Potencjał zeta (potencjał ζ) to różnica potencjałów przez granice faz między ciałami stałymi a cieczami. To miara ładunek elektryczny cząstek zawieszonych w cieczy. Ponieważ potencjał zeta nie jest równy elektrycznemu potencjałowi powierzchniowemu w podwójnej warstwie lub rufie potencjał, często jest to jedyna wartość, którą można wykorzystać do opisania właściwości dwuwarstwowych koloidu dyspersja. Potencjał Zeta, znany również jako potencjał elektrokinetyczny, jest mierzony w miliwoltach (mV).
W koloidy, potencjał zeta to różnica potencjałów elektrycznych w warstwie jonowej wokół naładowanego koloidu jon. Innymi słowy; to potencjał podwójnej warstwy interfejsu w płaszczyźnie poślizgu. Zazwyczaj im wyższy potencjał zeta, tym bardziej stabilny jest koloid. Potencjał Zeta, który jest mniej ujemny niż -15 mV, zazwyczaj reprezentuje początki aglomeracji cząstek. Gdy potencjał zeta wyniesie zero, koloid wytrąci się w ciało stałe.
Mierzenie potencjału Zeta
Potencjał Zeta nie może być bezpośrednio zmierzony. Jest obliczany na podstawie modeli teoretycznych lub szacowany eksperymentalnie, często w oparciu o ruchliwość elektroforetyczną. Zasadniczo, aby określić potencjał zeta, śledzi się szybkość, z jaką porusza się naładowana cząstka w odpowiedzi na pole elektryczne. Cząsteczki posiadające potencjał zeta będą migrować w kierunku naładowania przeciwnego
elektroda. Tempo migracji jest proporcjonalne do potencjału zeta. Prędkość zwykle mierzy się za pomocą laserowego anemometru dopplerowskiego. Obliczenia oparte są na teorii opisanej w 1903 r. Przez Mariana Smołuchowskiego. Teoria Smoluchowskiego obowiązuje dla dowolnego stężenia lub kształtu zdyspergowanych cząstek. Zakłada jednak wystarczająco cienką podwójną warstwę i ignoruje jakikolwiek wkład powierzchni przewodność. Nowsze teorie są wykorzystywane do przeprowadzania analiz elektroakustycznych i elektrokinetycznych w tych warunkach.Istnieje urządzenie zwane miernikiem zeta - jest drogie, ale przeszkolony operator może zinterpretować szacowane wartości, które wytwarza. Mierniki Zeta zwykle polegają na jednym z dwóch efektów elektroakustycznych: elektrycznej amplitudzie dźwiękowej i koloidalnym prądzie wibracyjnym. Zaletą zastosowania metody elektroakustycznej do scharakteryzowania potencjału zeta jest to, że próbka nie musi być rozcieńczana.
Zastosowania potencjału Zeta
Ponieważ właściwości fizyczne zawiesin i koloidów w dużej mierze zależą od właściwości interfejsu cząsteczka-ciecz, wiedza o potencjale zeta ma praktyczne zastosowanie.
Pomiary potencjału Zeta są wykorzystywane do
- Przygotuj dyspersje koloidalne na kosmetyki, tusze, barwniki, pianki i inne chemikalia
- Zniszcz niepożądane dyspersje koloidalne podczas oczyszczania wody i ścieków, przygotowywania piwa i wina oraz rozpraszania produktów aerozolowych
- Obniż koszt dodatków, obliczając minimalną ilość potrzebną do osiągnięcia pożądanego efektu, na przykład ilość flokulantu dodanego do wody podczas uzdatniania wody
- Włącz dyspersję koloidalną podczas produkcji, jak w cementach, ceramice, powłokach itp.
- Wykorzystaj pożądane właściwości koloidów, w tym działanie kapilarne i detergentowe. Właściwości można zastosować do flotacji minerałów, absorpcji zanieczyszczeń, oddzielania ropy naftowej od skały zbiornikowej, zjawisk zwilżania i elektroforetycznego osadzania farb lub powłok
- Mikroelektroforeza w celu scharakteryzowania krwi, bakterii i innych powierzchni biologicznych
- Scharakteryzuj właściwości systemów glinowo-wodnych
- Wiele innych zastosowań w przetwórstwie minerałów, produkcji ceramiki, produkcji elektroniki, produkcji farmaceutycznej itp.
Bibliografia
American Filtration and Separations Society, „What Is Zeta Potential?”
Brookhaven Instruments, „Zeta Potential Applications”.
Dynamika koloidalna, samouczki elektroakustyczne, „The Zeta Potential” (1999).
M. von Smoluchowski, Bull. Int. Acad Sci. Cracovie, 184 (1903).
Dukhin, S.S. i Semenikhin, N.M. Koll. Zhur., 32, 366 (1970).