D2 Dispersão Dinâmica de Luz (DLS) e Potencial Zeta

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O movimento browniano das partículas nesta suspensão coloidal, o primeiro dos dois fenômenos medidos por este modelo, produz flutuações aleatórias na intensidade da luz que essas mesmas partículas dispersam quando iluminadas por um laser. A dispersão dinâmica de luz (DLS) registra essas flutuações na luz dispersa e as resume em uma função de autocorrelação, que compara a intensidade dispersa em um instante com a intensidade dispersa em instantes subsequentes, cada vez mais separados no tempo. Como essas partículas se movem mais rapidamente devido a esse movimento browniano, essa função de autocorrelação decai mais rapidamente, pois a intensidade dispersa perde mais cedo sua semelhança com a intensidade dos instantes anteriores.

A taxa na qual essa função de autocorrelação decai torna-se, de acordo com a relação de Stokes-Einstein, o tamanho hidrodinâmico dessas partículas na suspensão coloidal. Essa relação de Stokes-Einstein vincula diretamente a velocidade com que uma partícula se move devido ao movimento browniano em um meio de viscosidade conhecida com o tamanho efetivo dessa mesma partícula, incluindo a camada de solvente que se move com ela. Uma decadência mais rápida dessa função de autocorrelação resulta em um tamanho hidrodinâmico menor, calculado a partir da relação de Stokes-Einstein; uma decadência mais lenta resulta em um tamanho hidrodinâmico maior.

A mobilidade eletroforética dessas mesmas partículas — o segundo fenômeno medido por este modelo, a velocidade com que elas se movem sob um campo elétrico aplicado — determina, de acordo com a lei de Henry, o potencial zeta dessas partículas. Esse potencial zeta quantifica, na prática, a magnitude efetiva da repulsão eletrostática entre essas partículas, que já é descrita por outro modelo deste sistema. O fato de essa mobilidade eletroforética ser maior significa que, de acordo com a equação de Henry, o potencial zeta calculado a partir dela também é maior, em valor absoluto.

Portanto, este modelo, com o tamanho hidrodinâmico e o potencial zeta em que foi iniciado, mede diretamente a estabilidade coloidal descrita por outro modelo deste conjunto: o fato de esse tamanho hidrodinâmico, medido por espalhamento dinâmico de luz, aumentar ao longo do tempo é o indicador experimental direto de que essa suspensão coloidal está se agregando, de acordo com esse mesmo modelo. O fato de esse potencial zeta, medido a partir da mobilidade eletroforética, permanecer longe de zero é o indicador experimental direto de que a repulsão eletrostática exigida por esse mesmo modelo ainda é suficiente para compensar a atração de van der Waals subjacente. O fato de ambas as medidas, tamanho hidrodinâmico e potencial zeta, serem monitoradas ao longo do tempo com esse mesmo modelo permite a detecção, antes que seja tarde demais, dos primeiros sinais de que essa suspensão coloidal está se aproximando de uma violação de seu critério de estabilidade coloidal.

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