Эмульсии. Расслоение эмульсий

Жидкие гетерогенные системы можно разделить на три класса:

Эмульсии – системы, которые состоят из жидкой дисперсионной среды, в которой находятся взвешенные частицы нескольких или одной жидкости.

Суспензии - системы, состоящие из жидкой дисперсионной среды, в которой находятся взвешенные твердые частицы.

Пены – системы, состоящие из жидкой дисперсионной среды, в которой находятся взвешенные частицы газов.

Неоднородные смеси – это смеси, компоненты которой находятся в разных агрегатных состояниях. Агрегатные состояния компонентов могут и совпадать, но в таком случае один или несколько компонентов будут присутсвовать в раздробленном (дисперсном) виде, когда каждая из частиц будет обладать поверхностью раздела со сполошной фазой. Суспензией является неоднородная смесь из жидкости и твердых частиц. Эмульсия же состоит из двух и более нерастворимых жидкостей.

Если говорить об эмульсиях, то в них может произойти смена фаз при изменении соотношения компонентов смеси, при которой сплошная фаза становится дисперсной и наоборот. Данное явление называется инверсией фаз.

Чаще всего дисперсные системы содержат частицы разного размера. Данные системы называются полидисперсными и характеризуются дисперсным или фракционным составом, то есть долей частиц, имеющие определенный размер от общего содержания дисперсной фазы. В некоторых случаях в системах все частицы имеют приблизительно одинаковый размер. Такие системы называются монодисперсными.

Разделение неоднородной смеси на компоненты, из которой она состоит, используется во многих химических производствах. Для этого применяется методы, которые основаны или на различии в плотности компонентов, или на непроницаемости дисперстного компонента через пористую перегородку.

Эмульсии – это неоднородные системы, которые состоят из двух жидких фаз, одна из которых находится в раздробленном состоянии. Эмульсии имеют небольшую устойчивость и при некоторых размерах взвешенных частиц, очень быстро расслаиваются. Эмульсия с взвешенными частицами с размером от 0,4 до 0,5μ становится неустойчивой и расслаивается. Этот размер частиц является критическим.

Для того чтобы повысить устойчивость эмульсии, в нее добавляют эмульгирующие агенты. Как правило, это щелочные соли жирных кислот (мыла). Эмульгирующие агенты могут концентрироваться вокруг отдельных капелек дисперсной фазы, создавая защитную оболочку, которая препятствует слиянию капель друг с другом. Благодаря этому эмульсия получает устойчивость. Используя эмульгирующие агенты, возможно создание эмульсий с высокой концентрацией дисперсной фазы.

Степень устойчивости эмульсии также зависит от концентрации дисперсной фазы. При этом эмульсия, которая имеет защитную оболочку из эмульгирующего агента, при повышении ее концентрации становится гуще. При этом образуется густой слой, имеющий высокое содержание дисперсной фазы. Данный слой может располагаться вверху или внизу сосуда в зависимости от удельного веса взвешенных частиц.

Основным различием эмульсии от суспенизии является возможность обращения фаз. Данная особенность эмульсии заключается в том, что во время увеличения дисперсной фазы, когда соприкасаются отдельные капельки, эти капельки могут сливатся в общую систему, тем самым образуя сплошную фазу, в которой взвешенные частицы – это частицы первоначальной дисперсионной среды. Следовательно, при повышении концентрации эмульсии происходит обмен фаз. То есть дисперсионная среда меняется на дисперсную, а дисперсная фаза – в дисперсионную среду.

Вязкость эмульсий и суспензий, а также внутреннее трение, изменяются в зависимости от их концентрации. При этом максимальная вязкость соответствует концентрации, при которой возникает обращение фаз.

Расслоение эмульсий возможно в результате действия сил тяжести. Устойчивость свойственна эмульсиям с каплями дисперсной фазы не более 0.5 мк, либо при добавлении стабилизаторов. Если увеличивается концентрация эмульгированного вещества, то вероятно обращение фаз.