МИКРОГЕТЕРОГЕННЫЕ СИСТЕМЫ. ЭМУЛЬСИИ - Микрогетерогенные системы. Суспензии и пасты
Эмульсии - системы образованные смешиванием двух взаимонерастворимых жидкостей, т. е. это лиофобные дисперсные системы с жидкой дисперсионной средой и жидкой дисперсной фазой.
Лиофильные эмульсии - критически эмульсии образованные из двух ограниченно смешивающихся жидкостей.
Классификация лиофобных эмульсий.
- 1) По характеру дисперсной фазы и дисперсионной среды. В зависимости от условий образования любая из двух жидкостей, образующих дисперсную систему, может оказаться как дисперсной фазой, так и дисперсионной средой. А) Прямые эмульсии (дисперсия масла в воде, сокращенно М/В); Б) Обратные эмульсии (дисперсия воды в масле, сокращенно В/М).
Символ масло обозначает любую неполярную среду: бензол, жир, углеводороды, любые пищевые и минеральные масла. Полярная жидкость обозначена термином "вода".
- 2) По концентрации дисперсной фазы в системе. Эмульсии образуют системы со сферическими частицами дисперсной фазы в широком диапазоне концентраций (от 0,001 % до 90 %):
- А) Разбавленные эмульсии содержат до 0,1 % дисперсной фазы по объему, отношение объемов дисперсной фазы и дисперсионной среды 10-3 (эмульсия машинного масла в конденсате при работе паровых машин). Диаметр капелек около 10-5 см (100 нм) близок к коллоидным системам. Образуются обычно без эмульгаторов, очень устойчивы, разрушить очень трудно (придать частицам заряд, коагулировать); Б) Концентрированные эмульсии содержат до 74 %, отношение объемов фаз 2,84, диаметр капелек от 0,1 - 1 мкм и выше, частицы дисперсной фазы плотно упакованы. Для монодисперсных систем со сферическими частицами доля объема на пустоты 26 % объемн. Для полидисперсных систем, то концентрация дисперсной фазы выше 74 %., частицы сферической формы, легко седиментируются (тем легче, чем больше разница между плотностями дисперсной фазы и дисперсионной среды). Если плотность дисперсной фазы меньше, то наблюдается обратная седиментация (всплывание капелек). Без присутствия эмульгаторов не образуются; В) Высококонцентрированные или желатиновые эмульсии (свыше 74 % дисперсной фазы). Частицы теряют сферическую форму - полиэдры (могогранники) разделены тонкими прослойками дисперсионной среды. Тонкие слои теряют текучесть, очень вязкие, система теряет жидкообразный вид, может резаться ножом, подобны гелю, не способны седиментироваться.
Способы получения эмульсий.
1) Диспергирование (эмульгирование) одной жидкости в другой в присутствии эмульгаторов (ПАВ). Для эмульгирования жидкостей применяют различные устройства, основанные на воздействии вибрации, ультразвука, действии больших градиентов скоростей сдвига (в коллоидных мельницах), на соударении струи двух жидкостей, вытекающих из узких отверстий и т. п.
При получении эмульсии М/В - масляную фазу добавляют по частям к воде, эмульгатор добавляют перед смешиванием фаз либо в воду, либо в масло. Системы типа В/М образуются при добавлении воды в масляный раствор эмульгатора.
- 2) Конденсационным путем образуются лишь некоторые, в основном, разбавленные эмульсии (эмульсия масел в водах паровых котлов). 3) Самопроизвольное эмульгирование заключается в том, что эмульсия двух соприкасающихся жидкостей образуется без внешнего перемешивания. Самопроизвольное эмульгирование наблюдается тогда, когда межфазное натяжение на границе вода - масло снижено введение эмульгатора до очень малой величины.
Свойства эмульсий изменяются в зависимости от концентрации дисперсной фазы системы. В разбавленных эмульсиях расстояние между частицами дисперсной фазы по крайне мере на десятичный порядок больше самих частиц, в этом случае можно пренебречь взаимодействием между частицами. Предел 74% устанавливается, т. к. он отвечает монодисперсному состоянию фазы, состоящей из сферических частиц. При большем содержании дисперсной фазы может происходить деформация капель.
