El análisis de tamaño de partículas es la medición de la distribución de tamaños de partículas en una muestra. El tamaño de partícula afecta las propiedades físicas y químicas de los materiales, incluyendo la velocidad de disolución, el flujo de polvo, la reactividad y la apariencia. La medición fiable del tamaño de partículas es esencial en productos farmacéuticos, ciencia de materiales, minería, procesamiento de alimentos y monitoreo ambiental.
El tamaño de partícula se expresa típicamente como un diámetro esférico equivalente, el diámetro de una esfera que se comportaría de manera similar a la partícula real en la técnica de medición. Diferentes principios de medición producen diferentes diámetros equivalentes para la misma partícula no esférica. Los descriptores más comunes incluyen D10, D50 (mediana) y D90, que representan los tamaños de partícula por debajo de los cuales cae el 10%, 50% y 90% del volumen de la muestra.
La difracción láser mide el tamaño de partícula analizando el patrón angular de la luz dispersada. Las partículas grandes dispersan en ángulos pequeños, mientras que las partículas pequeñas dispersan en ángulos amplios. La técnica cubre un rango de tamaños de aproximadamente 0.01-3000 µm utilizando múltiples detectores y fuentes de luz. La teoría de Mie y la aproximación de Fraunhofer convierten el patrón de dispersión en una distribución de tamaño basada en volumen.
La dispersión dinámica de luz (DLS) mide el movimiento browniano para determinar el diámetro hidrodinámico en el rango de 1 nm a 5 µm. Es la técnica principal para partículas submicrónicas, coloides y macromoléculas. DLS es altamente sensible a partículas grandes y agregados, que dominan la distribución de tamaño ponderada por intensidad.
El tamizado separa las partículas en fracciones de tamaño mediante el paso a través de una pila de tamices de malla de alambre tejido con tamaños de apertura decrecientes. El tamizado es aplicable a polvos secos o húmedos por encima de aproximadamente 20 µm y proporciona una distribución de tamaño basada en masa. El tamizado por chorro de aire mejora la separación de partículas finas.
Los métodos de sedimentación miden la velocidad de sedimentación de partículas en un líquido bajo gravedad o fuerza centrífuga. La ecuación de Stokes relaciona la velocidad de sedimentación con el diámetro de partícula. El método de sedimentación por rayos X detecta cambios en la densidad de la suspensión. La sedimentación proporciona una distribución basada en masa desde aproximadamente 0.1-100 µm.
El análisis de imagen mide directamente las dimensiones de las partículas a partir de imágenes de microscopio o cámara. El análisis de imagen estático mide miles de partículas en un portaobjetos. El análisis de imagen dinámico captura partículas en flujo. El análisis de imagen proporciona parámetros de forma incluyendo relación de aspecto, circularidad y convexidad además del tamaño.
La preparación de la muestra afecta significativamente los resultados. La dispersión en seco utiliza aire comprimido para polvos de flujo libre. La dispersión en húmedo suspende las partículas en un líquido con surfactante y sonicación para romper aglomerados. Las condiciones de dispersión deben optimizarse y documentarse para obtener resultados reproducibles.
