0. Застосування суспензій

Суспензії мають сферу широкого застосування. Так, розведені суспензії використовують при фарбуванні, наприклад, тканин, а концентровані – у керамічній промисловості та виробництві будівельних матеріалів. Суспензії, завдяки адсорбційним властивостям, широко використовуються як каталізатори у гетерогенному каталізі.

Із суспензіями ми постійно маємо справу в кулінарії, косметології, сільському господарстві та медицині. Суспензії – кукурудзяний крохмаль (дисперсна фаза – зародки та мезга), неочищені рослинні олії, дифузійний сік цукрових буряків. Дисперсійним середовищем суспензії розплаву какао є какао-масло, а дисперсною фазою – тверді частинки какао і кристалики цукру.

Суспензії часто отримують в процесі приготування їжі (наприклад, протерті супи, суспензія крохмалю у воді). Концентровану суспензію представляє також шоколад – суспензія порошку какао в маслі. Адсорбційне рафінування олії засноване на використанні суспензії, яка утворюється із частинок бентонітових глин, що виконують роль адсорбента.

Концентровані суспензії – це різні косметичні і фармацевтичні препарати, цементні розчини, лаки, фарби. Для приготування паст застосовують рідини, що мають підвищену в’язкість і температуру кипіння. Так, деякі сорти зубної пасти готують шляхом змішування крейди з в’язкою рідиною, яку добувають в процесі зварювання крохмалю в гліцериновому розчині з додаванням невеликої кількості ПАР.

1. Емульсії та їх одержання

0. Визначення емульсій та поширення в природі

Емульсіями називаються дисперсні системи, що складаються з рідкої дисперсної фази і рідкого дисперсійного середовища.

Така система може довго існувати і бути гетерогенною лише тоді, коли рідини нерозчинні або обмежено розчинні одна в одній. Радіус частинок дисперсної фази в емульсіях 10^-7 – 10^-5м. Особливістю не дуже концентрованих емульсій є сферична форма частинок (краплин), величина яких значно більша, ніж у колоїдних розчинах. Як, правило, дисперсність ліофобних емульсій значно нижче дисперсності золів з твердою дисперсною фазою. Емульсії належать до мікрогетерогенних або навіть до грубодисперсних систем, і розмір їх крапель у тисячі і більше разів перевищує розміри молекул ПАР.

Емульсії широко розповсюджені в природі (молоко, вершки, сметана, яєчний жовток, соуси тощо), їх легко також приготувати штучним шляхом (мастила, маргарин, косметичні креми та інше).

У природі найпоширеніші водні емульсії, тобто роль дисперсійного середовища відіграє вода, а роль дисперсної фази – неполярні рідини (жири, мінеральні олії, толуол тощо). Умовно всі рідини, нерозчинні у воді, називають оліями.

2.2. Класифікація емульсій

За полярністю рідини дисперсної фази і дисперсійного середовища всі емульсії можна розбити на два типи:

1. емульсії олії у воді ( Ол/в), або емульсії першого роду (прямі), що складаються із полярного дисперсійного середовища (умовно – вода) і неполярної дисперсної фази (умовно – олія);

2. емульсії води в олії (в/ол), або емульсії другого роду (зворотні), мають неполярне дисперсійне середовище (олія) і полярну дисперсну фазу (вода).

Так, молоко, що є емульсією масла у воді позначають символом Ол/в, а воду у вершковому маслі – в/ол. Прикладами емульсій другого роду можуть служити природна нафта, різні медичні мазі (в/ол).

Тип емульсії залежить від співвідношення об’ємів рідких фаз, умов емульгування та інших факторів, але головну роль відіграє природа емульгатора (стабілізатора).

Щоб визначити тип емульсії, користуються різними прийомами. У пробу емульсії можна ввести водорозчинний барвник (наприклад, метиленовий синій). Якщо це емульсія В/Ол, то під мікроскопом на безбарвному фоні видно блакитні кільця, а для емульсії Ол/В – безбарвні кульки на синьому фоні.

В залежності від концентрації дисперсної фази розрізняють емульсії розбавленні, концентровані і висококонцентровані.

Розбавленими емульсіями, як правило, є високодисперсні системи, розмір частинок яких наближається до колоїдних.

У розбавлених емульсіях дисперсна фаза складає менше ніж 0,1% від загального об’єму; за розмірами частинок дисперсної фази, за електрокінетичними властивостями і за характером коагуляції електролітами вони нагадують золі. Вона стійкі без емульгаторів. Їх стабілізують невеликими домішками електролітів.

При вмісті дисперсної фази від 0,1 до 74% емульсії називають концентрованими.

Частинки таких дисперсій великі (не менше ніж 1 мікрон) і помітні у звичайний мікроскоп. Концентровані емульсії можуть бути стійкими тільки при наявності стабілізатора або емульгатора. Якщо вважати, що всі крапельки однакові за розміром і строго кулеподібні, то при найщільнішому упакуванні кульок, вони становитимуть 74% від загального об’єму системи, а 26% об’єму припадає на проміжки між крапельками, тобто на дисперсійне середовище.

При вмісті дисперсної фази понад 74% виникають висококонцентровані емульсії.

П ри більшій концентрації дисперсної фази відбувається деформація кульок: із кулеподібних вони перетворюються на багатогранники. Такі емульсії називаються желатинованими. Вони твердоподібні і характеризуються напруженням зрушення. Емульсії, що містять 95% вуглеводнів, мають властивості драглів, не розтікаються, їх можна різати ножем. Прикладом таких емульсій є вершкове масло, маргарин, густі креми, майонез. Для них наявність емульгатора є обов’язковою. Дисперсійне середовище в таких емульсіях перетворюється на тонкі плівки, що розділяють дисперсну фазу на багатогранники (рис.31).

Для їх приготування потрібна велика кількість ПАР-стабілізатора.

Рис.31. Висококонцентрована емульсія гексагональної симетрії.