Mikrokristall-Schmelzpräparate: Frage an die Chemiker

[witweb]

Hallo liebe Chemiker, ich hab da mal 'ne Frage...

Nehmen wir mal an, ich möchte ein Schmelzpräparat für Mikrokristalle anfertigen. Dann erhitze ich die Substanz bis etwas über den Schmelzpunkt, gebe ein Deckglas darauf (oder nicht) und lasse den Objektträger abkühlen. Normal. Eventuell lege ich das Deckglas auch schon vor dem Schmelzen auf die Krümel oder das Pulver.

Wenn ich ein Gemisch zweier Substanzen schmelzen möchte, mache ich das so, dass ich die beiden Substanzen für eine gute Durchmischung gemeinsam in einem geeigneten Lösungsmittel auflöse und auf einem Objektträger eintrocknen lasse. Dann ein Deckglas darauf, erhitzen, jetzt bis zur höheren Schmelztemperatur der beiden Substanzen, und den Objektträger abkühlen lassen.
Beispiel: Paracetamol (169 °C) und Bernsteinsäure ( 185–190 °C).
Das funktioniert gut, hier ein Bild:




Nun zu meiner Frage:
Was mache ich, wenn eine der beiden Substanzen einen Schmelzpunkt hat, der deutlich über der Zersetzungstemperatur der anderen Substanz liegt?
Normalerweise hätte ich gesagt, dann lass ich es! Nun gibt es aber viele Bilder im Netz, die genau solche Mikrokristalle zeigen. Da ist z.B. Paracetamol (169 °C) und Harnstoff (Schmelzpunkt 133 °C, wo auch die Zersetzung beginnt).
Kann das klappen? Ich habe es versucht. Na ja, Kristalle gibt es immer:



Typisch für diese Kombination scheinen die vielen kleine ,,Striche" zu sein. Ansonsten würde ich sagen, sieht zu 90% aus wie Paracetamol.
Hier zwei Aufnahmen dieser ,,Striche" (Bildbreite 0,65 mm bzw. 0,25 mm)





Wenn die Schmelzpunkte relativ dicht beieinander liegen, könnte man schon Versuche machen, denn die Zersetzung erfolgt meist nicht schlagartig, so dass man mit dem Temperaturverlauf ein wenig jonglieren kann. Aber sind die entstehenden Kristalle, auch die, die ich erwarte? Also aus beiden Substanzen bestehend? Und was passiert, wenn die Temperaturen weit auseinander liegen, wie im vorliegenden Beispiel? Und natürlich gibt es noch die Möglichkeit, dass die beiden Substanzen oder die Zersetzungsprodukte miteinander reagieren.

Kann jemand, zu dem Beispiel Paracetamol/Harnstoff sagen, was da passiert? Was sind das für "Striche"/Muster?
Oder kann jemand gar ein paar Tipps für ein sinnvolles Vorgehen bei solchen Gemischen geben?

Natürlich dürfen auch Physiker oder andere Wissende antworten! 

Viele Grüße

Michael

[jcs]

Hallo Michael,

eindrucksvolle Bilder!

Bzgl. Mischungen: Bei 2-Komponenten-Gemischen kann es zur Bildung eines sogenannten Eutektikums kommen. Das ist eine Phasenzusammensetzung, deren Schmelzpunkt unterhalb der Schmelzpunkte der beiden Komponenten (in Deinem Fall Paracetamol und Bernsteinsäure) liegt. Bei der Erstarrung der eutektischen Mischung kann es zu solchen Mustern kommen, die Du zeigst. Das könnte also Deine Aufnahmen erklären.

LG
Jürgen

[MiR]

Hallo Michael,

ich schließe mich meinem "Vorschreiber" an, wirklich eindrucksvolle Bilder. Zur Schmelzpunkterniedrigung (bis hin zum Eutektikum) hat ja Jürgen schon im wesentlichen alles gesagt.

Vielleicht noch einige Bemerkungen zur Präparation von binären oder anderen Gemischen. Zur Lösungsmitteltechnik sei gesagt, das kann funktionieren, das du mit dem Lösen und Trocknen letztendlich eine mehr oder minder eine Einzelphase erhältst. Es gibt aber auch genug Beispiele bei denen die Phasen am Ende wieder getrennt vorliegen. Dann hast du u.U. nichts gewonnen. Eher Zeitverlust, verbliebene Reste von LM, schwer flüchtige Verunreinigungen aus dem LM, Modifikationsänderungen etc.

