Introduction au principe et aux méthodes de mesure du potentiel zêta

Couche double électrique

La détermination finale de la charge à la surface des particules est influencée par la distribution des ions de contact entourant les particules, en raison d’une augmentation de la densité des ions contre (portant une charge opposée à celle des particules proches de la surface). Ainsi, la couche double électrique est répartie autour de chaque particule.

Potentiel zêta

Il y a deux couches liquides autour des particules: une région interne (couche de Stern: couche électronique) où les ions sont fortement liés et une région externe (diffuse) plus faiblement liée. La région externe est une frontière théorique où les ions et les particules existent de manière stable. Par exemple, si une particule se déplace (lorsqu’elle est influencée par la gravité), les ions se déplacent à l’intérieur de la frontière. Les ions à l’extérieur de la frontière existent comme un grand dispersant. Le potentiel de cette frontière (la contrainte de cisaillement hydrodynamique de la surface) est appelé potentiel zêta. (figure 7).

• pH

Dans une solution aqueuse, le pH de l’échantillon est le facteur le plus important influençant le potentiel zêta. Supposons qu’il y ait des particules chargées négativement dans la suspension.
L’ajout d’alcalins à la suspension rendra les particules progressivement plus fortement chargées négativement. Lorsque des acides sont ajoutés à la suspension, la charge atteindra un point de neutralité. Continuer à ajouter des acides entraînera une charge positive.

Dans ce cas, la courbe de potentiel zêta en fonction du pH présentera une valeur positive à faible pH et une valeur négative à pH élevé. Le point où le potentiel devient nul en fonction du pH est appelé point isoélectrique, et il est crucial pour comprendre les particules. Sans stabilité minimale, les systèmes colloïdaux doivent généralement rester au-dessus du point isoélectrique.

• Conductivité

L’épaisseur de la couche double (κ-1) est déterminée par la concentration ionique de la solution, et elle peut être calculée en fonction de la force ionique dans la solution. Une grande force ionique peut comprimer davantage la couche double. Les ions influencent également l’épaisseur de la couche double.
Les ions trivalents comme Al3+ forment une couche double plus compacte que ceux avec un ion monovalent comme Na+.

Les ions inorganiques peuvent affecter la charge de surface de deux manières: i) les ions non spécifiques n’affectent pas le point isoélectrique, ii) les ions spécifiques adsorbés se lient spécifiquement et peuvent inverser la polarité. Une adsorption ionique spécifique sur la surface des particules (même à faible concentration) influencera considérablement le potentiel zêta des dispersions de particules. Dans certains cas, l’adsorption ionique spécifique peut entraîner l’inversion de la charge.