Bestimmung des Brechungsindex von Flüssigkeiten mit dem BeNano 180 Zeta Max

Dieses Anwendungsbeispiel beschreibt die Messung des Brechungsindex verschiedener Flüssigkeitsproben mit dem BeNano 180 Zeta Max, einem von Bettersize entwickelten Analysator für Nanopartikelgröße und Zetapotenzial.

 

Produkt	BeNano 180 Zeta Max
Industrie	Chemie
Probe	Wasser und Toluol
Messgröße	Brechungsindex
Messtechnologie	Optische Refraktion

 

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• Einleitung
• Experimenteller Teil
• Ergebnisse und Diskussion
• Schlussfolgerung

 

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Einleitung

 

Der Brechungsindex (RI) des Dispersionsmediums ist ein entscheidender Parameter bei Messungen mittels dynamischer Lichtstreuung (DLS), statischer Lichtstreuung (SLS) und elektrophoretischer Lichtstreuung (ELS). Für häufig verwendete Dispergiermedien sind RI-Werte in Referenzwerken wie dem CRC Handbook of Chemistry and Physics leicht verfügbar.
In wässrigen Systemen mit Salzen ist der Brechungsindex von reinem Wasser in der Regel ausreichend, ohne die Messgenauigkeit wesentlich zu beeinflussen. Bei weniger gebräuchlichen Dispergiermedien oder bei Mischungen aus Wasser und organischen Lösungsmitteln sind jedoch präzise RI-Messungen unerlässlich, um zuverlässige Ergebnisse aus Streulichtmessungen zu erhalten. Typischerweise kann bereits eine Abweichung von 1 % im Brechungsindex zu einer Abweichung von etwa 2 % bei den mittels DLS ermittelten Partikelgrößen führen.

 

In diesem Anwendungsbeispiel wird die Messung des Brechungsindex verschiedener Flüssigkeiten mit dem BeNano 180 Zeta Max vorgestellt.

 

 

 

Das BeNano 180 Zeta Max bestimmt den Brechungsindex von Flüssigkeiten mithilfe der Transmissionsoptik und den physikalischen Prinzipien der Lichtbrechung. Der Messprozess basiert auf zwei Flüssigkeitsproben mit bekannten Brechungsindizes. Die Probe wird in eine keilförmige Küvette gegeben und von einen Laserstrahl passiert. Durch die Brechung des Lichts entsteht eine Ablenkung des Laserlichts, deren Ausmaß von einem bei 0° positionierten CMOS-Detektor erfasst wird.

 

 

Durch Messung der Position der Lichtpunkte zweier Referenzproben mit bekannten Brechungsindizes (n1 und n2) mit dem BeNano 180 Zeta Max wird eine Kalibrierkurve erstellt, die die Beziehung zwischen dem Brechungsindex der Flüssigkeit und der Position des Lichtpunktes zeigt. Diese Kurve weist innerhalb des Brechungsindexbereichs von 1,20 bis 1,60 eine starke Linearität auf. Anschließend wird die Position des Lichtpunkts einer unbekannten Probe gemessen und ihr Brechungsindex anhand der Kalibrierungskurve bestimmt.

Experimenteller Teil

Probe	Brechungsindex bei 25 °C (gemessen mit Abbe-Refraktometer)
Wasser	1.3326
Toluol	1.4928

 

In dieser Studie wurden Wasser und Toluol als Referenzproben zur Kalibrierung verwendet. Nach der Kalibrierung wurden folgende Flüssigkeiten analysiert: Aceton, Ethanol, 30 % DMSO in Wasser, 50 % DMSO in Wasser, 70 % DMSO in Wasser sowie reines DMSO.

 

Ergebnisse und Diskussion 

 

 

 

Wie in Abbildung 3 dargestellt, zeigen die Messergebnisse eine ausgeprägte lineare Korrelation im Brechungsindexbereich von 1,20 bis 1,60. Dies weist darauf hin, dass die extrapolierte Kalibrierkurve für ein breites Spektrum an Flüssigkeitsproben geeignet ist.

 

Der Vergleich zwischen den mit dem BeNano gemessenen RI-Werten und den Referenzwerten aus dem Abbe-Refraktometer ergab nur sehr geringe Abweichungen. Die absoluten Abweichungen lagen unter 0,001, während die relativen Abweichungen unter 0,1 % blieben. Dies bestätigt die hohe Genauigkeit der Messmethode.

 

Schlussfolgerung

 

 

Der BeNano 180 Zeta Max ermöglicht hochpräzise Messungen des Brechungsindex, mit absoluten Abweichungen unter 0,001 und relativen Abweichungen unter 0,1 % im Vergleich zu Referenzwerten. Diese Ergebnisse bestätigen die Zuverlässigkeit und Genauigkeit des Systems bei der Charakterisierung von Dispergiermedien für streulichtbasierte Anwendungen – insbesondere bei Verwendung von Mischsystemen oder weniger gebräuchlichen Lösungsmitteln, für die nur begrenzte RI-Daten verfügbar sind.

 

About the Authors

	Zhibin Guo Application Manager @ Bettersize Instruments
	Dr. Ning Chief Product Officer @ Bettersize Instruments

 

BeNano 180 Zeta Max Advanced Nanoparticle Size & Zeta Potential Analyzer Particle size measurement via sedimentation technology Refractive index measurement Particle concentration measurement   Learn more