dispersion luz (1)
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Dispersion de Luz y sus formulas de calcularloTRANSCRIPT
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DISPERSIÓN DE LUZ
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DISPERSIÓN DE LUZ
John William StruttLord Rayleigh
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DISPERSIÓN DE LUZEl fotón incidente induce un dipolo oscilante en la nube electrónica. Al cambiar el dipolo, la energía se irradia-dispersa en todas direcciones.
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DISPERSIÓN DE LUZ
Se puede analizar de diferentes maneras:
Intensidad promedio (Estática)(SLS, static light scattering)
Fluctuaciones en la intensidad (Dinámica)(DLS, dynamic light scattering)
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DISPERSIÓN DE LUZ ESTÁTICA
Medida de masas molecularesIntensidad promedio de dispersión es función
de la masa molecular y el 2do coeficiente virial
K = constante ópticaMM = masa molecularA2 = 2do coeficiente virial
C = Concentración (g/L)Rq = relación de Rayleigh (término que incluye la intensidad)
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DISPERSIÓN DE LUZ ESTÁTICA
Constante
Factor de forma, = 1 si r < 60 nm
Relación de Rayleigh
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DISPERSIÓN DE LUZ ESTÁTICA
La intensidad de luz dispersada que produce una macromolécula es proporcional al producto de la masa molecular promedio y la concentración de la macromolécula (I α MMC)
Si no hay dependencia entre la intensidad de dispersión y el ángulo de medida, se puede determinar MM con medidas en un solo ángulo
Un gráfico de Debye permite la determinación de: MM absoluta 2do coefciente virial (A2)
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DISPERSIÓN DE LUZ ESTÁTICA
2do Coeficiente Virial Propiedad termodinámica que describe la fuerza
de interacción entre la molécula y el solvente
Si A2 > 0, las moléculas tienden a permanecer en solución (la proteína prefiere el buffer)
Si A2 = 0 la fuerza de la interacción proteína-solvente es equivalente a la fuerza de la interacción proteína-proteína (el solvente se llama solvente theta)
Si A2 < 0, la proteína tiende a precipitar o agregar
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DISPERSIÓN DE LUZ ESTÁTICA
Señal de dispersión Rq α MM C
Debido a alta MM, los agregados dispersan fuertemente
Variación angular en la Intensidad de luz dispersada se relaciona con el tamaño de la molécula
La luz dispersada por agregados muestra dependencia angular, mientras que la luz dispersa por monómeros y dímeros no.
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DISPERSIÓN DE LUZ ESTÁTICAo ProsDeterminación de MM rápida y exacta (promedio) de macromoléculas en
solución
Combinando SEC-MALS se puede determinar MM con una precisión ± 5%
Dependencia angular de señal de LS detecta agregados
SEC-MALS permite detectar y cuantificar poblaciones de proteínas según sus MM
Puede determinar estado oligomerico de polipeptidos modificados (prot-ácidos nucleicos, glicosilados, etc.
o ContrasPara medir MM promedio, necesita separación para distinguir estados
oligoméricos.Posible perdida de muestra durante filtración y fraccionamiento.
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DISPERSIÓN DE LUZ DINÁMICA
Permite determinar el tamaño de moléculas y nanopartículas
La velocidad de fluctuaciones depende del tamaño de la partícula - molécula
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DISPERSIÓN DE LUZ DINÁMICA
Fluctuaciones son resultado del movimiento browniano y puede correlacionarse con el coeficiente de difusión y el tamaño
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DISPERSIÓN DE LUZ DINÁMICA
La temperatura tiene que ser estable y exactamente determinada (regular la viscosidad y evitar la convección)
Las partículas más grandes se mueven más lentamente
A mayor temperatura, más rápido se mueven las moléculas
La velocidad del movimiento Browniano está definido por el coeficiente de difusión translacional (D)
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DISPERSIÓN DE LUZ DINÁMICA
Pros En cubeta, muy rápida detección de agregados y
evaluación de la polidispersión de la muestra con un amplio rango dinámico
Adecuado para estudiar cinética de agregación Detector disponible para placas, parara screening
Contras Mide radio hidrodinámico, es cual es afectado por la
forma de la partícula No puede distinguir entre cambios de forma o estado
de oligomerización Necesita fraccionamiento para resolver oligómeros
presentes en una mezcla
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PREPARACIÓN DE LA MUESTRA
Las moléculas de polímeros son normalmente pequeñas comparadas con las partículas de polvo o de otros materiales extraños a la muestra o disolvente.
Los disolventes y soluciones de polímeros deben clarificarse por filtración o por ultra centrifugación.
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PREPARACIÓN DE LA MUESTRA
La diferencia entre el índice de refracción del disolvente y del polímero debe de ser la mayor posible.
El disolvente debe producir por sí mismo una dispersión relativamente baja, y el sistema polímero-disolvente no debe poseer un segundo coeficiente de virialidad demasiado elevado.
Disolventes mixtos deben evitarse, a no ser que posean ambos el mismo índice de refracción.
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Esquema de los componentes esenciales de un fotómetro de
dispersión de luz
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RANGO DE APLICACIÓN La dispersión de luz por las disoluciones se ha
utilizado para medir pesos moleculares tan bajos como el de la sacarosa y tan elevados como los de las proteínas.
En la práctica, pesos moleculares de polímeros comprendidos entre 10000-10000000 pueden medirse con relativa facilidad, con posibilidades de ampliar el rango en ambos sentidos en casos favorables.
Existen restricciones a la aplicabilidad del método de dispersión de luz a sistemas formados por copolimeros.
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RANGO DE APLICACIÓN Las medidas deben realizarse en un disolvente
seleccionado para dar un valor lo más alto posible de si se quieren obtener valores de casi correctos.
La utilización de la teoría completa para copolimeros binarios, es muy compleja, pero suministra parámetros que describen la distribución de composición así como valores correctos de .
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BIBLIOGRAFÍA
Billmeyer W.Fred, Ciencia de los Polímeros, Revert, 1975, pp 76-79
Seymour B. Raimond, Carraher E. Charles, Introducción a la química de los polímeros, Revert, 1995, pp 105-107
Protein sizing by light scattering, molecular weight and polydispersity, Malvern Instruments presentation.
http://nanoparticles.org/pdf/nobbmann.pdf