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ゼータ電位評価

【ゼータ電位】

  • ゼータ電位とは何か?

液体中に分散している粒子の表面は、プラスまたはマイナスに帯電しています。液中に分散した粒子表面には、粒子の電荷と反対のイオン(カウンターイオン)が集まり、拡散電気二重層を形成します。カウンターイオンの存在により粒子の表面電位を直接測れません。そのため粒子が動くときに一緒に付いてくる液体の面(すべり面)の電位を計測します。これをゼータ電位と呼びます。

ゼータ電位図1

  • ゼータ電位と分散評価

プラスとプラスは反発し、マイナスとマイナスもまた反発します。粒子がプラスまたはマイナスに帯電していると、電気的反発により粒子同士がくっつくこと(凝集)を起こりにくくします。そのため、微粒子の分散性を良くしたり、分散安定性の指標のひとつとしてゼータ電位が役立ちます。

ゼータ電位図2

分散安定性の異なるふたつの試料のゼータ電位を測定し、分散安定の良いほうの試料がゼータ電位の絶対値が高い場合、その系はゼータ電位によって安定が支配されているかもしれません。残念ながらゼータ電位と安定性が一致しないこともあります。これは、分散安定性には様々な要因が関わっているためです。

→分散安定性評価ページ

 

分散安定性を良くするために粒子の表面にイオン性の分散剤を吸着させることがあります。加える分散剤の最適量の評価にもまたゼータ電位が役立ちます。

ゼータ電位はpHに大きく影響を受けます。ゼータ電位がゼロとなるpH(等電点)を知ることで分散しやすい、または凝集しやすいpHを確認することができます。

 

  • ゼータ電位評価装置

ゼータ電位の測定方法には多くの方法があり、試料の形状(粒子の大きさ)や濃度、分散溶媒(水系・非水系)によって最適な測定方法が変わってきます。

 

ゼータ電位の測定方法は、帯電した粒子に外部から電圧を印加し、粒子の泳動方向と泳動速度から測定する電気泳動法が一般的です。泳動する粒子の動きが測定できるように希釈する必要がありますが、個々の粒子の動きを観測することができるので、ゼータ電位の分布が測定可能です。

→電気泳動法による評価ページ

 

また、電気泳動できない大きな粒子(50μm以上)や、繊維、板、フィルターなどのゼータ電位測定には流動電位法が用いられます。

→流動電位法による評価ページ(CAS含む)

 

分散系を希釈せず、原液のまま高濃度状態でゼータ電位を測定したい場合、超音波方式がお勧めです。従来の電気泳動法とは異なって、サンプルに超音波を照射した時、粒子と溶媒の密度差に起因して発生するコロイド振動電流(Colloid vibration current, CVI)を測定します。

→コロイド振動電流法による評価ページ