Види колоїдних систем. Поверхнево-активні речовини. Суспензії. Емульсії. Піни, страница 6

3.  ЕМУЛЬСІЇ

Емульсією називається мікрогетерогенна система, що складається із взаємно нерозчинних рідин, розподілених одна в іншій у вигляді крапельок.

Рідина, зважена у вигляді крапельок, називається дисперсною фазою. Рідина, у якій розподілена дисперсна фаза, називається дисперсійним середовищем. Вус-

ловно емульсії позначають у вигляді дробу де в чисельнику зазначене агрегатний стан фази (рідина I), а в знаменнику агрегатний стан середовища (рідина 2).

КЛАСИФІКАЦІЯ ЕМУЛЬСІЙ

Емульсії звичайно класифікують по двох ознаках:

1)  по концентрації дисперсної фази (C_d): розведені (C_d < 0,1%); концентровані (0,1% <C_d< < 74% ) висококонцентровані (желатинирован) (C_d > 74% ).

2)  по полярності дисперсної фази й дисперсійного середовища: емульсії I роду (прямі) - М/В; емульсії II роду (зворотні) - В/М.

Будь-яку полярну рідину прийнято позначати буквою «В» - «вода», а неполярну буквою «М» - «масло».

В емульсіях I роду крапельки неполярної рідини (масла) розподілені в полярній (воді). В емульсіях II роду дисперсійне середовище неполярне.

МЕТОДИ ОДЕРЖАННЯ ЕМУЛЬСІЙ

Система із двох рідин, що не змішуються, буде перебувати в термодинамически стійкому стані, якщо вона буде складатися із двох суцільних шарів: верхнього (більше легка рідина) і нижнього (більше важка рідина). Як тільки ми почнемо один із суцільних шарів дробити на крапельки, щоб одержати емульсію, буде зростати межфазная поверхня, а отже, вільна поверхнева енергія й система стане термодинамически нестійкої. Чим більше енергії буде витрачено на утворення емульсії, тим більше нестійкої вона буде. Щоб додати емульсії відносну стійкість, використають спеціальні речовини — стабілізатори, називані эмульгаторами. Практично всі емульсії (за винятком деяких, що утворяться мимовільно) одержують тільки в присутності эмульгаторов.

Природа й механізм дії эмульгаторов будуть розглянуті в спеціальному розділі, а поки відзначимо, що емульсії - це, як мінімум, трикомпонентні системи, що складаються з полярної рідини, неполярної рідини й эмульгатора. При цьому одна з рідин перебуває у вигляді крапель. Краплі необхідних розмірів можуть бути отримані двома різними шляхами: конденсаційним методом, вирощуючи їх з малих центрів каплеобразования, і диспергационным, дроблячи великі краплі.

Найпоширенішими як у лабораторної, так й у виробничій практиці є дисперга-ционные методи.

КОНДЕНСАЦІЙНІ МЕТОДИ

Конденсація з пар. Пара однієї рідини (дисперсна фаза) инжектируется під поверхню іншої рідини (дисперсійне середовище). У таких умовах пар стає пересиченим і конденсується у вигляді крапель розміром порядку 1 мкм. Ці краплі стабілізуються в рідині, що містить відповідний эмульгатор.

На розмір крапель, що утворяться, істотно впливають тиск инжектируемого пари, діаметр

впускного сопла, эмульгатор. Цим методом легко одержують краплі з розмірами до 20 мкм.

Емульсії можна також одержати, використовуючи монодисперсний аерозоль, отриманий конденсаційним методом. Для цього в злегка пересичену пару вводять дрібні (з розмірами « 10~⁶ див) частки й дозволяють центрам каплеобразования рости протягом деякого часу. У результаті утвориться практично монодисперсний туман, при пропущенні якого в дисперсійне середовище одержують монодисперсну емульсію.

Замена розчинника. Речовина, що у майбутній емульсії повинне перебувати у вигляді крапель, розчиняють в «гарному» розчиннику з утворенням щирого розчину. Якщо потім в отриманий розчин увести інший розчинник, що істотно «псує» перший, то розчинена речовина буде поєднуватися в краплі, образуя емульсію. Наприклад, для бензолу этанол є «гарним» розчинником, у якому бензол перебуває у вигляді молекул. При додаванні до цього розчину води відбувається утворення крапельок бензолу у водно-спиртовому дисперсійному середовищі - виникає емульсія I роду. Цей процес легко спостерігається візуально - система із прозорої стає мутної, тому що крапельки бензолу, на відміну від молекул бензолу, розсіюють і відбивають світло.