ज़ीटा पोटेंशियल: Difference between revisions

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[[File:Diagram_of_zeta_potential_and_slipping_planeV2.svg|thumb|300px|एक फैलाव माध्यम में निलंबित एक कण की आवेशित सतह से दूरी के कार्य के रूप में आयनिक सांद्रता और संभावित अंतर को दर्शाने वाला आरेख]]जीटा पोटेंशियल स्लिपिंग प्लेन में विद्युत क्षमता है। यह विमान इंटरफ़ेस है जो सतह से जुड़े रहने वाले द्रव से मोबाइल द्रव को अलग करता है।
[[File:Diagram_of_zeta_potential_and_slipping_planeV2.svg|thumb|300px|एक परिक्षेपण माध्यम में निलंबित कण की आवेशित सतह से दूरी के फलन के रूप में आयनिक सांद्रता और संभावित अंतर को दर्शाने वाला आरेख]]'''जीटा विभवांतर''' सर्पण समतल में विद्युत विभव है। यह समतल अंतरापृष्ठ है जो सतह से जुड़े रहने वाले द्रव से मोबाइल द्रव को अलग करता है।


जीटा पोटेंशियल [[इलेक्ट्रोकाइनेटिक घटनाएं]] [[विद्युतीय संभाव्यता]] के लिए एक वैज्ञानिक शब्द है<ref>{{GoldBookRef |title=electrokinetic potential, ''ζ'' |file=E01968}}</ref><ref>{{cite web | url = https://www.iso.org/standard/52807.html | work = ISO International Standard 13099, Parts 1,2 and 3 | title = Colloidal systems – Methods for Zeta potential determination | date = 2012 | publisher = International Organization for Standardization (ISO) }}</ref> [[कोलाइड]]ल [[फैलाव (रसायन विज्ञान)]] में। कोलाइडयन रसायन शास्त्र साहित्य में, इसे आमतौर पर ग्रीक अक्षर ज़ेटा | ज़ेटा (ζ) का उपयोग करके निरूपित किया जाता है, इसलिए ''ζ-क्षमता''सामान्य इकाइयाँ [[ वाल्ट ]] (V) या, अधिक सामान्यतः, मिलीवोल्ट्स (mV) हैं। एक सैद्धांतिक दृष्टिकोण से, जीटा पोटेंशियल इंटरफ़ेस से दूर बल्क फ्लुइड में एक बिंदु के सापेक्ष [[ फिसलने वाला विमान ]] के [[दोहरी परत (इंटरफेसियल)]] डबल लेयर (इंटरफेसियल) (डीएल) में विद्युत क्षमता है। दूसरे शब्दों में, जीटा विभव, परिक्षेपण माध्यम और परिक्षिप्त कण से जुड़ी द्रव की स्थिर परत के बीच का [[संभावित अंतर]] है।
इस प्रकार से जीटा विभवांतर [[कोलाइड|कोलॉइडी]] [[फैलाव (रसायन विज्ञान)|परिक्षेपण (रसायन विज्ञान)]] में [[इलेक्ट्रोकाइनेटिक घटनाएं|विद्युत् गतिक घटनाएं]] [[विद्युतीय संभाव्यता]] के लिए वैज्ञानिक शब्द है<ref>{{GoldBookRef |title=electrokinetic potential, ''ζ'' |file=E01968}}</ref><ref>{{cite web | url = https://www.iso.org/standard/52807.html | work = ISO International Standard 13099, Parts 1,2 and 3 | title = Colloidal systems – Methods for Zeta potential determination | date = 2012 | publisher = International Organization for Standardization (ISO) }}</ref>। अतः कोलॉइडी रसायन शास्त्र साहित्य में, इसे सामान्यतः ग्रीक अक्षर ज़ेटा (ζ) का उपयोग करके दर्शाया जाता है, इसलिए ''ζ-''संभावित होता है। सामान्य इकाइयाँ [[ वाल्ट |वाल्ट]] (V) या, अधिक सामान्यतः, मिलीवोल्ट्स (mV) हैं। सैद्धांतिक दृष्टिकोण से, जीटा विभवांतर अंतरापृष्ठ से दूर बल्क तरल में बिंदु के सापेक्ष [[ फिसलने वाला विमान |सर्पण समतल]] के [[दोहरी परत (इंटरफेसियल)]] दोहरी परत (डीएल) में विद्युत विभव है। इस प्रकार से दूसरे शब्दों में, जीटा विभव, परिक्षेपण माध्यम और परिक्षिप्त कण से जुड़ी द्रव की स्थिर परत के बीच का [[संभावित अंतर]] है।


जीटा पोटेंशियल स्लिपिंग प्लेन से घिरे क्षेत्र के भीतर निहित शुद्ध [[ बिजली का आवेश ]] के कारण होता है, और यह उस प्लेन (ज्यामिति) के स्थान पर भी निर्भर करता है। इस प्रकार, यह व्यापक रूप से आवेश के परिमाण के परिमाणीकरण के लिए उपयोग किया जाता है। हालाँकि, जीटा क्षमता दोहरी परत में स्टर्न क्षमता या [[विद्युत सतह क्षमता]] के बराबर नहीं है,<ref name="Lyklema1995"/><ref name="russel1992"/><ref name="Dukhin"/><ref name="Kirby">{{cite book | vauthors = Kirby BJ | title=Micro- and Nanoscale Fluid Mechanics: Transport in Microfluidic Devices | year=2010| publisher=Cambridge University Press| isbn=978-0-521-11903-0}}{{pn|date=December 2019}}</ref> क्योंकि इन्हें विभिन्न स्थानों पर परिभाषित किया गया है। समानता की ऐसी धारणाओं को सावधानी के साथ लागू किया जाना चाहिए। फिर भी, डबल-लेयर गुणों के लक्षण वर्णन के लिए जीटा क्षमता अक्सर एकमात्र उपलब्ध मार्ग है।
इस प्रकार से जीटा विभवांतर सर्पण समतल से घिरे क्षेत्र के भीतर निहित शुद्ध [[ बिजली का आवेश |विद्युत के आवेश]] के कारण होता है, और यह उस समतल (ज्यामिति) के स्थान पर भी निर्भर करता है। इस प्रकार, यह व्यापक रूप से आवेश के परिमाण के परिमाणीकरण के लिए उपयोग किया जाता है। यद्यपि, जीटा विभव दोहरी परत में स्टर्न विभव या [[विद्युत सतह क्षमता|विद्युत सतह विभव]] के बराबर नहीं है,<ref name="Lyklema1995"/><ref name="russel1992"/><ref name="Dukhin"/><ref name="Kirby">{{cite book | vauthors = Kirby BJ | title=Micro- and Nanoscale Fluid Mechanics: Transport in Microfluidic Devices | year=2010| publisher=Cambridge University Press| isbn=978-0-521-11903-0}}{{pn|date=December 2019}}</ref> क्योंकि इन्हें विभिन्न स्थानों पर परिभाषित किया गया है। इस प्रकार से समानता की ऐसी धारणाओं को सावधानी के साथ लागू किया जाना चाहिए। फिर भी, दोहरी परत गुणों के लक्षण वर्णन के लिए जीटा विभव प्रायः एकमात्र उपलब्ध मार्ग है।


