ゼータ電位の原理と測定方法の紹介

電気的二重層

粒子表面での最終電荷の決定はカウンターイオン（粒子表面に近接し、反対の電荷を持つイオン）の密度増加による周囲接触領域イオンの分布に影響を与えます。このようにして電気的二重層は各粒子周囲に分布します。

ゼータ電位

粒子周囲に存在する液相層は、イオンが強い境界を形成する内側の領域（Stern層：電荷層）と、より弱く結合された外側の領域（ディフューズ層）で構成されています。外側の領域は、イオンと粒子が安定して存在する理論的な境界です。例えば、粒子が動く（重力の影響を受ける場合）、イオンは境界内で動きます。境界の外にあるイオンは巨大な分散剤として存在します。この境界のポテンシャル（表面の流体力学的な剪断応力）がゼータ電位です。(図7参照)

• pH

水溶液では、サンプルのpHがゼータ電位に最も重要な要因として作用します。サスペンション内の負電荷を持つ粒子があると仮定してみましょう。
アルカリをサスペンションに添加すると、粒子はますます強い負電荷を持つようになります。サスペンションに酸を添加すると、電荷は中性に達し、その後酸をさらに添加すると正電荷を持つことになります。

この場合、pHに対するゼータ電位曲線は低pHでは正の値を、そして高pHでは負の値を示すことになるでしょう。そして、pHによるゼータ電位を示す際、電位値が0になる場合を等電点と呼び、粒子を理解する上での重要な値です。一般的に、コロイドシステムでは等電点より高い必要があります、少なくとも安定性を維持するために。

• 電導度

二重層の厚さ(κ-1)は溶液内イオン濃度により決まり、溶液内のイオンの強さに基づいて計算できます。イオンの強さが大きければ、より圧縮された二重層を形成することができます。イオンはまた二重層の厚さに影響を与えます。
Al3+のようにアルミニウム3価のイオンは、Na+のように1価のイオンを持つ場合と比較して、より厚い二重層を形成します。

無機イオンは、どちらの方法でも表面電荷に影響を受けることがあります。i)等位点に影響を与えないイオン吸着が現れない場合 ii)等位点に影響を与える特定イオンで吸着が発生する場合です。
粒子表面でのイオン特定吸着は（たとえ低濃度の場合でも）粒子分散のゼータ電位に大きな影響を及ぼします。場合によっては特定イオン吸着により電荷の逆転が発生することもあります。