Vielleicht folgende Vorschläge:
1) Gemenge bzw. Gemisch fein im Mörser pulverisieren (vielleicht sogar einen kleinen Achat-Mörser benutzen, anstatt eines porzellanbasierten Mörsers) und dann auf den Heiztisch
2) die niedrig schmelzende Substanz aufschmelzen und die höher schmelzende Substanz in kleinen Portionen zugeben (also Auflösen der 2. Substanz in der Schmelze)

Viele Grüße aus Berlin
Michael

[olaf.med]

Lieber Michael,

Deine Frage kann man nicht allgemeingültig beantworten. Es hängt davon ab, ob es eine vollständige Mischbarkeit zwischen den beiden Endgliedern (Phasen) gibt oder keine Mischbarkeit (dann kann sich ein Eutektikum bilden wie von Jürgen beschrieben), oder ob es sogar intermediäre Verbindungen zwischen den beiden Phasen gibt. Die Verhältnisse können dann sehr komplex werden. Dazu findest Du Beispiele im Netz unter dem Suchbegriff "binäre Phasendiagramme". Bei Dreistoff-Systemen oder noch mehr Phasen wird es entsprechnd schwieriger.

Herzliche Grüße,

Olaf

[olaf.med]

Na. da heben wir wohl fast gleichzeitig geantwortet

[MiR]

Hallo Olaf,

ja, sieht wohl so aus. Auf der anderen Seite stimmt dann die Priorität, erst die Chemiker und dann andere Fachkundige (wie vom Fragenden "gefordert")...   Wenn ich auch eher der Meinung bin, dass hier die Physiker ran müssten...
Und deinen Hinweis zu den Phasendiagrammen finde ich ausgezeichnet, da könnte man für recht bekannte Stoffe doch durchaus fündig werden.

Herzliche Grüße aus Berlin
Michael

PS: erfreulich, dass du Olaf heißt, noch ein Michael und die Verwirrung  wäre u.U. perfekt 

[Florian D.]

Hallo,

im einfachsten Fall ist es so, dass sich das Paracetamol im geschmolzenen Harnstoff auflöst und beim Abkühlen daraus wieder ausscheidet.

Viele Grüsse
Florian

[olaf.med]

Lieber Michael,

Wenn ich auch eher der Meinung bin, dass hier die Physiker ran müssten...

... na ja, das Ganze ist physikalische Chemie, und da kommt jeder zu seinem Recht (bzw. ist in der Pflicht  ).

Herzliche Grüße,

Olaf

[witweb]

Hallo Jürgen, Michael, Olaf und Florian,

also, solange sich keine Astrologen melden...

Habt vielen Dank für eure Antworten. Das hat mir sehr geholfen.

@Olaf - Ich habe gleich nach "binäre Phasendiagramme" gegoogelt und dann nach "Phasendiagramm und Harnstoff". Volltreffer auf der Seite von : Hans-Dieter Schenckenberg.

@Michael (MiR) - Bevor ich mit Lösungen angefangen habe, hatte ich auch versucht, die Substanzen im Mörser zu feinem Pulver zu zerreiben. Aber mein Mörser ist wohl eher für Gewürze und so gedacht. Meine Milligramm-Mengen habe ich in die Wand und den Pistill gerieben und dann waren sie praktisch weg...
Von Achat-Mörsern hatte ich bis eben noch nichts gehört. Muss ich mal schauen. Dann versuche ich das so, wie du vorgeschlagen hast. Bin schon gespannt.

Herzliche Grüße

Michael

[treinisch]

Hallo,

+1 für den Achatmörser-Vorschlag. Unbezahlbar die Dinger, aber Du brauchst einen winzigen, die sind bezahlbar. Kauf nur nicht billig, die haben schnell Risse, dann sind sie natürlich unbrauchbar. Ein heiler geht aber nicht kaputt.

vlg
Timm

[witweb]

Hallo Timm,

danke für die Hinweise!
Ich habe schon mal geschaut, bin aber noch nicht wirklich fündig geworden. Hast du einen Tipp, wo ich solch einen Achat-Mörser herbekommen könnte, der für diese Zwecke geeignet und nicht nur zur Deko gedacht ist?

Viele Grüße

Michael

[Fraenzel]

Ich bin zwar nicht Timm aber kaufen würde ich so einen Achat-Mörser bei ebay oder im Reich der Mitte.
Mikrogrüße
Peter

[witweb]

Hallo Peter,

na ja, Timm hatte ja auf schon auf mögliche Qualitätsprobleme hingewiesen. Ob da China eine gute Idee ist?
Ich habe aber gerade mit der Fa. Lemke-Laborbedarf telefoniert. Die stellen diese Mörser selbst in Deutschland her und haben mich auch auf Unterschiede zwischen 1. und 2. Wahl hingewiesen (Risse).
Jedenfalls ist nun schon ein Achat-Mörser (Durchmesser 30 mm) auf dem Weg zu mir.

Beste Grüße

Michael

[olaf.med]

Lieber Michael,

30 mm ist eine gute Wahl. Wenn Du ihn denn hast kann ich Dir ein paar Tipps geben wie man darin auch spröde Substanzen ohne zu großen Verlust durch Wegspritzen zerreiben kann und das Mahlgut verlustarm gewinnt.

Herzliche Grüße, Olaf

[witweb]

Lieber Olaf,

suuper. Ich melde mich, sobald der Bottich da ist. Danke für das Angebot!

Liebe Grüße

Michael