Analyseur de potentiel zêta STABINO ZETA | Microtrac

Description

Microtrac

Analyseurs de potentiel zêta : mesurer la charge de surface et la stabilité des dispersions

Suspensions, émulsions, nanoparticules et colloïdes : le potentiel zêta renseigne rapidement sur le comportement d’une dispersion. Microtrac propose deux solutions complémentaires, le STABINO ZETA et le NANOTRAC WAVE II / ZETA, pour caractériser la charge des particules avec précision et reproductibilité.

Nos analyseurs de potentiel zêta

STABINO ZETA

Analyseur de potentiel zêta par potentiel d’écoulement, conçu pour les mesures rapides et les titrages automatisés.

• Plage de taille des particules : 0,3 nm à 300 µm
• Concentrations jusqu’à 40 % en volume
• Mesure de pH de 1 à 14
• Granulométrie possible en association avec le NANOTRAC FLEX

NANOTRAC WAVE II / ZETA

Nanogranulomètre par diffusion dynamique de la lumière (DLS) qui combine taille des particules et potentiel zêta dans un seul instrument.

• Plage de mesure : 0,3 nm à 10 µm
• Technologie DLS à sonde, en rétrodiffusion
• Taille, potentiel zêta, concentration et masse moléculaire
• Idéal pour les nanoparticules

Qu’est-ce que le potentiel zêta ?

Lorsque des particules, des gouttelettes ou des colloïdes sont dispersés dans un liquide, leur surface porte généralement une charge qui attire les ions du milieu. Il se forme alors une double couche électrique autour de chaque particule. Quand la particule se déplace, cette couche se déplace avec elle jusqu’à une limite appelée plan de cisaillement.

Le potentiel électrique mesuré à ce plan de cisaillement est le potentiel zêta. Il s’exprime en millivolts (mV) et se situe le plus souvent entre -200 mV et +200 mV.

Pourquoi le potentiel zêta est-il un indicateur de stabilité ?

Lorsque les particules présentent un potentiel zêta fortement positif ou fortement négatif, elles se repoussent par interaction électrostatique. Cette répulsion les empêche de se rapprocher et de former des agglomérats.

À courte distance, la théorie DLVO montre que les forces de van der Waals, de nature attractive, entrent en jeu. Lorsque le potentiel zêta tend vers zéro, la répulsion de la double couche devient faible et la coagulation est beaucoup plus probable.

Le potentiel zêta ne mesure pas directement la stabilité d’une dispersion, mais il en donne une bonne prédiction. Comme il est plus simple et plus rapide à déterminer qu’un test de stabilité, il est très utilisé pour évaluer la qualité d’une dispersion. En règle générale, plus la valeur absolue est élevée, plus la dispersion ou l’émulsion est stable, quel que soit le signe. Ce signe reste toutefois déterminant pour l’application visée.

Les facteurs qui influencent le potentiel zêta

• Les propriétés des particules : nature du matériau et état de surface.
• Le liquide de dispersion : la nature et la concentration des électrolytes (ions dissous) jouent un rôle décisif.
• Le pH : pour de nombreux matériaux, le potentiel zêta passe de valeurs positives à négatives lorsque le pH augmente.
• La conductivité et les polyélectrolytes : ils modifient la valeur et le signe du potentiel.
• La dilution : une forte dilution peut elle aussi modifier le potentiel mesuré.

Le pH pour lequel le potentiel zêta est nul s’appelle le point isoélectrique. À ce point, la double couche est pratiquement neutralisée et la floculation ou l’agglomération devient très probable. C’est pourquoi la mesure du potentiel zêta est souvent associée à un titrage à différents pH.

Comment mesure-t-on le potentiel zêta ?

Le potentiel zêta est déterminé de façon indirecte, à partir de la mobilité électrophorétique des particules. La technique la plus répandue est l’électrophorèse laser Doppler, utilisée dans les analyseurs Microtrac. Ces instruments reposent sur la diffusion dynamique de la lumière (DLS) et appliquent la même méthode d’analyse du spectre de puissance que pour la mesure de taille des nanoparticules.