जीटा क्षमता कोलाइडयन फैलाव के [[फैलाव स्थिरता]] का एक महत्वपूर्ण और आसानी से मापने योग्य संकेतक है। जीटा क्षमता का परिमाण एक फैलाव में आसन्न, समान रूप से आवेशित कणों के बीच [[इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण]] की डिग्री को इंगित करता है। अणुओं और कणों के लिए जो काफी छोटे हैं, एक उच्च जीटा क्षमता स्थिरता प्रदान करेगी, अर्थात समाधान या फैलाव एकत्रीकरण का विरोध करेगा। जब क्षमता कम होती है, तो आकर्षक बल इस प्रतिकर्षण से अधिक हो सकते हैं और फैलाव टूट सकता है और [[flocculation]] हो सकता है। इसलिए, उच्च जीटा क्षमता (नकारात्मक या धनात्मक) वाले कोलाइड्स विद्युत रूप से स्थिर होते हैं जबकि कम जेटा क्षमता वाले कोलाइड्स जमावट या प्रवाहित होते हैं जैसा कि तालिका में बताया गया है।<ref>{{cite journal| vauthors = Hanaor D, Michelazzi M, Leonelli C, Sorrell CC | title= The effects of carboxylic acids on the aqueous dispersion and electrophoretic deposition of ZrO<sub>2</sub>| journal= Journal of the European Ceramic Society| year=2012| volume=32| issue=1| pages=235–244| doi=10.1016/j.jeurceramsoc.2011.08.015| arxiv=1303.2754| s2cid=98812224}}</ref>
इस प्रकार से जीटा विभव कोलॉइडी परिक्षेपण के [[फैलाव स्थिरता|परिक्षेपण स्थिरता]] का महत्वपूर्ण और सरलता से मापने योग्य संकेतक है। जीटा विभव का परिमाण परिक्षेपण में आसन्न, समान रूप से आवेशित कणों के बीच [[इलेक्ट्रोस्टैटिक प्रतिकर्षण|स्थिर वैद्युत प्रतिकर्षण]] की मात्रा को इंगित करता है। अतः अणुओं और कणों के लिए जो अत्यधिक छोटे हैं, उच्च जीटा विभव स्थिरता प्रदान करेगी, अर्थात हल या परिक्षेपण एकत्रीकरण का विरोध करेगा। इस प्रकार से जब विभव कम होती है, तो आकर्षक बल इस प्रतिकर्षण से अधिक हो सकते हैं और परिक्षेपण टूट सकता है और [[flocculation|ऊर्णन]] हो सकता है। अतः इसलिए, उच्च जीटा विभव (ऋणात्मक या धनात्मक) वाले कोलाइड विद्युत रूप से स्थिर होते हैं जबकि कम जीटा विभव वाले कोलाइड स्कंदन या प्रवाहित होते हैं जैसा कि तालिका में बताया गया है।<ref>{{cite journal| vauthors = Hanaor D, Michelazzi M, Leonelli C, Sorrell CC | title= The effects of carboxylic acids on the aqueous dispersion and electrophoretic deposition of ZrO<sub>2</sub>| journal= Journal of the European Ceramic Society| year=2012| volume=32| issue=1| pages=235–244| doi=10.1016/j.jeurceramsoc.2011.08.015| arxiv=1303.2754| s2cid=98812224}}</ref>
[[File:Zeta potential and pka.jpg|alt=Zeta potential, pKa and complex polymers|thumb|[] एक कमजोर एसिड का पीएच-निर्भर आयनीकरण [एचए] और इसके संयुग्मित आधार [-] हेंडरसन-हैसलबल्च समीकरण का उपयोग करके तैयार किया गया; [बी] पीएच के एक समारोह के रूप में पीएच-उत्तरदायी बहुलक की आयनीकरण और घुलनशीलता [सी] एक माध्यम में एक कण की आवेशित सतह से दूरी के कार्य के रूप में संभावित अंतर को दर्शाने वाला एक योजनाबद्ध; [डी] अनुमति के साथ पुन: उत्पन्न पीएच-उत्तरदायी पॉलिमर के विघटन तंत्र। [D] में घिरी हुई संख्याएँ दर्शाती हैं (1) जेल परत बनाने के लिए बहुलक मैट्रिक्स में पानी और हाइड्रॉक्सिल आयनों का प्रसार, (2) जेल परत में बहुलक श्रृंखलाओं का आयनीकरण, (3) जेल से बहुलक श्रृंखलाओं का विघटन बहुलक-समाधान इंटरफ़ेस के लिए परत, (4) बहुलक इंटरफ़ेस पर बहुलक श्रृंखलाओं का आगे आयनीकरण, (5) विसंक्रमित बहुलक श्रृंखलाओं का अंतरफलक से बल्क समाधान की ओर प्रसार।<ref name=":0" />]]जीटा क्षमता का उपयोग जटिल पॉलिमर के पीकेए अनुमान के लिए भी किया जा सकता है जो पारंपरिक तरीकों का उपयोग करके सटीक रूप से मापना मुश्किल है। यह विभिन्न परिस्थितियों में विभिन्न सिंथेटिक और प्राकृतिक पॉलिमर के आयनीकरण व्यवहार का अध्ययन करने में मदद कर सकता है और पीएच उत्तरदायी पॉलिमर के लिए मानकीकृत विघटन-पीएच थ्रेसहोल्ड स्थापित करने में मदद कर सकता है।<ref name=":0">{{cite journal | vauthors = Barbosa JA, Abdelsadig MS, Conway BR, Merchant HA | title = Using zeta potential to study the ionisation behaviour of polymers employed in modified-release dosage forms and estimating their pK<sub>a</sub> | journal = International Journal of Pharmaceutics | volume = 1 | pages = 100024 | date = December 2019 | pmid = 31517289 | pmc = 6733289 | doi = 10.1016/j.ijpx.2019.100024 }}</ref>  
[[File:Zeta potential and pka.jpg|alt=Zeta potential, pKa and complex polymers|thumb|[A] दुर्बल अम्ल का पीएच-निर्भर आयनीकरण [HA] और इसके संयुग्मित आधार [A-] हेंडरसन-हैसलबल्च समीकरण का उपयोग करके तैयार किया गया; [B] पीएच के फलन के रूप में पीएच-उत्तरदायी बहुलक की आयनीकरण और घुलनशीलता [C] माध्यम में कण की आवेशित सतह से दूरी के फलन के रूप में संभावित अंतर को दर्शाने वाला योजनाबद्ध है; [D] अनुमति के साथ पुन: उत्पन्न पीएच-उत्तरदायी बहुलक के विघटन तंत्र। [D] में घिरी हुई संख्याएँ दर्शाती हैं (1) जेल परत बनाने के लिए बहुलक आव्यूह में जल और हाइड्रॉक्सिल आयनों का प्रसार, (2) जेल परत में बहुलक श्रृंखलाओं का आयनीकरण, (3) जेल से बहुलक श्रृंखलाओं का विघटन बहुलक-हल अंतरापृष्ठ के लिए परत, (4) बहुलक अंतरापृष्ठ पर बहुलक श्रृंखलाओं का आगे आयनीकरण, (5) अंतरफलक से दूर बल्क हल की ओर विसंक्रमित बहुलक श्रृंखलाओं का प्रसार।<ref name=":0" />]]इस प्रकार से जीटा विभव का उपयोग जटिल बहुलक के पीकेए अनुमान के लिए भी किया जा सकता है जो पारंपरिक विधियों का उपयोग करके यथार्थ रूप से मापना जटिल है। अतः यह विभिन्न परिस्थितियों में विभिन्न कृत्रिम और प्राकृतिक बहुलक के आयनीकरण परीक्षण का अध्ययन करने में सहायता कर सकता है और पीएच उत्तरदायी बहुलक के लिए मानकीकृत विघटन-पीएच देहली स्थापित करने में सहायता कर सकता है।<ref name=":0">{{cite journal | vauthors = Barbosa JA, Abdelsadig MS, Conway BR, Merchant HA | title = Using zeta potential to study the ionisation behaviour of polymers employed in modified-release dosage forms and estimating their pK<sub>a</sub> | journal = International Journal of Pharmaceutics | volume = 1 | pages = 100024 | date = December 2019 | pmid = 31517289 | pmc = 6733289 | doi = 10.1016/j.ijpx.2019.100024 }}</ref>  


{| class="wikitable"
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|+Stability behaviour of a colloid depending on zeta potential<ref>{{cite book |doi=10.1016/B978-0-08-100557-6.00003-1 |chapter=Methods for characterization of nanoparticles |title=Advances in Nanomedicine for the Delivery of Therapeutic Nucleic Acids |pages=43–58 |year=2017 | vauthors = Kumar A, Dixit CK |isbn=978-0-08-100557-6 }}</ref>
|+जीटा विभव के आधार पर कोलाइड का स्थिरता परीक्षण<ref>{{cite book |doi=10.1016/B978-0-08-100557-6.00003-1 |chapter=Methods for characterization of nanoparticles |title=Advances in Nanomedicine for the Delivery of Therapeutic Nucleic Acids |pages=43–58 |year=2017 | vauthors = Kumar A, Dixit CK |isbn=978-0-08-100557-6 }}</ref>
|-
|-
! Magnitude of Zeta potential (mV)
! जीटा विभव का परिमाण (एमवी)
! Stability behavior
! स्थिरता परीक्षण
|-
|-
| 0 to 5
| 0 से 5
| Rapid coagulation or flocculation
| तीव्र स्कंदन या उर्णन
|-
|-
| 10 to 30
| 10 से 30
| Incipient instability
| आरंभिक अस्थिरता
|-
|-
| 30 to 40
| 30 से 40
| Moderate stability
| मध्यम स्थिरता
|-
|-
| 40 to 60
| 40 से 60
| Good stability
| ठीक स्थिरता
|-
|-
| >61
| >61
| Excellent stability
| उत्कृष्ट स्थिरता
|}
|}




== नाप ==
== माप ==
कुछ नई उपकरण तकनीकें मौजूद हैं जो जीटा क्षमता को मापने की अनुमति देती हैं। जीटा पोटेंशियल एनालाइजर ठोस, फाइबर या पाउडर सामग्री को माप सकता है। उपकरण में पाया जाने वाला मोटर नमूने के माध्यम से इलेक्ट्रोलाइट समाधान का एक दोलनशील प्रवाह बनाता है। उपकरण में कई सेंसर अन्य कारकों की निगरानी करते हैं, इसलिए संलग्न सॉफ़्टवेयर जीटा क्षमता को खोजने के लिए गणना करने में सक्षम है। इस कारण से तापमान, पीएच, चालकता, दबाव और स्ट्रीमिंग क्षमता सभी को उपकरण में मापा जाता है।
इस प्रकार से कुछ नवीन उपकरण तकनीकें स्थित हैं जो जीटा विभव को मापने की अनुमति देती हैं। अतः जीटा विभवांतर विश्लेषक ठोस, फाइबर या पाउडर पदार्थ को माप सकता है। उपकरण में पाया जाने वाला मोटर प्रतिदर्श के माध्यम से विद्युत् अपघट्य हल का दोलनशील प्रवाह बनाता है। इस प्रकार से उपकरण में कई संवेदक अन्य कारकों की देख रेख करते हैं, इसलिए संलग्न सॉफ़्टवेयर जीटा विभव को खोजने के लिए गणना करने में सक्षम है। इस कारण से तापमान, पीएच, चालकता, दाब और प्रवाही विभव सभी को उपकरण में मापा जाता है।


जीटा क्षमता की गणना सैद्धांतिक मॉडल और एक प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित [[वैद्युतकणसंचलन गतिशीलता]] या गतिशील इलेक्ट्रोफोरेटिक गतिशीलता का उपयोग करके भी की जा सकती है।
अतः जीटा विभव की गणना सैद्धांतिक मॉडल और प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित [[वैद्युतकणसंचलन गतिशीलता]] या गतिशील वैद्युत कण संचालक गतिशीलता का उपयोग करके भी की जा सकती है।


जीटा क्षमता की गणना के लिए इलेक्ट्रोकाइनेटिक घटनाएं और [[इलेक्ट्रोकॉस्टिक घटनाएं]] डेटा के सामान्य स्रोत हैं। (ज़ीटा संभावित अनुमापन देखें।)
इस प्रकार से जीटा विभव की गणना के लिए विद्युत् गतिक घटनाएं और [[इलेक्ट्रोकॉस्टिक घटनाएं|वैद्युत् ध्वनिक घटनाएं]] डेटा के सामान्य स्रोत हैं। (ज़ीटा संभावित अनुमापन देखें।)


===विद्युतगतिकी घटना===
===विद्युतगतिकी घटना===
{{main|Electrokinetic phenomena}}
{{main|विद्युतगतिकी घटना}}
[[वैद्युतकणसंचलन]] का उपयोग [[एयरोसोल]] की जीटा क्षमता का अनुमान लगाने के लिए किया जाता है, जबकि स्ट्रीमिंग क्षमता/धारा का उपयोग [[झरझरा]] निकायों और सपाट सतहों के लिए किया जाता है।
इस प्रकार से [[वैद्युतकणसंचलन]] का उपयोग [[एयरोसोल]] की जीटा विभव का अनुमान लगाने के लिए किया जाता है, जबकि प्रवाही विभव/धारा का उपयोग [[झरझरा|छिद्रित]] निकायों और समतल सतहों के लिए किया जाता है। अतः परीक्षण में, परिक्षेपण की जीटा विभव को परिक्षेपण पर [[विद्युत क्षेत्र]] लागू करके मापा जाता है। इस प्रकार से जीटा विभव वाले परिक्षेपण के भीतर के कण जीटा विभव के परिमाण के समानुपाती वेग से विपरीत आवेश वाले इलेक्ट्रोड की ओर पलायन करेंगे।
व्यवहार में, परिक्षेपण की जीटा क्षमता को परिक्षेपण पर एक [[विद्युत क्षेत्र]] लागू करके मापा जाता है। जीटा क्षमता वाले फैलाव के भीतर के कण जीटा क्षमता के परिमाण के समानुपाती वेग से विपरीत आवेश वाले इलेक्ट्रोड की ओर पलायन करेंगे।


