Was ist das Zeta-Potential?

Das Zeta-Potential (ζ) ist ein wichtiger Parameter für das Verständnis der systemischen Stabilität/Instabilität in kolloidalen Dispersionen. Sie bezieht sich im Wesentlichen auf die potentielle Ladungsdifferenz, die zwischen der Oberfläche der dispergierten Partikel in einem leitfähigen Medium und dem Dispersionsmittel selbst besteht. Das Zeta-Potential wird bestimmt, indem ein elektrisches Feld angelegt und die elektro-kinetische Mobilität der dispergierten Partikel gemessen wird. Diese Technik ist auch als Elektrophorese bekannt.

Elektrophoretische Messungen kolloidaler Dispersionen können Einblicke in die Stabilität heterogener Gemische gewähren, sowohl für kurz- und langfristige Entwicklungen aber auch als Reaktion auf verschiedene destabilisierende Phänomene. Diese Messungen haben sich als zentrales Element in der Formulierungstechnik erwiesen, die für zahlreiche Branchen wichtig ist, von der Herstellung von Lebensmitteln und Getränken bis hin zu Pharmazeutika.

In diesem Blog-Beitrag möchten wir versuchen häufig gestellte Fragen zu Zeta-Potentialmessungen zu beantworten.

Was bedeutet Zeta-Potential?

Wenn ein Partikel in einer flüssigen Umgebung (z.B. Wasser) dispergiert ist, werden Ionen aus der umgebenden Flüssigkeit von der Oberflächenladung des Partikels angezogen. Eine feste Ionenschicht mit entgegengesetzter Ladung zur Partikeloberfläche umgibt die Partikel. Diese Anordnung wird als Stern-Schicht bezeichnet. Die Stern-Schicht hat ein elektrisches Potential, das als Stern-Potential bezeichnet wird und für das Verständnis des Zeta-Potentials von grundlegender Bedeutung ist.

Zusätzliche Ionen aus der flüssigen Umgebung werden von der Sternschicht angezogen und bilden eine weitere, lose gebundene Schicht mit einer entgegengesetzten Ladung zum Sternpotential. Das Zeta-Potential ist als das elektrische Potential an dieser Ionenschicht definiert. Es ist eine zentrale Eigenschaft der jeweiligen Dispersion und liefert ein Maß für die Anziehung oder Abstoßung zwischen dispergierten Partikeln.

Wie messen Sie das Zeta-Potential?

Elektrophoretische Lichtstreuung ist eine der häufigsten Methoden zur Messung des Zeta-Potentials von kolloidalen Systemen. Dabei befindet sich das kolloidale System zwischen zwei Elektroden in einer optisch transparenten Zelle. Wenn ein elektrisches Feld angelegt wird, wandern geladene Teilchen durch Elektrophorese in Richtung der entgegengesetzt geladenen Elektrode. Die elektrophoretische Mobilität des Kolloids wird bestimmt und dann verwendet, um das Zeta-Potential in Millivolt (mV) zu berechnen.

Warum Zeta-Potentiale messen?

Das Zeta-Potential ermöglicht Einblicke in die elektrostatische Anziehung und Abstoßung von Partikeln in Suspensionen, die für die Vorhersage der Stabilität oder der Instabilität der jeweiligen Suspension von entscheidender Bedeutung sind – qualitativ als Koagulation oder Flockung zu beobachten. Kolloide mit einem Zeta-Potential nahe 0 mV neigen typischerweise zur Ausflockung und anschließender Trennung diskreter Phasen in der Formulierung. Umgekehrt ergeben größere Zeta-Potentialwerte typischerweise eine höhere Stabilität, unabhängig davon, ob der Wert positiv oder negativ ist.

Das Verständnis des Zeta-Potentials jedes Kolloids ist in zahlreichen Phasen der Produktentwicklung von der Vorformulierung bis zur Prüfung des Endprodukts von entscheidender Bedeutung.

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