کاربرد امولسیون

امولسیون مخلوطی از دو یا چند مایع غیرقابل اختلاط است که یکی از آنها در دیگری به شکل قطرات کوچک یا حتی مافوق میکروسکوپی پراکنده می شود. این ترکیبات معمولاً از اجسام مایع به طور طبیعی یا اغلب با استفاده از روش های کاتالیزوری تولید می شوند.

گفته می شود که امولسیون توسط برخی از کشنده های فیلم برداری شده روی سطح قطره ها یا چیزهایی که دستگاه را نگه می دارند تأیید می شود. ماهیت ناپایدار یک امولسیون آن را به دو یا چند لایه مایع جدا می کند. امولسیون های پایدار با حذف یا از بین بردن عامل امولسیون کننده حل می شوند – به عنوان مثال، با افزودن مواد مناسب، با انجماد یا حرارت دادن. با ادامه مقاله در مجله جهان شیمی فیزیک، توضیحات بیشتری در این زمینه ارائه خواهد شد. لطفا با پیشگامان شیمی همراه باشید.

آیا اهل امولسیون هستید؟

امولسیون را می توان به عنوان یک کلوئید متشکل از دو یا چند مایع همگن تعریف کرد که در آن یکی از مایعات دارای اشکال مختلف پراکندگی مایع است. در توضیح امولسیون علمی هشتم به این موارد پرداخته شده است. این ترکیبات با استفاده از روش های ارتعاش، اختلاط، همگن سازی یا اولتراسونیک تولید می شوند.

انواع امولسیون

کاربرد امولسیون را می توان بر اساس خواص فاز پراکنده و ناحیه پراکندگی طبقه بندی کرد.

روغن در آب (O/W):

در این فرمولاسیون روغن فاز پراکنده و آب محیط پراکندگی است. بهترین نمونه امولسیون O/W شیر است. در شیر، گلبول های چربی (که به عنوان یک فاز پراکنده عمل می کنند) در آب معلق هستند (که به عنوان یک محیط پخش عمل می کند).

آب در روغن (بدون):

در این نوع محلول، آب فاز پراکنده و روغن محیط پراکندگی است. مارگارین که برای طعم‌دهی، پخت و پز و پخت و پز استفاده می‌شود، نمونه‌ای از امولسیون روغن-آب است.

نمونه ای از امولسیون

این محلول ها اساساً شامل پراکندگی دو مایع هستند که با یکدیگر اختلاط ناپذیرند. یک مایع به عنوان محیط پراکندگی، دیگری به عنوان فاز پراکنده عمل می کند. به عبارت ساده امولسیون ها مواد کلوئیدی هستند که فاز پراکنده و محیط پراکندگی در آنها مایع هستند. مخلوط آب و روغن رایج ترین این ترکیبات است.

اصطلاح امولسیون همچنین به گروهی از سیستم های مخلوط اشاره دارد که به آنها محلول، ژل یا سوسپانسیون گفته می شود. به عنوان مثال، امولسیون عکاسی یک ترکیب ژلاتینی است که از کریستال های کوچک پراکنده در آن تشکیل شده است. برخی از نمونه های دیگر امولسیون ها عبارتند از کره که یک امولسیون آب در چربی است.

خواص امولسیونی

این محلول ها دارای یک مرز پیوسته و پراکنده هستند که در مرز بین آنها یک فاز میانی به نام فاز بین سطحی وجود دارد. امولسیون ها ظاهری کدر دارند زیرا از فازهای سطحی زیادی تشکیل شده اند که نور عبوری از این ترکیبات را پراکنده می کنند. وقتی نور به همان نسبت پراکنده می شود، این ترکیبات سفید به نظر می رسند.

اگر امولسیون رقیق شود، نور با فرکانس بالاتر و طول موج کوتاهتر در مقدار بیشتری از مایع پراکنده می شود و این نوع امولسیون به رنگ آبی است. به این پدیده اثر تیندال نیز می گویند. اگر امولسیون ضخیم باشد، رنگ آن با قرار گرفتن در معرض طول موج های طولانی تر زرد می شود.

امولسیفایرها چگونه کار می کنند؟

برای درک این مشکل و ایجاد یک مثال، ابتدا باید سیستم خنک کننده را درک کنیم. انعقاد فرآیندی است که ذرات مشابه را در امولسیون ها ترکیب می کند و ذرات بزرگ و سنگین را تشکیل می دهد که منجر به جدا شدن فاز پراکنده و محیط می شود.

