12.10.11r. ZPC- SURFAKTANTY. Właściwości surfaktantów wynikające z budowy- aktywność powierzchniowa- obniżenie napięcia powierzchniowego roztworów wodnych i napięcia między fazowego: *zmniejszenie napięcia powierzchniowego lub między fazowego dzięki tworzeniu się błonek adsorpcyjnych na granicy faz. *trwałość powierzchniowa lub nadawanie wytrzymałości mechanicznej utworzonej w błonce adsorpcyjnej.* Aktywność powierzchniowa jest konsekwencją asymetrycznej budowy cząsteczki ZPC. Właściwości ZPC zależą: *rodzaje grupy hydrofilowej i hydrofobowej.

Zastosowanie środków powierzchniowo czynnych: a)środki piorące b)flotacja (wzbogacenie rud). Klasyfikacja ZPC: 1.Wg budowy chemicznej 2.Wg źródła surowców 3. Wg. oddziaływania na środowisko 4. Wg. właściwości użytkowych. Ad.1) a) jonowe: *anionowe (czynną częścią cząsteczki jest anion) *kationowe (czynną częścią cząsteczki jest kation) *amfoteryczne(czynną częścią cząsteczki gr hydrofilowej jest zarówno o charakterze kwaśnym jak i zasadowy) b)niejonowe (których grupy hydrofilowe nie tworzą soli) Ad.2) *surowce ze źródeł nieodnawialnych (ropa naftowa, węgiel kamienny, łupki bitumiczne, gaz ziemny) *surowce ze źródeł odnawialnych (oleje roślinne, tłuszcze zwierzęce, cukry proste i złożone, hydrolizaty białkowe. Ad.3) *chemodegradowalne *biodegradowalne *trudnodegradowalne *niedegradowalne Ad.4) *związki zwilżające * związki dyspergujące * zw. pieniące *zw. piorące *emulgatory *solubizatory *antyemulgatory. AZPC: Grupa hydrofilowa-anion bezpośrednio połączony z łańcuchem hydrofobowym (ma charakter kwasowy) AZPC mogą mieć różną ilość grup hydrofilowych i różne ich rozmieszczenie. Rozmieszczenie grup jest ważne, gdyż decydują o właściwościach użytkowych. Jest 6 grup AZPC: 1. Krótki łańcuch hydrofobowy i jedna gr hydrofilowa na końcu cząsteczki (dobre właściwości zwilżające i pianotwórcze, słabe piorące) *pochodne różnych kwasów tłuszczowych (sole alkaliczne) RCOOMe (R: C₁₂-C₁₄; Me: Na+, K+) *pochodne niższych alkilosiarczanów ROSO3Me *pochodne niższych alkilonaftalenosulfonianów. 2. Długi łańcuch hydrofobowych i jedna grupa hydrofilowa (dobre wł. piorące i pianotwórcze, słabe zwilżające). 3.Długi łańcuch hydrofobowy i jedna gr położona w środku cząsteczki (dobre wł. zwilżające, słabe pianotwórcze i piorące) 4.Długi łańcuch hydrofobowy i dwie gr hydrofilowe; jedna na końcu druga w środku cząsteczki (dobre wł. zwilżające i pieniące; słabe piorące) 5.Długi łańcuch hydrofobowy i dwie gr hydrofilowe w środku 6. Długi łańcuch hydrofobowy i trzy grupy hydrofilowe jedna na końcu i dwie w środku. Sole kw. karboksylowych a) z grupą kwasową związaną bezpośrednio z łańcuchem hydrofobowym RCOO-M+ b) z grupą pośrednią między gr kwasową z łańcuchem hydrofobowym: *amidowa R₂CONHR₂COO-M+ *estrowa: R₂COORCOO-M+ *sulfamidowa: R₂SO₃NHRCOO-M+ *eterowa: R₂OR₂COO-M+ *siarczkowa: R₂SR₂COO-M+ *sulfonowa: R₂SO₂R₂COO-M+ KZPC: Większość KZPC zawiera grupę polarną, której centrum stanowi atom azotu. Główną cechą (zaletą) KZPC to działanie bakteryjne.

