Elektrokinetik fenomena

Pergerakan muatan partikel koloid dalam medan listrik disebut elektroforesis. Ketika permukaan padat dikenakan adalah tetap, medan listrik menyebabkan pergerakan cairan yang disebut elektroosmotik. Memaksa cairan melalui kapiler menginduksi perbedaan potensi listrik yang disebut Streaming potensial. Memaksa gerakan partikel padat yang bermuatan dalam cairan, misalnya, karena gravitasi menyebabkan perbedaan potensi listrik, potensi sedimentasi.

Kecepatan dalam elektroforesis dan perbedaan tekanan antara dua ujung Capilary di elektroosmotik sebanding dengan kekuatan medan listrik. Potensial streaming sebanding dengan tekanan diterapkan. Potensi sedimentasi sebanding dengan kecepatan partikel. Fenomena elektrokinetik sering menyertai satu sama lain, misalnya, elektroforesis selalu disertai dengan elektroosmotik karena muatan listrik dari dinding sel elektroforesis.

Bidang geser adalah permukaan imajiner yang memisahkan lapisan tipis cairan terikat pada permukaan padat. Potensi listrik pada bidang geser disebut potensial zeta . Pada bagian pertama , pendekatan kasar , mobilitas elektroforesis ( rasio kecepatan partikel) , yang disebabkan perbedaan tekanan di elektroosmotik , streaming potensial dan sedimentasi potensial sebanding dengan potensial zeta . Stabilitas koloid hidrofobik tergantung pada potensial zeta ,ketika nilai absolut dari potensial zeta adalah di atas 50 mV dispersi sangat stabil karena tolakan elektrostatik bersamaan dan ketika potensial zeta dekat dengan nol koagulasi ( pembentukan kumpulan besar partikel ) sangat cepat dan ini menyebabkan sedimentasi yang cepat . Bahkan ketika kepadatan muatan permukaan sangat tinggi tetapi potensial zeta rendah, koloid tidak stabil . Juga kecepatan heterocoagulation ( koagulasi partikel yang berbeda ) tergantung pada potentensal zeta dari kedua jenis partikel . Oleh karena itu, potensial zeta merupakan parameter penting karakteristik dispersi koloid .

Di masa lalu, elektroosmotik adalah metode yang paling populer untuk menentukan potensial zeta. Marian Smoluchowski adalah orang pertama yang benar mendapatkan sebuah persamaan untuk menghitung potensi zeta dari mobilitas elektrokinetik:

di mana mu adalah mobilitas elektroforesis, epsilon adalah permitivitas listrik cairan dan eta adalah viskositas. Di sini kita menggunakan sistem SI, dalam literatur lama satuan CGS digunakan dan semua persamaan yang berkaitan dengan listrik memiliki bentuk yang berbeda.

Persamaan Smoluchowski masih sangat populer. Dalam pendekatan yang sederhana ini, kekuatan penggerak elektrostatik ditentang gaya gesekan dan efek lain yang diabaikan. Hanya ketika potensi zeta tidak terlalu tinggi dan untuk partikel koloid besar dan kekuatan ion tinggi persamaan ini memberikan hasil yang baik. Untuk nilai-nilai potensi zeta dengan makna praktis (zeta <120 mV) kesalahan diabaikan ketika kappa * a> 100, di mana sebuah jari-jari partikel dan Debye parameter kappa didefinisikan sebagai:

di mana F adalah konstanta Faraday, ci adalah konsentrasi ion-i (dalam mol/m3) dan z adalah valensi ion , R adalah konstanta gas dan T adalah temperatur absolut. Kappa timbal balik sering disebut sebagai ketebalan lapisan ganda listrik sehingga persamaan Smoluchowski berlaku untuk lapisan tipis ganda (dibandingkan dengan jari-jari partikel). Sayangnya,  banyak koloid penting  kappa * a <100 dan persamaan Smoluchowski dapat menyebabkan kesalahan serius.