CASES
ゼータ電位測定
試験概要
ゼータ電位とは
溶液中の微粒子はプラスまたはマイナスに帯電していることが多く、その場合、電気的に中性を保とうと逆電荷のイオンを表面に引き寄せます。(Fig.1はマイナスの場合の解説です。)
その結果、微粒子表面に電気二重層が形成されますが、この電気二重層により微粒子間に反発力が生じるので、表面から遠ざかると逆電荷イオン濃度は低下していきます。一方、微粒子と同荷電イオンは逆の分布となり微粒子から充分に離れた領域では、荷電が相殺され電気的中性が保たれています。
微粒子表面に最も強くイオンが吸着している部分：固定層
表面電荷がイオンに影響を及ぼす限界部分：滑り面→この面における電位がゼータ電位
Fig.1 ゼータ電位解説図 (マイナス粒子の場合)
微粒子の場合、ゼータ電位の絶対値が増加すれば、粒子間の反発力が強くなり粒子の安定性は高くなり、ゼロに近くなると、粒子は凝集しやすくなるので、ゼータ電位は分散された粒子の分散安定性の指標として用いられています。
Fig.2 ゼータ電位の大きさと安定性について
ゼータ電位は環境因子 (液温、pH、添加剤、界面活性剤等)により大きく変化するため、目的とする条件下で微粒子がどのような状態にあるかを推察する上でも重要な指標となります。
最近は、微粒子を素材として使用することが多くなってきましたので、機能性向上のため、ゼータ電位の測定が鍵となります。
Fig.3 ゼータ電位とpHの関係
測定方法
- 帯電粒子が分散しているところに、外部から電場をかけ、粒子を電気泳動泳動させる
- 電気泳動している粒子にレーザー光を照射し、粒子からの散乱光を測定する
- 散乱光はドップラー効果により数は数シフトするのでシフト量を算出する
- シフト量＝電気泳動速度＝粒子の荷電量⇒ゼータ電位の評価が可能
Fig.4 ゼータ電位の算出方法
用途・規格
- JIS R 1638:1999 ファインセラミックス粉末の等電点測定方法
