Polidispersidade – o que isso significa para DLS e cromatografia?

O termo polidispersidade (ou mais recentemente dispersidade sem o poli, conforme a recomendação da IUPAC) é usado para descrever o grau de “não-uniformidade” de uma distribuição. No campo da caracterização molecular/nanoparticular, existem, em princípio, duas definições diferentes de polidispersidade, dependendo da propriedade subjacente de interesse.

Em Cromatografia de Permeação em Gel (GPC) e Cromatografia de Exclusão por Tamanho (SEC), estamos interessados no peso molecular da amostra. A distribuição obtida a partir de GPC/SEC é tipicamente uma distribuição de peso molecular que descreve quanto material está presente nas várias “fatias” de peso molecular. A distribuição é tradicionalmente descrita por dois números derivados dela:

• Mw – o peso molecular ponderado pela massa e
• Mn – o peso molecular ponderado pelo número

onde um descreve o peso molecular médio pela massa (das moléculas nas diferentes “fatias”) e o outro o peso molecular médio pelo número (das moléculas nas diferentes “fatias” da distribuição). Para uma amostra perfeitamente uniforme (“monodispersa”) consistindo de exatamente um e apenas um peso molecular, tanto o Mw quanto o Mn teriam o mesmo valor. Para amostras reais, os dois números não são, no entanto, os mesmos, e a razão entre os dois pode ser usada para descrever o quão distante a distribuição encontrada está de uma distribuição uniforme. A razão Mw/Mn é chamada de dispersidade, antes conhecida como índice de polidispersidade (PDI). Recentemente, um novo símbolo foi atribuído ao parâmetro, Dstroke, Đ para representar a convenção mais recente do termo dispersidade. Para uma amostra uniforme, Đ = 1,0

Em Espalhamento de Luz Dinâmico (DLS), a distribuição de tamanho de moléculas ou partículas é a propriedade de interesse. Aqui, a distribuição descreve quanto material está presente nas diferentes “fatias” de tamanho. No DLS, a distribuição nativa é a distribuição de intensidade que indica quanta luz é espalhada pelas várias “fatias” ou “bins” de tamanho. O tamanho médio e o desvio padrão dessa média podem ser obtidos diretamente das estatísticas da distribuição. Aqui, o desvio padrão (absoluto) (ou “meia largura”) da distribuição pode ser comparado à média, e uma polidispersidade relativa = desvio padrão/média pode ser obtida. Historicamente, em vez de exigir uma distribuição, um esquema de ajuste exponencial único mais simples (o método de cumulantes) tem sido usado para encontrar um tamanho médio geral (por intensidade) e uma polidispersidade geral (o segundo cumulante normalizado). Para uma distribuição teórica Gaussiana, a polidispersidade geral seria a polidispersidade relativa da distribuição. Tradicionalmente, essa polidispersidade geral também foi convertida em um índice geral de polidispersidade PDI, que é o quadrado da polidispersidade por espalhamento de luz. Para uma amostra perfeitamente uniforme, o PDI seria 0,0

Os valores para diferentes classes de dispersidade estão listados na tabela abaixo.

Onde a coluna moderada indica um tipo de distribuição intermediária, moderadamente polidispersa, onde a distribuição não é extremamente polidispersa ou ampla, nem em nenhum sentido estreita.

Recursos Adicionais

• White Paper: Espalhamento de luz dinâmico – termos comuns definidos
• White Paper: Tecnologias de Espalhamento de Luz Estático para GPC/SEC Explicadas
• FAQ: O que significa polidispersidade

Anteriormente

• 5 passos para melhorar os dados de SEC-LS
• Demonstração de software de Cromatografia (3 minutos)

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