19.10.11 Związki powierzchniowo czynne amfoteryczne: Grupa hydrofobowa połączona jest w tych związkach przynajmniej z 2 grupami funkcyjnymi, które w zależności od pH roztworu wodnego może stworzyć anion a 2 kation. Podział ze względu na rodzaj gr kationowych i anionowych: *związki zawierające gr aminową i karboksylową *gr aminową i siarczanową *gr. aminową i sulfonową *zawierające inne gr. o charakterze zasadowym i kwasowym. Najstarsze amfoteryczne ZPC to polipeptydy. Do grup amfoterycznych ZPC zawierających gr. anionową i sulfonową zalicza się m.in. pochodne sulfabetain. Mają one wyższą aktywność powierzchniową niż pochodne betainy. Dobrą aktywność powierzchniową wykazują także N-tlenki amin, które otrzymuje się działaniem środka utleniającego na trzeciorzędową aminę. NZPC: W tych związkach grupy hydrofilowe nie wykazują zdolności do dysocjacji. Najczęściej są to gr. eterowe i alkilowe. Właściwości NZPC są niezależne od wartości pH środowiska. O właściwościach powierzchniowo czynnych decyduje: *rodzaj i właściwości gr hydrofilowych *grup hydrofobowych *wzajemny stosunek obu rodzajów gr. zw równowaga hydrofilowo-hydrofobową (HLB). Podział NZPC ze względu zachowania się w stosunku do wody: *zw rozpuszczalne w wodzie *zw tworzące dyspersje (nie rozpuszczają się całkowicie) *zw. nieulegające zdyspergowaniu w wodzie (często rozpuszczalne w tłuszczach). Podział ze względu na budowę chemiczną i sposób otrzymywania: *naturalne związki niejonowe(rozpuszczalne glikozydy) *estry kw. tłuszczowych i alkoholi wielowodorotlenowych. Podział 2 grupy ze względu na sposób otrzymywania: *pochodne polialkoksylowane *surfaktanty na bazie węglowodorów.

Ogólny wzór związku z czynnym atomem wodoru RXH.

9.11.11r Sulfaktanty silikonowe: a) sulfaktanty o liniowej strukturze kopolimerów blokowych b) sulfaktanty o nielinowej strukturze kopolimerów blokowych. Zastosowanie: *dodatki kontrolujące wielkość komórek do produkcji pianek polimetanowych *subs antypieniące stosowane w r-rach wodnych.

Mydła. Mydłami potocznie nazywamy sole wyższych kwasów tłuszczowych. Wykazują charakter amfifilowy, są zaliczane do grupy sulfatkantów. Metody otrzymywania mydeł: 1. Zmydlanie tłuszczów poprzez gotowanie w kotłach 2.Zmydlanie ciągłe 3.Neutralizacja kwasów tłuszczowych alkaliami 4. Poprzez stadium estrów metylowych.

Reakcja otrzymywania mydeł (zmydlenie tłuszczów).

Kwasy nasycone: *kwas masłowy (propanokarboksylowy-1) CH3(CH2)2COOH, 4:0 *kwas kapronowy (pentanokarboksylowy-1) CH3(CH2)4COOH, 6:0 *kwas kaprylowy (heptanokarboksylowy-1) CH3(CH2)6COOH, 8:0 *kwas laurynowy (undekanokarboksylowy-1) CH3(CH2)10COOH. 12:0 *kwas palmitynowy (heksadekanowy) CH3(CH2)14COOH. 16:0 *kwas stearynowy (oktdekanowy) CH3(CH2)16COOH, 18:0. Kwasy nienasycone: *kwas oleinowy CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH, 18:1 *kwas linolowy CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH, 18:2

Siarczan sodu- laurylosiarczan sodu (SLS); oksyetylenowany laurylosiarczan sodu (SLES). Zaliczane są do grupy anionowych sulfaktantów. Charakteryzują się obecnością w cząstce grupy siarczkowej (SO2-4) wykazujące powinowactwo do rozpuszczalników polarnych oraz łańcucha alkilowego o długości C12, posiadającego powinowactwo do rozpuszczalników niepolarnych. W związkach tych siarka połączona jest jest z węglem poprzez atom tlenu (-C-O-S-). SLS: *doskonałe właściwości pianotwórcze i myjące *pogarszanie właściwości pianotwórczych i kompozycji z mydłami w obecności twardej wody *dość drażniący skórę *dostępny w postaci roztworów (30-40%) w postaci proszku. SLES: *najczęściej używany, obecnie składnik preparatów do kąpieli *niedrogi *bezbarwny, bezzapachowy *stabilny w normalnym pH *łatwy do konserwowania *doskonale się pieni w twardej wodzie w obecności sebum