इस वेग को लेजर [[डॉपलर प्रभाव]] [[एनीमोमीटर]] की तकनीक से मापा जाता है। इन गतिमान कणों की वजह से एक घटना लेजर बीम की आवृत्ति बदलाव या चरण बदलाव को कण गतिशीलता के रूप में मापा जाता है, और इस गतिशीलता को फैलाने वाले चिपचिपापन और [[ढांकता हुआ पारगम्यता]], और स्मोलुचोव्स्की सिद्धांतों के आवेदन द्वारा जीटा क्षमता में परिवर्तित किया जाता है।<ref>{{cite web | url = http://www.malvern.com/LabEng/technology/zeta_potential/zeta_potential_LDE.htm | archive-url = https://web.archive.org/web/20120407115050/http://www.malvern.com/LabEng/technology/zeta_potential/zeta_potential_LDE.htm | archive-date = 7 April 2012 | title = जीटा क्षमता लेजर डॉपलर वैद्युतकणसंचलन का उपयोग| work = Malvern.com }}</ref>
इस प्रकार से इस वेग को लेजर [[डॉपलर प्रभाव]] [[एनीमोमीटर]] की तकनीक से मापा जाता है। अतः इन गतिमान कणों के कारण से घटना लेजर किरण पुंज की आवृत्ति परिवर्तन या चरण परिवर्तन को कण गतिशीलता के रूप में मापा जाता है, और इस गतिशीलता को परिक्षेपक श्यानता और [[ढांकता हुआ पारगम्यता|परावैद्युतांक]], और स्मोलुचोव्स्की सिद्धांतों के अनुप्रयोग द्वारा जीटा विभव में परिवर्तित किया जाता है।<ref>{{cite web | url = http://www.malvern.com/LabEng/technology/zeta_potential/zeta_potential_LDE.htm | archive-url = https://web.archive.org/web/20120407115050/http://www.malvern.com/LabEng/technology/zeta_potential/zeta_potential_LDE.htm | archive-date = 7 April 2012 | title = जीटा क्षमता लेजर डॉपलर वैद्युतकणसंचलन का उपयोग| work = Malvern.com }}</ref>




==== वैद्युतकणसंचलन ====
==== वैद्युतकणसंचलन ====
{{main|Electrophoresis}}
{{main|वैद्युतकणसंचलन}}
इलेक्ट्रोफोरेटिक गतिशीलता इलेक्ट्रोफोरेटिक वेग के समानुपाती होती है, जो औसत दर्जे का पैरामीटर है। ऐसे कई सिद्धांत हैं जो इलेक्ट्रोफोरमैटिक गतिशीलता को जीटा क्षमता से जोड़ते हैं। वैद्युतकणसंचलन पर लेख में और कोलाइड और इंटरफ़ेस विज्ञान पर कई पुस्तकों में विवरण में उनका संक्षेप में वर्णन किया गया है।
<ref name="Lyklema1995">{{cite book | vauthors = Lyklema J | url = https://books.google.com/books?id=bX4_GQGPzrgC&pg=SA3-PA31 | title = इंटरफेस और कोलाइड साइंस के फंडामेंटल| volume = 2 | pages = 3–208 | date = 1995 | isbn = 978-0-12-460529-9 }}</ref><ref name="russel1992">{{cite book | vauthors = Russel WB |title=कोलाइडल फैलाव|date=1991 |publisher=Cambridge University Press |location=Cambridge |isbn=978-0-521-42600-8}} {{pn|date=December 2019}}</ref><ref name="Dukhin">{{cite book | vauthors = Dukhin AS |title=अल्ट्रासाउंड का उपयोग करते हुए तरल पदार्थ, फैलाव, पायस और झरझरा सामग्री का लक्षण वर्णन|date=2017 |location=Amsterdam | publisher = Elsevier |isbn=978-0-444-63908-0 |edition=Third}} {{pn|date=December 2019}}</ref><ref name="Hunter">{{cite book | vauthors = Hunter RJ | title = कोलाइड विज्ञान की नींव| publisher = Oxford University Press | date = 1989 | isbn = 978-0-19-855189-8 }} {{pn|date=December 2019}}</ref> [[शुद्ध और व्यावहारिक रसायन के अंतर्राष्ट्रीय संघ]] टेक्निकल रिपोर्ट है<ref name = "Delgado_2005">{{cite journal | vauthors = Delgado AV, González-Caballero F, Hunter RJ, Koopal LK, Lyklema J  |title=इलेक्ट्रोकाइनेटिक घटना का मापन और व्याख्या (आईयूपीएसी तकनीकी रिपोर्ट)|journal=Pure and Applied Chemistry |date=1 January 2005 |volume=77 |issue=10 |pages=1753–1805 |doi=10.1351/pac200577101753 |hdl=10481/29099 |s2cid=16513957 |hdl-access=free }}</ref> इलेक्ट्रोकाइनेटिक घटना पर विश्व के विशेषज्ञों के एक समूह द्वारा तैयार किया गया।
सहायक दृष्टिकोण से, तीन अलग-अलग प्रायोगिक तकनीकें हैं: [[माइक्रोइलेक्ट्रोफोरेसिस]], [[ वैद्युतकणसंचलन प्रकाश बिखरने ]] और [[ट्यून करने योग्य प्रतिरोधक पल्स सेंसिंग]]। माइक्रोइलेक्ट्रोफोरेसिस में गतिमान कणों की छवि प्राप्त करने का लाभ है। दूसरी ओर, यह नमूना सेल की दीवारों पर [[विद्युत असमस]] द्वारा जटिल है। इलेक्ट्रोफोरेटिक लाइट स्कैटरिंग [[अदभुत प्रकाश फैलाव]] पर आधारित है। यह एक खुले सेल में माप की अनुमति देता है जो केशिका सेल के मामले को छोड़कर इलेक्ट्रो-ऑस्मोटिक प्रवाह की समस्या को समाप्त करता है। और, इसका उपयोग बहुत छोटे कणों को चित्रित करने के लिए किया जा सकता है, लेकिन गतिमान कणों की छवियों को प्रदर्शित करने की खोई हुई क्षमता की कीमत पर। ट्यून करने योग्य प्रतिरोधक पल्स सेंसिंग (TRPS) एक प्रतिबाधा-आधारित माप तकनीक है जो प्रतिरोधक पल्स सिग्नल की अवधि के आधार पर व्यक्तिगत कणों की जीटा क्षमता को मापती है। रेफरी नाम = जेटा संभावित मापन - इज़ोन साइंस>{{cite web |url=http://izon.com/nanoparticlemeasurement/zeta-potential/ |website=Izon Science | title= टीआरपीएस के साथ जीटा संभावित मापन}</ref> [[ nanoparticle ]] की स्थानान्तरण अवधि को वोल्टेज और अनुप्रयुक्त दबाव के कार्य के रूप में मापा जाता है। व्युत्क्रम स्थानान्तरण समय बनाम वोल्टेज-निर्भर इलेक्ट्रोफोरेटिक गतिशीलता से, और इस प्रकार जीटा क्षमता की गणना की जाती है। टीआरपीएस विधि का मुख्य लाभ यह है कि यह कण-दर-कण आधार पर एक साथ आकार और सतह चार्ज माप की अनुमति देता है, जिससे सिंथेटिक और जैविक नैनो/माइक्रोपार्टिकल्स और उनके मिश्रण के व्यापक स्पेक्ट्रम का विश्लेषण किया जा सकता है। रेफरी>{{cite journal | vauthors = Vogel R, Pal AK, Jambhrunkar S, Patel P, Thakur SS, Reátegui E, Parekh HS, Saá P, Stassinopoulos A, Broom MF | display-authors = 6 | title = ट्यून करने योग्य प्रतिरोधक पल्स सेंसिंग का उपयोग करके जैविक नैनोकणों का उच्च-रिज़ॉल्यूशन सिंगल पार्टिकल जीटा संभावित लक्षण वर्णन| journal = Scientific Reports | volume = 7 | issue = 1 | pages = 17479 | date = December 2017 | pmid = 29234015 | pmc = 5727177 | doi = 10.1038/s41598-017-14981-x | bibcode = 2017NatSR...717479V }}</ref>


मापन की इन सभी तकनीकों के लिए नमूने को पतला करने की आवश्यकता हो सकती है। कभी-कभी यह कमजोर पड़ने से नमूने के गुण प्रभावित हो सकते हैं और जीटा क्षमता बदल सकती है। इस तनुकरण को करने का केवल एक ही न्यायसंगत तरीका है - संतुलन [[सतह पर तैरनेवाला]] का उपयोग करके। इस मामले में, सतह और बल्क तरल के बीच पारस्परिक संतुलन बनाए रखा जाएगा और निलंबन में कणों के सभी आयतन अंशों के लिए जीटा क्षमता समान होगी। जब तनुकारक ज्ञात हो (जैसा कि रासायनिक सूत्रीकरण के मामले में होता है), अतिरिक्त तनुकारक तैयार किया जा सकता है। यदि मंदक अज्ञात है, तो [[centrifugation]] द्वारा संतुलन सतह पर तैरनेवाला आसानी से प्राप्त किया जाता है।
इस प्रकार से वैद्युत कण संचालक गतिशीलता वैद्युत कण संचालक वेग के समानुपाती होती है, जो मापने योग्य पैरामीटर है। अतः ऐसे कई सिद्धांत हैं जो वैद्युत कण संचालक गतिशीलता को जीटा विभव से जोड़ते हैं। वैद्युतकणसंचलन पर लेख में और कोलाइड और अंतरापृष्ठ विज्ञान पर कई पुस्तकों में विवरण में उनका संक्षेप में वर्णन किया गया है।<ref name="Lyklema1995">{{cite book | vauthors = Lyklema J | url = https://books.google.com/books?id=bX4_GQGPzrgC&pg=SA3-PA31 | title = इंटरफेस और कोलाइड साइंस के फंडामेंटल| volume = 2 | pages = 3–208 | date = 1995 | isbn = 978-0-12-460529-9 }}</ref><ref name="russel1992">{{cite book | vauthors = Russel WB |title=कोलाइडल फैलाव|date=1991 |publisher=Cambridge University Press |location=Cambridge |isbn=978-0-521-42600-8}} {{pn|date=December 2019}}</ref><ref name="Dukhin">{{cite book | vauthors = Dukhin AS |title=अल्ट्रासाउंड का उपयोग करते हुए तरल पदार्थ, फैलाव, पायस और झरझरा सामग्री का लक्षण वर्णन|date=2017 |location=Amsterdam | publisher = Elsevier |isbn=978-0-444-63908-0 |edition=Third}} {{pn|date=December 2019}}</ref><ref name="Hunter">{{cite book | vauthors = Hunter RJ | title = कोलाइड विज्ञान की नींव| publisher = Oxford University Press | date = 1989 | isbn = 978-0-19-855189-8 }} {{pn|date=December 2019}}</ref> इस प्रकार से विद्युत् गतिक घटना पर विश्व के विशेषज्ञों के समूह द्वारा तैयार की गई [[शुद्ध और व्यावहारिक रसायन के अंतर्राष्ट्रीय संघ]] तकनीकी रिपोर्ट है।<ref name = "Delgado_2005">{{cite journal | vauthors = Delgado AV, González-Caballero F, Hunter RJ, Koopal LK, Lyklema J  |title=इलेक्ट्रोकाइनेटिक घटना का मापन और व्याख्या (आईयूपीएसी तकनीकी रिपोर्ट)|journal=Pure and Applied Chemistry |date=1 January 2005 |volume=77 |issue=10 |pages=1753–1805 |doi=10.1351/pac200577101753 |hdl=10481/29099 |s2cid=16513957 |hdl-access=free }}</ref> अतः सहायक दृष्टिकोण से, तीन अलग-अलग प्रायोगिक तकनीकें [[माइक्रोइलेक्ट्रोफोरेसिस|माइक्रोवैद्युत कण संचलन]], [[ वैद्युतकणसंचलन प्रकाश बिखरने |वैद्युतकणसंचलन प्रकाश प्रकीर्णन]] और [[ट्यून करने योग्य प्रतिरोधक पल्स सेंसिंग|समस्वरणीय प्रतिरोधक स्पंद संवेदक]] हैं। माइक्रोवैद्युत कण संचलन में गतिमान कणों की प्रतिबिम्ब प्राप्त करने का लाभ है। दूसरी ओर, यह प्रतिदर्श सेल की दीवारों पर [[विद्युत असमस]] द्वारा जटिल है। इस प्रकार से वैद्युत कण संचालक प्रकाश प्रकीर्णन [[अदभुत प्रकाश फैलाव|गतिशील प्रकाश परिक्षेपण]] पर आधारित है। यह विवृत सेल में माप की अनुमति देता है जो केशिका सेल की स्थिति को छोड़कर विद्युत आसमाटिक प्रवाह की समस्या को समाप्त करता है। और, इसका उपयोग बहुत छोटे कणों को चित्रित करने के लिए किया जा सकता है, परन्तु गतिमान कणों की प्रतिबिम्बों को प्रदर्शित करने की लुप्त हुई विभव के मान पर है। इस प्रकार से समस्वरणीय प्रतिरोधक स्पंद संवेदक (टीआरपीएस) प्रतिबाधा-आधारित माप तकनीक है जो प्रतिरोधक स्पंद संकेतन की अवधि के आधार पर व्यक्तिगत कणों की जीटा विभव को मापती है।<ref><nowiki>जीटा संभावित मापन - इज़ोन साइंस>{{cite web |url=</nowiki>http://izon.com/nanoparticlemeasurement/zeta-potential/ |website=Izon Science | title= टीआरपीएस के साथ जीटा संभावित मापन}</ref> अतः [[ nanoparticle |सूक्ष्मकण]] की स्थानान्तरण अवधि को वोल्टता और अनुप्रयुक्त दाब के फलन के रूप में मापा जाता है। व्युत्क्रम स्थानान्तरण समय बनाम वोल्टता-निर्भर वैद्युत कण संचालक गतिशीलता से, और इस प्रकार जीटा विभव की गणना की जाती है। इस प्रकार से टीआरपीएस पद्धति का मुख्य लाभ यह है कि यह कण-दर-कण आधार पर एक साथ आकार और सतह आवेश माप की अनुमति देता है, जिससे कृत्रिम और जैविक नैनो/माइक्रोकणों और उनके मिश्रण के व्यापक स्पेक्ट्रम के विश्लेषण को सक्षम किया जा सकता है।<ref>{{cite journal | vauthors = Vogel R, Pal AK, Jambhrunkar S, Patel P, Thakur SS, Reátegui E, Parekh HS, Saá P, Stassinopoulos A, Broom MF | display-authors = 6 | title = ट्यून करने योग्य प्रतिरोधक पल्स सेंसिंग का उपयोग करके जैविक नैनोकणों का उच्च-रिज़ॉल्यूशन सिंगल पार्टिकल जीटा संभावित लक्षण वर्णन| journal = Scientific Reports | volume = 7 | issue = 1 | pages = 17479 | date = December 2017 | pmid = 29234015 | pmc = 5727177 | doi = 10.1038/s41598-017-14981-x | bibcode = 2017NatSR...717479V }}</ref>


