Velikost částice

Velikost částice měřená na přístroj DLS je průměr koule, která difunduje stejnou rychlostí, jak se částice měří. Systém Zetasizer stanovuje velikost nejprve změřením Brownova pohybu částic ve vzorku s použitím dynamického rozptylu světla (Dynamic Light Scattering - DLS), a potom z toho interpretuje velikost s použitím tradičních teorií

Brownův pohyb se definuje jako:

"Náhodný pohyb částic v kapalině, kvůli bombardování molekulami, které je obklopují".

Částice se v kapalině pohybují náhodně, a rychlost jejich pohybu se používá pro stanovení velikosti částice.

Je známo, že malé částice se v kapalině pohybují rychle, a velké částice se pohybují pomalu. Tento pohyb probíhá neustále, takže jestliže vezmeme dva „obrázky'“ vzorku oddělené krátkým časovým intervalem, řekněme 100µs, můžeme vidět, o kolik se částice přesunula, a tudíž vypočítat, jak velká je. Jestliže došlo k minimálnímu pohybu a polohy částic jsou velmi podobné, pak budou částice ve vzorku velké; podobně, jestliže došlo k velkému pohybu a polohy částic jsou zcela rozdílné, pak částice ve vzorku jsou malé. S použitím těchto znalostí a vztahu mezi rychlostí difuze a velikostí se může stanovit velikost.

Proč ji používáme?

Tonery a kapalné inkousty
Kvalita obrazu, viskozita a tendence se shlukovat a ucpávat přívodní trysky inkoustu, ty jsou všechny ovlivněné velikostí částic. Řízení velikost částic inkoustu a toneru má přímý vliv na vlastnosti obrazu, trvanlivost inkoustu jeho a přilnavost.

Pigmenty
Znalost velikosti částic je důležitá při vyvíjení stabilních složení pigmentů. Barva a odstín pigmentu vysoce souvisí s velikostí částic, toto má použití při určování vlastností pigmentů.

Molekulová váha

Molekulová váha látky je hmotnost všech atomů v jedné molekule této látky v jednotkách atomové hmotnosti (atomic mass units = amu). Matematicky se molekulová váha může vypočítat z molekulového vzorce látky, což je součet atomových vah všech atomů vytvářejících molekulu.

Potenciál zeta a elektroforéza

Většina kapalin obsahuje ionty; to mohou být záporně a kladně nabité atomy nazývané kationty, resp. anionty. Když je nabitá částice suspendovaná v kapalině, ionty opačných nábojů budou přitahované k povrchu suspendované částice.

·       Záporně nabitý vzorek přitahuje kladné ionty z kapaliny a obráceně, kladně nabitý vzorek přitahuje záporné ionty z kapaliny.

Ionty blízko u povrchu částice se budou silně vázat, zatímco ionty, které jsou dále, se budou vázat volně a budou vytvářet to, co se nazývá difuzní vrstva. Uvnitř difuzní vrstvy existuje pomyslná hranice a některé ionty uvnitř této hranice se budou pohybovat s částicí, když se tato pohybuje v kapalině; ale některé ionty vně této hranice zůstanou tam kde jsou – tato hranice se nazývá rovina skluzu (Slipping plane).

Mezi povrchem částice a rozptylující kapalinou existuje potenciál, který se mění podle vzdálenosti od povrchu částice – tento potenciál na rovině skluzu se nazývá potenciál zeta (Zeta potential).

Potenciál zeta se měří s použitím kombinace technik měření: Elektroforéza a Laserová Dopplerova velocimetrie (Laser Doppler Velocimetry), někdy nazývaná Laserová Dopplerova elektroforéza (Laser Doppler Electrophoresis). Tato metoda měří, jak rychle se částice pohybuje v kapalině, když se aplikuje elektrické pole – tj. jeho rychlost. Jakmile známe rychlost částice a aplikované elektrické pole, můžeme s použitím dvou další známých konstant vzorku – viskozity a dielektrické konstanty - vypočítat potenciál zeta.

Proč jej používáme?

Potenciál zeta vzorku určuje, zda částice v kapalině budou mít tendenci ke flokulaci (držení pohromadě), nebo ne.

Znalost potenciálu zeta je proto užitečná v mnoha průmyslových odvětvích jako:

Keramika:
Požaduje se vysoký potenciál zeta, aby se zajistilo, že keramické částice budou silně zhuštěné. Tím se konečnému výrobku přidá dodatečná pevnost.

Úprava odpadních vod
Stav flokulace odpadních vod se mění změnami pH, přídavkem chemických flokulačních činidel, jako jsou nabité polymery, a přítomností chloridu hlinitého, nebo jiné vysoce nabité soli. Měření potenciálu zeta v kombinaci s těmito parametry je zásadní při vývoji a zachování optimalizovaných protokolů úpravy vody.

Emulze
Potenciál zeta se používá pro studium chemických vlastností spojených s určením, zda emulze zůstane stabilní v prostředí, kde se bude používat.