FUSIÓN Materiales de referencia para calibrar termómetros Punto de fusión (ºC) 0 53 90 114 122 132 157 216 286 332 Materiales Agua p-diclorobenceno m-dinitrobenceno acetanilida ácido benzoico urea ácido salicílico antraceno antraquinona N,N-diacetilbencidina 6

PUNTO DE FUSIÓN APLICACIONES Identificación Pureza (rango de fusión) Isómeros geométricos ANÁLISIS TÉRMICO DIFERENCIAL QUÉ MIDE? Registra las diferencias de temperatura entre la muestra y la referencia en función de la temperatura, estas son producidas cuando un proceso tiene lugar como por ejemplo transformaciones de fases, conversiones estructurales, reacciones de descomposición y procesos de solvatación 7

ANÁLISIS TÉRMICO DIFERENCIAL EQUIPO Horno con celda para muestra y referencia Controlador diferencial de temperatura Amplificador Registrador Programa de temperatura para el horno Regulador de atmósfera para el horno ANÁLISIS TÉRMICO DIFERENCIAL Esquema del instrumento 8

ANÁLISIS TÉRMICO DIFERENCIAL Difosfato de cloroquina (forma II), fusión de la forma II a196ºc, recristalización a la forma I y fusión de I a 216ºC ANÁLISIS TÉRMICO DIFERENCIAL FACTORES QUE AFECTAN EL TERMOGRAMA INSTRUMENTALES Atmósfera del horno Geometría del horno Material de referencia Termocupla Velocidad de calentamiento Ubicación de la termocupla en la muestra MUESTRA Tamaño de partícula Conductividad térmica Capacidad calorífica Densidad de empaquetamiento Cantidad de muestra Grado de cristalinidad 9

ANÁLISIS TÉRMICO DIFERENCIAL CALIBRACION Debe ser calibrado La calibración depende del uso de materiales de referencia apropiados Se recomiendan como calibradores para el análisis farmacéutico: ácido benzoico, indio y zinc ANÁLISIS TÉRMICO DIFERENCIAL APLICACIONES USO CUALITATIVO COMPATIBILIDAD IFA-EXCIPIENTE ESTUDIO DE COMPLEJOS POLIMORFOS DETERMINACION DE PUNTO DE EBULLICION 10

ANÁLISIS TÉRMICO DIFERENCIAL CALORIMETRÍA DIFERENCIAL DE BARRIDO QUÉ MIDE? En CDB muestra y referencia son mantenidas a la misma temperatura y se mide el flujo de calor para mantener este equilibrio El área del pico es directamente proporcional al calor adsorbido o liberado por el evento térmico y la integración de esta área nos da el calor de reacción 11

CALORIMETRÍA DIFERENCIAL DE BARRIDO Calorimetría diferencial de barrido es un método por el cual se mide la diferencia entre el flujo de calor de la muestra y una referencia durante un programa de temperatura CALORIMETRÍA DIFERENCIAL DE BARRIDO EQUIPOS Dos tipos: Flujo de calor ( Du Pont) evento exotérmico hacia arriba y endotérmico hacia abajo(iupac) Compensación de energía (Perkin Elmer) evento exotérmico hacia abajo y endotérmico hacia arriba 12

CALORIMETRÍA DIFERENCIAL DE BARRIDO ESQUEMA DE LOS EQUIPOS 13

CALIBRACIÓN EN ATD Y EN CDB En ATD se calibra Temperatura y en CDB Entalpía Requisitos de los compuestos de calibración: Deben ser extremadamente puros Temperatura, entalpías de transición y capacidad calorífica se deben conocer exactamente Estabilidad frente a la luz No higroscópico Gran estabilidad térmica (no pueden descomponerse) No deben reaccionar con el crisol ni con la atmósfera del medio COMPUESTOS PARA LA CALIBRACIÓN 14

APLICACIONES DE LA CALORIMETRÍA DIFERENCIAL DE BARRIDO Uso cuantitativo Polimorfismo Alta pureza Interacción IFA-excipiente CALORIMETRÍA DIFERENCIAL DE BARRIDO Efecto de los excipientes Termograma de (a)famotidina, (b) famotidina:talco 1:1, (c) famotidina:emcopress 1:1 15

16

17

CALORIMETRÍA DIFERENCIAL DE BARRIDO Determinación de Pureza Ecuación Van Hoff T S = T 0 - R(T 0 ) 2 X i /F H f T S : temperatura de la muestra T 0 : temperatura de fusión X i : fracción molar de la impureza F: fracción del sólido fundido H f : entalpía de fusión del componente puro 18