==== स्ट्रीमिंग क्षमता, स्ट्रीमिंग करंट ====
इस प्रकार से मापन की इन सभी तकनीकों के लिए प्रतिदर्श को तनूकरण करने की आवश्यकता हो सकती है। अतः कभी-कभी यह दुर्बल पड़ने से प्रतिदर्श के गुण प्रभावित हो सकते हैं और जीटा विभव परिवर्तित कर सकती है। इस तनुकरण को करने का मात्र एक ही न्यायसंगत विधि है - संतुलन [[सतह पर तैरनेवाला|अधिप्लवी]] का उपयोग करके किया जाता है। इस स्थिति में, सतह और बल्क तरल के बीच पारस्परिक संतुलन बनाए रखा जाएगा और निलंबन में कणों के सभी आयतन अंशों के लिए जीटा विभव समान होगी। इस प्रकार से जब तनुकारक ज्ञात हो (जैसा कि रासायनिक सूत्रीकरण की स्थिति में होता है), अतिरिक्त तनुकारक तैयार किए जा सकते है। यदि मंदक अज्ञात है, तो [[centrifugation|अपकेंद्रीकरण]] द्वारा संतुलन सतह पर अधिप्लवी सरलता से प्राप्त किया जाता है।
{{main|Streaming current}}
 
स्ट्रीमिंग क्षमता एक विद्युत क्षमता है जो एक केशिका के माध्यम से तरल के प्रवाह के दौरान विकसित होती है। प्रकृति में, ज्वालामुखीय गतिविधियों वाले क्षेत्रों में एक महत्वपूर्ण परिमाण में स्ट्रीमिंग क्षमता हो सकती है।<ref>{{Cite journal |last1=Jouniaux |first1=L. |last2=Ishido |first2=T. |title=Electrokinetics in Earth Sciences: A Tutorial |journal=International Journal of Geophysics |year=2012 |language=en |volume=2012 |pages=e286107 |doi=10.1155/2012/286107 |issn=1687-885X|doi-access=free }}</ref> ठोस सामग्री-जल इंटरफेस पर जीटा क्षमता के आकलन के लिए स्ट्रीमिंग क्षमता भी प्राथमिक इलेक्ट्रोकाइनेटिक घटना है। एक केशिका प्रवाह चैनल बनाने के लिए एक संगत ठोस नमूना इस तरह से व्यवस्थित किया जाता है। समतल सतह वाली सामग्री को डुप्लिकेट नमूनों के रूप में माउंट किया जाता है जो समानांतर प्लेटों के रूप में संरेखित होते हैं। केशिका प्रवाह चैनल बनाने के लिए नमूना सतहों को एक छोटी दूरी से अलग किया जाता है। अनियमित आकार वाली सामग्री, जैसे फाइबर या दानेदार मीडिया, एक झरझरा नेटवर्क प्रदान करने के लिए झरझरा प्लग के रूप में घुड़सवार होते हैं, जो स्ट्रीमिंग संभावित माप के लिए केशिकाओं के रूप में कार्य करता है। एक परीक्षण समाधान पर दबाव के आवेदन पर, तरल बहना शुरू हो जाता है और एक विद्युत क्षमता उत्पन्न करता है। यह स्ट्रीमिंग क्षमता सतह जीटा क्षमता की गणना करने के लिए या तो एकल प्रवाह चैनल (एक सपाट सतह वाले नमूनों के लिए) या झरझरा प्लग (फाइबर और दानेदार मीडिया के लिए) के सिरों के बीच दबाव प्रवणता से संबंधित है।
==== प्रवाही विभव, धाराप्रवाह ====
{{main|धाराप्रवाह}}
 
इस प्रकार से प्रवाही विभव विद्युत विभव है जो केशिका के माध्यम से तरल के प्रवाह के समय विकसित होती है। प्रकृति में, ज्वालामुखीय गतिविधियों वाले क्षेत्रों में महत्वपूर्ण परिमाण में प्रवाही विभव हो सकती है।<ref>{{Cite journal |last1=Jouniaux |first1=L. |last2=Ishido |first2=T. |title=Electrokinetics in Earth Sciences: A Tutorial |journal=International Journal of Geophysics |year=2012 |language=en |volume=2012 |pages=e286107 |doi=10.1155/2012/286107 |issn=1687-885X|doi-access=free }}</ref> ठोस पदार्थ-जल इंटरफेस पर जीटा विभव के आकलन के लिए प्रवाही विभव भी प्राथमिक विद्युत् गतिक घटना है। इस प्रकार से केशिका प्रवाह चैनल बनाने के लिए संगत ठोस प्रतिदर्श इस प्रकार से व्यवस्थित किया जाता है। अतः समतल सतह वाली पदार्थ को प्रतिरूप प्रतिदर्शों के रूप में माउंट किया जाता है जो समानांतर प्लेटों के रूप में संरेखित होते हैं। इस प्रकार से केशिका प्रवाह चैनल बनाने के लिए प्रतिदर्श सतहों को छोटी दूरी से अलग किया जाता है। अनियमित आकार वाले पदार्थ, जैसे फाइबर या कणिक मीडिया, छिद्र नेटवर्क प्रदान करने के लिए छिद्रित प्लग के रूप में माउंट होते हैं, जो प्रवाह संभावित माप के लिए केशिकाओं के रूप में कार्य करता है। इस प्रकार से परीक्षण हल पर दाब के अनुप्रयोग पर, तरल प्रवाहित होने लगता है और विद्युत विभव उत्पन्न करता है। अतः यह प्रवाही विभव सतह जीटा विभव की गणना करने के लिए या तो एकल प्रवाह चैनल (एक समतल सतह वाले प्रतिदर्शों के लिए) या छिद्रित प्लग (फाइबर और कणिक मीडिया के लिए) के सिरों के बीच दाब प्रवणता से संबंधित है।
 
इस प्रकार से वैकल्पिक रूप से प्रवाही विभव के लिए, धाराप्रवाह का माप सतह जीटा विभव के लिए और दृष्टिकोण प्रदान करता है। सामान्यतः, [[मैरियन स्मोलुचोव्स्की]] द्वारा प्राप्त शास्त्रीय समीकरणों का उपयोग प्रवाही विभव या प्रवाह धारा परिणामों को सतह जीटा विभव में परिवर्तित करने के लिए किया जाता है।<ref>{{Cite book |last=Luxbacher |first=Thomas |title=The ZETA Guide: Principles of the streaming potential technique |url=https://austria-forum.org/web-books/zeta00en2014iicm |access-date= |website= |year=2014 |publisher=Anton Paar GmbH |publication-date=2014 |isbn=978-3-200-03553-9}}</ref>
 
