Definizione di potenziale Zeta

Il potenziale zeta (potential-potenziale) è la differenza potenziale tra i limiti di fase tra solidi e liquidi. È una misura della carica elettrica delle particelle che sono sospese nel liquido. Poiché il potenziale zeta non è uguale al potenziale di superficie elettrica in un doppio strato o al potenziale di poppa, è spesso l'unico valore che può essere usato per descrivere le proprietà a doppio strato di una dispersione colloidale. Il potenziale di zeta, noto anche come potenziale elettrocinetico, viene misurato in millivolt (mV).

Nei colloidi, il potenziale di zeta è la differenza di potenziale elettrico attraverso lo strato ionico attorno a uno ione colloide carico. 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 l'elettrodo caricato opposto. Il tasso di migrazione è proporzionale al potenziale zeta. La velocità viene in genere 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 conduttività superficiale. 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, conoscere il 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 dell'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).