34.3: Medición del tamaño de partícula por sedimentación

Última actualización
Guardar como PDF

Page ID: 79068

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

Cuando una partícula que es mayor a 5 µm se coloca en suspensión se asentará lentamente hacia el fondo de su contenedor debido a la fuerza de la gravedad, proceso llamado sedimentación. El tiempo que tarda una partícula en moverse una distancia fija es inversamente proporcional a la diferencia en la densidad de la partícula y la densidad del fluido en el que están suspendidas las partículas, e inversamente proporcional al cuadrado del diámetro de la partícula. Las partículas más grandes (y más densas), por lo tanto, se asientan más rápidamente que las partículas más pequeñas, como vemos en la Figura\(\PageIndex{1}\).

Figura\(\PageIndex{1}\): Ilustración esquemática de cómo se utiliza la sedimentación para determinar el tamaño de partícula. Las cuatro células de muestra rectangulares muestran el estado de sedimentación en función del tiempo, con las partículas rojas grandes cayendo al fondo de la celda de muestra más rápidamente que las partículas verdes medianas y las pequeñas partículas azules. Se pasa una fuente de luz a través de una sección transversal estrecha de la celda de muestra, mostrada aquí por la flecha. La luz que llega al detector sirve como señal analítica.

Para seguir el proceso de sedimentación, se pasa una fuente de luz a través de una porción estrecha de la muestra y se monitorea la cantidad de luz que pasa a través de la muestra en función del tiempo. Una vez que las partículas más grandes pasan por la zona de muestreo, la transmitancia de la luz aumenta. Se utilizan estándares con tamaños de partícula bien caracterizados para calibrar el instrumento.

Para partículas más pequeñas, que pueden permanecer suspendidas debido al movimiento browniano, la sedimentación se puede llevar a cabo utilizando una centrífuga, una técnica conocida como separación diferencial centrifigual (DCS). Como se muestra en la Figura\(\PageIndex{2}\), la muestra se introduce en el centro de un disco que contiene el fluido a través del cual se moverán las partículas. A medida que el disco gira, las partículas más grandes se mueven más rápidamente, llegando finalmente al detector ubicado en el borde exterior del disco.

Figura\(\PageIndex{2}\): Diagrama esquemático del disco utilizado para separar partículas por tamaño en sedimentación centrífuga diferencial. La muestra se inyecta en el centro del disco, que contiene el fluido a través del cual se moverán las partículas. A medida que la centrífuga gira, las partículas forman bandas que se mueven hacia el borde del disco. El detector se encuentra cerca del borde del disco.