Stanovení izoelektrického bodu
Stanovení izoelektrického bodu
Izoelektrický bod je hodnota pH, při které má povrch neutrální elektrický náboj. To znamená, že se kladné a záporné náboje vyrovnají právě při této hodnotě pH. Izoelektrický bod lze určit pomocí měření zeta potenciálu závislého na pH. Jedná se o důležitý parametr při studiu povrchových vlastností nebo farmaceutických aplikacích.
Náboj povrchu pevné látky ve vodném roztoku vzniká deprotonací nebo protonací funkčních skupin na povrchu. Mezi tyto skupiny patří karboxylové skupiny (COOH) nebo aminoskupiny (NH2). Tyto skupiny se mění při reakcích, jako je deprotonace nebo protonace. Během deprotonační reakce zůstává část funkční skupiny na povrchu, zatímco odštěpený proton (H+) se spojí s molekulami vodného roztoku, například k vytvoření hydroniového iontu (H3O+). Při protonaci naopak funkční skupina přijímá další proton (H+), zatímco hydroxidový ion (OH–) zůstává ve vodném roztoku.
Jak deprotonace, tak protonace jsou reverzibilními ději. Časem se ustaví rovnováha reakcí. Tato rovnováha závisí na tom, kolik hydroniových nebo hydroxidových iontů je již obsaženo ve vodném roztoku, tj. na pH hodnotě. Pokud se pH hodnota vodného roztoku změní, například přidáním kyseliny nebo zásady, mění se také náboj povrchu a zeta potenciál povrchu.
Jak lze určit izoelektrický bod ?
Izoelektrický bod pevných látek ve vodném roztoku lze experimentálně určit měřením zeta potenciálu jako funkce hodnoty pH. Při nízké hodnotě pH je zeta potenciál vyšší a snižuje se s rostoucí hodnotou pH. V izoelektrickém bodě je zeta potenciál nulový, protože povrch není ani kladně, ani záporně nabitý.
Zeta potenciál lze rychle a snadno určit pomocí analyzátoru zeta potenciálu ZPA 20 od společnosti DataPhysics Instruments. Společně s titrační jednotkou LDU 25 lze během měření přidávat kyseliny nebo zásady do vodného roztoku. To umožňuje změnu pH roztoku a automatické určení zeta potenciálu v serii měření.
Měření izoelektrického bodu je relevantní v mnoha oblastech, zejména ve výzkumu koloidů a rozhraní a v materiálové vědě. Některé důležité oblasti aplikace jsou:
Jednou z aplikací je desalinizace mořské vody. Zde se interakce mezi složkami mořské vody a filtrací membrán analyzují pomocí měření zeta potenciálu.
V biologii ovlivňuje izoelektrický bod interakce proteinů, adhezi buněk nebo transport biomolekul.
V textilním průmyslu se povrchy také studují pomocí zeta potenciálu a izoelektrického bodu. Zde se zaměření je na kinetiku povrchově aktivních látek na textiliích, zejména při čištění textilií.
Obr.1.: Izoelektrický bod lze určit pomocí měření zeta potenciálu v závislosti na pH. Izoelektrický bod potaženého povrchu je pH 7,3 a izoelektrický bod nepotaženého povrchu je pH 2,5.
