Zeta-Potential...

[sebirot1414]

Hallo Dr. Weidenauer,

ich bin schon schier am verzweifeln...! Wir haben bald Techno-klausur und ich sitze seit Stunden am Verständnis von diesem Sch... Zeta-Potential...!!! Es ist zum Heulen

Können Sie mir bitte mal einfach und verständlich erklären, worum es da eigentlich geht..???

Ich wäre Ihnen zu tiefstem Dank verpflichtet.

Vg Sebastian

[Maike Noah]

Hallo Sebastian,
da du bisher keine Antwort hast, sag ich dir einfach mal das, was ich hierzu weiß.
In dem Lehrbuch "Pharmazeutische Technologie" von Voigt (am besten neuste Auflage) kannst du das auf 2 Seiten nachlesen. Habe gerade keinen Voigt zur Hand, aber du findest das im Kapitel über Suspensionen.
Sehr gut erklärt wird das auch im Ravati-Seminar für das 2.StEx. Gehst du hin? Dann mach dir bis dahin keinen Kopf Da du die Antwort aber sofort brauchst, habe ich hier mal einen Auszug von Wikipedia (leider ohne Grafik, eine Abbildung- zum besseren Verständnis unbedingt angucken- findest du im Voigt):

Befinden sich geladene Partikel in Suspension, wird deren Potential durch Anlagerung von Ionen im Suspensionsmedium kompensiert. Auf der Partikeloberfläche lagern sich fest gebundene Ionen in der sogenannten Helmholtz-Doppelschicht an. Weitere Ionen lagern sich eher locker gebunden in einer diffusen, d. h. ungeordneten, Schicht an. Damit erscheint das Partikel aus großer Entfernung elektrisch neutral, weil alle Partikelladungen durch Ionen des Suspensionsmediums kompensiert werden.

Bewegt sich ein Partikel, wird durch Reibung ein Teil der locker gebundenen diffusen Schicht abgeschert und das Partikel erscheint nicht mehr elektrisch neutral, sondern besitzt wieder ein Potential. Dieses Potential an der Abschergrenze wird als Zeta-Potential bezeichnet.

Auf dieser Wikipedia Seite steht zwar oben, dass dieser Artiekl nicht ausreichend mit Belegen ausgestattet ist, aber soweit ich mich erinnern kann, stimmt das so wie es da steht!

Hoffe, dir hilft das weiter!
Gruß Maike

[Dr. Uwe Weidenauer]

Hallo,

die Erklärung aus Wikipedia mag zwar stimmen, ist aber wahrscheinlich trotzdem nur schwer zu verstehen.
Deshalb hier ein paar weitere Punkte:

Die einfachste Erklärung geht von einem suspendierten Partikel aus, der in der Regel eine negative Ladung hat. Dies hat er aufgrund elektrostatischer Aufladung, Ionenladung usw. Es gibt natürlich auch positiv geladene, aber wir konzentrieren uns bei der Erklärung auf negativ geladene Partikel.

Nernst-Potential:
Das an der Grenzfläche Partikel-Suspensionsmedium (theoretisch) messbare Potential wird als Nernst-Potential bezeichnet.

Helmholtz-Schicht:
Schwimmt der suspendierte Partikel in einer Lösung von Ionen herum, findet er schnell elektrostatische Freunde.
Normalerweise liegen hydratisierte Kationen (+) in der Lösung vor, die sich natürlich gerne mit dem negativ geladenen Partikel (-) zusammenlagern und damit eine Schicht auf seiner Oberfläche bilden. Diese positiv geladenen, hydratisierten Kationen (+) ziehen nun wiederum dehydratisierte Anionen (-) (ohne Hydrathülle => sehr kleiner Radius!), die sich aufgrund stärkerer Massenanziehungskräfte (van der Waals) an die Oberfläche des suspendierten Partikels anlagern. Sie flutschen quasi an der großen, hydratisierten Kationen (+) vorbei.
Die Schicht aus dehydratisierten Anionen (-) (auf einer negative geladenen Oberfläche) wird als innere Helmholtz-Schicht bezeichnet. Die Schicht aus hydratisierten Kationen (+) wird als äußere Helmholtz-Schicht bezeichnet. Das an der äußeren Helmholtzschicht (theoretisch) messbare Potential wird auch als Stern-Potential bezeichnet.

Diffuse Schicht:
Da der Partikel mit all seinen Freunden nach außen hin nicht elektrisch neutral ist, lagern sich in einer diffusen (weniger fest assoziiert) Schicht Gegenionen an, d.h. hydratisierte Kationen und Anionen. Das Ganze bis sich das Gebilde nach außen hin als elektrisch neutral darstellt.
Wird der Partikel nun geschert, d.h. bewegt, so verliert er einen Teil seiner diffusen (weniger fest gebundenen) Schicht und ist nach außen hin nicht mehr elektrisch neutral! Im einfachsten Fall kommt es durch Sedimentation zur Scherung (Erdanziehung). Das hier gemessene Potential heisst: ZETAPOTENTIAL und kann mit entsprechender Messanordnung problemlos gemessen werden.

Beispielhafter Potentialverlauf bezogen auf das obige Modell:
Nernst-Potential: -50 mV
Inneren Helmholtz-Schicht: -60 mV
Äußere Helmholtz-Schicht: -45 mV
Scherebene: -10 mV = ZETAPOTENTIAL

Bleibt nur die Frage nach dem Warum?
Ganz einfach: Es handelt sich um ein naturwissenschaftliches Modell, ausgedacht hat es sich wahrscheinlich ein anderer. Der der am Anfang Himmel und Erde sowie am siebten Tag das Zetapotential schuf... :-)
Spaß bei Seite: Viele Dinge in der Physik sind auch heute noch nicht erklärbar, wie zum Beispiel die dunkle Energie/Materie. Aber offensichtlich gibt es sie.

Viel Spaß beim Techno-lernen,
Uwe Weidenauer

[sebirot1414]

Hallo Herr Weidenauer,

sorry für dei späte Rückmeldung, aber ich hatte Klausur-Stress. Hab die Klausur mittlerweile bestanden :-) - Frage zu Zeta-Potential kam tasächlich Dran!!! - Konnte ich natürlich - dank Ihrer wirklich sehr verständlichen Erklärung. So gut hat das noch keiner in relativ wenigen Worten dargestellt - DANKE für diesen nützlichen Service!!

Vg Sebi