Dispersion de Luz y sus formulas de calcularlo

1. DISPERSIÓN DE LUZ
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2. DISPERSIÓN DE LUZ
John William Strutt
Lord Rayleigh
2

3. DISPERSIÓN DE LUZ
El 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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4. 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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5. DISPERSIÓN DE LUZ ESTÁTICA
Medida de masas moleculares
Intensidad promedio de dispersión es función de la
masa molecular y el 2do coeficiente virial

K = constante óptica
MM = masa molecular
A2 = 2do coeficiente virial
C = Concentración (g/L)
R = relación de Rayleigh
(término que incluye la intensidad)
5

6. DISPERSIÓN DE LUZ ESTÁTICA
Constante
Relación de Rayleigh
Factor de forma,
= 1 si r < 60 nm
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7. 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)

7

8. 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 proteínaproteína (el solvente se llama solvente theta)
 Si A2 < 0, la proteína tiende a precipitar o agregar

8

9. DISPERSIÓN DE LUZ ESTÁTICA

Señal de dispersión R 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.

9

10. DISPERSIÓN DE LUZ ESTÁTICA
o
Pros
Determinación 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 Contras
Para medir MM promedio, necesita separación para distinguir estados
oligoméricos.
Posible perdida de muestra durante filtración y fraccionamiento.
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11. 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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12. 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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13. 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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14. 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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15. 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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16. 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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17. Esquema de los componentes
esenciales de un fotómetro de
dispersión de luz
17

18. 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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19. RANGO DE APLICACIÓN

19

20. 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
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