Medição de potencial zeta

A análise de potencial zeta pode ser realizada por instrumentos Microtrac que operam com base em difusão dinâmica de luz (DLS). Esta família de produtos consiste de analisadores que fornecem num único sistema informações sobre tamanho de partículas, potencial zeta, concentração e peso molecular. A Microtrac é pioneira na análise de tamanho de partículas e desenvolve analisadores DLS há 30 anos.

Analisador de tamanho de nanopartículas NANOTRAC WAVE II

Analisador preciso de potencial zeta das partículas
Tecnologia: Espalhamento Dinâmico de Luz (DLS)
Faixa de medição 0.3 nm - 10 µm
Detalhes do produto

Analisador de potencial zeta STABINO ZETA

Medição de tamanho: sim (somente em combinação com o NANOTRAC FLEX)
Intervalo de medição zeta (tamanho): 0.3 nm - 300 µm
Intervalo de medição de pH: 1 a 14
Detalhes do produto

Medição de potencial zeta Introdução

Havendo presença de partículas, gotículas ou coloides presentes num líquido, é comum formar-se uma dupla camada elétrica composta de íons no líquido. Isto ocorre porque normalmente as superfícies das partículas possuem uma carga superficial que atrai esse íons. Se a partícula se mover no líquido, a dupla camada elétrica se move com ele ao longo do assim chamado plano de deslizamento, ou seja, a interface entre a dupla camada elétrica e o líquido circundante. O potencial elétrico nesse plano de deslizamento é o potencial zeta. O potencial zeta é expresso em milivolts e normalmente se situa na faixa entre -200 mV e +200 mV.

Exemplo: Partícula em solução aquosa com dupla camada elétrica de íons.

	Camada	Potencial
1.	Carga superficial (negativa)	Potencial superficial
2.	Camada de Stern	Potencial de Stern
3.	Plano de deslizamento (plano de cisalhamento)	Potencial ζ (potencial zeta)

Efeitos da mudança do potencial zeta

Quando as partículas apresentam um potencial zeta fortemente negativo, também ocorre uma forte interação eletrostática entre as partículas. Isto impede que as partículas se aproximem umas das outras e formem aglomerados.

Segundo a teoria DLVO, se as partículas estiverem próximas entre si, entram em ação forças de van der Waals baseadas em interações dipolo-dipolo. Essas forças têm efeito de atração. Num potencial zeta próximo de zero, o efeito repulsivo da dupla camada elétrica é pequeno e há mais probabilidade de ocorrer coagulação.

O potencial não é uma medida direta da estabilidade de uma dispersão, mas oferece uma boa previsão da estabilidade. Como a análise do potencial zeta é muito mais fácil e de execução mais rápida que uma medição de estabilidade, o potencial zeta é frequentemente utilizado para avaliar a qualidade da dispersão.

Mudanças na composição e na concentração do eletrólito alteram o potencial zeta.

O gráfico a seguir visualiza o efeito em cinco amostras exemplares:
(1) -20,6 mV (2) -16,8 mV (3) -9,9 mV (4) +13,9 mV (5) +15,1 mV

Com o aumento da adição de um polieletrólito positivo, o tamanho das partículas também muda.
(1) vermelho, (2) verde, (3) amarelo, (4) azul, (5) púrpura

Fatores que influenciam o potencial zeta

A medição do potencial zeta baseia-se por um lado nas propriedades das partículas, ou seja, no tipo de material e na condição superficial. Por outro lado, ele depende fortemente do líquido dispersante. Aqui o tipo e a concentração dos eletrólitos (íons dissolvidos) desempenham um papel decisivo.

Muito frequentemente, o potencial zeta é determinado a diferentes valores de pH, observado-se desvios significativos dependendo do material. Em muitos casos, o potencial zeta muda de valores positivos a negativos conforme aumenta o pH. O pH em que o potencial zeta é igual a zero também é chamado de ponto isoelétrico. Aí é muito provável ocorrer floculação ou aglomeração porque nesse caso a dupla camada elétrica é praticamente neutralizada.

Por isso realiza-se muitas vezes a medição do potencial zeta em combinação com titulação sob diferentes valores de pH.