Легкость образования эмульсии и повышение ее устойчивости обеспечивают введением ПАВ, ВМС, порошков, которые адсорбируются на поверхности раздела, уменьшают поверхностное натяжение - Эмульгаторы.
Ориентирование ПАВ в эмульсии следует по правилу Ребиндера.
Правило Ребиндера: уравнивание полярностей: полярные группы ПАВ обращены к полярной фазе, а неполярные группы - к неполярной фазе.
В результате эмульсия приобретает заряд - на их поверхности возникают адсорбционно-сольватные слои, что обеспечивает стабильность эмульсии.
Эмульгируюшая способность ПАВ характеризуется Гидрофильно-липофильным балансом (ГЛБ) - соотношение между гидрофильными свойствами полярной группы и липофильными свойствами углеводородного радикала. Это эмпирическая шкала значений ГЛБ, предложенная У. Гриффином.
По этой шкале значение ГЛБ зависит от размера радикала (чем выше углеводородный заместитель, тем меньше ГЛБ), или чем выше гидрофильность, тем выше число ГЛБ. По шкале Гриффина эмульгаторы занимают промежуточное положение между соотношениями, в которых преобладает влияние полярной части, и соединениями, на свойства которых большое влияние оказывает неполярная часть молекулы. Этому условию соответствует такое строение ПАВ, при котором энергия взаимодействия его с водой (сродство к воде) в незначительной мере отличается от сродства к маслу.
Ориентировочную оценку ГЛБ можно сделать по состоянию эмульгаторов в воде (табл. 7).
Таблица 7. Значения ГЛБ в зависимости от растворимости вещества в воде
Состояние в воде |
ГЛБ |
Не дипергируются |
1 - 4 |
Слабо диспергируются |
3 - 6 |
При сильном перемешивании дает дисперсию типа молока |
6 - 8 |
Стабильная дисперсия типа молока |
8 - 10 |
Дисперсия от светлой до прозрачной |
10 - 13 |
Прозрачный раствор |
Выше 13 |
Области применения ПАВ в зависимости от значения ГЛБ:
Для получения обратных эмульсий типа В/М |
3 - 6 |
Для перехода от эмульсий типа М/В к В/М |
7 - 8 |
Для получения смачивателей |
7 - 9 |
Для получения устойчивых эмульсий типа М/В |
8 - 13 |
Моющих средств |
13 - 15 |
Для солюбилизаторов водных растворов |
15 - 16 |
Роль энергетики взаимодействия молекул ПАВ с жидкостями находят отражение в правиле Банкрофта.
В соответствии с Правилом Банкрофта при эмульгировании дисперсионной средой становиться та жидкость, в которой молекулы ПАВ лучше растворимы, т. е. водорастворимые ПАВ являются стабилизаторами прямых эмульсий (М/В), ГЛБ = 8 ч 13 (мыла), а малорастворимые - обратных (В/М), ГЛБ 3 ч 6.
Обращение фаз эмульсии (инверсия)- переход эмульсии одного типа В/М в другой тип М/В и наоборот.
Способы осуществления инверсии:
- 1) добавка эмульгатора противоположного действия (в эмульсии М/В добавить мыла поливалентных металлов, которые стабилизируют эмульсии типа В/М); 2) введение в эмульсию веществ, взаимодействующих с эмульгатором; 3) добавление электролита: солей щелочных и щелочноземельных металлов, взаимодействие с мылом - мыла стабилизирующие В/М (эмульсии растительных масел, стабилизированы натриевыми мылами, добавка CaCl2 и других солей щелочно-земельных металлов, образуются кальциевые, стронциевые и другие мыла, которые стабилизируют эмульсии В/М); 4) повышение концентрации дисперсной фазы; 5) изменение температуры: температура, при которой происходит переход эмульсии М/В > В/М и обратный переход В/М > М/В называется Температурой обращения фаз и соответствует такой температуре, при которой уравниваются действия гидрофильной и гидрофобной частей эмульгаторов и связано с величиной ГЛБ системы; 6) длительное механическое воздействие (сливки М/В - масло В/М).