Sulfonowane alfa- (...) RCH=CHCH2SO3Na gdzie: R-C11-C13: *delikatniejsze od SLS i SLES *gorsze właściwości pianotwórcze niż SLS i SLES *dobra stabilność w różnych pH *trudne do zagęszczenia elektrolitami. Sulfobursztyniany R-CH2OOCCH(SO3Na)CH2COONa: *zneutralizowane monomery kwasu sulfobursztynowego, mogą być oksyetylenowane *dość dobre właściwości pianotwórcze, gorsze jednak od SLES *odporne na działanie mydeł i twardej wody *zazwyczaj bezbarwne *bardzo łagodne dla skóry *trudne do zagęszczania elektrolitami *woda jest dość łatwa ich hydroliza.

Amfoteryczne ZPC: Betainy. Laurylobetaine, Cocoamidopropyl Betaine: *doskonałe właściwości względem skóry *dobre właściwości pianotwórcze *dobrze się zagęszczają.

16.11.11. Etanoloamidy: RCONHCH2CH2OH. Alkilopoliglikozydy (APG) zaliczane do tzw pochodnych cukrowo-tłuszczowych. Wykazują bardzo dobre oddziaływania na skórę, brak podrażnień. Siły kohezji- siły wzajemnego oddziaływania między cząsteczkami cieczy. Rozkład tych sił inny wewnątrz cieczy. Siły adhezji- siły między cząsteczką cieczy substancji z których zbudowane jest naczynie.

23.11.11 Asocjacja hydrofobowa- zachowanie się surfaktantów w wodzie zależy w dużej mierze od oddziaływań hydrofobowych między powierzchniami hydrofobowymi umieszczonymi w wodzie. Oddziaływania te mają charakter sił przyciągania. Występuje wówczas gdy co najmniej dwie cząsteczki substancji rozpuszczonej oddziaływają ze sobą w obecności cząsteczek wody, czyli roztworów niezbyt rozcieńczonych. Proces dimeryzacji dwóch cząsteczek substancji hydrofobowej (X): w roztworze wodnym oraz proces agregacji dużej liczby cząsteczek rozpuszczonej substancji (X) z wytworzeniem asocjatu wielocząsteczkowego są procesami kontrolowanymi entropowo tzn. procesowi tworzenia takich dimerów lub większych asocjatów towarzyszy wzrost entropii. Do pojedynczej cząsteczki X w wodzie zmiana entropii jest ujemna X-w ∆S₁<0.

