Potencjał sedymentacji

Potencjał sedymentacji (efekt Dorna, potencjał elektroforetyczny^[1], potencjał osiadania^[2]) – jedno ze zjawisk elektrokinetycznych związanych z występowaniem na granicach międzyfazowych potencjału dzeta (elektrokinetycznego), polegające na powstawaniu napięcia elektrycznego w czasie przemieszczania się w rozpuszczalnikach cząstek otoczonych elektryczną warstwą podwójną, np. w czasie sedymentacji lub odwirowywania cząstek koloidów lub zawiesin mineralnych^[1][3][4].

Schemat ilustrujący zjawisko polaryzacji elektrycznej w czasie opadania cząstki otoczonej elektryczną warstwą podwójną

Schemat układu pomiarowego do oznaczeń potencjału sedymentacji

Zjawisko zostało zaobserwowane na początku XX wieku (1903–1921) przez Dorna i Billitera, a pierwsze pomiary ilościowe opublikował J. Stock. Technika pomiarów została udoskonalona w latach 40. przez J.D. Quista i E.R. Washburna, którzy zastosowali szklaną kolumnę sedymentacyjną z rozmieszczonymi na różnych wysokościach bocznymi rurkami, umożliwiającymi wprowadzanie elektrod pomiarowych^[1].

Zgodnie z równaniem Smoluchowskiego wartość potencjału sedymentacji (oznaczanego m.in. symbolem E_s, E_sed) jest równa^[5]:

${\displaystyle E_{s}={\frac {4\pi \zeta \varepsilon cr^{3}(\rho _{1}-\rho _{2})gh}{3\eta \chi }}}$

gdzie:

• ξ – potencjał elektrokinetyczny,
• h – różnica poziomów warstw cieczy,
• ρ₁, ρ₁ – gęstości fazy rozproszonej i rozpraszającej,
• c – stężenie cząstek fazy rozproszonej (liczba cząstek w jednostce objętości),
• g – przyspieszenie ziemskie,
• r – promień cząstki,
• χ – przewodność elektrolityczna cieczy,
• η – Lepkość cieczy.

Pomiary potencjału sedymentacji są prowadzone w celu wyznaczenia wartości potencjałów elektrokinetycznych, ważnych m.in. z punktu widzenia badań stabilności układów koloidalnych (zob. np. punkt izoelektryczny, koagulacja) lub prowadzenia procesów przetwarzania kopalin np. metodami flotacji^[2][6][4].