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Potencial Z

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by

César Gutiérrez De Lara

on 2 November 2015

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Potencial Z
Definición
z-Average diameter
Polydispersity Index
Es el diámetro medio de intensidad ponderada, este diámetro promedio es específico de la dispersión de luz y es muy sensible a la presencia de agregados o contaminantes grandes debido a la intentidad ponderada inherente en el medio.

Es la medida adimensional de la amplitud de la distribución del tamaño. con valores de 0 a 1. Donde valores superiores a 1 indican que la distribución en la muestra es tan polidispersa que puede no ser adecuado para la medición por DLS.
Potencial Z
*www.atascientific.com.au
*Cuadros A., et al (2014) Dispersión de luz dinámica en la determinación de tamaño de nanopartículas poliméricas. Lat. Am. J. Phys. Educ. Vol. 8, No. 4, Dec.
*Salgin S., et al (2012) Zeta Potentials and Isoelectric Points of Biomolecules: The Effects of Ion Types and Ionic Strengths. Int. J. Electrochem. Sci., 7. 2012 12404 - 12414.
*Sandoval L., et al. Potencial Z como una herramienta para determinar la aglomeración de las partículas en la reducción del volumen del lodo a disponer. Instituto Mexicano de Tecnología del Agua.

Potencial Z
La influencia de diversas sales y su fuerza iónica y pH de la solución en el potencial zeta y el punto isoeléctrico de algunas biomoléculas.

Las sales utilziadas KCl, MgCl2, NaCl, CaCl2, KNO3, K2SO4 and K2CO3.

El potencial zeta de las proteínas se midió por el método de dispersión de luz de análisis de fase.

Diámetro z promedio
Índice de polidispersión
Bibliografía
Artículo
Hallazgos
Potencial Z
En todos los casos, los valores de potencial zeta medidos en las biomoléculas se volvieron significativamente menores cuando la concentración de sal aumenta debido a la disminución del espesor de la doble capa eléctrica. La gama de las mediciones de potencial zeta disminuyó a medida que la fuerza iónica se aumentó debido a la compresión de la doble capa.

A pH bajo, las biomoléculas presentaron generalmente valores de potencial zeta positivos que a su vez, disminuyeron cuando el pH se elevó.

Los aniones y cationes tuvieron efecto diferente en el potencial zeta y punto isoeléctrico de las biomoléculas dependiendo ambiente iónico.

El pH de la solución es uno de los parámetros más importantes que afectan el valor del potencial zeta de las biomoléculas.
El potencial zeta es una medida de la magnitud de las interacciones electrostáticas entre las superficies cargadas. Se forma en la interfase de un sólido y un líquido circundante. El potencial zeta representa la carga superficial que se produce en presencia de una solución acuosa cuando los grupos funcionales se disocian en la superficie o los iones se adsorben sobre las superficies en la solución.
Dynamic light scattering
Dispersión de luz dinámica
La dispersión dinámica de luz (DDL o DLS, por sus siglas en inglés de "Dynamic light Scattering"), espectroscopía de correlación de fotones PCS (Photon Correlation Spectroscopy) o dispersión QELS (Quasi Elastic Light scattering) es una técnica físico-química empleada para la determinación de la distribución de tamaños de partículas en suspensión o macromoléculas en solución tales como proteínas o polímeros. La luz láser al alcanzar las numerosas partículas que hay en una suspensión, se dispersa en todas las direcciones posibles. Si se separa una dirección, los haces de luz dispersados por distintas partículas interfieren entre sí y se obtiene una intensidad de dispersión determinada.
Potencial Z
Hydrodynamic Diameter
Diámetro hidrodinámico
Doble capa
Se usa el modelo de la doble capa para visualizar la atmósfera iónica en la proximidad del coloide cargado y para explicar como actúan las fuerzas eléctricas de repulsión. Es posible entender este modelo como una secuencia de etapas que ocurren alrededor de un coloide negativo, si los iones que neutralizan sus cargas son repentinamente separados.
Inicialmente, la atracción del coloide negativo hace que algunos iones positivos formen una capa rígida adyacente alrededor de la superficie del coloide; esta capa de contraiones es conocida como la capa de Stern.

Otros iones positivos adicionales son todavía atraídos por el coloide negativo, pero estos son ahora rechazados por la capa de Stern, así como otros iones positivos que intentan acercarse al coloide. Este equilibrio dinámico resulta en la formación de una capa difusa de contraiones, éstos tienen una alta concentración cerca de la superficie, la cual disminuye gradualmente con la distancia, hasta que se logra un equilibrio con la concentración de los contraiones en el seno de la disolución.
Los contraiones de la capa de Stern y de la capa difusa son los que juntos llamaremos la doble capa. El espesor de esta doble capa depende del tipo y concentración de los iones de la solución.