CALORIMETRÍA DIFERENCIAL DE BARRIDO Factores que afectan la forma de la curva Velocidad de calentamiento Atmósfera naturaleza del gas presión del gas flujo del gas Tamaño de partícula de la muestra Conductividad térmica Peso de la muestra 19

TERMOGRAVIMETRÍA Registra el peso de la muestra en función de la temperatura, mediante el empleo de una termobalanza Se puede variar desde temperatura ambiente hasta 1200 ºC El proceso se representa en un Termograma, gráfica de peso versus temperatura Puede dar información tanto cualitativa como cuantitativa TERMOGRAVIMETRÍA QUÉ MIDE? Mide pérdida de peso de un material cuando se le aplica temperatura Modos de medición Modo isotérmico Modo quasi-isotérmico Modo dinámico 20

TERMOGRAVIMETRÍA (TG) INSTRUMENTACIÓN Balanza Analítica Horno Programa para control del horno Registrador Equipo de vacío o presión TERMOGRAVIMETRÍA ESQUEMA DE TG 21

TERMOGRAVIMETRÍA MECANISMO Un cambio de masa provoca un desequilibrio en la termobalanza Cambio en la trayectoria del haz luminoso Fotocélula lo detecta Cambio en la corriente resultante Registro TERMOGRAVIMETRÍA Carga máxima de 2,5 g Cambio del orden de mg ± 0,1 % T de 0,5 hasta 25ºC/min Termopares Pt-Rh 1480ºC Fe-Constantán 760ºC Cr-Alumel 1250ºC 22

TERMOGRAVIMETRÍA Perfiles de dos polimorfos o pseudopolimorfos con 2 moléculas de agua. TERMOGRAVIMETRÍA 23

TERMOGRAVIMETRÍA APLICACIONES Procesos de solvatación Pseudopolimorfismo Determinación y cuantificación de productos volátiles en productos finales y en procesos intermedios Se usa en combinación con ATD y CDB para asegurar los eventos térmicos MÉTODOS ALTERNATIVOS DE ANÁLISIS TÉRMICO Análisis de gas desplegado La cantidad y composición del componente volátil es medido en función de la temperatura La composición de los gases puede ser determinada por Cromatografía de Gases, Espectrometría de Masas o Espectroscopia Infrarroja 24

MÉTODOS ALTERNATIVOS DE ANÁLISIS TÉRMICOS Análisis termomecánico Mide la deformación del analito bajo la influencia de una fuerza mecánica externa aplicada en función de la temperatura Cuando la deformación de la muestra es en ausencia de una carga externa, la técnica se llama termodilatometría MÉTODOS ALTERNATIVOS DE ANÁLISIS TÉRMICOS Termoptametría Se refiere a una variedad de técnicas en las cuales alguna propiedad óptica de la muestra es registrada durante el procedimiento de calentamiento Termoespectrofotometría Termoluminicencia Termorefractometría Hot Stage Microscopy 25

MÉTODOS ALTERNATIVOS DE ANÁLISIS TÉRMICOS Análisis dieléctrico Consiste en medir la capacitancia y la conductancia en función de la temperatura aplicada Estas mediciones sirven para conocer la movilidad dentro de la muestra MÉTODOS SIMULTÁNEOS MÉTODOS SIMULTÁNEOS COMBINAN DIFERENTES MÉTODOS TERMO-ANALÍTICOS Ventajas Diferencias en el comportamiento de la muestra no interfieren Poca muestra para el ensayo Condiciones ambientales constantes Temperatura comparable Ahorra tiempo Desventajas Pérdida de sensibilidad Alto costo 26

EJEMPLOS: MÉTODOS SIMULTÁNEOS Termogravimetría-Análisis Térmico Diferencial- Espectrometría de Masas Termogravimetría-Análisis Térmico Diferencial Termogravimetría-Calorimetría Diferencial de Barrido- Espectrometría de Masas Termogravimetría-Calorimetría Diferencial de Barrido Análisis Térmico Diferencial-Análisis de Gas Desplegado RESUMEN Reacción DSC DTA HSM TG TMA DMA Punto de fusión + + + - + * + * Desolvatación + + + + - - Transición vítrea + + - - + + H + +? - - - - Pureza + +? +? - - - Compatibilidad D-E + + +? +? + * + * Cinética descomposición + + - + - - Transiciones polimórficas + + + - - - + aplicable, - no aplicable, +?potencialmente aplicable,*solamente aplicable a polímeros 27