Analýzu potenciálu Zeta možno vykonať pomocou prístrojov Microtrac, ktoré pracujú na základe dynamického rozptylu svetla (DLS). Túto skupinu produktov tvoria analyzátory, ktoré poskytujú informácie o veľkosti častíc, potenciáli zeta, koncentrácii a molekulovej hmotnosti v jednom systéme. Microtrac je priekopníkom v analýze veľkosti častíc a vyvíja analyzátory DLS už viac ako 30 rokov.
Keď sú v kvapaline prítomné častice, kvapôčky alebo koloidy, zvyčajne sa vytvorí elektrická dvojitá vrstva, ktorú tvoria ióny v kvapaline. Dochádza k tomu preto, lebo povrch častíc zvyčajne nesie povrchový náboj, ktorý je pre tieto ióny príťažlivý. Ak sa častica v kvapaline pohybuje, elektrická dvojitá vrstva sa pohybuje spolu s ňou pozdĺž tzv. klznej roviny, t. j. rozhrania elektrickej dvojitej vrstvy s okolitou kvapalinou. Elektrický potenciál na tejto klznej rovine je zeta potenciál. Zeta potenciál sa udáva v milivoltoch a zvyčajne sa pohybuje v rozmedzí od -200 mV do +200 mV.
| Vrstva | Potenciál | |
| 1. | Povrchový náboj (záporný) | Povrchový potenciál |
| 2. | Sternová vrstva | Vonkajší potenciál |
| 3. | Kĺzavá rovina (strižná rovina) | ζ potenciál (zeta potenciál) |
Keď častice nesú silne kladný alebo silne záporný zeta potenciál, existuje medzi nimi aj silne odpudivá elektrostatická interakcia. To bráni časticiam, aby sa k sebe priblížili a vytvorili aglomeráty.
Podľa teórie DLVO, keď sú častice blízko seba, vstupujú do činnosti van der Waalsove sily, ktoré sú založené na dipólovo-dipólových interakciách. Tieto sily majú príťažlivý účinok. Pri zeta potenciáli blízkom nule je odpudivý účinok elektrickej dvojitej vrstvy malý a je pravdepodobnejšie, že dôjde ku koagulácii.
Zeta potenciál nie je priamym meraním stability disperzie, ale poskytuje dobrú predpoveď stability. Keďže analýza zeta potenciálu sa vykonáva oveľa jednoduchšie a rýchlejšie ako meranie stability, zeta potenciál sa často používa na posúdenie kvality disperzie.
Zmena zloženia a koncentrácie elektrolytu vedie k posunu zeta potenciálu.
Nasledujúci graf vizualizuje účinok s piatimi skúšobnými vzorkami:
(1) -20,6 mV (2) -16,8 mV (3) -9,9 mV (4) +13,9 mV (5) +15,1 mV
So zvyšujúcim sa prídavkom pozitívneho polyelektrolytu sa mení aj veľkosť častíc vzorky:
(1) červená, (2) zelená, (3) žltá, (4) modrá, (5) fialová
Meranie zeta potenciálu je na jednej strane založené na vlastnostiach častíc, t. j. na type materiálu a stave povrchu. Na druhej strane silne závisí od disperznej kvapaliny. Rozhodujúcu úlohu tu zohráva typ a koncentrácia elektrolytov (rozpustených iónov).
Veľmi často sa zeta potenciál stanovuje pri rôznych hodnotách pH a v závislosti od materiálu sa pozoruje výrazný posun. V mnohých prípadoch sa zeta potenciál s rastúcim pH mení z kladných na záporné hodnoty. Hodnota pH, pri ktorej je zeta potenciál nulový, sa nazýva aj izoelektrický bod. Tu je veľmi pravdepodobné, že dôjde k flokulačným alebo aglomeračným procesom, pretože elektrická dvojitá vrstva je tu prakticky neutralizovaná.
Meranie zeta potenciálu sa preto často vykonáva v kombinácii s titráciou pri rôznych hodnotách pH.