इस प्रकार से सतह जीटा विभवांतर निर्धारण के लिए प्रवाह विभवांतर और धाराप्रवाह विधि के अनुप्रयोगों में बहुलक झिल्ली,<ref>{{Cite journal |last1=Elimelech |first1=Menachem |last2=Chen |first2=William H. |last3=Waypa |first3=John J. |date=1994 |title=स्ट्रीमिंग पोटेंशियल एनालाइजर द्वारा रिवर्स ऑस्मोसिस मेम्ब्रेन की जेटा (इलेक्ट्रोकाइनेटिक) क्षमता को मापना|url=https://dx.doi.org/10.1016/0011-9164%2894%2900064-6 |journal=Desalination |language=en |volume=95 |issue=3 |pages=269–286 |doi=10.1016/0011-9164(94)00064-6 |issn=0011-9164}}</ref> बायोमैटेरियल्स और चिकित्सा उपकरण,<ref>{{Cite journal |last1=Werner |first1=Carsten |last2=König |first2=Ulla |last3=Augsburg |first3=Antje |last4=Arnhold |first4=Christine |last5=Körber |first5=Heinz |last6=Zimmermann |first6=Ralf |last7=Jacobasch |first7=Hans-Jörg |date=1999 |title=Electrokinetic surface characterization of biomedical polymers — a survey |url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927775799002903 |journal=Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects |language=en |volume=159 |issue=2 |pages=519–529 |doi=10.1016/S0927-7757(99)00290-3 |issn=0927-7757}}</ref><ref>{{Cite journal |last1=Ferraris |first1=Sara |last2=Cazzola |first2=Martina |last3=Peretti |first3=Veronica |last4=Stella |first4=Barbara |last5=Spriano |first5=Silvia |date=2018 |title=Zeta Potential Measurements on Solid Surfaces for in Vitro Biomaterials Testing: Surface Charge, Reactivity Upon Contact With Fluids and Protein Absorption |journal=Frontiers in Bioengineering and Biotechnology |volume=6 |page=60 |doi=10.3389/fbioe.2018.00060 |issn=2296-4185 |pmc= 5954101|pmid=29868575|doi-access=free }}</ref> और खनिजों के सतह आवेश के लक्षण वर्णन सम्मिलित हैं।<ref>{{Cite journal |last=Fuerstenau |first=D. W. |date=1956 |title=क्वार्ट्ज़-सॉल्यूशन इंटरफ़ेस पर हेमी-मिसेल के गठन के संबंध में अमिनियम एसीटेट के समाधान में क्वार्ट्ज पर संभावित अध्ययन स्ट्रीमिंग|url=https://pubs.acs.org/doi/10.1021/j150541a039 |journal=The Journal of Physical Chemistry |language= |volume=60 |issue=7 |pages=981–985 |doi=10.1021/j150541a039 |issn=0022-3654}}</ref>


वैकल्पिक रूप से स्ट्रीमिंग क्षमता के लिए, स्ट्रीमिंग करंट का माप सतह जीटा क्षमता के लिए एक और दृष्टिकोण प्रदान करता है। आमतौर पर, [[मैरियन स्मोलुचोव्स्की]] द्वारा प्राप्त शास्त्रीय समीकरणों का उपयोग स्ट्रीमिंग क्षमता या स्ट्रीमिंग वर्तमान परिणामों को सतह जीटा क्षमता में परिवर्तित करने के लिए किया जाता है।<ref>{{Cite book |last=Luxbacher |first=Thomas |title=The ZETA Guide: Principles of the streaming potential technique |url=https://austria-forum.org/web-books/zeta00en2014iicm |access-date= |website= |year=2014 |publisher=Anton Paar GmbH |publication-date=2014 |isbn=978-3-200-03553-9}}</ref>
सरफेस जेटा पोटेंशियल निर्धारण के लिए स्ट्रीमिंग पोटेंशियल और स्ट्रीमिंग करंट मेथड के अनुप्रयोगों में पॉलीमर मेम्ब्रेन के सरफेस चार्ज के लक्षण वर्णन शामिल हैं,<ref>{{Cite journal |last1=Elimelech |first1=Menachem |last2=Chen |first2=William H. |last3=Waypa |first3=John J. |date=1994 |title=स्ट्रीमिंग पोटेंशियल एनालाइजर द्वारा रिवर्स ऑस्मोसिस मेम्ब्रेन की जेटा (इलेक्ट्रोकाइनेटिक) क्षमता को मापना|url=https://dx.doi.org/10.1016/0011-9164%2894%2900064-6 |journal=Desalination |language=en |volume=95 |issue=3 |pages=269–286 |doi=10.1016/0011-9164(94)00064-6 |issn=0011-9164}}</ref> बायोमैटेरियल्स और चिकित्सा उपकरण,<ref>{{Cite journal |last1=Werner |first1=Carsten |last2=König |first2=Ulla |last3=Augsburg |first3=Antje |last4=Arnhold |first4=Christine |last5=Körber |first5=Heinz |last6=Zimmermann |first6=Ralf |last7=Jacobasch |first7=Hans-Jörg |date=1999 |title=Electrokinetic surface characterization of biomedical polymers — a survey |url=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0927775799002903 |journal=Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects |language=en |volume=159 |issue=2 |pages=519–529 |doi=10.1016/S0927-7757(99)00290-3 |issn=0927-7757}}</ref><ref>{{Cite journal |last1=Ferraris |first1=Sara |last2=Cazzola |first2=Martina |last3=Peretti |first3=Veronica |last4=Stella |first4=Barbara |last5=Spriano |first5=Silvia |date=2018 |title=Zeta Potential Measurements on Solid Surfaces for in Vitro Biomaterials Testing: Surface Charge, Reactivity Upon Contact With Fluids and Protein Absorption |journal=Frontiers in Bioengineering and Biotechnology |volume=6 |page=60 |doi=10.3389/fbioe.2018.00060 |issn=2296-4185 |pmc= 5954101|pmid=29868575|doi-access=free }}</ref> और खनिज।<ref>{{Cite journal |last=Fuerstenau |first=D. W. |date=1956 |title=क्वार्ट्ज़-सॉल्यूशन इंटरफ़ेस पर हेमी-मिसेल के गठन के संबंध में अमिनियम एसीटेट के समाधान में क्वार्ट्ज पर संभावित अध्ययन स्ट्रीमिंग|url=https://pubs.acs.org/doi/10.1021/j150541a039 |journal=The Journal of Physical Chemistry |language= |volume=60 |issue=7 |pages=981–985 |doi=10.1021/j150541a039 |issn=0022-3654}}</ref>




=== विद्युत ध्वनिक घटना ===
=== विद्युत ध्वनिक घटना ===
{{main|Electroacoustic phenomena}}
{{main|विद्युत ध्वनिक घटना}}
जीटा क्षमता के लक्षण वर्णन के लिए दो इलेक्ट्रोकॉस्टिक प्रभाव व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं: [[कोलाइड कंपन वर्तमान]] और विद्युत ध्वनि आयाम।<ref name="Dukhin"/>व्यावसायिक रूप से उपलब्ध उपकरण हैं जो गतिशील इलेक्ट्रोफोरेटिक गतिशीलता को मापने के लिए इन प्रभावों का फायदा उठाते हैं, जो जीटा क्षमता पर निर्भर करता है।


विद्युत-ध्वनिक तकनीकों का यह लाभ है कि वे बिना तनुकरण के अक्षुण्ण नमूनों में मापन करने में सक्षम हैं। प्रकाशित और अच्छी तरह से सत्यापित सिद्धांत इस तरह के माप को 50% तक मात्रा अंशों पर अनुमति देते हैं। गतिशील इलेक्ट्रोफोरेटिक गतिशीलता से जीटा क्षमता की गणना के लिए कणों और तरल के घनत्व पर जानकारी की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, आकार में मोटे तौर पर 300 एनएम से बड़े कणों के लिए भी आवश्यक कण आकार की जानकारी।{{Citation needed|date=September 2019}}
इस प्रकार से जीटा विभव के लक्षण वर्णन के लिए दो वैद्युत् ध्वनिक प्रभाव [[कोलाइड कंपन वर्तमान|कोलाइड कंपन धारा]] और विद्युत ध्वनि आयाम व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं।<ref name="Dukhin"/> व्यावसायिक रूप से उपलब्ध उपकरण हैं जो गतिशील वैद्युत कण संचालक गतिशीलता को मापने के लिए इन प्रभावों का लाभ उठाते हैं, जो जीटा विभव पर निर्भर करता है।
 
इस प्रकार से विद्युत-ध्वनिक तकनीकों का यह लाभ है कि वे बिना तनुकरण के अक्षुण्ण प्रतिदर्शों में मापन करने में सक्षम हैं। प्रकाशित और ठीक रूप से सत्यापित सिद्धांत इस प्रकार के माप को 50% तक मात्रा अंशों पर अनुमति देते हैं। गतिशील वैद्युत कण संचालक गतिशीलता से जीटा विभव की गणना के लिए कणों और तरल के घनत्व पर सूचना की आवश्यकता होती है। इसके अतिरिक्त, लगभग 300 एनएम आकार से अधिक बड़े कणों के लिए कण आकार की सूचना भी आवश्यक है।


== गणना ==
== गणना ==
प्रायोगिक डेटा से जीटा क्षमता की गणना के लिए सबसे अधिक ज्ञात और व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला सिद्धांत 1903 में मैरियन स्मोलुचोव्स्की द्वारा विकसित किया गया है।<ref>{{cite web | vauthors = Smoluchowski M |year=1903 |title=विद्युत एंडोस्मोसिस के सिद्धांत और कई संबंधित घटनाओं में योगदान|trans-title=Contribution to the theory of electro-osmosis and related phenomena |language=Polish |url=http://www.sbc.org.pl/Content/152766/ii640315-0000-00-0001.pdf |archive-url=https://web.archive.org/web/20170810124923/http://www.sbc.org.pl/Content/152766/ii640315-0000-00-0001.pdf |archive-date=August 10, 2017 }}</ref> यह सिद्धांत मूल रूप से वैद्युतकणसंचलन के लिए विकसित किया गया था; हालांकि, अब विद्युत ध्वनिकी का विस्तार भी उपलब्ध है।<ref name="Dukhin"/>स्मोलुचोव्स्की का सिद्धांत शक्तिशाली है क्योंकि यह किसी भी [[आकार]] और किसी भी [[एकाग्रता]] के [[बिखरे हुए कण]]ों के लिए मान्य है। हालाँकि, इसकी सीमाएँ हैं:
प्रायोगिक डेटा से जीटा विभव की गणना के लिए सबसे अधिक ज्ञात और व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला सिद्धांत 1903 में मैरियन स्मोलुचोव्स्की द्वारा विकसित किया गया है।<ref>{{cite web | vauthors = Smoluchowski M |year=1903 |title=विद्युत एंडोस्मोसिस के सिद्धांत और कई संबंधित घटनाओं में योगदान|trans-title=Contribution to the theory of electro-osmosis and related phenomena |language=Polish |url=http://www.sbc.org.pl/Content/152766/ii640315-0000-00-0001.pdf |archive-url=https://web.archive.org/web/20170810124923/http://www.sbc.org.pl/Content/152766/ii640315-0000-00-0001.pdf |archive-date=August 10, 2017 }}</ref> इस प्रकार से यह सिद्धांत मूल रूप से वैद्युतकणसंचलन के लिए विकसित किया गया था; यद्यपि, अब विद्युत ध्वनिकी का विस्तार भी उपलब्ध है।<ref name="Dukhin"/> अतः स्मोलुचोव्स्की का सिद्धांत शक्तिशाली है क्योंकि यह किसी भी [[आकार]] और किसी भी [[एकाग्रता]] के [[बिखरे हुए कण|प्रकीर्णित कणों]] के लिए मान्य है। यद्यपि, इसकी सीमाएँ इस प्रकार से हैं:
*विस्तृत सैद्धांतिक विश्लेषण ने साबित किया कि स्मोलुचोव्स्की का सिद्धांत केवल एक पर्याप्त पतली दोहरी परत के लिए मान्य है, जब डेबी की लंबाई, <math>1/\kappa</math>, कण त्रिज्या से बहुत छोटा है, <math>a</math>:
*विस्तृत सैद्धांतिक विश्लेषण ने सिद्ध किया कि स्मोलुचोव्स्की का सिद्धांत मात्र पर्याप्त पतली दोहरी परत के लिए मान्य है, जब डेबी की लंबाई, <math>1/\kappa</math>, कण त्रिज्या, <math>a</math>:


::<math>{\kappa} \cdot a \gg 1</math>
::<math>{\kappa} \cdot a \gg 1</math>
: पतली दोहरी परत का मॉडल न केवल वैद्युतकणसंचलन सिद्धांत के लिए बल्कि कई अन्य इलेक्ट्रोकाइनेटिक और इलेक्ट्रोकॉस्टिक सिद्धांतों के लिए जबरदस्त सरलीकरण प्रदान करता है। यह मॉडल अधिकांश [[जलीय]] प्रणालियों के लिए मान्य है क्योंकि डेबी की लंबाई आमतौर पर पानी में केवल कुछ [[नैनोमीटर]] होती है। यह मॉडल केवल नैनो-कोलाइड्स के लिए आयनिक शक्ति वाले घोल में शुद्ध पानी के निकट आता है।
::से बहुत छोटी है
: पतली दोहरी परत का मॉडल न मात्र वैद्युतकणसंचलन सिद्धांत के लिए बल्कि कई अन्य विद्युत् गतिक और वैद्युत् ध्वनिक सिद्धांतों के लिए अतिबृहत सरलीकरण प्रदान करता है। यह मॉडल अधिकांश [[जलीय]] प्रणालियों के लिए मान्य है क्योंकि डेबी की लंबाई सामान्यतः जल में मात्र कुछ [[नैनोमीटर]] होती है। यह मॉडल मात्र नैनो-कोलाइड के लिए आयनिक शक्ति वाले घोल में शुद्ध जल के निकट आता है।


*स्मोलुचोव्स्की का सिद्धांत [[सतह चालकता]] के योगदान की उपेक्षा करता है। यह आधुनिक सिद्धांतों में एक छोटी दुखिन संख्या की स्थिति के रूप में व्यक्त किया गया है:
*स्मोलुचोव्स्की का सिद्धांत [[सतह चालकता]] के योगदान की उपेक्षा करता है। इसे आधुनिक सिद्धांतों में एक छोटी दुखिन संख्या की स्थिति के रूप में व्यक्त किया गया है:


::<math>Du \ll 1</math>
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20वीं शताब्दी के दौरान कई अध्ययनों का उद्देश्य वैधता की एक विस्तृत श्रृंखला के साथ इलेक्ट्रोफोरेटिक और इलेक्ट्रोकॉस्टिक सिद्धांतों का विकास था। कई विश्लेषणात्मक सिद्धांत हैं जो सतह चालकता को शामिल करते हैं और इलेक्ट्रोकाइनेटिक और इलेक्ट्रोकॉस्टिक दोनों अनुप्रयोगों के लिए छोटे दुखिन संख्या के प्रतिबंध को समाप्त करते हैं।
इस प्रकार से 20वीं शताब्दी के समय कई अध्ययनों का उद्देश्य वैधता की विस्तृत श्रृंखला के साथ वैद्युत कण संचालक और वैद्युत् ध्वनिक सिद्धांतों का विकास था। अतः कई विश्लेषणात्मक सिद्धांत हैं जो सतह चालकता को सम्मिलित करते हैं और विद्युत् गतिक और वैद्युत् ध्वनिक दोनों अनुप्रयोगों के लिए छोटे दुखिन संख्या के प्रतिबंध को समाप्त करते हैं।
 
अतः इस दिशा में प्रारंभिक अग्रणी फलन ओवरबीक<ref>{{cite journal | vauthors = Overbeek JT |journal=Koll. Bith. |page=287 |title=Theory of electrophoresis — The relaxation effect|year=1943}}</ref> और बूथ के समय से प्रारंभ होता है।<ref>{{cite journal | vauthors = Booth F | title = इलेक्ट्रोकाइनेटिक प्रभाव का सिद्धांत| journal = Nature | volume = 161 | issue = 4081 | pages = 83–86 | date = January 1948 | pmid = 18898334 | doi = 10.1038/161083a0 | doi-access = free | bibcode = 1948Natur.161...83B }}</ref>
 
इस प्रकार से आधुनिक, कठोर विद्युत् गतिक सिद्धांत जो किसी भी जीटा विभव और प्रायः किसी भी <math>\kappa a</math> के लिए मान्य हैं, अधिकांशतः सोवियत यूक्रेनी (दुखिन, शिलोव, और अन्य) और ऑस्ट्रेलियाई (ओ'ब्रायन, व्हाइट, हंटर, और अन्य) विद्यालयों से उपजे हैं। अतः ऐतिहासिक रूप से, पहला दुखिन-सेमेनिखिन सिद्धांत था।<ref>{{cite journal | vauthors = Semenikhin NM, Dukhin SS | title = गोलाकार-कणों के आसपास एक मामूली पतली डबल-लेयर का ध्रुवीकरण और वैद्युतकणसंचलन पर इसका प्रभाव।|journal = Colloid Journal of the USSR | date = January 1975 | volume = 37 | issue = 6 | pages = 1013–1016  }}</ref> इस प्रकार का सिद्धांत दस वर्ष पश्चात ओ'ब्रायन और हंटर द्वारा बनाया गया था।<ref>{{cite journal | vauthors = O'Brien RW, Hunter RJ |title=बड़े कोलाइडल कणों की इलेक्ट्रोफोरेटिक गतिशीलता|journal=Canadian Journal of Chemistry |date=July 1981 |volume=59 |issue=13 |pages=1878–1887 |doi=10.1139/v81-280 }}</ref> पतली दोहरी परत मानते हुए, ये सिद्धांत ऐसे परिणाम देंगे जो ओ'ब्रायन और व्हाइट द्वारा प्रदान किए गए संख्यात्मक हल के बहुत निकट हैं।<ref>{{cite journal | vauthors = O'Brien RW, White LR |title=एक गोलाकार कोलाइडल कण की इलेक्ट्रोफोरेटिक गतिशीलता|journal=Journal of the Chemical Society, Faraday Transactions 2 |date=1978 |volume=74 |pages=1607 |doi=10.1039/F29787401607 }}</ref> इस प्रकार से सामान्य विद्युत ध्वनिक सिद्धांत भी हैं जो डेबी लंबाई और दुखिन संख्या के किसी भी मान के लिए मान्य हैं।<ref name="Dukhin" /><ref name="Hunter" />


उस दिशा में प्रारंभिक अग्रणी कार्य ओवरबीक के समय से शुरू होता है<ref>{{cite journal | vauthors = Overbeek JT |journal=Koll. Bith. |page=287 |title=Theory of electrophoresis — The relaxation effect|year=1943}}</ref> और बूथ।<ref>{{cite journal | vauthors = Booth F | title = इलेक्ट्रोकाइनेटिक प्रभाव का सिद्धांत| journal = Nature | volume = 161 | issue = 4081 | pages = 83–86 | date = January 1948 | pmid = 18898334 | doi = 10.1038/161083a0 | doi-access = free | bibcode = 1948Natur.161...83B }}</ref>
आधुनिक, कठोर इलेक्ट्रोकाइनेटिक सिद्धांत जो किसी भी जीटा क्षमता के लिए मान्य हैं, और अक्सर कोई भी <math>\kappa a</math>, ज्यादातर सोवियत यूक्रेनी (दुखिन, शिलोव, और अन्य) और ऑस्ट्रेलियाई (ओ'ब्रायन, व्हाइट, हंटर, और अन्य) स्कूलों से आते हैं। ऐतिहासिक रूप से, पहला दुखिन-सेमेनिखिन सिद्धांत था।<ref>{{cite journal | vauthors = Semenikhin NM, Dukhin SS | title = गोलाकार-कणों के आसपास एक मामूली पतली डबल-लेयर का ध्रुवीकरण और वैद्युतकणसंचलन पर इसका प्रभाव।|journal = Colloid Journal of the USSR | date = January 1975 | volume = 37 | issue = 6 | pages = 1013–1016  }}</ref> इसी तरह का सिद्धांत दस साल बाद ओ'ब्रायन और हंटर द्वारा बनाया गया था।<ref>{{cite journal | vauthors = O'Brien RW, Hunter RJ |title=बड़े कोलाइडल कणों की इलेक्ट्रोफोरेटिक गतिशीलता|journal=Canadian Journal of Chemistry |date=July 1981 |volume=59 |issue=13 |pages=1878–1887 |doi=10.1139/v81-280 }}</ref> एक पतली दोहरी परत मानते हुए, ये सिद्धांत ऐसे परिणाम देंगे जो ओ'ब्रायन और व्हाइट द्वारा प्रदान किए गए संख्यात्मक समाधान के बहुत करीब हैं।<ref>{{cite journal | vauthors = O'Brien RW, White LR |title=एक गोलाकार कोलाइडल कण की इलेक्ट्रोफोरेटिक गतिशीलता|journal=Journal of the Chemical Society, Faraday Transactions 2 |date=1978 |volume=74 |pages=1607 |doi=10.1039/F29787401607 }}</ref> सामान्य विद्युत ध्वनिक सिद्धांत भी हैं जो डेबी लंबाई और दुखिन संख्या के किसी भी मान के लिए मान्य हैं।<ref name="Dukhin"/><ref name="Hunter"/>






=== हेनरी का समीकरण ===
=== हेनरी का समीकरण ===
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{{Redirect|हेनरी का समीकरण|गैस नियम|हेनरी का नियम}}


जब κa बड़े मूल्यों के बीच होता है जहां सरल विश्लेषणात्मक मॉडल उपलब्ध होते हैं, और निम्न मान जहां संख्यात्मक गणना मान्य होती है, हेनरी के समीकरण का उपयोग तब किया जा सकता है जब जीटा क्षमता कम हो। एक अचालक क्षेत्र के लिए, हेनरी का समीकरण है <math>u_e= \frac{2\varepsilon_{rs} \varepsilon_0}{3\eta} \zeta f_1(\kappa a)</math>, जहां एफ<sub>1</sub> हेनरी फ़ंक्शन है, फ़ंक्शंस के संग्रह में से एक है जो आसानी से 1.0 से 1.5 तक भिन्न होता है क्योंकि κa अनंत तक पहुंचता है।<ref name = "Delgado_2005" />
इस प्रकार से जब κa बड़े मानों के बीच होता है जहां सरल विश्लेषणात्मक मॉडल उपलब्ध होते हैं, और निम्न मान जहां संख्यात्मक गणना मान्य होती है, हेनरी के समीकरण का उपयोग तब किया जा सकता है जब जीटा विभव कम हो जाता हो। अतः अचालक क्षेत्र के लिए, हेनरी का समीकरण <math>u_e= \frac{2\varepsilon_{rs} \varepsilon_0}{3\eta} \zeta f_1(\kappa a)</math> है, जहां ''f''<sub>1</sub> हेनरी फलन है, फलनों के संग्रह में से एक है जो 1.0 से 1.5 तक सरलता से भिन्न होता है क्योंकि κa अनंत तक पहुंचता है।<ref name = "Delgado_2005" />