El coloide negativo y su atmósfera cargada positivamente producen un potencial eléctrico relativo a la solución. Este tiene su valor máximo en la superficie y disminuye gradualmente con la distancia, aproximándose a cero fuera de la capa difusa. La caída del potencial y la distancia desde el coloide es un indicador de la fuerza repulsiva entre los coloides en función de la distancia a las cuales estas fuerzas entran en juego.

El diámetro de una esfera dura que se difunde a la misma velocidad que la partícula o molécula que se mide.

El diámetro hidrodinámico no dependerá solamente del tamaño de la partícula "núcleo", sino también de cualquier estructura de la superficie, así como el tipo y la concentración de cualesquiera iones presentes en el medio.

Un punto de particular interés es el potencial donde se unen la capa difusa y la de Stern. Este potencial es conocido como el potencial zeta, el cual es importante por que puede ser medido de una manera muy simple, mientras que la carga de la superficie y su potencial no pueden medirse. El potencial zeta puede ser una manera efectiva de controlar el comportamiento del coloide puesto que indica cambios en el potencial de la superficie y en las fuerzas de repulsión entre los coloides.

Movimiento Browniano
Si las partículas se mueven rápidamente (partículas pequeñas), también se acelera la variación de la intensidad de dispersión. Por el contrario, las partículas lentas (grandes) llevan a variaciones más lentas. El término "dinámica" no se refiere al movimiento de la muestra como un conjunto, sino a la "vibración" de las partículas que la componen.
Movimiento Browniano
La técnica de dispersión de luz dinámica mide la velocidad de las partículas de someterse al movimiento browniano.
*Tamaño de partícula
*Viscosidad de la muestra
*Temperatura
La velocidad del movimiento browniano se define por el coeficiente de difusión de traslación que se puede convertir en un tamaño de partícula usando la ecuación de Stokes-Einstein.
Consideraciones
Un medio con baja concentración iónica producirá una doble capa prolongada de iones alrededor de la partícula, reduciendo la velocidad de difusión y que resulta en un diámetro hidrodinámico aparente más grande.

Medios con concentración iónica más altas comprimen la doble capa eléctrica y reducen el diámetro hidrodinámico medido.

Cualquier cambio en la superficie de una partícula que afecte a la velocidad de difusión va a cambiar el tamaño aparente de la partícula.

Una capa de polímero adsorbido que sobresale en el medio reducirá la velocidad de difusión más que si el polímero está en forma plana en la superficie.
El potencial zeta se calcula a través de la movilidad electroforética usando la ecuación de Henry.

Donde tenemos:
La constante dieléctrica
Potencial Z
Término de corrección de Henry ( El recíproco de la doble capa eléctrica que depende de la fuerza iónica de la solución y el radio de las biomoléculas).
Viscosidad de la solución.

z-Average diameter
Polydispersity Index
Es el diámetro medio de intensidad ponderada, este diámetro promedio es específico de la dispersión de luz y es muy sensible a la presencia de agregados o contaminantes grandes debido a la intentidad ponderada inherente en el medio.

Es la medida adimensional de la amplitud de la distribución del tamaño. con valores de 0 a 1. Donde valores superiores a 1 indican que la distribución en la muestra es tan polidispersa que puede no ser adecuado para la medición por DLS.
Diámetro z promedio
Índice de polidispersión
Análisis de cumulantes
La función generadora acumulada (o función generadora de cumulantes) está definida como el logaritmo de la función generadora de momentos; hay quien define la función generadora acumulada como el logaritmo de la función característica, mientras que otros llaman a esta función la segunda función generadora acumulada.

Este análisis sólo da un tamaño de partícula medio (promedio Z) y una estimación de la anchura de la distribución (índice de polidispersidad).
Y se requieren sólo el índice de refracción y la viscosidad dispersante para este análisis.
Análisis de la función de correlación
La función de correlación contiene la información del coeficiente de difusión necesario para introducir en la ecuación de Stokes-Einstein. Estos coeficientes de difusión se obtienen mediante el ajuste de la función de correlación con un algoritmo adecuado.
< 0.05 Normalmente sólo encontrado con estándares de látex o partículas hechas para ser monodispersas.

< 0.08 Muestra casi monodispersa. Normalmente, el DLS sólo puede dar una distribución monomodal dentro de este rango.

0.08 a 0.7 Valor de rango medio. Es el intervalo en el que los algoritmos de distribución mejor operan.

> 0.7 Indica una amplia distribución de tamaños de partículas.
Valores del índice de polidispersidad
Gráficas
BSA albúmina de suero bovina , amilasa, invertasa y fenilalanina
GRACIAS
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