Das ZL informiert: Die Schmelztemperatur als Identitätsprüfung

Ein Blick, der sich lohnt: Wie alle Themen, denen wir uns in der Reihe "Das ZL informiert" annehmen, gehört auch die Schmelztemperatur zu den häufigen anwendungsbezogenen Problemstellungen des Apothekenalltags.

Schmelztemperaturbestimmungen werden in der Apotheke sehr häufig zur Identitätsprüfung angewandt, da sie schnell, ohne großen Aufwand sowie unter geringem Substanzverbrauch durchzuführen sind. Zahlreiche Verunreinigungen können bereits mit dieser Methode aufgedeckt werden. Im DAC Anlage M findet man eine hilfreiche alphabetische Zusammenstellung der Schmelztemperaturen von Substanzen, die in der Ph. Eur., im DAB und im DAC aufgeführt sind.

Häufige Fehler

Die Schmelztemperatur darf nicht als alleiniger Prüfparameter die Identität sicherstellen. Besonders kritisch ist die Identitätsfeststellung, wenn die Schmelztemperatur in der Monographie lediglich unter Eigenschaften aufgeführt ist. Diese sind nicht als analytische Anforderungen zu sehen und somit nicht verbindlich gemäß Ph. Eur. 4.00, 1.4.

Sehr wichtig ist eine sorgfältige Aufbereitung der Probe: Nach Methode 2.2.14, Schmelztemperatur – Kapillarmethode des Ph. Eur. muss die Substanz fein pulverisiert und entsprechend getrocknet werden. Die vorbereitete Probe "wird so in die Glaskapillare eingefüllt, dass eine 4 bis 6 mm hohe, kompakte Säule entsteht".

Als Tip: Eine gute Verdichtung der Probe kann erzielt werden, indem man die befüllte Kapillare mit dem geschlossenen Ende nach unten durch ein dünnes, 20 bis 40 cm langes Rohr fallen läßt, das auf einer harten Oberfläche steht.

Weiterhin wichtig ist eine langsame Aufheizungsgeschwindigkeit. Die Ph. Eur. gibt ab einer Temperatur, die 10 °C unterhalb der zu erwartenden Schmelztemperatur liegt, eine Aufheizung von 1 °C pro Minute an.

Physikalische Hintergründe

Die Schmelztemperatur ist die Temperatur, bei der eine feste Substanz mit ihrer Schmelze im Gleichgewicht steht. Eine scharfe Schmelztemperatur ist nur bei extrem reinen Substanzen meßbar. Eine exakte Bestimmung bis auf 0,01 °C genau ist aber nur durch die Aufnahme von Schmelzkurven möglich. Mit den üblichen Methoden kann – sorgfältige Arbeitsweise vorausgesetzt – die Schmelztemperatur bis auf einige zehntel Grad genau bestimmt werden.

Verunreinigungen, auch solche durch höher schmelzende Stoffe, verursachen in der Regel eine Absenkung der Schmelztemperatur. Meist beobachtet man auch ein größeres Schmelzintervall, also eine "unscharfe" Schmelztemperatur. Dies kann beispielsweise auch zur Prüfung der Identität zweier Stoffe gleicher Schmelztemperatur verwendet werden.

Wenn diese zwei Substanzen in gleichen Mengen gut verrieben werden und das Gemisch bei niedrigerer Temperatur schmilzt, so handelt es sich um verschiedene Stoffe. Aber Achtung: Hier handelt es sich keinesfalls um eine Arzneibuch-konforme Methode, dieses Vorgehen ist daher nur als Hinweis zu verstehen.

Viele organische Verbindungen schmelzen unter Zersetzung. Diese Zersetzungstemperatur ist meist unscharf und abhängig von der Erhitzungsgeschwindigkeit: Je schneller die Temperaturerhöhung, desto höher die Zersetzungstemperatur. Die Reproduzierbarkeit solcher Versuche kann problematisch sein und ist von der exakten Einhaltung aller relevanten Parameter abhängig.

Bei vielen Geräten zur Schmelztemperaturbestimmung wird mit einem nicht entsprechend skalierten und kalibrierten Thermometer gearbeitet, das notwendigerweise aus dem meist Öl-gefüllten, temperierten Teil des Gerätes herausragt. Dieser Teil des anzeigenden Fadens des Thermometers befindet sich also bei niedrigerer Temperatur. Obwohl diese Apparaturen bei sachgerechter Anwendung sehr gute Ergebnisse liefern können, kann für sehr exakte Bestimmungen eine Thermometerkorrektur erforderlich sein.

Die "wahre" Temperatur Tw errechnet sich hierbei aus der abgelesenen Temperatur Ta nach Tw = Ta + N k (Ta – Tf). Hierbei ist N die Anzahl der Grade, die der Faden aus der Flüssigkeit herausragt und Tf die mittlere Temperatur des Fadens. Die Konstante k ist abhängig von der Art des Thermometers und beträgt bei Quecksilberthermometern in Jenaer Glas 0,00016.