Похожие статьи
-
ПОНЯТИЕ МИКРОГЕТЕРОГЕННЫХ СИСТЕМ - Микрогетерогенные системы. Суспензии и пасты
Коллоидный эмульсия аэрозоль пленка Микрогетерогенные или грубодисперсные системы - системы с размером частиц от 1 до 10-5 см (> 100 нм) в соответствие с...
-
Эмульсия - дисперсная система, состоящая из микроскопических капель жидкости (дисперсной фазы), распределенных в другой жидкости (дисперсионной среде)....
-
Грубодисперсные системы, Эмульсии - Эмульсии и эмульгаторы
Эмульсии - это один из видов грубодисперсных систем. Помимо эмульсий к грубодисперсным системам относятся суспензии, пены, порошки и пр. Грубодисперсные...
-
Суспензии, Приготовление суспензий - Применение суспензий и эмульсий в строительстве
Приготовление суспензий Суспензии готовят двумя способами: дисперсионным, при котором производят измельчение относительно крупных частиц нерастворимых...
-
Эмульсиями называются дисперсные системы, в которых дисперсионная среда и дисперсная фаза находятся в жидком состоянии. Эмульсии являются обычно...
-
В технике в большинстве случаев инженер имеет дело с дисперсными системами, которые состоят из дисперсной фазы и дисперсионной среды. Дисперсная фаза -...
-
Получение эмульсии, Методы разрушения эмульсии - Применение суспензий и эмульсий в строительстве
Эмульсии образуются двумя путями: - путем дробления капель. Этот метод осуществляется путем медленного прибавления диспергируемого вещества в дисперсную...
-
Суспензии - жидкая лекарственная форма, содержащая в качестве дисперсной фазы одно или несколько измельченных порошкообразных ЛВ, распределенных в жидкой...
-
Классификация дисперсных систем - Общая характеристика дисперсных систем и методы их получения
Рассматривается классификация именно дисперсных систем, т. к. коллоидные растворы являются видом дисперсных систем. Следует отметить, что коллоидная...
-
Требования, предъявляемые к суспензиям Суспензии -- жидкая лекарственная форма, содержащая в качестве дисперсной фазы одно или несколько измельченных...
-
Эмульгаторы, Гидрофильные и гидрофобные эмульгаторы - Эмульсии и эмульгаторы
Достаточно устойчивую и концентрированную эмульсию можно приготовить лишь при добавлении стабилизатора (эмульгатора). Эмульгаторы не только сообщают...
-
Неоднородными, или гетерогенными, системами называют системы, состоящие из двух или нескольких фаз. Фазы, составляющие систему, могут быть, в принципе,...
-
Диспергированием называют тонкое измельчение твердых мате-риалов или жидкостей и распределение их частиц в жидкой или газообразной среде, в результате...
-
Суспензионные лекарственные формы в дисперсологической классификации лекарственных форм относят к свободнодисперсным системам с жидкой дисперсионной...
-
Моющее действие эмульгаторов, Биологическое значение эмульсий - Эмульсии и эмульгаторы
Образование эмульсии происходит при отмывании жирных пятен мылом. Пептизированные, а затем стабилизированные солями жирных кислот частички жира легко...
-
Основные понятия и определения Истинные растворы являются гомогенными смесями веществ, в которых составные части нельзя обнаружить ни визуально, ни с...
-
Механические способы разрушения эмульсий. - Методы разрушения нефтяных эмульсий
Все механические способы разрушения нефтяных эмульсий имеют очень ограниченное применение (фильтрация, центрифугирование), а некоторые (например,...
-
Выпаривание - Изучение методов жидких и газообразных и однородных неоднородных систем
Выпаривание - концентрирование (сгущение) растворов, суспензий и эмульсий (чаще твердых веществ в воде) при кипении. В процессе выпаривания...
-
Химические свойства Алюминия. - Третья группа периодической системы
Внешняя электронная оболочка атома Алюминия состоит из 3 электронов и имеет строение 3s23р1. В обычных условиях Алюминий в соединениях 3-валентен, но при...
