Чтобы исследовать дзета-потенциал, мы должны сначала понять, что такое «скользящая поверхность». Поверхность скольжения – это «двойной электрический слой», который образуется на поверхности любого объекта, когда он подвергается воздействию жидкости. Этот двойной слой состоит из одного слоя зарядов, которые прикрепляются к поверхности объекта в результате химических взаимодействий, и второго слоя противоположных зарядов, которые притягиваются к первому слою.
Из-за притяжения между этими двумя слоями противоположных «ионов» или зарядов создается электрический потенциал, и это дзета-потенциал. Дзета-потенциал возникает в двойных слоях на поверхности частиц, взвешенных в коллоидах.
Профессор Хироюки Охшима из Токийского университета наук на протяжении всей жизни теоретически исследовал электрокинетические явления, такие как движение коллоидных частиц в электрическом поле и электростатические взаимодействия между коллоидными частицами. Недавно он резюмировал некоторые из основных результатов в своей области в обзоре, опубликованном в журнале Advances in Colloid and Interface Science. Он утверждает важность дзета-потенциала в химии коллоидной поверхности.
По его словам, «стабильность дисперсии коллоидных частиц, которая является одним из наиболее важных вопросов в химии поверхности коллоидов, во многом зависит от дзета-потенциала частиц."
Дзета-потенциал рассчитывается на основе электрофоретической подвижности частиц. До сих пор при вычислении дзета-потенциала применялось граничное условие прилипания жидкости, которое предполагает, что жидкость будет иметь нулевую скорость относительно границы. Однако, хотя это условие применимо к частицам с гидрофильной («водоотталкивающей») поверхностью, оно не может применяться к частицам с гидрофобной («водоотталкивающей») поверхностью.
В этом случае применяется граничное условие Навье, учитывающее относительную скорость жидкости.
В граничном условии Навье эффект гидродинамического скольжения характеризуется длиной скольжения. Когда поверхность гидрофильна, длина проскальзывания считается равной нулю, и она постепенно увеличивается с увеличением гидрофобности поверхности, где молекулы поверхности частицы слабо взаимодействуют с молекулами в окружающей фазе, так что происходит проскальзывание жидкости.
Соответственно, бесконечно большая длина скольжения теоретически соответствует полностью гидрофобной поверхности. Исходя из этой информации, теоретические расчеты показывают, что электрофоретическая подвижность и седиментационный потенциал возрастают с увеличением длины проскальзывания.
По словам профессора Охшимы, более интересно то, что если мы примем возможность наличия скользящей поверхности на сферической твердой коллоидной частице, мы можем наблюдать, что электрокинетические свойства этой твердой частицы будут гидродинамически аналогичны свойствам жидкости. уронить.
Эти результаты подчеркивают важность пересмотра того, как изменяются электрокинетические свойства гидрофильных и гидрофобных поверхностей, и демонстрируют, как они влияют на динамику коллоидных суспензий. Профессор Охима заключает: «Мы построили общую теорию, описывающую различные электрокинетические явления частиц со скользящей поверхностью. Применяя эту теорию, мы могли бы ожидать более точной оценки дзета-потенциала и стабильности дисперсии коллоидных частиц в будущем."