Qual é a viscosidade máxima para DLS?

Existe uma viscosidade máxima para medições de DLS?

O Zetasizer da Malvern pode determinar o tamanho de partículas através de espalhamento de luz dinâmico (DLS). Nesta técnica, as flutuações de intensidade são analisadas para encontrar o coeficiente de difusão correspondente que originou as flutuações. O coeficiente de difusão translacional D_t de uma partícula está inversamente relacionado ao seu tamanho e à viscosidade do dispersante (ou mais precisamente ao raio hidrodinâmico r_H e à viscosidade η).

Essa relação pode ser usada para prever os limites de detectabilidade da técnica em geral, e é assim que exploramos a ideia de uma borda de aplicabilidade de viscosidade máxima (ou tamanho máximo).

Difusão, tamanho e viscosidade

O coeficiente de difusão translacional obtido a partir de DLS é relacionado ao tamanho da partícula via a equação de Stokes Einstein:

onde a energia térmica dada pela constante de Boltzmann k_B vezes a temperatura absoluta T (em Kelvin) é dividida pelo arrasto viscoso dado por 6 vezes pi vezes a viscosidade vezes o raio hidrodinâmico R_H. Às vezes, é vista com um fator de 3, quando o tamanho é expresso como diâmetro hidrodinâmico em vez de raio. Como k_B é constante e estamos interessados em medições à temperatura ambiente por enquanto, a equação completa acima pode ser reduzida à proporcionalidade simplificada, afirmando que o coeficiente de difusão é inversamente proporcional à viscosidade e ao tamanho.

Como podemos obter o tamanho máximo?

As especificações do Zetasizer indicam que o tamanho máximo das partículas na água é de 10 microns. Com a ajuda da equação do coeficiente de difusão, agora podemos traduzir isso para qualquer viscosidade arbitrária e prever o tamanho máximo correspondente.

Qual é a viscosidade máxima?

O problema a resolver é muito semelhante ao do tamanho máximo. Podemos simplesmente observar qual é o coeficiente de difusão mais lento para a especificação no limite (ou seja, o limite de tamanho grande) e, em seguida, transpor a partir daí.

O leitor atento pode ter notado que apenas mantemos o produto de tamanho e viscosidade constante, então não é muito desafiador determinar a combinação para um tamanho diferente ou uma viscosidade diferente.

O DLS pode medir viscosidade?

Para encontrar a viscosidade de um dispersante desconhecido, podemos usar o DLS para encontrá-la. Para que esse método funcione, é necessário que tenhamos algumas partículas de tamanho conhecido. E precisamos ter certeza de que essas partículas não estão interagindo com o dispersante. As partículas não devem se agregar no dispersante nem reagir com ele. SE tivermos certeza de que o tamanho permanece constante, então podemos realizar uma medição de DLS de nossas partículas conhecidas no dispersante desconhecido. Comparamos isso com os dados das partículas em um dispersante conhecido. Como o DLS mede o coeficiente de difusão, agora podemos calcular retroativamente qual deve ser a viscosidade correta do dispersante. Em vez de calcular, você também pode simplesmente editar uma medição para encontrar a “nova” viscosidade.

Exemplo: esferas de Látex de 100nm em água medem como z-ave = 104nm. Uma pequena quantidade de esferas de Látex de 100nm no dispersante desconhecido (onde configuramos o dispersante para “água”) mede como z-ave = 78nm. A viscosidade desconhecida é então: viscosidade da água *78/104. Você pode confirmar isso editando o registro de forma que o z-ave do registro editado seja 104nm.

Espero que o acima elimine alguma confusão sobre os limites do espalhamento de luz dinâmico.

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