Analýza potenciálu Zeta může být prováděna přístroji Microtrac, které pracují na základě dynamického rozptylu světla (DLS). Tuto skupinu produktů tvoří analyzátory, které poskytují informace o velikosti částic, potenciálu zeta, koncentraci a molekulové hmotnosti v jediném systému. Microtrac je průkopníkem v analýze velikosti částic a vyvíjí analyzátory DLS již více než 30 let.
Při přítomnosti částic, kapiček nebo koloidů v kapalině se obvykle vytvoří elektrická dvojvrstva, kterou tvoří ionty v kapalině. K tomu dochází proto, že povrch částic obvykle nese povrchový náboj, který je pro tyto ionty přitažlivý. Pokud se částice v kapalině pohybuje, elektrická dvojvrstva se pohybuje s ní, a to podél tzv. kluzné roviny, tj. rozhraní elektrické dvojvrstvy s okolní kapalinou. Elektrický potenciál na této kluzné rovině je zeta potenciál. Zeta potenciál se udává v milivoltech a obvykle se pohybuje v rozmezí -200 mV až +200 mV.
| Vrstva | Potenciál | |
| 1. | Povrchový náboj (záporný) | Povrchový potenciál |
| 2. | Sternová vrstva | Stern potenciál |
| 3. | Kluzná rovina (smyková rovina) | ζ potenciál (zeta potenciál) |
Pokud částice nesou silně kladný nebo silně záporný zeta potenciál, dochází také k silně odpudivé elektrostatické interakci mezi částicemi. To brání částicím, aby se k sobě přiblížily a vytvořily aglomeráty.
Podle teorie DLVO při vzájemném přiblížení částic vstupují do hry van der Waalsovy síly, které jsou založeny na dipólově-dipólových interakcích. Tyto síly mají přitažlivý účinek. Při zeta potenciálu blízkém nule je odpudivý účinek elektrické dvojvrstvy malý a je pravděpodobnější, že dojde ke koagulaci.
Zeta potenciál není přímým měřením stability disperze, ale poskytuje dobrou předpověď stability. Protože analýza zeta potenciálu je mnohem jednodušší a rychlejší než měření stability, zeta potenciál se často používá k posouzení kvality disperze.
Změna složení a koncentrace elektrolytu vede k posunu zeta potenciálu.
Následující graf znázorňuje tento efekt u pěti zkušebních vzorků:
(1) -20,6 mV (2) -16,8 mV (3) -9,9 mV (4) +13,9 mV (5) +15,1 mV
S rostoucím přídavkem pozitivního polyelektrolytu se mění i velikost částic vzorku:
(1) červená, (2) zelená, (3) žlutá, (4) modrá, (5) fialová.
Měření zeta potenciálu je na jedné straně založeno na vlastnostech částic, tj. typu materiálu a stavu povrchu. Na druhé straně silně závisí na disperzní kapalině. Zde hraje rozhodující roli typ a koncentrace elektrolytů (rozpuštěných iontů).
Velmi často se zeta potenciál stanovuje při různých hodnotách pH a v závislosti na materiálu je pozorován výrazný posun. V mnoha případech se zeta potenciál s rostoucím pH mění z kladných hodnot na záporné. Hodnota pH, při které je zeta potenciál nulový, se také nazývá izoelektrický bod. Zde je velmi pravděpodobné, že dojde k flokulaci nebo aglomeraci, protože elektrická dvojvrstva je zde prakticky neutralizována.
Měření zeta potenciálu se proto často provádí v kombinaci s titrací při různých hodnotách pH.
Existuje několik způsobů, jak analyzovat potenciál Zeta. Nejrozšířenější technikou je takzvaná laserová Dopplerova elektroforéza, která se také používá v analyzátorech částic společnosti Microtrac. Analyzátory Microtrac pro měření potenciálu zeta pracují pomocí technologie Dynamický rozptyl světla (DLS) a používají stejnou metodiku výkonového spektra, která se používá k měření nanočástic.
Laserem vylepšené detekční signály jsou detekovány ve zpětném rozptylu, jako při měření velikosti, a rychlá změna v aplikovaných elektrických polích brání elektroosmóze. Používají se dvě sondy, jedna k určení polarity náboje částic (elektroda) a druhá k měření pohyblivosti částic v elektrickém poli (optická sonda).
V cele pro vzorek jsou kationtové (pozitivní) částice přitahovány k optické sondě a aniontové (negativní) částice k elektrodě. Analýza je založena na stanovení pohyblivosti nabitých částic ve střídavém elektrickém poli.
1. zdroj buzení | 2. Teflonová zeta buňka | 3. Elektroda na zadní desce | 4. optická sonda
Zeta potenciál se tedy určuje pomocí analýzy modulovaného výkonového spektra kombinovaného Brownova pohybu a pohybu řízeného elektrickým polem (rychlost částic). Zeta potenciál je úměrný pohyblivosti. Pro přepočet elektroforetické pohyblivosti na zeta potenciál je třeba vzít v úvahu následující parametry:
Pro dielektrickou konstantu jsou k dispozici literární hodnoty. Henryho koeficient vychází z poměru tloušťky elektrické dvojvrstvy k velikosti částic. V závislosti na typu disperze se pro něj používají různé modely nebo aproximace. Pro vodné systémy to bude Smoluchowského aproximace, pro nepolární systémy Hueckelova aproximace.
Oba modely jsou uloženy ve vyhodnocovacím programu podle Analyzátory velikosti částic Microtrac.
Přesný analyzátor velikosti částic potenciálu zeta, ideální pro charakterizaci nanočástic
Náš tým odborníků Vám rád poradí s vaší aplikací pro naši řadu produktů.
Zeta potenciál je elektrický potenciál ve smykové rovině nanočástic, kapek nebo koloidů. Dispergované nanočástice v kapalném prostředí vytvářejí na povrchu náboj, tzv. dvojitou vrstvu. Ten je kompenzován přidáním protiiontů k povrchovému náboji. Pokud se částice v roztoku pohybuje, ionty se pohybují s ní a mezi jednotlivými vrstvami vzniká pokles potenciálu. Tento rozdíl se nazývá zeta potenciál.
Zeta potenciál se měří nepřímo prostřednictvím elektroforetické pohyblivosti částic. Existují různé způsoby analýzy zeta potenciálu, většinou se používá laserová dopplerovská elektroforéza. Během měření jsou kladné částice přitahovány k anodě a záporné částice ke katodě, čímž se určuje pohyblivost nabitých částic ve střídavém elektrickém poli. Zeta potenciál se vypočítá z pohyblivosti pomocí Henryho nebo Smoluchowského rovnice.
Zeta potenciál může být ukazatelem stability disperze nebo emulze. Obecně platí, že čím vyšší je velikost potenciálu, tím lepší je stabilita disperze nebo emulze. Pro stabilitu nezáleží na tom, jaké znaménko (kladné nebo záporné) disperze má. Znaménko disperze však může mít velký vliv na použití disperze.
Zeta potenciál lze ovlivnit mnoha faktory, jako je hodnota pH nebo vodivost. Obojí hraje klíčovou roli pro velikost a znaménko zeta potenciálu. Podobný vliv mohou mít i polyelektrolyty. Pokud se změní znaménko, překročí izoelektrický bod (pH) nebo nulový bod náboje (polyelektrolyty). V těchto bodech je zeta potenciál ±0. Tento efekt může nastat i při silném zředění.