Le signal est détecté en rétrodiffusion. Les champs électriques alternent rapidement, ce qui évite l’électro-osmose. Deux sondes sont utilisées : une électrode, qui détermine la polarité de la charge, et une sonde optique, qui mesure la mobilité des particules dans le champ électrique. Les particules cationiques sont attirées vers la sonde optique, les particules anioniques vers l’électrode.

Le potentiel zêta est proportionnel à la mobilité électrophorétique.

Pour convertir la mobilité en potentiel zêta, l’analyseur tient compte de la constante diélectrique du milieu et du coefficient de Henry. Ce coefficient dépend du rapport entre l’épaisseur de la double couche et la taille de la particule. Deux approximations sont intégrées au logiciel : celle de Smoluchowski pour les systèmes aqueux et celle de Hückel pour les milieux non polaires.

Le STABINO ZETA en détail

Le STABINO ZETA est l’instrument de référence pour déterminer avec précision le potentiel zêta et la stabilité colloïdale. Il peut remplacer les mesures classiques de potentiel zêta et réaliser des titrages très rapides. Sa résolution élevée et sa forte densité de points de mesure garantissent des résultats précis et reproductibles.

• Mesure jusqu’à 5 paramètres simultanément en quelques secondes : potentiel zêta, potentiel d’écoulement, conductivité, pH et température.
• Taille de particules de 0,3 nm à 300 µm, pour des concentrations allant jusqu’à 40 % en volume.
• Titrage intégré : tous les paramètres sont relevés à chaque étape de dosage.
• Avec le NANOTRAC FLEX, la taille des particules devient un sixième paramètre mesuré sur le même échantillon.

Le NANOTRAC WAVE II / ZETA en détail

Le NANOTRAC WAVE II / ZETA est un analyseur de taille de nanoparticules par DLS qui intègre la mesure du potentiel zêta. Grâce à sa technologie à sonde, il délivre dans un même système la taille des particules, le potentiel zêta, la concentration et la masse moléculaire. Microtrac développe des analyseurs DLS depuis plus de 30 ans.

Il convient notamment à la caractérisation des produits pharmaceutiques, des microémulsions, des cosmétiques, des suspensions pour batteries, des produits chimiques et des matériaux avancés.

Quel instrument choisir ?

Applications

• Pharmacie : stabilité des formulations, nanoparticules et émulsions.
• Cosmétique et soins personnels : contrôle des émulsions et des suspensions.
• Agroalimentaire : stabilité des boissons et des dispersions alimentaires.
• Chimie et revêtements : dispersions de pigments, peintures et encres.
• Matériaux de construction et batteries : suspensions et pâtes de formulation.

Questions fréquentes

Qu’est-ce que le potentiel zêta ?

C’est le potentiel électrique au plan de cisaillement des nanoparticules, gouttelettes ou colloïdes en dispersion. Il résulte de la double couche formée par la charge de surface et les contre-ions du liquide.

Comment le potentiel zêta est-il analysé ?

De manière indirecte, par la mobilité électrophorétique des particules dans un champ électrique alternatif, le plus souvent par électrophorèse laser Doppler. La valeur est ensuite calculée avec l’équation de Henry ou de Smoluchowski.

Pourquoi le potentiel zêta est-il important ?

Il sert d’indicateur de stabilité d’une dispersion ou d’une émulsion : plus sa valeur absolue est élevée, meilleure est en général la stabilité. Le signe n’influence pas la stabilité, mais peut avoir un impact majeur sur l’application.

Comment modifier le potentiel zêta ?

Le pH et la conductivité agissent sur sa valeur et son signe, tout comme les polyélectrolytes. Lorsque le signe change, on passe par le point isoélectrique (pH) ou le point de charge nulle (polyélectrolytes), où le potentiel vaut 0 mV.