Емульсії

Емульсії – грубо дисперсні системи, які складаються з краплинок однієї рідини, зваженій у іншій. Рідини, які утворюють емульсії, зазвичай не розчинні одна в одній і відрізняються за фізико – хімічними властивостями. В типових емульсіях однією з двох рідин зазвичай є вода. Органічні речовини (бензол, бензин, гас та ін.) складають другу фазу емульсії. Їх умовно називають олієями.

За природою рідини розрізняють прямі емульсії (олія у воді) та зворотні емульсії (вода у олії).

Емульсії є седиментаційно нестійкими системами. Якщо дисперсійна фаза і дисперсійне середовище відрізняються за щільністю, то можлива седиментація (або вспливання) крапель дисперсійної фази, тобто порушення однорідності концентрації. Агрегативна нестійкість емульсій проявляється у мимовільному злипанні крапель у дисперсній фазі (коалесценція).

Емульсії мають велику поверхню розділу фаз. Утворення поверхні розділу завжди потребує затрати роботи, і робота та тим більша, чим вище поверхневий натяг на цій поверхні. Тому легкість утворення емульсій і підвищення її стійкості забезпечується введенням речовин, які, адсорбуючись на поверхні розділу фаз, зменшують поверхневий натяг на ній. Такі речовини називаються емульгаторами.

Емульсії можна отримати за допомогою конденсаційних методів та диспергійювання. Для отримання стійких емульсій додають стабілізатор або емульгатори. Дія емульгаторів обумовлена здатністю їх молекул або іонів накопичуватися на межі двох фаз – дисперсійної фази і дисперсійного середовища, знижуючи поверхневий натяг. Вони утворюють навколо крапель оболонку, яка перешкоджає коалесценції та коагуляції.

Розрізняють декілька типів емульгаторів: мила, милоподібні речовини та ін. Емульгатор, яка правило, повинен краще розчинятися в дисперсійному середовищі, ніж у дисперсійній фазі, а якщо він твердий, то краще змочуватися. Його молекули або іони адсорбуються частинкою дисперсійної фази, на межі двох фаз формується адсорбційний шар, у якому ліофільна (полярна) частина молекул емульгатора зв’язується з розчинником, а ліофобна (неполярні вуглеводні радикали) – з олією. У результаті адсорбції емульгатору поверхневий натяг краплі олії знижується, тобто значення поверхневої енергії зменшується. У результаті система стає більш стійкою.

Емульгатори, які добре розчинні у воді, забезпечують утворення емульсії першого типу, а емульгатори, які добре розчинні у неполярних розчинниках – другого типу.

Для емульсій першого типу добрими емульгаторами є розчинні у воді натрієві та калієві мила. Нерозчинні у воді мила (кальцієві, магнієві та ін.) відносяться до емульгаторів другого типу.

Якщо у якості емульгатору використовують молекули, здатні до дисоціації на іони (наприклад мило, яке представляє собою суміш жирних кислот), то крапелька олії зарядиться негативно, що призведе до збільшення стійкості емульсії.