Fatores que governam a estabilidade das emulsões
Em aplicações práticas, a estabilidade de uma emulsão refere-se à capacidade das gotículas da fase dispersa de resistir à coalescência. Dentre as métricas para avaliar a estabilidade da emulsão, a taxa de coalescência entre as gotículas dispersas é fundamental; ela pode ser determinada medindo-se a variação do número de gotículas por unidade de volume ao longo do tempo. À medida que as gotículas da emulsão se fundem em gotículas maiores e, por fim, se rompem, a velocidade desse processo depende principalmente dos seguintes fatores: as propriedades físicas do filme interfacial, a repulsão eletrostática entre as gotículas, o impedimento estérico dos filmes poliméricos, a viscosidade da fase contínua, o tamanho e a distribuição das gotículas, a proporção de volume das fases, a temperatura, entre outros.
Dentre esses fatores, a natureza física da película interfacial, as interações elétricas e o impedimento estérico são os mais críticos.
(1) Propriedades Físicas do Filme Interfacial
A colisão entre gotículas da fase dispersa é o pré-requisito para a coalescência. A coalescência ocorre incessantemente, reduzindo gotículas menores a gotículas maiores até que a emulsão se rompa. Durante a colisão e a fusão, a resistência mecânica do filme interfacial das gotículas é o principal determinante da estabilidade da emulsão. Para conferir ao filme interfacial uma resistência mecânica substancial, ele deve ser coerente — suas moléculas de surfactante constituintes unidas por fortes forças laterais. O filme também deve possuir boa elasticidade, de modo que, quando ocorrerem danos localizados devido às colisões entre as gotículas, ele possa se regenerar espontaneamente.
(2) Interações elétricas
Em emulsões, as superfícies das gotículas podem adquirir certas cargas por diversos motivos: ionização de surfactantes iônicos, adsorção de íons específicos na superfície da gotícula, atrito entre as gotículas e o meio circundante, etc. Em emulsões óleo-em-água (O/A), a carga das gotículas desempenha um papel vital na prevenção da agregação, coalescência e eventual ruptura. De acordo com a teoria da estabilidade coloidal, as forças de van der Waals atraem as gotículas; contudo, quando as gotículas se aproximam o suficiente para que suas bicamadas superficiais se sobreponham, a repulsão eletrostática impede uma maior aproximação. Claramente, se a repulsão for maior que a atração, as gotículas são menos propensas a colidir e coalescer, e a emulsão permanece estável; caso contrário, ocorre coalescência e ruptura.
No caso de emulsões água-em-óleo (A/O), as gotículas de água carregam pouca carga e, como a fase contínua tem uma baixa constante dielétrica e uma espessa camada dupla, os efeitos eletrostáticos exercem apenas uma influência menor na estabilidade.
(3) Estabilização Estérica
Quando os polímeros atuam como emulsificantes, a camada interfacial torna-se substancialmente mais espessa, formando um escudo liófilo robusto ao redor de cada gotícula — uma barreira espacial que impede que as gotículas se aproximem e entrem em contato. A natureza liófila das moléculas de polímero também aprisiona uma quantidade considerável de líquido da fase contínua dentro da camada protetora, tornando-a semelhante a um gel. Consequentemente, a região interfacial exibe viscosidade interfacial elevada e viscoelasticidade favorável, o que ajuda a prevenir a fusão das gotículas e a preservar a estabilidade. Mesmo que ocorra alguma coalescência, os emulsificantes poliméricos frequentemente se agregam na interface reduzida em formas fibrosas ou cristalinas, engrossando o filme interfacial e, assim, impedindo a coalescência adicional.
(4) Uniformidade da distribuição do tamanho das gotículas
Quando um determinado volume de fase dispersa é fragmentado em gotículas de tamanhos variados, o sistema composto por gotículas maiores apresenta uma área interfacial total menor e, consequentemente, menor energia interfacial, conferindo maior estabilidade termodinâmica. Em uma emulsão onde coexistem gotículas de tamanhos grandes e pequenos, as gotículas menores tendem a encolher enquanto as maiores crescem. Se essa progressão continuar sem controle, a quebra das gotículas ocorrerá eventualmente. Portanto, uma emulsão com uma distribuição de tamanho de gotículas estreita e uniforme é mais estável do que uma emulsão com tamanho médio de gotículas uniforme, mas com uma ampla faixa de tamanhos.
(5) Influência da temperatura
Variações de temperatura podem alterar a tensão interfacial, as propriedades e a viscosidade do filme interfacial, a solubilidade relativa do emulsificante nas duas fases, a pressão de vapor das fases líquidas e o movimento térmico das gotículas dispersas. Todas essas alterações podem afetar a estabilidade da emulsão e até mesmo induzir inversão ou quebra de fase.
Data da publicação: 27/11/2025