-
Конденсационные методы получения коллоидных систем - Методы очистки и получения коллоидных растворов
Из классификации дисперсных систем по размеру частиц следует, что коллоидные растворы (золи) занимают промежуточное положе-ние между молекулярными и...
-
Дисперсной называется система, состоящая из двух или более веществ, причем одно из них в виде очень маленьких частиц равномерно распределено в объеме...
-
Нелинейный система графический соединение В силу уравнения замыкания б) переменная, а. Поэтому из предыдущего равенства выводим . Отсюда следует, что для...
-
Способы получения коллоидных систем - Общая характеристика дисперсных систем и методы их получения
Коллоидные системы по степени дисперсности занимают промежуточное положение между истинными растворами и грубодисперсными системами. Поэтому коллоидные...
-
Оценка качества суспензий. Перспективные стабилизаторы в технологии суспензий Оценка качества суспензий проводится так же, как и всех жидких...
-
Термические способы разрушения эмульсий. - Методы разрушения нефтяных эмульсий
Термическая обработка нефтяных эмульсий (подогрев, промывка горячей водой при атмосферном или под избыточным давлением) имеет целью увеличение скорости...
-
Фаза эмульсии - Химия и физика молока
1). Состав и структура оболочки шариков жира. 2). Факторы устойчивости жировой эмульсии молока. Молоко представляет собой эмульсию жировых шариков в...
-
Разработка алгоритма нахождения входного потока заявок в имитационной модели контрольно-пропускной системы на основе статистических данных В наши дни...
-
Бор в организме - Третья группа периодической системы
. Бор относится к числу химических элементов, которые в очень малых количествах содержатся в тканях растений и животных (тысячные и десятитысячные доли%...
-
Основная задача организации зарплаты состоит в том, чтобы поставить оплату труда в зависимость от его коллектива и качества трудового вклада каждого...
-
При формировании узловых уравнений следует пронумеровать узлы анализируемой цепи. В качестве опорного узла с индексом "0", относительно которого...
-
К моделированию теплообменника с псевдоожижаемой насадкой для систем аспирации стройиндустрии
К моделированию теплообменника с псевдоожижаемой насадкой для систем аспирации стройиндустрии Модернизация предприятий строительного комплекса на основе...
-
Химические свойства Галлия. - Третья группа периодической системы
На воздухе при обычной температуре Галлий стоек. Выше 260° С в сухом кислороде наблюдается медленное окисление (пленка оксида защищает металл). В серной...
-
Исследования, проводимые в последние годы, указывают на перспективность использования систем, для которых характерна фотоинициируемая валентная...
-
Наиболее ранним способом формализации экономико-математических и ТС является представление физических явлений с помощью систем дифференциальных...
-
Осаждение, Фильтрование - Изучение методов жидких и газообразных и однородных неоднородных систем
Осаждение -- это образование твердого осадка в растворе в ходе химической реакции, например, добавлением соответствующих реагентов. По окончании реакции,...
-
Способы очистки коллоидных систем - Общая характеристика дисперсных систем и методы их получения
Некоторые молекулярно-кинетические свойства коллоидных систем используют для очистки золей от электролитов и молекулярных примесей, которыми полученные...
-
В основе моделирования лежит теория подобия, которая утверждает, что абсолютное подобие может иметь место лишь при замене одного объекта другим точно...
-
Ректификация - Изучение методов жидких и газообразных и однородных неоднородных систем
РЕКТИФИКАЦИЯ (от позднелат. rectificatio - выпрямление, исправление), разделение жидких смесей на практически чистые компоненты, отличающиеся т-рами...
-
Однородные (гомогенные) смеси - это смеси, в которых компоненты смешаны на молекулярном уровне (однофазный материал); их невозможно обнаружить при...
-
Модель в общем смысле (обобщенная модель) есть создаваемый с целью получения и (или) хранения информации специфический объект (в форме мысленного образа,...
МИКРОГЕТЕРОГЕННЫЕ СИСТЕМЫ. ЭМУЛЬСИИ - Микрогетерогенные системы. Суспензии и пасты