Medición del potencial zeta

El análisis del potencial zeta puede llevarse a cabo mediante instrumentos Microtrac que funcionan sobre la base de la dispersión dinámica de la luz (DLS). Esta familia de productos consta de analizadores que proporcionan información sobre el tamaño de las partículas, el potencial zeta, la concentración y el peso molecular en un único sistema. Microtrac es pionera en el análisis del tamaño de las partículas y lleva más de 30 años desarrollando analizadores DLS.

Analizador de tamaño de nanopartículas NANOTRAC WAVE II

Analizador de potencial zeta de tamaño de partícula preciso
Tecnología: Dispersión de luz dinámica (DLS)
Rango de medición 0.3 nm - 10 µm
información del producto

Analizador de potencial zeta STABINO ZETA

Medición del tamaño: yes (only in combination with NANOTRAC FLEX)
Rango de medición Zeta (tamaño): 0.3 nm - 300 µm
Rango de medición del pH: 1 to 14
información del producto

Medición del potencial zeta Introducción

Cuando hay partículas, gotas o coloides en un líquido, suele formarse una doble capa eléctrica formada por iones en el líquido. Esto ocurre porque las superficies de las partículas suelen tener una carga superficial que atrae a estos iones. Si la partícula se mueve en el líquido, la doble capa eléctrica se mueve con ella, a lo largo del llamado plano de deslizamiento, es decir, la interfaz de la doble capa eléctrica con el líquido circundante. El potencial eléctrico en este plano de deslizamiento es el potencial zeta. El potencial zeta se especifica en milivoltios y suele estar en el rango entre -200 mV y + 200 mV.

Ejemplo: Partícula en solución acuosa con doble capa eléctrica de iones

	Capa	Potencial
1.	Carga superficial (negativa)	Potencial de superficie
2.	Capa de la popa	Potencial de popa
3.	Plano de deslizamiento (plano de cizallamiento)	Potencial ζ (potencial zeta)

Efectos del cambio de potencial zeta

Cuando las partículas tienen un potencial zeta fuertemente positivo o fuertemente negativo, existe también una interacción electrostática fuertemente repulsiva entre las partículas. Esto impide que las partículas se acerquen entre sí y formen aglomerados.

Según la teoría DLVO, cuando las partículas están cerca unas de otras, entran en acción las fuerzas de Van der Waals, que se basan en interacciones dipolo-dipolo. Estas fuerzas tienen un efecto de atracción. A un potencial zeta cercano a cero, el efecto repulsivo de la doble capa eléctrica es pequeño, y es más probable que se produzca la coagulación.

El potencial zeta no es una medida directa de la estabilidad de una dispersión, pero proporciona una buena predicción de la estabilidad. Dado que el análisis del potencial zeta es mucho más fácil y rápido de realizar que una medición de la estabilidad, el potencial zeta se utiliza a menudo para evaluar la calidad de la dispersión.

El cambio de la composición y la concentración del electrolito conduce a un cambio del potencial zeta.

El siguiente gráfico visualiza el efecto con cinco muestras de ejemplo:
(1) -20,6 mV (2) -16,8 mV (3) -9,9 mV (4) +13,9 mV (5) +15,1 mV

Con la adición creciente de un polielectrolito positivo, el tamaño de las partículas de la muestra también cambia:
(1) rojo, (2) verde, (3) amarillo, (4) azul, (5) morado

Factores que influyen en el potencial zeta

La medición del potencial zeta se basa, por un lado, en las propiedades de las partículas, es decir, el tipo de material y el estado de la superficie. Por otro lado, depende en gran medida del líquido de dispersión. Aquí, el tipo y la concentración de los electrolitos (iones disueltos) juegan un papel decisivo.

Muy a menudo, el potencial zeta se determina a diferentes valores de pH, y se observa un cambio significativo en función del material. En muchos casos, el potencial zeta cambia de valores positivos a negativos a medida que aumenta el pH. El pH en el que el potencial zeta es cero también se denomina punto isoeléctrico. Aquí, es muy probable que se produzca floculación o aglomeración porque la doble capa eléctrica está prácticamente neutralizada aquí.

