Dynamische Lichtstreuung mit dem Malvern Zetasizer Nano-ZS
Der Zetasizer Nano-ZS der Firma Malvern ermöglicht durch Messung der Lichtstreuung die Erfassung von drei unterschiedlichen Partikelcharakteristika in einem flüssigen Medium. Es handelt sich um die Partikelgröße, das Zetapotential und das Molekulargewicht.
| mit | D | = | Diffusionskonstante |
| k | = | Boltzmannkonstante | |
| T | = | absolute Temperatur | |
| η | = | dynamische Viskosität des Lösemittels | |
| r | = | Partikelradius |
Mit diesem Gerät können Partikelgrößen im Bereich von 0,6 nm bis 6 µm erfasst werden.
| mit | UE | = | Elektrophoretische Mobilität |
| ε | = | Dielektrische Konstante | |
| Z | = | Zetapotential | |
| f(Ka) | = | Henry Funktion (Für wässrige Systeme wird ein Wert von 1,5 verwendet. Für kleine Partikel in Medien mit geringer dielektrischer Konstante wird ein Wert von 1 verwendet.) | |
| η | = | Viskosität |
Das Zetapotential ist ein Indikator für die Stabilität von Dispersionen. Aufgrund der gegenseitigen Abstoßung durch die Partikelladung, gelten Dispersionen mit einem Zetapotential oberhalb von 30 mV bzw. unterhalb von -30 mV als stabil und neigen nicht zur Flokkulation.
Zusätzlich existiert noch eine starke Abhängigkeit des Zetapotentials vom pH-Wert. Durch Zugabe von Alkalien bzw. Säuren können die Zetapotentiale je nach Startpunkt vergrößert oder verkleinert werden. Partikel mit negativem Zetapotential können z.B. durch Zugabe von Säure bis zum isoelektrischen Punkt (Zetapotential = 0) und darüber hinaus verändert werden. Der isoelektrische Punkt stellt den instabilsten Punkt einer Dispersion dar.
| mit | Rθ | = | Rayleigh-Verhältnis gestreutes Licht zu einfallendem Licht |
| M | = | Molekulargewicht der Probe | |
| A2 | = | zweiter Virialkoeffizient | |
| P(θ) | = | Winkelabhängigkeit der Lichtstreuung | |
| K | = | optische Konstante |
| mit | NA | = | Avogadro-Konstante |
| λ0 | = | Wellenlänge der verwendeten Laserquelle | |
| n0 | = | Brechungsindex des verwendeten Lösemittels | |
| dn/dc | = | Brechungsindexinkrement |
und Auftragung der Intensität des gestreuten Lichts gegen die Konzentration (Debye Plot) kann auf das Molekulargewicht geschlossen werden. Die Extrapolation der Geraden auf den Schnittpunkt mit der Y-Achse (bei X = 0) stellt den reziproken Wert des Molekulargewichts dar.
Mit dem Zetasizer Nano können Molekulargewichte von wenigen hundert g/mol bis hin zu 500.000 g/mol für lineare Polymere und über 20.000.000 g/mol für nahezu kugelförmige Polymere und Proteine erfasst werden.