Principios de análisis instrumental

L a información del tamaño de una partícula es muy importante para muchos proyectos de investigación y procesos industriales, por esa razón varias técnicas analíticas se encargan de proveer los datos relacionados con este aspecto. Algunas dan sólo un tamaño promedio, mientras que otras proporcionan una distribución completa del tamaño de partícula. Por consiguiente, el pri– mer paso cuando se efectúa un análisis de tamaño de partícula es elegir la técnica analítica apropiada. En este capítulo se examinan algunas de las consi– deraciones que influyen en esta elección y luego la atención se centra en tres técnicas que aún no se han analizado en este libro: dispersión de luz láser de ángulo bajo, dispersión de luz dinámica y fotosedimentación. El método específico de determinación del tamaño de partícula elegido depende del tipo de información que se requiere acerca del tamaño y también de las propiedades químicas y físicas de la muestra. Además de las tres técnicas que se analizan aquí, se aplican de manera común el · cribado molecular, la conductancia eléctrica, la microscopía, la cromatografía hidrodinámica mole– cular, el conteo de oscurecimiento de luz, el frac– cionamiento de flujo de campo, la anemometría Doppler y la espectrometría ultrasónica. Cada uno de los métodos de determinación del tamaño de partícula tiene sus propias ventajas y desventajas para muestras y análisis particulares. En todo el capítulo, este logotipo indica la opor– tunidad de autoaprendizaje en línea en www. tinyurl.comfskoogpia7; * le enlaza con clases interactivas, simulaciones y ejercicios. *Este material se encuentra disponible en inglés. 34A INTRODUCCIÓN AL ANÁLISIS - ~ DEL TAMANO DE PARTICULA El análisis del tamaño de partícula presenta un dilema singular. 1 En general, se trata de describir el tamaño de partícula mediante una sola cantidad, como diámetro, volumen o área superficial. La distribución del tamaño de partícula es una gráfica del número de partículas que tienen un valor único de la cantidad elegida frente a la misma cantidad o bien una distribución acumulada que representa la fracción de partículas más grandes o más pequeñas que un tamaño característico. El dilema surge porque las partícu– las que se describen son tridimensionales. El único objeto tridi– mensional que puede describirse mediante una sola cantidad es una esfera. A partir del diámetro de ésta se puede calcular con exactitud su área superficial y su volumen. Si se conoce la densi– dad de una partícula esférica, se puede calcular también su masa. ¿Cómo se trabaja entonces con partículas no esféricas? El método usual es suponer que las partículas son esféricas y des– pués proceder como si lo fueran o se puede convertir la cantidad medida en la de una esfera equ ivalente. Por ejemplo, si se obtiene la masa m de una partícula, ésta puede convertirse en la masa de una esfera porque m = (4!3)m 3 p, donde res el radio de la partí– cula y pes su densidad. Esto permite que el tamaño de la partícula se describa sólo por su diámetro (d = 2r). Éste representa enton– ces el diámetro de una esfera de la misma masa que la partícula de interés. Se pueden hacer conversiones similares con otras cantida– des medidas como área superficial o volumen. Otro problema básico con las mediciones del tamaño de partícula es que frecuentemente se obtienen resultados diver– sos cuando se utili zan técnicas diferentes para partículas tridi– mensionales. Incluso si el diámetro de partícula se midiera de manera directa con un microscopio, ¿qué dimensión se cuan– tificaría? Si la partícula fuera cúbica, tres dimensiones dife– rentes (longitudes) se podrían tomar como el diámetro. Por ejemplo, la longitud máxima podría ser tomada como éste. Esto equivaldría a decir que la partícula es una esfera con 'Para más información, véase H. G. Merkus, Partic/e Size Measurements: Funda– mentals, Practice, Quality, Dordrecht, Netherlands: Springer, 2009; T. Allen, Partic/e Size Measurement, Sa. ed., vol. 1, London: Chapman & Hall, 1997; S. P. Wood y G. A. Von Wald, en Handbook of Instrumental Techniques for Analytical Chemistry, F. Settle, ed., Upper Saddle River, N): Prentice-Hall, 1997; H. G. Barth, Modern Meth– ods ofPartic/e Size Analysis, New York: Wiley, 1984. 851