Principios de análisis instrumental

Medición fotométrica En la fotosedimentación , las mediciones de absorbancia de la disolución se hacen como una función del tiempo a una distancia constante (campo de gravedad) o posición radial (campo centrí– fugo). 7 La figura 34.9 muestra el principio de medición para un campo gravitacional. Para partículas suspendidas de concentra– ción e en una celda de longitud de trayectoria b, la absorbancia de la disolución en el tiempo t, At> está dada por i = Stokes A, = kcb _2: K¡n¡d( (34.17) i = O donde k es un factor de forma, K¡ es el coeficiente de absorción para partículas de tamaño d¡, n¡ es el número de partículas de tamaño d¡ en una masa unitaria de polvo y dstokes es el diámetro de Stokes en el tiempo t. Considere ahora un cambio pequeüo en la absorbancia llA¡ cuando el tiempo de sedimentación cambia de t a t + ll. Aquí, el diámetro de Stokes promedio en el haz es d¡, y se puede escribir llA¡ , - = kcbndc K¡ 1 1 (34.18) Al medir los cambios de absorbancia como una función del tiempo, se obtiene la distribución acumulada de partículas de tamaño pequei'lo mediante manipulación matemática. Sin embargo, al convertir la ecuación 34.18 a la distribución de tamaño, es necesario saber que el coeficiente de absorción K varía con d¡. De otra manera, se puede usar un patrón externo para cali– bración. Si no se hace la corrección para las variaciones en K, los resultados son válidos sólo para fines de comparación. Para la sedimentación centrífuga, en incremento, homogé– nea, la situación es mucho más compleja. En general, la absorban- 7 Véase T. Allen, Par·tic/e Size Measuremen t, vol. 1, Sa. ed., London: Chapman & Hall, 1997, pp. 269-327. 1 =o 1 '"'"" lp" m~ m pl~o Detector --b-- a) »> 34D Fotosedimentación 861 cia de la disolución se supervisa como una función del tiempo. El diámetro de Stokes es de nuevo inversamente proporcional a la raíz cuadrada del tiempo de medición. Se debe aplicar una correc– ción de dilución radial. Los cambios de absorbancia medidos con el tiempo se relacionan entonces de modo matemático con la dis– tribución del tamaíi.o de partícula. 340.3 Aplicaciones La fotosedimentación se ha usado para determinar tamaños de partícula de polímeros, colorantes, preparaciones farmacéuticas y materiales biológicos. Se utiliza en control de calidad durante la pro– ducción de pinturas, alimentos y materiales cerámicos. En la indus– tria farmacéutica, por ejemplo, una de las áreas actuales de interés es la entrega de medicina vía polvos de inhalación. Para éstos, se pre– paran partículas finas y se usan como polvos secos en un inhalador para entregar la medicina directamente a los pulmones (entrega pul– monar). Algunos procesos de preparación utilizan fluidos supercrí– ticos para controlar la formación de polvo de una amplia variedad de sustancias químicas, como materiales inorgánicos y orgánicos, polímeros, péptidos y proteínas. Para polvos secos que se usarán como inhalantes, el tamai'lo de partícula debe estar dentro de un intervalo bastante limitado. Por consiguiente, se usan técnicas como la fotosedimentación para verificar los tamaños de partícula durante el proceso de preparación o para propósitos de control de calidad. Con la inhalación de polvo seco, los fármacos basados en pro– teínas pueden administrarse sin ser descompuestos por el sistema digestivo antes de entrar en el torrente sanguíneo. Así, la admi– nistración de medicamento en forma de polvo seco tiene ventajas sobre la inyección intravenosa para varios tipos de preparaciones farmacéuticas. La administración pulmonar de fármacos para tra– tar diabetes (insulina), esclerosis múltiple, fibrosis quística, anemia, asma y varias otras enfermedades ha sido puesta en práctica o está en desarrollo en la actualidad. El análisis del tamai'lo de partícula desempei'la un papel importante en estos avances. 1 = 1 rh ................. ~.t,._Q Detector --b-- b) FIGURA 34.9 Determinación fotométrica de la distribución del tamaño de partícula. Las mediciones de las concentraciones de las partículas que sedimentan se hacen en función del tiempo al medir la absorbancia de la disolución, A 1 = -log (P/P 0 ) 1 • En este caso la suspensión se muestra en a) como una mezcla homogénea en t = O y después en b) a medida que sedimentan las partículas (t = t).