Практичне заняття № 8

ТЕМА: ОДЕРЖАННЯ ЕМУЛЬСІЙ ТА ВИВЧЕННЯ ЇХ ВЛАСТИВОСТЕЙ

МЕТА заняття: навчитися одержувати емульсії та вивчити їх властивості.

МАТЕРІАЛЬНЕ ЗАБЕЗПЕЧЕННЯ ЗАНЯТТЯ: пробірки, бензол, мило, судан-ІІІ, предметні скла, мікроскоп, бензольний розчин олеату свинцю, 1 % розчин СаС1₂.

КОНКРЕТНІ ЦІЛІ: Мати уявлення про методи одержання та очищення колоїдних розчинів; гемодіаліз та апарат "штучна нирка"; знати оптичні властивості колоїдних систем; мати уявлення про стійкість дисперсних систем, коагуляцію, поріг коагуляції, правило Шульце-Гарді, колоїдний захист; знати мікрогетерогенні системи: аерозолі, емульсії, суспензії; бути ознайомленим з методами одержання та властивостями емульсій; знати типи емульсій; знати емульгатори та механізм їх дії; вміти застосувати емульсії у клінічній практиці; знати біологічну роль емульгування; вміти розв’язувати типові задачі. вміти дотримуватися правил техніки безпеки та охорони праці при одержанні емульсій та вивченні їх властивостей.

Зміст заняття

Практичне значення емульсій

Емульсії як дисперсні системи, що складаються із двох не змішуваних рідин (внаслідок різної полярності, в більшості емульсій полярною рідиною є вода), відіграють важливу роль в природі, зокрема в житті людини. Молоко, вершки, сметана, масло, маргарин, яєчний білок, що перебувають у вигляді емульсії, добре засвоюються людиною з перших годин життя. Ряд жирів, що вживаються з їжею (рослинна олія, тваринний жир), засвоюються тільки після переведення їх в емульсований стан, спочатку в шлунку, а потім – в дванадцятипалій кишці, де роль емульгатора відіграє жовч. Внаслідок перистальтичного переміщення отримана високодисперсна пряма емульсія проникає через стінки тонких кишок і потрапляє в лімфу та кров. В організмі жири переносяться кров’ю у вигляді емульсій та комплексів з -глобуліном, забезпечуючи жирове живлення.

Багато ліків використовуються у вигляді емульсій, причому емульсії прямого типу (першого роду, позначаються м/в (о/в), в яких дисперсною фазою є масло (олія), а дисперсійним середовищем - вода) вживають як внутрішні препарати, а оберненого типу (другого роду, позначаються в/м (в/о), що складаються з неполярного дисперсійного середовища (масла, олії) та полярної дисперсної фази (вода) – для зовнішнього вжитку в якості різних мазей, паст, кремів, лініментів, емульсійних мазей. Інколи емульгуваням вдається замаскувати неприємний смак масел, олій та смол, наприклад риб’ячого жиру, рецинової олії тощо.

Емульсії використовують у найрізноманітніших галузях науки і народного господарства. Вони мають велике практичне значення у будівництві, текстильній, шкіряній, харчовій, хімічних промисловостях, їх широко застосовують у медицині, фармації та парфюмерії.

Класифікація емульсій

За концентрацією емульсії поділяються на три типи:

• розбавлені, в яких концентрація дисперсної фази не перевищує 0,1 % від об’єму емульсії;

• концентровані з концентрацією дисперсної фази від 0,1% до 74% за об’ємом;

• висококонцентровані – концентрація дисперсної фази більше 74% за об’ємом.

Рис. Розбавлена емульсія

Рис. Концентрована емульсія

Рис. Висококонцентрована емульсія

Методи визначення типу емульсій

Методи визначення типу емульсій:

• кондуктометричний;

• флуореценції;

• забарвлення емульсій;

• розбавлення;

• змочування фільтрувального паперу.

