ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Агрегативная устойчивость эмульсий и природа эмульгатора из "Курс коллоидной химии" Эмульсии, как и все коллоидные и микрогетерогенные системы, агрегативно неустойчивы из-за избытка свободной яне.пгии на межфазной поверхности. Агрегативная неустойчивость эмульсий проявляется в самопроизвольном образовании агрегатов капелек с последующим слиянием (коалесценцией) отдельных капелек друг с другом. В пределе это может приводить к полному разрушению эмульсии и разделению ее на два слоя, из которых один соответствует жидкости, образующей в эмульсии дисперсную фазу, а другой — жидкости, являющейся дисперсионной средой. [c.371] Агрегативную устойчивость эмульсий характеризуют либо скоростью расслаивания ЭМУЛЬСИИ, либо продолжительностью суще- fBoвaния временем жизни) отдельных капелек в контакте друг с другом или с межфазной поверхностью. [c.371] Природа эмульгатора определяет не только устойчивость, но и тип эмульсии. Опыт показывает, что гидрофильные эмульгаторы лучше растворимые в воде, чем в углеводородах, способствуют образованию эмульсии типа м/в, а гидрофобные (или олеофильные) эмульгаторы, лучше растворимые в углеводородах, — эмульсий типа в/м. (правило Банкрофта). Это вполне понятно, так как эмульгатор препятствует слипанию, или коалесценции, капелек, только тогда, когда он находится у поверхности с наружной стороны капельки, т. е. лучше растворяется в дисперсионной среде. [c.373] В качестве эмульгаторов могут применяться самые различные по природе вещества поверхностно-активные вещества, молекулы которых содержат ионогенные полярные группы, (мыла в широком смысле слова), неионогенные поверхностно-активные вещества высокомолекулярные соединения. Эмульгирующей способностью-обладают даже порошки. Стабилизация более или менее концентрированных эмульсий с помощью обычных неорганических электролитов невозможна вследствие недостаточной адсорбции их. ионов На межфазной границе неполярный углеводород — вода. [c.373] Эффективность эмульгатора характеризуют специальным чис лом — г и д р.о.ф и л ьно-липофильным балансо м (ГЛБ) Если число ГЛБ лежит в пределах 3—6, образуется эмульсия в/м Эмульгаторы с числом ГЛБ 8—13 дают эмульсию м/в. Изменяя природу эмульгатора и его концентрацию, можно добиться обращения фаз эмульсии. Более подробно о ГЛБ сказано в гл. XIII. [c.373] Стабилизующее действие мыл и мылоподобных веществ на эмульсии типа м7в в настоящее время объясняется несколькими факторами устойчивости. [c.373] Таубманом с сотр. показано, что устойчивые эмульсии могут образовываться также в результате возникновения на по-поверхности капелек основной эмульсии.нескольких слоев микрокапелек, служащих структурно-механическим барьером. Такие микрокапельки возникают вследствие явлении турбулентности у поверхности капелек основной эмульсии, обладающей малым межфазным натяжением. [c.374] Устойчивость эмульсий типа в/м, стабилизованных мылами с поливалентным катионом, ранее объяснялась главным образом ка- личием на поверхности капелек эмульсии структурно-механического барьера. Объяснение же устойчивости эмульсий типа в/м существованием на межфазной поверхности двойного электрического слоя на первый взгляд кажется невозможным вследствие малой диэлектрической проницаемости дисперсионной среды. Однако, как уже указывалось (гл. IX, разд. II), в последние годы было показано, что даже в неполярных средах может происходить некоторая диссоциация молекул эмульгатора. Соли поливалентных металлов и органических кислот в углеводородных средах обычно имеют константы диссоциации порядка 10 . Следовательно, если, на- пример, концентрация такой соли в бензоле равна 10 ммоль/л, то концентрация ионов в растворе будет иметь значение порядка 10 ° н. При таких условиях двойной электрический слой будет, конечно, очень диффузным расчеты показывают, что его толщина должна составлять несколько микрометров. Отсюда емкость двойного слоя в неполярной жидкости должна быть весьма невелика и нужен очень небольшой заряд для того, чтобы обусловить значительный поверхностный потенциал. Таким образом, электростатические силы отталкивания могут играть существенную роль и в устойчивости обратных эмульсий, особенно не очень концентрированных. [c.374] Эмульгирующее действие как ионогенных, так и неионогенных поверхностно-активных веществ тем эффективнее, чем лучше сбалансированы полярные и неполярные части молекулы эмульгатора между обеими фазами эмульсии. Это значит, что дифильная молекула хорошего эмульгатора должна обладать сродством как к полярным, так и к неполярным средам. Только при этом условии молекулы эмульгатора не будут растворяться преимущественно в какой-нибудь одной 1 фаз и будут находиться на межфазной поверхности. Сбалансированность молекул эмульгатора а простейшем случае определяется, с одной стороны, длиной углеводородной цепи и с другой — сродством ионогенной или полярной группы к воде. [c.375] Поведение различно сбалансированных дифильных молекул, можно пояснить схемой, изображенной на рис. XII, 3. [c.375] Эмульгирующее действие высокомолекулярных веществ, таких, как желатин, казеин, поли- метакриловая кислота, метилцел-люлоза, поливиниловый спирт, а также их действие как защитных коллоидов, вероятно, можно объяснить энтропийным фактором. Впрочем, можно также допустить, что прямые эмульсии, стабилизованные защитными коллоидами, молекулы которых содержат ионогенные группы, устойчивы благодаря образованию на поверхности капелек двойного электрического слоя в результате ионизации этих групп. [c.376] В заключение рассмотрим так называемые твердые эмульгаторы и причины их эмульгирующего действия. Твердыми эмульгаторами могут служить достаточно высокодисперсные порошки, способные смачиваться как полярной, так и неполярной жидкостями, образующими эмульсию. К таким порошкам относятся Глины, гипс, гидрат окиси железа, сажа. [c.376] Понятно, что наличие на поверхности капелек одного только-слоя твердого эмульгатора еще недостаточно для агрегативной устойчивости системы. Капельки такой эмульсии при столкновении должны были бы слипаться, поскольку всегда существует межфазное натяжение на границе Твердый эмульгатор — дисперсионная среда. Очевидно, устойчивость эмульсии в этом случае определяется возникновением на частицах твердого эмульгатора либО двойного электрического слоя, либо достаточно толстой сольватной оболочки. [c.377] Рассмотренные выше классические представления о роли бронирования в устойчивости эмульсий, стабилизованных твердыми эмульгаторами, значительно расширены А. Б. Таубманом. В его работах показано, что в реальных условиях высокая устойчивость эмульсий, стабилизованных твердыми эмульгаторами, определяется обычно совместным действием твердого высокодисперсного эмульгатора и поверхностно-активного компонента и это стабилизующее действие обусловлено образованием весьма прочной стабилизирующей оболочки. В этих случаях структурно-механический барьер непосредственно измерен и сопоставлен с устойчивостью. [c.377] Вернуться к основной статье