O que é o potencial zeta?

Quase todos os materiais macroscópicos ou particulados em contato com um líquido adquirem uma carga elétrica em sua superfície. Essa carga pode aparecer de várias maneiras - a dissociação de grupos ionogênicos na superfície da partícula e a adsorção diferencial de íons da solução na superfície da partícula. A carga líquida na superfície da partícula afeta a distribuição de íons na sua vizinhança, aumentando a concentração de contraíons junto à superfície. Assim, forma-se uma dupla camada elétrica na interface da partícula com o líquido.

Essa dupla camada divide-se em duas regiões: uma região interna que inclui íons fortemente ligados à superfície e uma região exterior onde a distribuição dos íons é determinada pelo equilíbrio entre forças eletrostáticas e movimento térmico. Dessa forma, o potencial nessa região decai com o aumento da distância da superfície até que, a uma distância suficientemente grande, atinge o potencial da solução. Esse potencial é convencionado como potencial zero.

Em um campo elétrico, como em microeletroforese, cada partícula e os íons mais fortemente ligados à mesma se movem como uma unidade, e o potencial no plano de cisalhamento entre essa unidade e o meio circundante é chamada potencial zeta.

Quando uma camada de macromoléculas é adsorvida na superfície da partícula, ela move o plano de cisalhamento para longe da superfície e altera o potencial zeta.

Dessa forma, o potencial zeta é função da carga superficial da partícula, de qualquer camada adsorvida na interface com o meio e da natureza e composição do meio que a circunda.

Esse potencial pode ser determinado experimentalmente e, como ele reflete a carga efetiva nas partículas, ele se correlaciona com a repulsão eletrostática entre elas e com a estabilidade da suspensão.

Quando o potencial zeta é importante?

O potencial zeta é um indicador útil dessa carga e pode ser usado para prever e controlar a estabilidade de suspensões ou emulsões coloidais.

Quanto maior o potencial zeta mais provável que a suspensão seja estável pois as partículas carregadas se repelem umas às outras e essa força supera a tendência natural à agregação.

Potencial zeta |ζ| em mV	Estabilidade da suspensão
0 a 10	coagulação ou floculação
10 a 30	pouca estabilidade
30 a 40	estabilidade moderada
40 a 60	boa estabilidade
> 60	excelente estabilidade

Essa é uma regra geral. Há exceções.

A medida do potencial zeta é com frequência a chave para compreender processos de dispersão e agregação em aplicações tão diversas quanto purificação de água, cerâmicas ou a formulação de tintas, fármacos e cosméticos.

Estabilidade Coloidal

• Sólidos têm energia livre mais baixa do que coloides e são estáveis enquanto que os coloides existem em um estado meta-estavel - eles estão constantemente sob a influência de forças atrativas.
• Forças repulsivas evitam a sua agregação.
• Na maioria dos líquidos polares essas forças são provenientes das cargas das partículas.
• Mudanças na energia livre podem provocar instabilidade do estado.
• A estabilidade pode ser ajustada e medida.
• O potential zeta é uma medida da estabilidade de uma dispersão.
• Potencial zeta mais elevado implica dispersão mais estavel.
• Valores baixos podem indicar instabilidade coloidal que pode levar à agregação.
• Contraíons se acumulam junto à superfície da partícula.
• Devido à difusão, os contraíons e co-íons eventualmente atingem o equilíbrio.
• No plano de cisalhamento, a diferença de potencial é definida como o potencial zeta.
• O potencial zeta depende da química da superfície, não da química volumetrica.

Ponto Isoelétrico

O potencial zeta muda com:

• Concentração de sais
• Concentração de íons que determinam o potencial, por exemplo, pH
• Concentração de surfactantes

A concentração do íon determinante do potencial na qual o potencial zeta é zero é definida como o ponto isoelétrico (PIE; IEP em inglês).

O ponto isoelétrico é uma medida muito importante e relaciona-se fortemente com a estabilidade.

Como medir o potencial zeta?

Não dispomos de pontas de prova infinitamente pequenas, nem teríamos como conectar essas pontas de prova à superfície de nossa nanopartícula em suspensão. Dessa forma, temos de usar alguma técnica indireta. A técnica mais usada é a mobilidade eletroforética.

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