امولسیفایرها با ایجاد یک مانع فیزیکی بین فاز پراکنده و محیط پراکندگی به جلوگیری از انعقاد کمک می کنند. همانطور که قبلاً دیدیم، امولسیفایرهایی مانند صابون دارای انتهای آبدوست و آبگریز هستند. بنابراین، آنها می توانند به مواد قطبی و غیر قطبی متصل شوند. به عنوان مثال استئارات سدیم را در نظر بگیرید. C17H35COO – Na را می توان به صورت زیر بیان کرد:

هنگامی که این ترکیب به امولسیون o/w اضافه می‌شود، مولکول‌های C17H35COO- توسط قطرات روغن احاطه می‌شوند که دم قطبی / انتهای آبگریز (زنجیره هیدروکربنی) و سر قطبی / انتهای آبدوست (یون کربوکسیلات) به سمت آب است. در نقاشی.

این آرایش نیروی چسبندگی قوی تری بین روغن (فاز پراکنده) و آب (محیط پراکندگی) ایجاد می کند. این نیرو بیشتر از نیروی اتحاد بین نفت-نفت و آب-آب خواهد بود. بنابراین، ذرات نفت به هم نمی پیوندند و ذرات بزرگتری را تشکیل نمی دهند. این به جلوگیری از انعقاد ذرات فاز پراکنده و پایداری امولسیون کمک می کند.

توجه داشته باشید که برای یک امولسیون غیر امولسیون، جهت امولسیفایر مخالف جهت o/w خواهد بود. یعنی دم غیر قطبی (انتهای آبگریز) به سمت بیرون امتداد می یابد، در حالی که سر قطبی (انتهای آب دوست) به سمت داخل امتداد می یابد. امولسیون صابون نیز به همین روش ساخته می شود.

تثبیت کننده های امولسیونی

پایداری این ترکیبات به مقاومت آن در برابر عوامل متغیر بستگی دارد. انعقاد، ته نشین شدن یا کرم شدن، انعقاد و تکامل استوالد عواملی هستند که این ترکیبات را بی ثبات می کنند.

سورفکتانت ها پایداری جنبشی امولسیون ها را افزایش می دهند و از تغییر اندازه قطرات در طول زمان جلوگیری می کنند. به عبارت دیگر، اگر پراکندگی و اندازه قطرات امولسیون در طول زمان تغییر نکند، این محلول پایدار می ماند.

روش های تشخیص نوع امولسیون

تست رقیق سازی

با افزودن آب به امولسیون o/w با پراکندگی آب پایدار می شود اما با افزودن روغن به دلیل عدم تعادل روغن و آب ناپایدار می شود. به طور مشابه، امولسیون بدون آب می تواند با روغن رقیق شود و همچنان جامد باشد، اما با اضافه کردن آب، جامد کمتری شود.

تست رسانایی

در این آزمایش سیال بین 2 الکترود قرار می گیرد و همانطور که در نمودار نشان داده شده است به مدار لامپ متصل می شود. امولسیون O/w الکتریسیته را هدایت می کند مانند آب که جریان الکتریسیته را هدایت می کند اما w/o اینطور نیست.

تست رنگ

در این حالت یک رنگ محلول در آب به محلول اضافه می شود. اگر امولسیون M/W باشد، محیط پراکندگی قرمز و فاز پراکنده بی رنگ به نظر می رسد و بالعکس.

جداسازی امولسیون ها

روش های مختلفی که می توان برای جداسازی این محلول ها به مایعات استفاده کرد عبارتند از:

گرمایش

سانتریفیوژ

انجماد و غیره

میکروامولسیون و نانوامولسیون چیست؟

اندازه قطرات این ترکیبات کمتر از 100 نانومتر است و طول موج هایی بین 390 تا 750 نانومتر را ارسال می کنند. اگر اندازه ذرات کوچکتر از 100 نانومتر باشد، نور می تواند بدون پراکندگی به قطرات نفوذ کند.

امولسیون های معمولی ناپایدار هستند و نیاز به هم زدن دائمی دارند، اما نانوامولسیون های مکانیکی و شفاف این قانون را رعایت نمی کنند.