Medição de potencial zeta com um analisador de partículas

Existem vários meios de analisar o potencial zeta. A técnica mais aplicada é a chamada eletroforese Doppler a laser, que também é aplicada nos analisadores de partículasMIcrotrac. Os analisadores Microtrac para medição do potencial zeta operam com tecnologia dedifusão dinâmica de luz (DLS) e adotam a mesma metodologia aplicada para medir nanopartículas.

Os sinais detectores reforçados por laser são detectados em um retrodifusor, tal como na medição de tamanho, e a rápida mudança nos campos elétricos aplicados evita a eletroosmose. Utilizam-se dois detectores, um para determinar a polaridade da carga da partícula (eletrodo) e um para medir a mobilidade das partículas num campo elétrico (detector óptico).

Na célula de amostra, as partículas catiônicas (positivas) são atraídas para o detector óptico e as partículas aniônicas (negativas) para o eletrodo. A análise baseia-se na determinação da mobilidade das partículas carregadas em um campo elétrico alternante.

1. excitation source | 2. Teflon zeta cell | 3. Backplate electrode | 4. optical probe

Portanto, o potencial zeta é determinado por análise do espectro de potência modulado da combinação de movimento browniano e o movimento comandado pelo campo elétrico (velocidade de partícula). O potencial zeta é proporcional à mobilidade. Para converter potencial eletroforético em potencial zeta, é necessário considerar os seguintes parâmetros: constante dielétrica e coeficiente de Henry

Os valores da constante dielétrica estão disponíveis na literatura. O coeficiente de Henry baseia-se na razão entre a espessura da dupla camada elétrica e o tamanho da partícula. Aplicam-se para isso diferentes modelos de aproximação, dependendo do tipo de dispersão. Para sistemas aquosos será a aproximação de Smoluchowski; para sistemas não-polares, a aproximação de Hueckel.

Ambos os modelos ficam armazenados no programa de avaliação de acordo com analisadores de partícuals Microtrac.

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Analisador de potencial zeta preciso de partículas, ideal para caracterizar nanopartículas

NANOTRAC WAVE II

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Medição de potencial zeta - FAQ

O que é potencial zeta?

O potencial zeta é o potencial elétrico no plano de cisalhamento de nanopartículas, gotículas ou coloides. As nanopartículas dispersas em um meio líquido geram uma carga na superfície, a assim chamada camada dupla. Esta é compensada pela adição de contra-íons à carga superficial. Quando uma partícula de move numa solução, os íons movem-se com ela e ocorre uma queda de potencial entre as diferentes camadas. Essa diferença é chamada de potencial zeta.

Como se analisa o potencial zeta?

O potencial zeta é medido indiretamente por meio da mobilidade eletroforética de partículas. Há várias maneiras de analiser o potencial zeta, dos quais o mais usado é a eletroforese Doppler a laser. Durante a medição, as partículas positivas são atraídas ao anodo e as negativas ao catodo, o que determina a mobilidade das partículas carregadas em um campo elétrico alternante. Calcula-se o potencial zeta com base na mobilidade por meio da equação de Henry ou de Smoluchowski.

Por que o potencial zeta é importante?

O potencial zeta pode ser um indicador da estabilidade de uma dispersão ou emulsão. Em geral, quanto maior for a magnitude do potencial, tanto melhor será a estabilidade da dispersão ou emulsão. Para a estabilidade, não importa o sinal (positivo ou negativo) que a dispersão tenha. Todavia, o sinal da dispersão pode ter enorme influência na aplicação da dispersão.

Como o potencial zeta pode ser influenciado ou modificado?

O potencial zeta pode ser influenciado por muitos fatores tais como o valor pH ou a condutividade. Ambos desempenham um papel decisivo sobre a mgnitude e o sinal do potencial zeta. Polieletrólitos podem ter influência similar. Se o sinal mudar, ele passará pelo ponto isoelétrico (pH) ou o ponto zero de carga (polieletrólitos). Nesses pontos, o potencial zeta será de +/-0. Sob alta diluição, este efeito também pode ocorrer.