Zeta-potentialet (ζ-potentialet) er potentiel forskel på tværs af fasegrænser mellem faste stoffer og væsker. Det er et mål for elektrisk ladning af partikler er, der er suspenderet i væske. Da zeta-potentialet ikke er lig med det elektriske overfladepotentiale i et dobbelt lag eller Stern potentiale, er det ofte den eneste værdi, der kan bruges til at beskrive dobbeltlagseegenskaber ved en kolloid spredning. Zeta-potentiale, også kendt som elektrokinetisk potentiale, måles i millivolt (mV).
I kolloider, zeta potentiale er den elektriske potentialeforskel over det ioniske lag omkring en ladet kolloid ion. Sagt på en anden måde; det er potentialet i grænsefladen dobbeltlag ved glideplanet. Typisk, jo højere zeta-potentialet er, desto mere stabil er kolloidet. Zeta-potentiale, der er mindre negativt end -15 mV, repræsenterer typisk begyndelsen på agglomerering af partikler. Når zeta-potentialet er lig med nul, udfælder kolloidet til et fast stof.
Måling af Zeta-potentiale
Zeta-potentialet kan ikke måles direkte. Det beregnes ud fra teoretiske modeller eller estimeres eksperimentelt, ofte baseret på elektroforetisk mobilitet. Grundlæggende, for at bestemme zeta-potentialet, sporer man den hastighed, hvormed en ladet partikel bevæger sig som respons på et elektrisk felt. Partikler, der har et zeta-potentiale, migrerer mod den modsatte ladede
elektrode. Migrationshastigheden er proportional med zeta-potentialet. Velocity typisk måles ved hjælp af et laser doppleranometer. Beregningen er baseret på en teori beskrevet i 1903 af Marian Smoluchowski. Smoluchowskys teori er gyldig for enhver koncentration eller form af spredte partikler. Dog antager det et tilstrækkeligt tyndt dobbeltlag, og det ignorerer ethvert overfladebidrag ledningsevne. Nyere teorier bruges til at udføre elektroakustiske og elektrokinetiske analyser under disse forhold.Der er en enhed kaldet en zeta meter - det er dyrt, men en uddannet operatør kan fortolke de estimerede værdier, den producerer. Zeta-målere er typisk afhængige af en af to elektroakustiske effekter: elektrisk sonisk amplitude og kolloidvibrationsstrøm. Fordelen ved at bruge en elektroakustisk metode til at karakterisere zeta-potentialet er, at prøven ikke behøver at blive fortyndet.
Anvendelser af Zeta Potential
Da de fysiske egenskaber ved suspensioner og kolloider i vid udstrækning afhænger af egenskaberne ved grænsefladen mellem partikel-væske, har kendskab til zeta-potentialet praktisk anvendelse.
Zeta Potentielle målinger er vant til
- Forbered kolloidale dispersioner til kosmetik, blæk, farvestoffer, skum og andre kemikalier
- Ødelæg uønskede kolloidale spredninger under behandling af vand og spildevand, tilberedning af øl og vin og spredning af aerosolprodukter
- Reducer omkostningerne ved tilsætningsstoffer ved at beregne den minimale mængde, der er nødvendig for at opnå den ønskede effekt, såsom mængden af flokkuleringsmiddel tilsat vand under vandbehandlingen
- Inkorporer kolloid spredning under fremstillingen som i cement, keramik, belægninger osv.
- Brug ønskede egenskaber ved kolloider, der inkluderer kapillær virkning og afskrækkelse. Egenskaber kan anvendes til mineralflotation, urenhedsabsorption, adskillelse af olie fra reservoirbergarter, befugtningsfænomener og elektroforetisk afsætning af maling eller belægning
- Mikroelektroforese til karakterisering af blod, bakterier og andre biologiske overflader
- Karakteriser egenskaberne ved ler-vandsystemer
- Mange andre anvendelser inden for mineralforarbejdning, keramikfremstilling, elektronikfremstilling, farmaceutisk produktion osv.
Referencer
American Filtration and Separations Society, "Hvad er Zeta-potentiale?"
Brookhaven Instruments, "Zeta Potential Applications".
Kolloidal dynamik, elektroakustiske tutorials, "Zeta-potentialet" (1999).
M. von Smoluchowski, Bull. Int. Acad. Sci. Cracovie, 184 (1903).
Dukhin, S.S. og Semenikhin, N.M. Koll. Zhur., 32, 366 (1970).