Wprowadzenie cząsteczki hydrofobowej do wody towarzyszy zerwanie wiązań wodorowych związane ze wzrostem stopnia nieuporządkowania struktury wody, czyli dodatnia zmiana entropii. Jednak ruchliwość cząsteczki hydrofobowej zostaje silnie ograniczona, temu zjawisku towarzyszy ujemna zmiana entropii. Przy wprowadzeniu pojedynczej cząsteczki sumaryczna entropia jest ujemna. Gdy wprowadzimy 2 cząsteczki: X-X-W ∆S₂<0. Jednak wielkość zmian przeliczona na jedną cząsteczkę jest mniejsza. Zmiana entropii tworzenia w wyniku asocjacji dwóch cząsteczek substancji X czyli tworzenia dimeru mniej ruchliwego o entropii ∆S_2x. ∆Sx=∆S_2x-S_1x<0. Zmiana entropii tworzenia dimeru też jest niekorzystna (ujemna). Jednak w tym przypadku procesowi tworzenia asocjacji cząsteczek hydrofobowych towarzyszy zmiana entropii wody. Pewna ilość cząsteczek wody związanych z cząsteczką X o małej ruchliwości (małej entropii S1w) zostają oderwane. Po oderwaniu będą cząsteczkami wody wolnymi o dużej ruchliwości (dużej entropii Sw2). Zmiana entropii wody będzie więc dodatnia. ∆S_w=S_2w-∆S_1w>0. Całkowita zmiana entropii towarzysząca asocjacji cząsteczek jest też dodatnia: ∆ S_as=∆S_x+∆S_w>0. Oddziaływania hydrofobowe powodują: *woda i olej, które się nie mieszają ze sobą, wykazują dużą zdolność do usuwania cząsteczek oleju rozproszonych w wodzie do fazy olejowej *dobre przyleganie substancji niepolarnych do powierzchni niepolarnych *silną adhezję niepolarnych powierzchni w wodzie *szybką koagulację cząstek hydrofobowych w wodzie * przyłączenie się cząstek niepolarnych do pęcherzyków powietrza *łączenie się monomerów surfaktantów w micele(ograniczona wielkość kontaktu części hydrofobowej monomeru z wodą) *zmiana kształtu łańcuchów polipeptydowych (białek) w roztworach wodnych w celu ograniczenia kontaktu ich części hydrofobowych z wodą. ASOCJACJA MICELARNA W WODNYCH ROZTWORACH SURFAKTANÓW: W roztworach wodnych przy niskich stężeniach ZPC ich cząsteczki występują w postaci monomerów(jako pojedyncze cząsteczki).Mogą one występować w różnych formach: micele kuliste, cylindryczne większe agregaty pęcherzykowe układy warstwowe lamelarne, micele odwrócone. W celu określenia formy asocjacji w roztworze wprowadzone bezwymiarowy współczynnik i krytyczny parametr upakowania CPP. CPP=V/A_oL_e V-objętość części hydrofobowej Ao-pole powierzchni głowy polarnej na granicy faz.

Równowagi fazowe w wodnych roztworach surfaktantów (powinien być rysunek)

Na wykresie równowagi faz obserwujemy 3 krzywe równowagi: AK- krzywa równowagi fazy krystalicznej (stałej) i izotropowego roztworu monomerów (krzywa nierozpuszczalności) Krzywa BK- krzywa krytycznego stężenia micelarnego (CMC). Jest to krzywa równowagi między monomerami i micelami. Poniżej wartości CMC znajdują się tylko monomery nieznacznie powyżej wartość CMC znajduje się roztwór miceli w równowadze z monomerami. Krzywa KC- krzywa rozpuszczalności micelarnej surfaktanta, krzywa równowagi między fazą stałą i izotopowym roztworem wodnym surfaktantu w formie micelarnej. Punkt K- Punkt Kraffta- w punkcie Kraffta spotykają się 3 krzywe równowagi, określające równowagę między trzema formami występowania sulfaktanta: monomerami, micelami i ciałem stałym krystalicznym. Punkt ten spełnia podobną role jak punkt potrójny na wykresach równowagi układu jednoskładnikowego. Faza- jednorodna część układu oddzielona od innych części wyraźnymi granicami i różniąca się do nich właściwościami. Liczba składników niezależnych- najmniejsza liczba rodzajów cząsteczek z których można utworzyć dany układ. Liczba stopni swobodnych- liczba parametrów, które możemy niezależnie zmieniać, nie powodując przy tym zmiany liczby współistniejących faz. Reguła faz Gibbsa- zależność między liczbą faz(f) liczbą stopni swobody (z) i liczbą składników niezależnych(n): f i z=n+z (z=n-f+z) Układy jednoskładnikowe n=1.

