Kolloidsüsteemid ja elektrokineetilised nähtused

Kolloidosake — savihelbeke, valgumolekul, tilgake emulsioonis — kannab peaaegu alati mingit pinnalaengut, mis tekib pinnarühma ioniseerumisel või ühte tüüpi ioonide eelistatud adsorbeerumisel lahusest. See laeng ei jää üksi: ta tõmbab enda lähedale vastandlaengulise vastasioonide pilve, moodustades elektrilise kaksikkihi — õhukese, tihedalt seotud Sterni kihi otse pinnal, mida ümbritseb lõdvemalt seotud difuusne kiht, mis hõreneb järk-järgult lahuse põhimassi suunas.

See kaksikkiht otsustabki, kas dispersioon püsib koos. Kaks lähestikku triivivat samamärgiliselt laetud osakest tõukavad teineteist elektrostaatiliselt, ja see tõuge konkureerib alati kohalviibiva van der Waalsi tõmbejõuga, mis püüab osakesi kokku tõmmata. Kuni tõukebarjäär on piisavalt kõrge, põrkuvad osakesed enne kokkukleepumist tagasi — dispersioon on kineetiliselt stabiilne. Kui aga lisada piisavalt elektrolüüti, suruvad lisaioonid difuusse kihi kokku, vähendades tõukebarjääri, kuni tõmbejõud võidab ja osakesed kleepuvad pöördumatult kokku — see ongi koagulatsioon. Igal elektrolüüdil on kriitiline koagulatsioonikontsentratsioon, millest allpool dispersioon sisuliselt ei muutu ja millest ülalpool see kiiresti laguneb — tegemist ei ole "kõik või mitte midagi" efektiga ükskõik millisel kontsentratsioonil.

Kaksikkiht ei liigu jäiga tervikuna, kui osake ja vedelik teineteise suhtes libisevad. Ainult kiht väljaspool teatud libisemispinda jääb vedeliku põhimassi külge; potentsiaal just sellel pinnal, mitte paljas pinnalaeng, ongi zeta-potentsiaal — suurus, mis tegelikult ennustab elektroforeetilist liikuvust ja dispersiooni stabiilsust. Sama laetud pinna ja vedeliku suhteline libisemine avaldub kahes peegelpildis olevas katses: elektroforeesis liiguvad osakesed paigal püsivas väljas, samal ajal kui vedelik jääb liikumatuks, ning elektroosmoosis liigub vedelik läbi paigal püsiva laetud poorse keskkonna (või kapillaari) rakendatud välja toimel, samal ajal kui tahke faas jääb paigale. Mõlemal on sama füüsikaline alus — kaksikkihi libisemine üle libisemispinna —, kuid tegemist on tõeliselt erinevate katsekorraldustega, mitte ühe ja sama katse kahe kirjeldusega.