Factores que rexen a estabilidade das emulsións
En aplicacións prácticas, a estabilidade dunha emulsión refírese á capacidade das pingas de fase dispersa para resistir a coalescencia. Entre as métricas para medir a estabilidade da emulsión, a taxa de coalescencia entre as pingas dispersas é primordial; pódese determinar medindo como cambia o número de pingas por unidade de volume co tempo. A medida que as pingas da emulsión se fusionan en pingas máis grandes e finalmente provocan a rotura, a velocidade deste proceso depende principalmente dos seguintes factores: as propiedades físicas da película interfacial, a repulsión electrostática entre as pingas, o impedimento estérico das películas de polímero, a viscosidade da fase continua, o tamaño e a distribución das pingas, a relación de volumes de fase, a temperatura, etc.
Destes, a natureza física da película interfacial, as interaccións eléctricas e o impedimento estérico son os máis críticos.
(1) Propiedades físicas da película interfacial
A colisión entre as pingas en fase dispersa é o requisito previo para a coalescencia. A coalescencia prodúcese incesantemente, reducindo as pingas pequenas en pingas máis grandes ata que a emulsión se rompe. No curso da colisión e fusión, a resistencia mecánica da película interfacial da pinga constitúe o principal determinante da estabilidade da emulsión. Para dotar á película interfacial dunha resistencia mecánica substancial, debe ser unha película coherente: as súas moléculas surfactantes constituíntes están unidas por fortes forzas laterais. A película tamén debe posuír unha boa elasticidade, de xeito que cando se produzan danos localizados por colisións de pingas, poida repararse espontaneamente.
(2) Interaccións eléctricas
As superficies das gotas nas emulsións poden adquirir certas cargas por diversas razóns: ionización de surfactantes iónicos, adsorción de ións específicos na superficie da gota, fricción entre as gotas e o medio circundante, etc. Nas emulsións de aceite en auga (O/A), a carga das gotas xoga un papel vital á hora de evitar a agregación, a coalescencia e a eventual rotura. Segundo a teoría da estabilidade coloidal, as forzas de van der Waals unen as gotas; con todo, cando as gotas se achegan o suficiente como para que as súas dobres capas superficiais se superpoñan, a repulsión electrostática impide unha maior proximidade. Claramente, se a repulsión supera a atracción, as gotas son menos propensas a colisionar e coalescer, e a emulsión permanece estable; en caso contrario, prodúcense a coalescencia e a rotura.
En canto ás emulsións de auga en aceite (A/O), as pingas de auga levan pouca carga e, debido a que a fase continua ten unha constante dieléctrica baixa e unha dobre capa grosa, os efectos electrostáticos exercen só unha influencia menor na estabilidade.
(3) Estabilización estérica
Cando os polímeros serven como emulsionantes, a capa interfacial faise substancialmente máis grosa, formando un robusto escudo liofílico arredor de cada pinga, unha barreira espacial que impide que as pingas se acheguen e fagan contacto. A natureza liofílica das moléculas de polímero tamén atrapa unha cantidade considerable de líquido en fase continua dentro da capa protectora, facéndoa similar a un xel. En consecuencia, a rexión interfacial presenta unha viscosidade interfacial maior e unha viscoelasticidade favorable, o que axuda a evitar a fusión das pingas e a preservar a estabilidade. Mesmo se se produce certa coalescencia, os emulsionantes poliméricos adoitan ensamblarse na interface diminuída en formas fibrosas ou cristalinas, engrosando a película interfacial e evitando así unha maior coalescencia.
(4) Uniformidade da distribución do tamaño das gotas
Cando un volume determinado de fase dispersa se rompe en pingas de diferentes tamaños, o sistema que comprende pingas máis grandes ten unha área interfacial total menor e, polo tanto, unha enerxía interfacial menor, o que lle confire unha maior estabilidade termodinámica. Nunha emulsión onde coexisten pingas de tamaños grandes e pequenos, as pingas pequenas tenden a contraerse mentres que as grandes crecen. Se esta progresión continúa sen control, acabará por producirse a rotura. Polo tanto, unha emulsión cunha distribución de tamaño de pinga estreita e uniforme é máis estable que unha cuxo tamaño medio de pinga é o mesmo pero cuxo rango de tamaño é amplo.
(5) Influencia da temperatura
As variacións de temperatura poden alterar a tensión interfacial, as propiedades e a viscosidade da película interfacial, a solubilidade relativa do emulsionante nas dúas fases, a presión de vapor das fases líquidas e o movemento térmico das pingas dispersas. Todos estes cambios poden afectar a estabilidade da emulsión e mesmo inducir a inversión ou rotura de fases.
Data de publicación: 27 de novembro de 2025