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Latest revision as of 11:35, 2 July 2023

एक परिक्षेपण माध्यम में निलंबित कण की आवेशित सतह से दूरी के फलन के रूप में आयनिक सांद्रता और संभावित अंतर को दर्शाने वाला आरेख

जीटा विभवांतर सर्पण समतल में विद्युत विभव है। यह समतल अंतरापृष्ठ है जो सतह से जुड़े रहने वाले द्रव से मोबाइल द्रव को अलग करता है।

इस प्रकार से जीटा विभवांतर कोलॉइडी परिक्षेपण (रसायन विज्ञान) में विद्युत् गतिक घटनाएं विद्युतीय संभाव्यता के लिए वैज्ञानिक शब्द है[1][2]। अतः कोलॉइडी रसायन शास्त्र साहित्य में, इसे सामान्यतः ग्रीक अक्षर ज़ेटा (ζ) का उपयोग करके दर्शाया जाता है, इसलिए ζ-संभावित होता है। सामान्य इकाइयाँ वाल्ट (V) या, अधिक सामान्यतः, मिलीवोल्ट्स (mV) हैं। सैद्धांतिक दृष्टिकोण से, जीटा विभवांतर अंतरापृष्ठ से दूर बल्क तरल में बिंदु के सापेक्ष सर्पण समतल के दोहरी परत (इंटरफेसियल) दोहरी परत (डीएल) में विद्युत विभव है। इस प्रकार से दूसरे शब्दों में, जीटा विभव, परिक्षेपण माध्यम और परिक्षिप्त कण से जुड़ी द्रव की स्थिर परत के बीच का संभावित अंतर है।

इस प्रकार से जीटा विभवांतर सर्पण समतल से घिरे क्षेत्र के भीतर निहित शुद्ध विद्युत के आवेश के कारण होता है, और यह उस समतल (ज्यामिति) के स्थान पर भी निर्भर करता है। इस प्रकार, यह व्यापक रूप से आवेश के परिमाण के परिमाणीकरण के लिए उपयोग किया जाता है। यद्यपि, जीटा विभव दोहरी परत में स्टर्न विभव या विद्युत सतह विभव के बराबर नहीं है,[3][4][5][6] क्योंकि इन्हें विभिन्न स्थानों पर परिभाषित किया गया है। इस प्रकार से समानता की ऐसी धारणाओं को सावधानी के साथ लागू किया जाना चाहिए। फिर भी, दोहरी परत गुणों के लक्षण वर्णन के लिए जीटा विभव प्रायः एकमात्र उपलब्ध मार्ग है।

इस प्रकार से जीटा विभव कोलॉइडी परिक्षेपण के परिक्षेपण स्थिरता का महत्वपूर्ण और सरलता से मापने योग्य संकेतक है। जीटा विभव का परिमाण परिक्षेपण में आसन्न, समान रूप से आवेशित कणों के बीच स्थिर वैद्युत प्रतिकर्षण की मात्रा को इंगित करता है। अतः अणुओं और कणों के लिए जो अत्यधिक छोटे हैं, उच्च जीटा विभव स्थिरता प्रदान करेगी, अर्थात हल या परिक्षेपण एकत्रीकरण का विरोध करेगा। इस प्रकार से जब विभव कम होती है, तो आकर्षक बल इस प्रतिकर्षण से अधिक हो सकते हैं और परिक्षेपण टूट सकता है और ऊर्णन हो सकता है। अतः इसलिए, उच्च जीटा विभव (ऋणात्मक या धनात्मक) वाले कोलाइड विद्युत रूप से स्थिर होते हैं जबकि कम जीटा विभव वाले कोलाइड स्कंदन या प्रवाहित होते हैं जैसा कि तालिका में बताया गया है।[7]

Zeta potential, pKa and complex polymers
[A] दुर्बल अम्ल का पीएच-निर्भर आयनीकरण [HA] और इसके संयुग्मित आधार [A-] हेंडरसन-हैसलबल्च समीकरण का उपयोग करके तैयार किया गया; [B] पीएच के फलन के रूप में पीएच-उत्तरदायी बहुलक की आयनीकरण और घुलनशीलता [C] माध्यम में कण की आवेशित सतह से दूरी के फलन के रूप में संभावित अंतर को दर्शाने वाला योजनाबद्ध है; [D] अनुमति के साथ पुन: उत्पन्न पीएच-उत्तरदायी बहुलक के विघटन तंत्र। [D] में घिरी हुई संख्याएँ दर्शाती हैं (1) जेल परत बनाने के लिए बहुलक आव्यूह में जल और हाइड्रॉक्सिल आयनों का प्रसार, (2) जेल परत में बहुलक श्रृंखलाओं का आयनीकरण, (3) जेल से बहुलक श्रृंखलाओं का विघटन बहुलक-हल अंतरापृष्ठ के लिए परत, (4) बहुलक अंतरापृष्ठ पर बहुलक श्रृंखलाओं का आगे आयनीकरण, (5) अंतरफलक से दूर बल्क हल की ओर विसंक्रमित बहुलक श्रृंखलाओं का प्रसार।[8]

इस प्रकार से जीटा विभव का उपयोग जटिल बहुलक के पीकेए अनुमान के लिए भी किया जा सकता है जो पारंपरिक विधियों का उपयोग करके यथार्थ रूप से मापना जटिल है। अतः यह विभिन्न परिस्थितियों में विभिन्न कृत्रिम और प्राकृतिक बहुलक के आयनीकरण परीक्षण का अध्ययन करने में सहायता कर सकता है और पीएच उत्तरदायी बहुलक के लिए मानकीकृत विघटन-पीएच देहली स्थापित करने में सहायता कर सकता है।[8]

जीटा विभव के आधार पर कोलाइड का स्थिरता परीक्षण[9]
जीटा विभव का परिमाण (एमवी) स्थिरता परीक्षण
0 से 5 तीव्र स्कंदन या उर्णन
10 से 30 आरंभिक अस्थिरता
30 से 40 मध्यम स्थिरता
40 से 60 ठीक स्थिरता
>61 उत्कृष्ट स्थिरता


माप

इस प्रकार से कुछ नवीन उपकरण तकनीकें स्थित हैं जो जीटा विभव को मापने की अनुमति देती हैं। अतः जीटा विभवांतर विश्लेषक ठोस, फाइबर या पाउडर पदार्थ को माप सकता है। उपकरण में पाया जाने वाला मोटर प्रतिदर्श के माध्यम से विद्युत् अपघट्य हल का दोलनशील प्रवाह बनाता है। इस प्रकार से उपकरण में कई संवेदक अन्य कारकों की देख रेख करते हैं, इसलिए संलग्न सॉफ़्टवेयर जीटा विभव को खोजने के लिए गणना करने में सक्षम है। इस कारण से तापमान, पीएच, चालकता, दाब और प्रवाही विभव सभी को उपकरण में मापा जाता है।

अतः जीटा विभव की गणना सैद्धांतिक मॉडल और प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित वैद्युतकणसंचलन गतिशीलता या गतिशील वैद्युत कण संचालक गतिशीलता का उपयोग करके भी की जा सकती है।

इस प्रकार से जीटा विभव की गणना के लिए विद्युत् गतिक घटनाएं और वैद्युत् ध्वनिक घटनाएं डेटा के सामान्य स्रोत हैं। (ज़ीटा संभावित अनुमापन देखें।)

विद्युतगतिकी घटना

इस प्रकार से वैद्युतकणसंचलन का उपयोग एयरोसोल की जीटा विभव का अनुमान लगाने के लिए किया जाता है, जबकि प्रवाही विभव/धारा का उपयोग छिद्रित निकायों और समतल सतहों के लिए किया जाता है। अतः परीक्षण में, परिक्षेपण की जीटा विभव को परिक्षेपण पर विद्युत क्षेत्र लागू करके मापा जाता है। इस प्रकार से जीटा विभव वाले परिक्षेपण के भीतर के कण जीटा विभव के परिमाण के समानुपाती वेग से विपरीत आवेश वाले इलेक्ट्रोड की ओर पलायन करेंगे।

इस प्रकार से इस वेग को लेजर डॉपलर प्रभाव एनीमोमीटर की तकनीक से मापा जाता है। अतः इन गतिमान कणों के कारण से घटना लेजर किरण पुंज की आवृत्ति परिवर्तन या चरण परिवर्तन को कण गतिशीलता के रूप में मापा जाता है, और इस गतिशीलता को परिक्षेपक श्यानता और परावैद्युतांक, और स्मोलुचोव्स्की सिद्धांतों के अनुप्रयोग द्वारा जीटा विभव में परिवर्तित किया जाता है।[10]


वैद्युतकणसंचलन

इस प्रकार से वैद्युत कण संचालक गतिशीलता वैद्युत कण संचालक वेग के समानुपाती होती है, जो मापने योग्य पैरामीटर है। अतः ऐसे कई सिद्धांत हैं जो वैद्युत कण संचालक गतिशीलता को जीटा विभव से जोड़ते हैं। वैद्युतकणसंचलन पर लेख में और कोलाइड और अंतरापृष्ठ विज्ञान पर कई पुस्तकों में विवरण में उनका संक्षेप में वर्णन किया गया है।[3][4][5][11] इस प्रकार से विद्युत् गतिक घटना पर विश्व के विशेषज्ञों के समूह द्वारा तैयार की गई शुद्ध और व्यावहारिक रसायन के अंतर्राष्ट्रीय संघ तकनीकी रिपोर्ट है।[12] अतः सहायक दृष्टिकोण से, तीन अलग-अलग प्रायोगिक तकनीकें माइक्रोवैद्युत कण संचलन, वैद्युतकणसंचलन प्रकाश प्रकीर्णन और समस्वरणीय प्रतिरोधक स्पंद संवेदक हैं। माइक्रोवैद्युत कण संचलन में गतिमान कणों की प्रतिबिम्ब प्राप्त करने का लाभ है। दूसरी ओर, यह प्रतिदर्श सेल की दीवारों पर विद्युत असमस द्वारा जटिल है। इस प्रकार से वैद्युत कण संचालक प्रकाश प्रकीर्णन गतिशील प्रकाश परिक्षेपण पर आधारित है। यह विवृत सेल में माप की अनुमति देता है जो केशिका सेल की स्थिति को छोड़कर विद्युत आसमाटिक प्रवाह की समस्या को समाप्त करता है। और, इसका उपयोग बहुत छोटे कणों को चित्रित करने के लिए किया जा सकता है, परन्तु गतिमान कणों की प्रतिबिम्बों को प्रदर्शित करने की लुप्त हुई विभव के मान पर है। इस प्रकार से समस्वरणीय प्रतिरोधक स्पंद संवेदक (टीआरपीएस) प्रतिबाधा-आधारित माप तकनीक है जो प्रतिरोधक स्पंद संकेतन की अवधि के आधार पर व्यक्तिगत कणों की जीटा विभव को मापती है।[13] अतः सूक्ष्मकण की स्थानान्तरण अवधि को वोल्टता और अनुप्रयुक्त दाब के फलन के रूप में मापा जाता है। व्युत्क्रम स्थानान्तरण समय बनाम वोल्टता-निर्भर वैद्युत कण संचालक गतिशीलता से, और इस प्रकार जीटा विभव की गणना की जाती है। इस प्रकार से टीआरपीएस पद्धति का मुख्य लाभ यह है कि यह कण-दर-कण आधार पर एक साथ आकार और सतह आवेश माप की अनुमति देता है, जिससे कृत्रिम और जैविक नैनो/माइक्रोकणों और उनके मिश्रण के व्यापक स्पेक्ट्रम के विश्लेषण को सक्षम किया जा सकता है।[14]

