Definición de potencial Zeta

El potencial zeta (potencial ζ) es la diferencia de potencial a través de los límites de fase entre sólidos y líquidos. Es una medida de la carga eléctrica de las partículas que están suspendidas en el líquido. Dado que el potencial zeta no es igual al potencial de superficie eléctrica en una capa doble o al potencial Stern, a menudo es el único valor que puede usarse para describir las propiedades de doble capa de una dispersión coloidal. El potencial Zeta, también conocido como potencial electrocinético, se mide en milivoltios (mV).

En los coloides, el potencial zeta es la diferencia de potencial eléctrico a través de la capa iónica alrededor de un ión coloide cargado. Dicho de otra manera; Es el potencial en la interfaz de doble capa en el plano de deslizamiento. Típicamente, cuanto mayor es el potencial zeta, más estable es el coloide. El potencial Zeta que es menos negativo que -15 mV típicamente representa el comienzo de la aglomeración de partículas. Cuando el potencial zeta es igual a cero, el coloide precipitará en un sólido.

Medición del potencial de Zeta

El potencial Zeta no se puede medir directamente. Se calcula a partir de modelos teóricos o se estima experimentalmente, a menudo basado en la movilidad electroforética. Básicamente, para determinar el potencial zeta, se rastrea la velocidad a la que una partícula cargada se mueve en respuesta a un campo eléctrico. Las partículas que poseen un potencial zeta migrarán hacia el electrodo con carga opuesta. La tasa de migración es proporcional al potencial zeta. La velocidad se mide típicamente usando un anemómetro Doppler láser. El cálculo se basa en una teoría descrita en 1903 por Marian Smoluchowski. La teoría de Smoluchowski es válida para cualquier concentración o forma de partículas dispersas. Sin embargo, asume una doble capa suficientemente delgada e ignora cualquier contribución de conductividad superficial. Se utilizan nuevas teorías para realizar análisis electroacústicos y electrocinéticos en estas condiciones..

Hay un dispositivo llamado medidor zeta: es costoso, pero un operador capacitado puede interpretar los valores estimados que produce. Los medidores Zeta generalmente se basan en uno de los dos efectos electroacústicos: amplitud sónica eléctrica y corriente de vibración coloide. La ventaja de utilizar un método electroacústico para caracterizar el potencial zeta es que la muestra no necesita ser diluida.

Aplicaciones del potencial Zeta

Dado que las propiedades físicas de las suspensiones y coloides dependen en gran medida de las propiedades de la interfaz entre partículas y líquidos, conocer el potencial zeta tiene aplicaciones prácticas.

Las mediciones potenciales de Zeta se utilizan para

• Prepare dispersiones coloidales para cosméticos, tintas, tintes, espumas y otros productos químicos.
• Destruir dispersiones coloidales indeseables durante el tratamiento de aguas y aguas residuales, la preparación de cerveza y vino y la dispersión de productos en aerosol.
• Reduzca el costo de los aditivos calculando la cantidad mínima necesaria para lograr el efecto deseado, como la cantidad de floculante agregado al agua durante el tratamiento del agua.
• Incorporar dispersión coloidal durante la fabricación, como en cementos, cerámica, recubrimientos, etc..
• Utilice las propiedades deseables de los coloides, que incluyen la acción capilar y la detergencia. Las propiedades pueden aplicarse para la flotación de minerales, la absorción de impurezas, la separación del petróleo de la roca del yacimiento, los fenómenos de humectación y la deposición electroforética de pinturas o recubrimientos.
• Microelectroforesis para caracterizar sangre, bacterias y otras superficies biológicas.
• Caracterizar las propiedades de los sistemas de arcilla y agua.
• Muchos otros usos en el procesamiento de minerales, fabricación de cerámica, fabricación de productos electrónicos, producción farmacéutica, etc..

Referencias

Sociedad Americana de Filtración y Separaciones, "¿Qué es el potencial de Zeta?"

Brookhaven Instruments, "Aplicaciones potenciales de Zeta".

Dinámica coloidal, Tutoriales electroacústicos, "El potencial de Zeta" (1999).

M. von Smoluchowski, Bull. En t. Acad. Sci. Cracovie, 184 (1903).

Dukhin, S.S. y Semenikhin, N.M. Koll Zhur., 32, 366 (1970).