Емульсіями називаються дисперсні системи, в яких дисперсійна середу і дисперсна фаза знаходяться в рідкому стані. Емульсії є звичайно Грубодисперсні системами. Такі системи часто зустрічаються в природі, наприклад, молоко, молочний сік каучуконосних рослин. У першому випадку жир, а в другому - вуглеводень каучуку дисперговані у воді. Обидва ці речовини майже зовсім не розчиняються в дисперсійному середовищі тобто у воді. Таким чином, емульсії - це мікрогетерогенних системи, що складаються з двох практично взаємно-нерозчинних рідин, які дуже сильно відрізняються від один-одного по характеру молекул. Якщо одна з рідин є полярної, наприклад вода, то друге - повинна бути неполярний або малополярной, наприклад, органічна рідина.
Малополярние органічні рідини - бензол, бензин, гас, анілін, олія та інші, - незалежно від їх хімічної природи, називають маслом.
На практиці найчастіше зустрічаються водні емульсії, тобто емульсії в яких однією з двох рідин є вода. Такі емульсії поділяються на два типи: масло в воді (скорочено - м/в) і вода в олії (м/в). У емульсіях першого типу (прямих) масло є дисперсійної фазою, а вода - дисперсійної середовищем. У емульсіях другого типу (зворотних) вода є роздробленою у вигляді крапельок дисперсної фазою, а масло - дисперсійної середовищем.
Для отримання емульсії два незмішувані рідини піддається процесу емульгування, що складається в тому, що механічним струшуванням, розбивання особливими лопатевими мішалками або продавлювання через вузькі щілини рідини розбиває одне в одному. У техніці є велика кількість механізмів, де диспергирование здійснюється або завдяки простому розбивання порівняно великих крапель на більш дрібні, або розтяганням рідини в плівку, яка, розриваючись, дає масу дрібних крапельок. Для отримання особовисокодісперсних емульсій застосовується ультразвуковий метод.
Емульсії, отримані з чистих рідин, зазвичай дуже нестійкі, крапельки при зіткненні один з другм зливаються і дисперсна система поступово розшаровується на два незмішувані рідини. Нестійкість емульсій пояснюється наявністю надлишкового запасу вільної поверхні на кордоні фаз, що виражається великим поверхневим натягом. Процес розшарування емульсії йде мимоволі, тому що при цьому система більшою мірою дисперсності, з більшою вільної поверхневої енергією переходить в малодісперсную систему, зменшуючи поверхневий натяг. Процес мимовільного злиття рідких крапель, який закінчується розшаруванням емульсії на складові її рідини, називається коалесценції.
Подібно до колоїдних систем, одержання стійких емульсій можливо тільки в присутності речовин, що, адсорбіруясь на поверхні крапельок, перешкоджають їх злиття і надають системі агрегатний устойчівусть. Речовини, які обумовлюють стійкість (стабільність) емульсії називаються емульгатор.
За своїми властивостями, у першу чергу з агрегатної стійкості, емульсії діляться на дві групи: емульсії розбавлені, в яких концентрація дисперсійного фази мала (менше 1%), і емульсії концентровані, в яких концентрація дисперсної фази значна (об'ємна концентрація перевищує 1%).
Звичайно концентрація таких емульсій не перевищує 0,1 - 0,01%, завдяки чому вірогідність зіткнення що утворюють їх крапельок дисперсної фази дуже невелика. Такі системи ведуть себе цілком аналогічно ліофобних золям. Їх відносна стійкість визначається існуванням на поверхні крапель емульсії подвійного електричного шару. Необхідна для цього мінімальна кількість електроліту завжди знаходиться в уживаній олії у вигляді домішок.
У концентрованих емульсіях на відміну від розведених при скільки-небудь значної концентрації дисперсної фази, злиття крапельок відбувається з більшою швидкістю і емульсія за короткий проміжок часу розділяється на два шари. Отримання стійких концентрованих емульсій можливо тільки в присутності спеціальних емульгаторів.
Емульгатори, в залежності від їх хімічної природи, можуть стабілізувати емульсію як шляхом зниження міжфазної поверхневого натягу, додання часткам емульсії електричних зарядів, однакових по знаку, так і шляхом утворення з емульгатора на поверхні крапельок механічно міцних магнітних плівок. Такі плівки захищають частинки емульсії від взаємного злиття при їх зіткненні, причому цей фактор може бути більш важливим, ніж виробництво електричних зарядів. Особливо це відноситься до концентрованих емульсія, в яких емульгатори, що повідомляють тільки заряд частинок, що вже не забезпечують стійкості.
До емульгатора, здатним утворювати міцні захисні плівки, належать високомолекулярні з'єднання, наприклад, сапонін, білки (желатин, казеїн), каучук, смоли, солі жирних кислот (мила) і ін Зазначені речовини, особливо мила, володіючи деякою поверхневою активністю, адсорбуються на поверхні крапель емульсії і утворюють структуровану оболонку, яка є в'язкою, міцною і пружною. При зіткненні частинок така оболонка зазвичай не руйнується і не видавлюється, завдяки чому емульсії і набувають високу стійкість.
Найбільший інтерес представляють собою желатірованние або тверді емульсії. У них, як і в подібних суспензіях, стабілізуючу дію емульгатора переходить в структурували.
Желатірованние емульсії характеризуються великою стійкістю, міцністю та іншими механічними властивостями, які обумовлені наявністю в них тонкої структури. Ця структура - сітка-каркас із двовимірного холодцю, побудованого з високополімерного емульгатора. Прикладами таких емульсій є консистентні змащення, маргарин, вершкове масло, густі креми. Звичайними емульсіями є молоко, вершки, рідини, що застосовуються при обробці металів.
Емульсії з часом руйнуються. У деяких випадках виникає необхідність прискорити руйнування емульсій, наприклад, руйнування емульсії в сирій нафті. Прискорити процес руйнування можна всіма шляхами, що ведуть до зменшення міцності захисної плівки емульгатора і збільшенню можливості зіткнення часток один з одним.
Методів руйнування емульсії (деемульгірованія) дуже багато. Найбільш важливими з них є наступні:
Хімічне руйнування захисних плівок емульгатора, наприклад, дією сильної мінеральної кислоти.
Додаток емульгатора, здатного викликати звернення фаз емульсії і знижує цим міцність захисної плівки.
Термічне руйнування - розшарування емульсій нагріванням. З підвищенням температури зменшується адсорбція емульгатора, що веде до руйнування емульсії.
Механічний вплив. До цього методу відноситься механічне пошкодження стабілізованих плівок, наприклад, збивання вершків у масло. Центрифугування також відноситься до механічного впливу.
Дія електролітів викликає руйнування емульсій, стабілізованих електричним зарядом частинок.
Емульсії знаходять застосування у багатьох хіміко-технологічних процесах - у миловарінні, у виробництві молочних продуктів, у виробництві емульсійних фарб, у виробництві каучуків шляхом полімеризації, у виробництві пластмас і в інших виробництвах.


Використовувана літераура:

"Колоїдна хімія" І. А. Усков Б. В. Єременко С.С. Пелишенко В. В. Мельник
"Колоїди" Е. І. Капкова