Емульгатори та механізм їх дії

Емульсії агрегативно нестійки, і краплини дисперсної фази самодовільно зливаються. Цей процес називають коалесценцією. Вона призводить до повного розшарування емульсії на дві фази. В емульсіях також можливе утворення агрегатів декількох краплин, які зливаються, а існують індивідуально, і за певних умов можуть розпастися. Цей процес називають флокацією.

Агрегативна нестійкість емульсій призводить до седиментації, внаслідок чого краплини дисперсної фази осідають або спливають в залежності від їх дисперсності, різниці в густині та в’язкості фаз, що їх утворили. Стійкість емульсій залежить від розмірів краплинок та від їх концентрації. Розшарування фаз наступить тим швидше, чим більший розмір крапель та вища їх концентрація, а також чим вища температурам оточуючого середовища.

Для підвищення агрегативної стійкості емульсій застосовують емульгатори – поверхнево-активні речовини (ПАР) та високомолекулярні сполуки (ВМС), додавання яких до емульсій робить їх стійкими.

За природою емульгатори поділяють на:

• гідрофільні, які краще розчиняються у воді (желатин, казеїн, альбумін, крохмаль, мила, що містять лужні метали, глина, крейда, гіпс);

• гідрофобні, що краще розчиняються у маслі (смоли, каучук, холестерин, оксид свинцю (ІІ), сажа, мила, що містять лужно-земельні метали);

• ліпофільно-гідрофільні – поліфункціональні органічні сполуки, до складу молекул яких входять вуглеводневий радикал та полярні функціональні групи (спиртові, карбоксильні, карбонільні тощо). Вони стабілізують емульсії як в/м і м/в.

Таблиця. Класифікація емульгаторів

Ступінь дисперсності емульгатора	Природа емульгатора
	Гідрофільні	Гідрофобні
Грубодисперсні (порошки)	СаСО3, СаSО4, Fе2О3, глина	НgІ2, РbО, сажа
Колоїдно-дисперсні (ВМС)	Желатин, казеїн, альбумін, крохмаль, декстрин, гуміарабік	Смоли, каучук, холестерин
Молекулярно-йонні (ПАР)	Мила лужних металів, барвники	Мила багатовалентних металів

Згідно з правилом Банкрофта, дисперсійним середовищем в емульсії буде та рідина, до якої емульгатор має спорідненість.

Як правило, гідрофільні емульгатори дають прямі емульсії (о/в), а гідрофобні – зворотні (в/о). Для обернення фаз, тобто переходу емульсії з одного типу в інший, необхідно додати, наприклад, СаСl₂, внаслідок чого відбудеться зміна стабілізатора, що призведе до обернення фаз і емульсія о/в перетвориться на емульсію воли в олії Обернення фаз емульсії може відбуватися також при збільшенні концентрації дисперсної фази, зміні температур, а також тривалій механічній дії.

Способи одержання і руйнування емульсій

У більшості випадків емульсії одержують диспергуванням, що досягається інтенсивним збовтуванням або перемішуванням рідин за наявності вибраного емульгатора. Для приготування високодисперсних емульсій застосовують метод гомогенізації, або вторинного зменшення розмірів краплин емульсії. Апарат, в якому він відбувається, називають гомогенізатором.

Одержання емульсій методом конденсації застосовують рідше. Так, емульсію олії у воді отримують при пропусканні її пари крізь воду. Охолоджуючись і конденсуючись, краплинки олії утворюють дисперсну фазу.

Одним із найпростіших методів зруйнування емульсій є механічне деемульгування. Його суть полягає у руйнуванні адсорбційних оболонок на частинках дисперсної фази під час розмішування, збовтування чи центрифугування. Додавання речовин з поверхневою активністю, більшою від застосованого емульгатора, які не мають емульгуючих властивостей, призводить до витіснення емульгатора з поверхні краплинок дисперсної фази та руйнуванні емульсії. Деякі емульсії можна зруйнувати заморожуванням, нагріванням або накладанням електричного поля високої напруги.