Zetapotential

Zetapotential

Das Zeta-Potential (auch ζ-Potential) ist das elektrische Potential (auch als Coulomb-Potential bezeichnet) an der Abscherschicht eines bewegten Partikels in einer Suspension. Das elektrische Potential beschreibt die Fähigkeit eines (von einer Ladung hervorgerufenen) Feldes, Kraft auf andere Ladungen auszuüben.

Ursache

Befinden sich geladene Partikel in Suspension, wird deren Potential durch Anlagerung von Ionen im Suspensionsmedium kompensiert. Auf der Partikeloberfläche lagern sich fest gebundene Ionen in der sogenannten Helmholtz-Schicht an. Weitere Ionen lagern sich eher locker gebunden in einer diffusen, d. h. ungeordneten, Schicht an. Damit erscheint das Partikel aus großer Entfernung elektrisch neutral, weil alle Partikelladungen durch Ionen des Suspensionsmediums kompensiert werden.

Bewegt sich ein Partikel, wird durch Reibung ein Teil der locker gebundenen diffusen Schicht abgeschert und das Partikel erscheint nicht mehr elektrisch neutral, sondern besitzt wieder ein Potential. Dieses Potential an der Abschergrenze wird als Zeta-Potential bezeichnet. Damit ist es bei gleichem Medium eine relative Messgröße für das Oberflächenpotential und somit für die Ladung des Partikels. Gemessen werden kann das Zeta-Potential, indem das geladene Partikel durch ein angelegtes elektrisches Feld bewegt wird. Die resultierende Geschwindigkeit ist dann ein Maß für das Zeta-Potential.

Die Differenz des elektrischen Potentials an zwei Orten ist die elektrische Spannung.

 U_e=\frac{2 \varepsilon \zeta f(ka)}{3 \eta }

Ue sei die elektrophoretische Mobilität, \varepsilon die Dielektrizitätskonstante der Probe, ζ das Zeta-Potential, f(ka) die Henry-Funktion (Huckel und Smoluchowski-Näherung), und η sei die dynamische Viskosität der Flüssigkeit.

Zusammenhänge

Im Zusammenhang mit dem Zeta-Potential wird das Oberflächenpotential ψ0 oft als Nernst-Potential bezeichnet und nicht wie sonst üblich als Gouy-Chapman-Potential.

  • Ausbildung elektrischer Ladungen an Grenzflächen kann auch durch Reibung oder thermische Bewegung erfolgen
  • Positiv geladene Ionen (Gegenionen) werden angezogen (äußere Helmholtz-Schicht) und es entstehen elektrische Doppelschichten
  • Weitere Ionen weisen eine lockere Anordnung auf, die in die flüssige Phase hineinreicht (diffuse Schicht). Durch Molekular- oder Wärmebewegung liegt eine diffuse Verteilung positiver und negativer Ionen vor, wobei sich Ionen gleichsinniger Ladung gegenseitig abstoßen. Die Gesamtladung ist hierbei ausgeglichen.
  • Die bei Bewegung der Partikel in der Flüssigkeit auftretenden Scherkräfte beeinflussen die fest an der Oberfläche gebundene Ionenschicht nicht (Scherebene). Da die elektrostatische Anziehung zwischen der geladenen Oberfläche und der diffusen Schicht mit zunehmender Distanz abnimmt, verringert sich die Konzentration der zunächst noch überwiegend vorhandenen Gegenionen mit der Entfernung, und schließlich liegen in der Neutralzone negative und positive Ionen gleichmäßig vor.
  • Wahre Ladung der Teilchen (Nernst-Potential) ist gekennzeichnet durch die Potentialdifferenz zwischen Teilchenoberfläche und Neutralzone und daher experimentell nicht bestimmbar.
  • Elektrokinetisches Potential = Zeta-Potential (ζ): Potentialdifferenz der diffusen Schicht; charakterisiert Abstoßungsenergie zwischen den Teilchen (abhängig vom Produkt aus Entfernung und dem Reziproken des effektiven Radius der elektrischen Doppelschicht)
  • Erhöhung des Zeta-Potentials bewirkt eine Verstärkung der interpartikulären Abstoßungskräfte, so dass Aggregationen verhindert oder aber verringert werden.

Wikimedia Foundation.

Игры ⚽ Поможем решить контрольную работу

Schlagen Sie auch in anderen Wörterbüchern nach:

  • zetapotential — /zitəpəˈtɛnʃəl/ (say zeetuhpuh tenshuhl) noun the potential across the interface of all solids and liquids (specifically, the potential across the diffuse layer of ions surrounding a charged colloidal particle) largely responsible for colloidal… …  

  • Phasengrenze — Als Grenzfläche oder Phasengrenze bezeichnet man die Fläche zwischen zwei Phasen, wie z. B. die Fläche zwischen zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten wie Öl und Wasser. Im engeren Sinn werden die Flächen zwischen flüssigen und festen, flüssigen und …   Deutsch Wikipedia

  • Phasengrenzfläche — Als Grenzfläche oder Phasengrenze bezeichnet man die Fläche zwischen zwei Phasen, wie z. B. die Fläche zwischen zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten wie Öl und Wasser. Im engeren Sinn werden die Flächen zwischen flüssigen und festen, flüssigen und …   Deutsch Wikipedia

  • Elektrofiltration — Die Elektrofiltration ist eine Methode, in der die Membranfiltration mit der Elektrophorese in einem Dead End Prozess kombiniert wird. Die Elektrofiltration hat sich als geeignetes Verfahren zur Konzentrierung und Fraktionierung von Biopolymeren… …   Deutsch Wikipedia

  • Grenzfläche — Als Grenzfläche oder Phasengrenze wird in der Physik und Materialwissenschaft die Fläche zwischen zwei Phasen bezeichnet, beispielsweise die Fläche zwischen zwei nicht mischbaren Flüssigkeiten wie Öl und Wasser. Als Grenzflächen im engeren Sinn… …   Deutsch Wikipedia

  • Zeta — Aussprache antik [zd / dz] modern [z] Entsprechungen lateinisch Z kyrillisch …   Deutsch Wikipedia

  • Zeta (Begriffsklärung) — Zeta oder ZETA steht für: Zeta (Majuskel Ζ, Minuskel ζ), der 6. Buchstabe des griechischen Alphabets Zeta (Fluss), Fluss in Montenegro Zeta (Südosteuropa), früheres Fürstentum auf dem Gebiet des heutigen Montenegro Zeta (Automobil), Euro Van des… …   Deutsch Wikipedia

  • Ζ — Zeta Aussprache antik [zd / dz] modern [z] Entsprechungen lateinisch Z …   Deutsch Wikipedia

  • electrokinetic potential — /əˌlɛktroʊkənɛtɪk pəˈtɛnʃəl/ (say uh.lektrohkuhnetik puh tenshuhl), /i / (say ee ), / kaɪ / (say kuy ) noun → zetapotential …  

Share the article and excerpts

Direct link
Do a right-click on the link above
and select “Copy Link”