Dispersión Luminosa

Vega Tapia Kevin

Proporciona información sobre las cadenas poliméricas

Se obtiene:• Peso molecular• Radio de giro o distancias de extremo a extremo • Segundo coeficiente virial (A2)• Polidispersidad • Forma de la macromolécula en solución.

Limitaciones: • El tiempo que requiere • El proceso de obtención e interpretación de

resultados es muy laborioso.

•El fenómeno de dispersión de la luz por partículas fue estudiado por Rayleigh y tiempo después se generalizó al estudio de soluciones poliméricas.

•El método consiste, esencialmente, en una medida de la intensidad de luz dispersada, a diferentes ángulos, por soluciones de distinta concentración.

•Demostró que las moléculas actúan como fuentes de luz cuya intensidad, por unidad de volumen de material dispersante es , cuando se observa a una distancia y con un ángulo con respecto al rayo incidente:

• – intensidad del rayo• – índice de refracción del gas• – número de partículas dispersantes por

centímetro cúbico• –longitud de onda de la luz.

• Se ha supuesto que cada partícula dispersa como una fuente puntual independiente de las restantes.

• Esto es suponer que la posiciones relativas de las partículas están dispuestas al azar. En líquidos éste no es el caso, y la intensidad de luz dispersada se reduce alrededor de cincuenta veces a causa de la interferencia destructiva de la luz dispersada por las diferentes partículas.

• Las fluctuaciones en la densidad pueden referirse a la compresibilidad k del líquido:

Equipo de dispersión luminosa

•En disoluciones y mezclas de líquidos aparecen dispersiones de luz adicionales por cambios irregulares en la densidad y el índice de refracción, debido a las fluctuaciones en la composición, Debye calculó el efecto de estas fluctuaciones, relacionado éstas con el cambio en la concentración c asociado a la presión osmótica por mol de soluto:

•Insertando la relación entre la presión osmótica y el peso molecular se obtiene la ecuación de Debye:

•La dispersión de la luz provocada por una solución diluida:

• – Relación de Rayleigh = / • – intensidad de la luz dispersada por la

solución a un ángulo (θ)• – intensidad de la luz dispersada por el

disolvente al mismo ángulo (θ)• – función de dispersión de la partícula• - constante óptica del sistema

𝐾∗𝑐𝑅𝜃

=1

𝑀𝑤𝑃−1 (𝜃 )+2𝐴2𝑐+3 𝐴3𝑐

2

• – índice de refracción del disolvente• – incremento específico en el índice de

refracción• – longitud de onda de la luz empleada• – número de Avogadro

• Se demuestra que la amplitud de la luz dispersada es proporcional a la polarizabilidad, y como consecuencia, a la masa de la partícula dispersante. Así, la intensidad de dispersión es proporcional al cuadrado de la masa de la partícula. Si el soluto es polidisperso, las moléculas más pesada contribuyen en mayor medida a la dispersión que aquellas que son más ligeras. La dispersión total a concentración cero es

• El peso molecular medio en paso se define de acuerdo con cualquiera de las relaciones siguiente

• Donde es la fracción en peso, y

• Como en la definición corresponde al peso molecular medio en número.

• Con los equipos comerciales se mide el valor de en función de constantes geométricas y ópticas y cada uno tiene una ecuación específica.

• El valor de se determina experimentalmente para soluciones de diferente concentración. El cálculo de los parámetros se lleva a cabo, en general, por medio de un diagrama llamado de Zimm

Diagrama de Zimm

Polímeros que se han analizado por titulación de los grupos terminalesPolímero Tipo de grupo funcional

Nylon AminoCarboxilo

Poliamidas aromáticas CarboxiloAmino Alifático

PoliésteresPET

HidroxiloCarboxilo

Polietilenglicol y Polipropilenglicol

Hidroxilo

Poliuretanos Isocianato

Aplicaciones de esta técnica en el campo de los polímeros:•Determinación de ramificaciones•Agregación y asociación de

macromoléculas•Estudios en sistemas polímero-polímero-

disolvente•Determinación de parámetros de

solubilidad.•Análisis de copolímeros de solubilidad.•Estudio de soluciones de polielectrólitos.•Estudio de biopolímeros.