Por lo tanto, la medición del potencial zeta se realiza a menudo en combinación con la valoración a diferentes valores de pH.

Medición del potencial zeta con un analizador de partículas

Hay varias formas de analizar el potencial zeta. La técnica más extendida es la llamada Electroforesis Doppler Láser, que también se utiliza en los analizadores de partículas Microtrac particle analyzers. Los analizadores Microtrac para la medición del potencial zeta funcionan con la tecnología Dynamic Light Scattering (DLS) y utilizan la misma metodología de espectro de potencia que se aplica para medir las nanopartículas.

Las señales de detección potenciadas por láser se detectan en retrodispersión, como en la medición del tamaño, y el rápido cambio de los campos eléctricos aplicados evita la electroósmosis. Se utilizan dos sondas, una para determinar la polaridad de la carga de las partículas (electrodo) y otra para medir la movilidad de las partículas en un campo eléctrico (sonda óptica).

En la celda de la muestra, las partículas catiónicas (positivas) son atraídas hacia la sonda óptica y las aniónicas (negativas) hacia el electrodo. El análisis se basa en la determinación de la movilidad de las partículas cargadas en un campo eléctrico alterno.

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

El potencial zeta se determina, pues, mediante el análisis del espectro de potencia modulado del movimiento browniano combinado con el movimiento impulsado por el campo eléctrico (velocidad de las partículas). El potencial zeta es proporcional a la movilidad. Para convertir la movilidad electroforética en potencial zeta, se deben considerar los siguientes parámetros Constante dieléctrica y coeficiente de Henry.

Para la constante dieléctrica se dispone de valores en la literatura. El coeficiente de Henry se basa en la relación entre el espesor de la doble capa eléctrica y el tamaño de la partícula. Se utilizan diferentes modelos o aproximaciones para ello, dependiendo del tipo de dispersión. Para los sistemas acuosos sería la aproximación de Smoluchowski, para los sistemas no polares la aproximación de Hueckel.

Ambos modelos están almacenados en el programa de evaluación de según Analizadores de tamaño de partículas Microtrac.

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Medición del potencial zeta - FAQ

¿Qué es el potencial zeta?

El potencial Zeta es el potencial eléctrico en el plano de corte de nanopartículas, gotitas o coloides. Las nanopartículas dispersas en un medio líquido forman una carga en la superficie, la denominada doble capa. Esto se compensa con la adición de contraiones a la carga superficial. Si una partícula se mueve en solución, los iones se mueven con ella y se produce una caída de potencial entre las diferentes capas. Esta diferencia se llama potencial zeta.

¿Cómo se analiza el potencial zeta?

El potencial zeta se mide indirectamente a través de la movilidad electroforética de las partículas. Hay varias formas de analizar el potencial zeta, sobre todo se utiliza la electroforesis láser Doppler. Durante una medición, las partículas positivas son atraídas hacia el ánodo y las negativas hacia el cátodo, lo que determina la movilidad de las partículas cargadas en un campo eléctrico alterno. El potencial zeta se calcula a partir de la movilidad mediante la ecuación de Henry o Smoluchowski.

¿Por qué es importante el potencial zeta?

El potencial zeta puede ser un indicador de la estabilidad de una dispersión o emulsión. En general, cuanto mayor sea la magnitud del potencial, mejor será la estabilidad de la dispersión o emulsión. Para la estabilidad no importa el signo (positivo o negativo) que tenga la dispersión. Sin embargo, el signo de la dispersión puede tener un gran impacto en la aplicación de la dispersión;

¿Cómo se puede influir o cambiar el potencial zeta?

El potencial zeta puede ser influenciado por muchos factores como el valor del pH o la conductividad. Ambos juegan un papel clave en la magnitud y el signo del potencial zeta. Los polielectrolitos pueden tener una influencia similar. Si el signo cambia, pasará el punto isoeléctrico (pH) o el punto cero de carga (Polielectrolitos). En estos puntos el potencial zeta es ±0. Una fuerte dilución también puede producir este efecto.