Il potenziale zeta (ζ-potenziale) è il differenza di potenziale attraverso i limiti di fase tra solidi e liquidi. È una misura del carica elettrica di particelle che sono sospese nel liquido. Poiché il potenziale di zeta non è uguale al potenziale di superficie elettrica in un doppio strato o a poppa potenziale, è spesso l'unico valore che può essere usato per descrivere le proprietà a doppio strato di un colloidale dispersione. Il potenziale di zeta, noto anche come potenziale elettrocinetico, viene misurato in millivolt (mV).
Nel colloidi, il potenziale zeta è la differenza di potenziale elettrico attraverso lo strato ionico attorno a un colloide carico ione. Dirlo in un altro modo; è il potenziale nel doppio strato di interfaccia sul piano di scorrimento. In genere, maggiore è il potenziale zeta, più stabile è il colloide. Il potenziale di zeta che è meno negativo di -15 mV rappresenta in genere l'inizio dell'agglomerazione di particelle. Quando il potenziale zeta è uguale a zero, il colloide precipiterà in un solido.
Misurazione del potenziale Zeta
Il potenziale Zeta non può essere misurato direttamente. È calcolato da modelli teorici o stimati sperimentalmente, spesso basati sulla mobilità elettroforetica. Fondamentalmente, per determinare il potenziale zeta, si tiene traccia della velocità con cui una particella carica si muove in risposta a un campo elettrico. Le particelle che possiedono un potenziale zeta migreranno verso la carica opposta elettrodo. Il tasso di migrazione è proporzionale al potenziale zeta. Velocità in genere viene misurata utilizzando un anemometro Laser Doppler. Il calcolo si basa su una teoria descritta nel 1903 da Marian Smoluchowski. La teoria di Smoluchowski è valida per qualsiasi concentrazione o forma di particelle disperse. Tuttavia, assume un doppio strato sufficientemente sottile e ignora qualsiasi contributo della superficie conduttività. Teorie più recenti sono utilizzate per eseguire analisi elettroacustiche ed elettrocinetiche in queste condizioni.
Esiste un dispositivo chiamato zeta meter - è costoso, ma un operatore addestrato può interpretare i valori stimati che produce. I misuratori Zeta si basano in genere su uno dei due effetti elettroacustici: ampiezza sonora elettrica e corrente di vibrazione colloide. Il vantaggio di utilizzare un metodo elettroacustico per caratterizzare il potenziale zeta è che non è necessario diluire il campione.
Applicazioni del potenziale Zeta
Poiché le proprietà fisiche delle sospensioni e dei colloidi dipendono in gran parte dalle proprietà dell'interfaccia particella-liquido, la conoscenza del potenziale zeta ha applicazioni pratiche.
Le misure potenziali Zeta sono usate per
- Preparare dispersioni colloidali per cosmetici, inchiostri, coloranti, schiume e altri prodotti chimici
- Distruggi le dispersioni colloidali indesiderabili durante il trattamento dell'acqua e delle acque reflue, la preparazione di birra e vino e la dispersione di prodotti aerosol
- Ridurre il costo degli additivi calcolando la quantità minima necessaria per ottenere l'effetto desiderato, come la quantità di flocculante aggiunta all'acqua durante il trattamento delle acque
- Incorporare la dispersione colloidale durante la produzione, come in cementi, ceramiche, rivestimenti, ecc.
- Utilizzare le proprietà desiderabili dei colloidi, che includono azione capillare e detergenza. Le proprietà possono essere applicate per il galleggiamento minerale, l'assorbimento di impurità, la separazione del petrolio dalla roccia del serbatoio, i fenomeni di bagnatura e la deposizione elettroforetica di pitture o rivestimenti
- Microelettroforesi per caratterizzare sangue, batteri e altre superfici biologiche
- Caratterizza le proprietà dei sistemi argilla-acqua
- Molti altri usi nella lavorazione dei minerali, produzione di ceramiche, produzione di elettronica, produzione farmaceutica, ecc.
Riferimenti
American Filtration and Separations Society, "Qual è il potenziale Zeta?"
Brookhaven Instruments, "Applicazioni potenziali Zeta".
Dinamica colloidale, tutorial elettroacustici, "The Zeta Potential" (1999).
M. von Smoluchowski, Bull. Int. Acad. Sci. Cracovie, 184 (1903).
Dukhin, S.S. e Semenikhin, N.M. Koll. Zhur., 32, 366 (1970).