Эмульсии

Эмульсии – дисперсные системы, в которых дисперсионной средой и дисперсной фазой является жидкость.

Если частицы дисперсной фазы имеют размер >10-5 см – это грубодисперсная система – эмульсия (жидкое масло в воде).

Если частицы дисперсной фазы имеют коллоидный размер – 10-5-10-7 см – эмульсоид – коллоидно-дисперсная система.

Различают эмульсии 2 типов:

1)      Масло (дисперсная фаза) в воде (дисперсионная среда) – прямые эмульсии;

2)      Вода в масле – обратные эмульсии.

Отличить оба типа эмульсий легко, т.к. в первом случае дисперсионной средой является вода, а во втором – масло, что резко сказывается на электропроводности, природе растворяемых красителей и др. свойствах системы.

Получение:

1)      критические смеси 2 ограниченно-растворимых жидкостей (фенол и вода) - характерная особенность эмульсий - возможность самопроизвольного образования термодинамически устойчивых равновесных систем (вода и фенол), при условии очень низких значений поверхностного натяжения

2)      Сильное понижение поверхностного натяжения на границе раздела капель и среды добавлением к системе ПАВ – поверхностно-активного вещества, если по условиям растворимости его можно добавить в достаточно большом количестве.

3)      Основной путь получения устойчивых эмульсий – применение эмульгаторов (вещества, обеспечивающие создание эмульсий из несмешивающихся жидкостей), обусловлен способность эмульгаторов к образованию в адсорбционном слое двухмерных структур с повышенными механическими свойствами (Ребиндер). Хорошие эмульгаторы этой группы – белки, включая желатин, сапонин, камедь, агар и др.

4)      Применение сильного перемешивания, встряхивания, вибрации, действия ультразвука.

Своеобразным типом стабилизатором для эмульсий являются твердые порошкообразные вещества (гипс, графит и др.), способные скапливаться на границе раздела капель и среды, благодаря избирательной смачиваемости твердых тел.

Например, частицы гипса в эмульсии благодаря своей гидрофильности, почти полностью входят в воду и лишь частично – в каплю масла, вследствие чего они окружаю каплю M сплошным слоем и препятствуют ее слиянию с другой каплей масла. Легко видеть, однако, что избирательное смачивание не должно быть полным, т.к. в этом случае частицы стабилизатора оказались бы целиком в водной фазе, и капли M остались бы незащищенными.

Свойства эмульсий в высокой мере зависят от применяемых эмульгаторов. Во многих случаях не только устойчивость, но и тип эмульсий обуславливается природой и концентрацией эмульгаторов. Так, например, белки, камеди, мыла щелочных металлов дают эмульсии - масло в воде – прямые;  а стерины, мыла многовалентных металлов – эмульсии воды в масле – обратные.

При добавлении ПАВ к готовой эмульсии возможно разрушение эмульсии или изменение типа эмульсии (обращение фаз).

Разрушением эмульсий является часто важной технической задачей. При добавлении ПАВ к эмульсии оно происходит в тех случаях, когда это вещество обладает более высокой поверхностной активностью, чем прежний эмульгатор и может вытеснить его с поверхности, но в то же время само не образует прочных защитных пленок, например, разрушение некоторых эмульсий при помощи амилового спирта. Для разрушения эмульсий применяют также различные методы электрического переноса, супер центрифугирования, фильтрования через пористые, избирательно смачиваемые материалы, коагуляция электролитами и т.д.

Изменение типа эмульсий (переход м/в в в/м или обратно) происходит в том случае, если добавленное поверхностно-активное вещество может быть стабилизатором обратного типа эмульсии (обращение фаз), например, при замещении натриевого мыла в поверхностном слое мылами двухвалентных металлов. При обращении фаз вначале образуются оба типа эмульсий, но затем остается или преобладает одна более устойчивая систем; часто возникают сложные типы множественных эмульсии; капелька масла, входящая в эмульсию м/в может содержать в себе эмульсию в/м и т.д.

Устойчивость эмульсий измеряют по продолжительности ее существования t сек. в столбе высотой H:

t=H/v, где v – скорость расслоения эмульсии в см/сек.

Либо по продолжительности существования отдельных капель. Таким образом, устойчивость эмульсий имеет кинетический характер (Ребиндер).

Применение: в фармацевтической промышленности многие лекарственные вещества применяются в виде эмульсий, причем обычно эмульсии м/в используются в составе внутренних лекарств, а эмульсии в/м – наружных средств. В ряде случаев эмульгированием удается замаскировать или ослабить неприятный вкус масел и смол, например, в эмульсиях рыбьего жира, касторового масла и др. В качестве эмульгаторов жирных масел применяют крахмальный клейстер, яичный желток, камедь и др.