Эмульсия Пикеринга

редактировать

A Эмульсия Пикеринга представляет собой эмульсию, которая стабилизирована твердыми частицами (например, коллоидными диоксид кремния ), который адсорбируется на границе раздела между двумя фазами. Этот тип эмульсии был назван в честь С.У. Пикеринг, который описал это явление в 1907 году, хотя эффект был впервые обнаружен Уолтером Рамсденом в 1903 году.

Если масло и вода смешиваются и маленькие капли масла образуются и рассеиваются в воде, в конечном итоге капли сливаются, уменьшая количество энергии в системе. Однако если к смеси добавить твердые частицы, они будут связываться с поверхностью раздела и препятствовать слипанию капель, делая эмульсию более стабильной.

Такие свойства, как гидрофобность, форма и размер частицы, могут влиять на стабильность эмульсии. Угол контакта частицы с поверхностью капли является характеристикой гидрофобности. Если угол контакта частицы с границей раздела невелик, частица будет в основном смачивается каплей и, следовательно, вряд ли будет препятствовать слипанию капель. Частицы, которые являются частично гидрофобными (т.е. угол смачивания приблизительно 90 °), являются лучшими стабилизаторами, поскольку они частично смачиваются обеими жидкостями и поэтому лучше связываются с поверхностью капель. Энергия стабилизации определяется выражением

Δ E = π r 2 γ OW (1 - | cos θ OW |) 2 {\ displaystyle \ Delta E \ = \ pi r ^ {2} \ gamma _ {OW} (1 - | cos {\ theta _ {OW}} |) ^ {2}}

{\ displaystyle \ Delta E \ = \ pi r ^ {2} \ gamma _ {OW} (1- | cos {\ theta _ {OW}} |) ^ {2}}

где r - радиус частицы, $γ OW {\ displaystyle \ gamma _ {OW}}$ ${\ displaystyle \ gamma _ {OW}}$ - межфазное натяжение, а $θ OW {\ displaystyle \ theta _ {OW}}$ ${\ displaystyle \ theta _ {OW}}$ - угол контакта.

Когда угол контакта составляет приблизительно 90 °, энергия, необходимая для стабилизации системы, минимальна. Обычно фаза, которая предпочтительно смачивает частицу, является непрерывной фазой в эмульсионной системе.

Кроме того, было продемонстрировано, что стабильность эмульсий Пикеринга может быть улучшена путем использования амфифильных «частиц Януса », а именно частиц, которые имеют одну гидрофобную и одну гидрофильную стороны, благодаря к более высокой энергии адсорбции частиц на границе жидкость-жидкость. Это очевидно при наблюдении стабилизации эмульсии с использованием полиэлектролитов..

Гомогенизированное молоко является примером эмульсии, стабилизированной Пикерингом. Единицы казеина (белка) адсорбируются на поверхности шариков молочного жира и действуют как поверхностно-активное вещество. Казеин заменяет мембрану шарика молочного жира, которая повреждается во время гомогенизации.

Можно использовать частицы латекса для стабилизации по Пикерингу, а затем сплавить эти частицы с образованием проницаемой оболочки или капсулы, называемой коллоидосомой. Более того, капли эмульсии Пикеринга также являются подходящими темплатами для микрокапсулирования и образования закрытых непроницаемых капсул. Эта форма инкапсуляции также может применяться к эмульсиям вода-в-воде (дисперсии водных растворов полимеров с разделением фаз) и также может быть обратимой.

Ссылки