Potencial Z: valores, graus de coagulação, determinação, usos - Ciência - 2023

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o potencial z ou potencial eletrocinético é uma propriedade das partículas coloidais em suspensão que indica quão grandes são as magnitudes de suas cargas elétricas em comparação com o meio de dispersão. É representado pela letra grega ζ e tem unidades de V ou mV.

As partículas coloidais geralmente carregam uma carga negativa associada à sua natureza. Quando se dispersam em qualquer meio, atraem partículas com carga positiva, que acabam formando uma camada da espessura de íons: a camada de Stern (imagem inferior).

Nesta camada fixa (Camada Stern), dependendo das dimensões da partícula coloidal, seja ela sólida, líquida ou gasosa, outros íons vizinhos serão adicionados. A maioria deles permanecerá positiva, porque experimentam a grande carga negativa da partícula coloidal; entretanto, partículas negativas também aparecerão, dando origem a uma dupla camada elétrica.

Além da dupla camada elétrica, haverá um meio difuso e dispersante, indiferente à carga da partícula coloidal. Assim, o potencial z reflete o quão carregada a partícula está comparada ao ambiente que a circunda, tomando como referência o plano (deslizando avião, acima) que separa a camada dupla elétrica do resto da solução.

Valores

Intervals

O potencial z pode adquirir determinados valores, positivos ou negativos, de acordo com o sinal da carga transportada pelas partículas coloidais. Muitos deles mostram valores de ζ em uma faixa de -60 mV a 60 mV.

Se ζ estiver abaixo ou acima dessa faixa de valores, a estabilidade das partículas coloidais será excelente, o que significa que elas permanecerão dispersas sem se agregar.

Enquanto isso, aquelas partículas que têm um valor de ζ entre -10 mV e 10 mV, estarão propensas a aglomerar; desde que não sejam cobertos por filmes de moléculas covalentemente ancoradas em suas superfícies. O estado coloidal é então chamado de "quebra".

Variações

Esses valores devem ser relatados com as indicações de pH e o solvente no qual foram determinados. Por exemplo, ζ irá variar muito com a adição de um ácido, uma vez que contribui com íons H⁺ esse deslize entre a camada dupla que envolve as partículas. Isso resulta em um aumento positivo nos valores de ζ.

Quando ζ tem valor 0, estamos falando do ponto isoelétrico da solução. Portanto, é a região onde as partículas tendem a se aglomerar muito mais. A adição de sais apresenta o mesmo efeito: os íons adicionados irão diminuir ou comprimir a camada dupla, resultando na ocorrência de aglomeração.

Graus de coagulação

O potencial z é responsável pelas partículas coloidais de cargas iguais se repelirem. Diz-se então que o grau de coagulação é nulo, pois não há oportunidade de interação.

À medida que tais cargas são neutralizadas, as partículas começarão a interagir por forças de Van der Walls, até que ocorra a coagulação.

Determinação

A eletroforese é um método usado para estimar o valor do potencial Z de uma partícula em suspensão.

Quando um campo elétrico é aplicado, as partículas eletricamente carregadas se movem em direção ao eletrodo que tem uma carga oposta à sua. A mobilidade eletroforética está diretamente relacionada à velocidade da partícula na eletroforese e inversamente ao gradiente de tensão.

Assim, o potencial zeta está sujeito à mobilidade eletroforética, que por sua vez depende da viscosidade da solução, da diferença de tensões aplicadas entre os eletrodos e da constante dielétrica da solução.

Esse deslocamento é analisado pela incidência de um feixe de laser, cuja radiação é espalhada pelas partículas em movimento e causa variações em sua frequência. Essas mudanças na frequência do laser estão relacionadas à mobilidade eletroforética e, finalmente, ao potencial z.

Quanto maior a mobilidade eletroforética, maior será o potencial z das partículas em questão.

Formulários

Determinação das mudanças de superfície

As medições de ζ permitem estabelecer se houve alterações na superfície das partículas coloidais. É compreendido por essas mudanças para as interações entre dois ou mais agregados.

Por exemplo, se as partículas A e B são misturadas, e ζ muda para ambas, significa que elas estão interagindo; e, portanto, que suas superfícies sofram alterações em relação às suas cargas.

Meio filtrante

A maioria dos colóides, partículas, bactérias e pirogênios têm carga negativa. Um meio de filtro pode ser modificado para dar um potencial z positivo.

Os elementos filtrantes com potencial z positivo têm a vantagem de remover organismos pequenos com carga negativa e raios menores que mícrons.

A água desmineralizada tem uma escala de pH entre 5 e 8. Portanto, a maioria das partículas dissolvidas nelas adquire carga negativa. Isso permite que ele seja removido da água interagindo com o meio de filtro carregado positivamente.

Tratamento de água

Os rios apresentam flutuações em um curto período de tempo na qualidade da água que transportam. Isso determina que é necessário determinar a dose ótima de coagulante necessária para a purificação da água, sendo útil neste sentido a determinação do potencial zeta.

Determinou-se que com um valor de potencial zeta entre -2,28 e + 1,2 mV na água coagulada, são obtidos baixos valores de turbidez e cor.

Assim, é possível obter um comportamento ótimo dos processos de coagulação e / ou floculação da água, fazendo determinações na água coagulada do potencial zeta como indicador da desestabilização de coloides e outras partículas.

O valor do potencial zeta tem correlação positiva com a dose de coagulante aplicada na purificação da água.

Elaboração de pinturas

A dispersão dos pigmentos na tinta é um requisito necessário para a obtenção de um produto de boa qualidade. A aglomeração dos pigmentos produz a formação de grãos, que reduzem a qualidade da tinta, pois dificultam a aplicação.

Além disso, o brilho e a textura da tinta dependem da forma como as partículas que a compõem são dispersas. A medição do potencial zeta serve para controlar a composição da tinta, permitindo a adição ideal dos aditivos necessários para uma correta dispersão dos pigmentos.

Fluidização de uma suspensão

A carragenina é um polieletrólito carregado negativamente usado como agente de fluxo. O polieletrólito se adsorve à superfície das partículas insolúveis e reverte a floculação, assim que o valor do potencial z atinge um valor crítico.

Este sistema tem sido usado na suspensão do antiácido hidróxido de alumínio. A diminuição do potencial z está correlacionada com a viscosidade da suspensão.

Referências

Betancur, C. B., Jimenez, D. M. e Linares, B. G. (2012). Potencial Z como critério de otimização da dosagem de coagulante em uma estação de tratamento de água potável. Dyna 79 (175): 166-172.
Zeta-Meter. (s.f.). Potencial Zeta: Um curso completo em 5 minutos. [PDF]. Recuperado de: depa.fquim.unam.mx
Glasstone. (1970). Tratado Físico-Químico. Aguilar S. A. de Ediciones, Juan Bravo, 38, Madrid (Espanha).
Walter J. Moore. (1962). Química Física. (Quarta edição). Longmans.
NanoComposix. (2020). Medições de potencial Zeta. Recuperado de: nanocomposix.com
Wikipedia. (2020). Potencial Zeta. Recuperado de: en.wikipedia.org
Elsevier B.V. (2020). Potencial Zeta. Recuperado de: sciencedirect.com
Lenntech. (2020). Potencial Zeta. Recuperado de: lenntech.es