Existuje niekoľko spôsobov, ako analyzovať potenciál Zeta. Najpoužívanejšou technikou je takzvaná laserová Dopplerovho elektroforéza, ktorá sa tiež používa v analyzátorech častíc spoločnosti Microtrac. Analyzátory Microtrac pre meranie potenciálu zeta pracujú pomocou technológie Dynamický rozptyl svetla (DLS) a používajú rovnakú metodiku výkonového spektra, ktorá sa používa na meranie nanočastíc.
Laserom vylepšené detekčné signály sú detekované v spätnom rozptylu, ako pri meraní veľkosti, a rýchla zmena v aplikovaných elektrických poliach bráni elektroosmóze. Používajú sa dve sondy, jedna na určenie polarity náboja častíc (elektróda) a druhá na meranie pohyblivosti častíc v elektrickom poli (optická sonda).
V cele pre vzorku sú katiónové (pozitívne) častice priťahované k optickej sonde a aniónové (negatívne) častice k elektróde. Analýza je založená na stanovenie pohyblivosti nabitých častíc v striedavom elektrickom poli.
1. zdroj budenia | 2. Teflónová zeta bunka | 3. Elektróda na zadnej doske | 4. optická sonda
Zeta potenciál sa teda určuje pomocou analýzy modulovaného výkonového spektra kombinovaného Brownovho pohybu a pohybu riadeného elektrickým poľom (rýchlosť častíc). Zeta potenciál je úmerný pohyblivosti. Na prepočet elektroforetickej pohyblivosti na zeta potenciál je potrebné zohľadniť nasledujúce parametre:
Pre dielektrickú konštantu sú k dispozícii literárne hodnoty. Henryho koeficient vychádza z pomeru hrúbky elektrickej dvojitej vrstvy k veľkosti častíc. V závislosti od typu disperzie sa na to používajú rôzne modely alebo aproximácie. Pre vodné systémy to bude Smoluchowského aproximácia, pre nepolárne systémy Hueckelova aproximácia.
Obe modely sú uložené vo vyhodnocovacom programe podľa Analyzátory veľkosti častíc Microtrac.
Presný analyzátor veľkosti častíc potenciálu zeta, ideálny pre charakterizáciu nanočastíc
Náš tím odborníkov Vám rád poradí s vašou aplikáciou pre našu radu produktov.
Zeta potenciál je elektrický potenciál na šmykovej rovine nanočastíc, kvapiek alebo koloidov. Rozptýlené nanočastice v kvapalnom prostredí vytvárajú na povrchu náboj, tzv. dvojitú vrstvu. Ten sa kompenzuje pridaním protiiontov k povrchovému náboju. Ak sa častica v roztoku pohybuje, ióny sa pohybujú s ňou a medzi jednotlivými vrstvami vzniká pokles potenciálu. Tento rozdiel sa nazýva zeta potenciál.
Zeta potenciál sa meria nepriamo prostredníctvom elektroforetickej pohyblivosti častíc. Existujú rôzne spôsoby analýzy zeta potenciálu, väčšinou sa používa laserová dopplerovská elektroforéza. Počas merania sa kladné častice priťahujú k anóde a záporné častice ku katóde, čím sa určuje pohyblivosť nabitých častíc v striedavom elektrickom poli. Zeta potenciál sa vypočíta z pohyblivosti pomocou Henryho alebo Smoluchowského rovnice.
Zeta potenciál môže byť ukazovateľom stability disperzie alebo emulzie. Vo všeobecnosti platí, že čím vyššia je veľkosť potenciálu, tým lepšia je stabilita disperzie alebo emulzie. Pre stabilitu nie je dôležité, aké znamienko (kladné alebo záporné) má disperzia. Znamienko disperzie však môže mať veľký vplyv na použitie disperzie.
Zeta potenciál môže byť ovplyvnený mnohými faktormi, napríklad hodnotou pH alebo vodivosťou. Obidva tieto faktory zohrávajú kľúčovú úlohu na veľkosť a znamienko zeta potenciálu. Podobný vplyv môžu mať aj polyelektrolyty. Ak sa zmení znamienko, prejde izoelektrický bod (pH) alebo nulový bod náboja (polyelektrolyty). V týchto bodoch je zeta potenciál ±0. Silné zriedenie môže tiež spôsobiť tento efekt.