इस प्रकार से मापन की इन सभी तकनीकों के लिए प्रतिदर्श को तनूकरण करने की आवश्यकता हो सकती है। अतः कभी-कभी यह दुर्बल पड़ने से प्रतिदर्श के गुण प्रभावित हो सकते हैं और जीटा विभव परिवर्तित कर सकती है। इस तनुकरण को करने का मात्र एक ही न्यायसंगत विधि है - संतुलन अधिप्लवी का उपयोग करके किया जाता है। इस स्थिति में, सतह और बल्क तरल के बीच पारस्परिक संतुलन बनाए रखा जाएगा और निलंबन में कणों के सभी आयतन अंशों के लिए जीटा विभव समान होगी। इस प्रकार से जब तनुकारक ज्ञात हो (जैसा कि रासायनिक सूत्रीकरण की स्थिति में होता है), अतिरिक्त तनुकारक तैयार किए जा सकते है। यदि मंदक अज्ञात है, तो अपकेंद्रीकरण द्वारा संतुलन सतह पर अधिप्लवी सरलता से प्राप्त किया जाता है।

प्रवाही विभव, धाराप्रवाह

इस प्रकार से प्रवाही विभव विद्युत विभव है जो केशिका के माध्यम से तरल के प्रवाह के समय विकसित होती है। प्रकृति में, ज्वालामुखीय गतिविधियों वाले क्षेत्रों में महत्वपूर्ण परिमाण में प्रवाही विभव हो सकती है।[15] ठोस पदार्थ-जल इंटरफेस पर जीटा विभव के आकलन के लिए प्रवाही विभव भी प्राथमिक विद्युत् गतिक घटना है। इस प्रकार से केशिका प्रवाह चैनल बनाने के लिए संगत ठोस प्रतिदर्श इस प्रकार से व्यवस्थित किया जाता है। अतः समतल सतह वाली पदार्थ को प्रतिरूप प्रतिदर्शों के रूप में माउंट किया जाता है जो समानांतर प्लेटों के रूप में संरेखित होते हैं। इस प्रकार से केशिका प्रवाह चैनल बनाने के लिए प्रतिदर्श सतहों को छोटी दूरी से अलग किया जाता है। अनियमित आकार वाले पदार्थ, जैसे फाइबर या कणिक मीडिया, छिद्र नेटवर्क प्रदान करने के लिए छिद्रित प्लग के रूप में माउंट होते हैं, जो प्रवाह संभावित माप के लिए केशिकाओं के रूप में कार्य करता है। इस प्रकार से परीक्षण हल पर दाब के अनुप्रयोग पर, तरल प्रवाहित होने लगता है और विद्युत विभव उत्पन्न करता है। अतः यह प्रवाही विभव सतह जीटा विभव की गणना करने के लिए या तो एकल प्रवाह चैनल (एक समतल सतह वाले प्रतिदर्शों के लिए) या छिद्रित प्लग (फाइबर और कणिक मीडिया के लिए) के सिरों के बीच दाब प्रवणता से संबंधित है।

इस प्रकार से वैकल्पिक रूप से प्रवाही विभव के लिए, धाराप्रवाह का माप सतह जीटा विभव के लिए और दृष्टिकोण प्रदान करता है। सामान्यतः, मैरियन स्मोलुचोव्स्की द्वारा प्राप्त शास्त्रीय समीकरणों का उपयोग प्रवाही विभव या प्रवाह धारा परिणामों को सतह जीटा विभव में परिवर्तित करने के लिए किया जाता है।[16]

इस प्रकार से सतह जीटा विभवांतर निर्धारण के लिए प्रवाह विभवांतर और धाराप्रवाह विधि के अनुप्रयोगों में बहुलक झिल्ली,[17] बायोमैटेरियल्स और चिकित्सा उपकरण,[18][19] और खनिजों के सतह आवेश के लक्षण वर्णन सम्मिलित हैं।[20]


विद्युत ध्वनिक घटना

इस प्रकार से जीटा विभव के लक्षण वर्णन के लिए दो वैद्युत् ध्वनिक प्रभाव कोलाइड कंपन धारा और विद्युत ध्वनि आयाम व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं।[5] व्यावसायिक रूप से उपलब्ध उपकरण हैं जो गतिशील वैद्युत कण संचालक गतिशीलता को मापने के लिए इन प्रभावों का लाभ उठाते हैं, जो जीटा विभव पर निर्भर करता है।

इस प्रकार से विद्युत-ध्वनिक तकनीकों का यह लाभ है कि वे बिना तनुकरण के अक्षुण्ण प्रतिदर्शों में मापन करने में सक्षम हैं। प्रकाशित और ठीक रूप से सत्यापित सिद्धांत इस प्रकार के माप को 50% तक मात्रा अंशों पर अनुमति देते हैं। गतिशील वैद्युत कण संचालक गतिशीलता से जीटा विभव की गणना के लिए कणों और तरल के घनत्व पर सूचना की आवश्यकता होती है। इसके अतिरिक्त, लगभग 300 एनएम आकार से अधिक बड़े कणों के लिए कण आकार की सूचना भी आवश्यक है।

गणना

प्रायोगिक डेटा से जीटा विभव की गणना के लिए सबसे अधिक ज्ञात और व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला सिद्धांत 1903 में मैरियन स्मोलुचोव्स्की द्वारा विकसित किया गया है।[21] इस प्रकार से यह सिद्धांत मूल रूप से वैद्युतकणसंचलन के लिए विकसित किया गया था; यद्यपि, अब विद्युत ध्वनिकी का विस्तार भी उपलब्ध है।[5] अतः स्मोलुचोव्स्की का सिद्धांत शक्तिशाली है क्योंकि यह किसी भी आकार और किसी भी एकाग्रता के प्रकीर्णित कणों के लिए मान्य है। यद्यपि, इसकी सीमाएँ इस प्रकार से हैं:

  • विस्तृत सैद्धांतिक विश्लेषण ने सिद्ध किया कि स्मोलुचोव्स्की का सिद्धांत मात्र पर्याप्त पतली दोहरी परत के लिए मान्य है, जब डेबी की लंबाई, , कण त्रिज्या, :
से बहुत छोटी है
पतली दोहरी परत का मॉडल न मात्र वैद्युतकणसंचलन सिद्धांत के लिए बल्कि कई अन्य विद्युत् गतिक और वैद्युत् ध्वनिक सिद्धांतों के लिए अतिबृहत सरलीकरण प्रदान करता है। यह मॉडल अधिकांश जलीय प्रणालियों के लिए मान्य है क्योंकि डेबी की लंबाई सामान्यतः जल में मात्र कुछ नैनोमीटर होती है। यह मॉडल मात्र नैनो-कोलाइड के लिए आयनिक शक्ति वाले घोल में शुद्ध जल के निकट आता है।
  • स्मोलुचोव्स्की का सिद्धांत सतह चालकता के योगदान की उपेक्षा करता है। इसे आधुनिक सिद्धांतों में एक छोटी दुखिन संख्या की स्थिति के रूप में व्यक्त किया गया है:

इस प्रकार से 20वीं शताब्दी के समय कई अध्ययनों का उद्देश्य वैधता की विस्तृत श्रृंखला के साथ वैद्युत कण संचालक और वैद्युत् ध्वनिक सिद्धांतों का विकास था। अतः कई विश्लेषणात्मक सिद्धांत हैं जो सतह चालकता को सम्मिलित करते हैं और विद्युत् गतिक और वैद्युत् ध्वनिक दोनों अनुप्रयोगों के लिए छोटे दुखिन संख्या के प्रतिबंध को समाप्त करते हैं।

अतः इस दिशा में प्रारंभिक अग्रणी फलन ओवरबीक[22] और बूथ के समय से प्रारंभ होता है।[23]

इस प्रकार से आधुनिक, कठोर विद्युत् गतिक सिद्धांत जो किसी भी जीटा विभव और प्रायः किसी भी के लिए मान्य हैं, अधिकांशतः सोवियत यूक्रेनी (दुखिन, शिलोव, और अन्य) और ऑस्ट्रेलियाई (ओ'ब्रायन, व्हाइट, हंटर, और अन्य) विद्यालयों से उपजे हैं। अतः ऐतिहासिक रूप से, पहला दुखिन-सेमेनिखिन सिद्धांत था।[24] इस प्रकार का सिद्धांत दस वर्ष पश्चात ओ'ब्रायन और हंटर द्वारा बनाया गया था।[25] पतली दोहरी परत मानते हुए, ये सिद्धांत ऐसे परिणाम देंगे जो ओ'ब्रायन और व्हाइट द्वारा प्रदान किए गए संख्यात्मक हल के बहुत निकट हैं।[26] इस प्रकार से सामान्य विद्युत ध्वनिक सिद्धांत भी हैं जो डेबी लंबाई और दुखिन संख्या के किसी भी मान के लिए मान्य हैं।[5][11]



हेनरी का समीकरण

इस प्रकार से जब κa बड़े मानों के बीच होता है जहां सरल विश्लेषणात्मक मॉडल उपलब्ध होते हैं, और निम्न मान जहां संख्यात्मक गणना मान्य होती है, हेनरी के समीकरण का उपयोग तब किया जा सकता है जब जीटा विभव कम हो जाता हो। अतः अचालक क्षेत्र के लिए, हेनरी का समीकरण है, जहां f1 हेनरी फलन है, फलनों के संग्रह में से एक है जो 1.0 से 1.5 तक सरलता से भिन्न होता है क्योंकि κa अनंत तक पहुंचता है।[12]


संदर्भ

  1. IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book") (1997). Online corrected version: (2006–) "electrokinetic potential, ζ". doi:10.1351/goldbook.E01968
  2. "Colloidal systems – Methods for Zeta potential determination". ISO International Standard 13099, Parts 1,2 and 3. International Organization for Standardization (ISO). 2012.
  3. 3.0 3.1 Lyklema J (1995). इंटरफेस और कोलाइड साइंस के फंडामेंटल. Vol. 2. pp. 3–208. ISBN 978-0-12-460529-9.
  4. 4.0 4.1 Russel WB (1991). कोलाइडल फैलाव. Cambridge: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-42600-8.[page needed]
  5. 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 Dukhin AS (2017). अल्ट्रासाउंड का उपयोग करते हुए तरल पदार्थ, फैलाव, पायस और झरझरा सामग्री का लक्षण वर्णन (Third ed.). Amsterdam: Elsevier. ISBN 978-0-444-63908-0.[page needed]
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