Czynniki wpływające na CMC: 1.Budowa chemiczna surfaktanta; 1.1Długość łańcucha alkilowego. Logarytm CMC jest liniową funkcją długości łańcucha-maleje w miarę wzrostu liczby atomów węgla w łańcuchu alkilowym. 1.2Budowa grupy alkilowej. Dla kationowych surfaktantów zależy od rodzaju przeciwjonu. Jest to związane z tym, że hydratacji ulega nie tylko grupa polarna ale i przeciwjon. Hydratacja zmienia się dla kolagenów następująco: F->Cl->Br->I-. Wartości CMC są najwyższe dla fluorków a najmniejsze jadu. 2.Skład roztworu. 2.1Wpływ dodatku soli. Dodatek soli wywiera różny wpływ na sulfaktanty jonowe i niejonowe. Dla wodnych roztworów jonowych sulfaktantów zawartość CMC maleje ze wzrostem stężenia soli mającej jaon wspólny z przeciwjonem surfaktanta. Efekt ten występuje zarówno dla anionowych surfaktantów i dla kationów. Dla wodnych roztworów niejonowych sulfaktantów dodanej soli powoduje zmniejszenie wartości CMC. 2.2Wpływ dodatku nieelektrolitów. Badano głównie wpływ dodatku mocznika(posiada dużą zdolność do tworzenia w wodorowych). Dla roztworu kationowych surfaktantów dodatek mocznika powoduje znaczny wzrost wartości CMC. Wpływ innych elektrolitów np: etanolu, acetonu powoduje nieznaczny wzrost wartości CMC wodnych roztworów jonowych surfaktantów przy niewielkim stężeniu etanolu. Natomiast przy dużych stężeniach etanolu występuje znaczny wzrost wartości CMC.

Na wartość CMC mają wpływ również czynniki zewnętrzne jak temp (niemalże minimalnie na krzywej zależności CMC od temp.) oraz ciśnienie liotropowe fazy ciekłokrystaliczne. Fazy te występują w zakresie większych stężeń surfaktanta.

07.12.11r Surfaktanty mogą tworzyć komórki elementarne, regularne, proste lub przestrzennie centrowane i spojennie centrowane. Fazy regularne określane literą I powstają z micel sferycznych ułożonych w odpowiednich węzłach sieci regularnej. Faza ta jest optycznie izotropowa, ale posiada znacznie większą lepkość w stosunku do cieczy izotropowej. Dlatego można ją łatwo odróżnić od fazy izotropowej (r-r micelarnego). Fazy regularne przy wyższych stężeniach surfaktanta mogą być zdeformowane w zakresie pomiędzy fazą regularną a heksagonalną, a zwłaszcza między fazą heksagonalną a lamelarną tworzy się fazy pośrednie tzw. intermediate phases. Fazy pośrednie mogą mieć różną budowę: występują tzw: bicontinous phases, fazy można traktować jako zaburzoną strukturę regularną. Fazy te mogą tworzyć struktury w których grupy polarne zwrócone są w stronę wody oznaczone literą V₁ lub w stronę oleju faza-V₂. Przy większych stężeniach surfaktanta tworzą się fazy: heksagonalna normalna H₁, a gdy stężenie surfaktanta jest jeszcze większe tworzy on fazę ciągła i powstają odwrócone fazy heksagonalne H₂. W zakresie powyżej fazy stężenia fazy heksagonalnej tworzy się faza pośrednia (intermediate). W fazie tej mogą występować omówione poprzednio fazy "bicontinous", ale powstają również tzw: wantered rectangular phase. Których budową przypomina zdeformowaną fazę heksagonalną. Mogą też powstawać w tym zakresie stężeń fazy tzw: siatkowe, mesh phase, które można traktować jako zdeformowane fazy lamelarne. Przy dalszym wzroście stężenia surfaktanta tworzą się lamele. Powstaje faza określana jako faza lamelarna. Faza ta przypomina fazę smektyczną występującą w termotropowych ciekłych kryształach. Charakteryzuje się ona dużą lepkością, nie wykazuje zdolności do płynięcia, ale mogą być wytrząśnięte z naczynia. Fazy te występują w biologicznych membranach. Liotropowe ciekłe kryształy mogą też tworzyć fazy lamelarne LB tzw: fazy żelowe "gel phases". Mają one bardzo dużą lepkość stąd ich porównanie do żeli, ale to nie są żele tworzone przez polimery czy układy koloidalne. Mają jedynie lepkość podobną do żeli.

Właściwości solubilizujące. Przez pojęcie solubilizacji rozumie się zjawisko, w którym wodny roztwór surfaktanta a stężeniach wyższych od wartości CMC rozpuszcza się różne substancje hydrofobowe (głównie organiczne), tworząc roztwory optycznie przezroczyste. Proces solubilizacji-wbudowanie cząsteczek polarnej substancji hydrofobowej (solubilizat) do warstwy zewnętrznej micel. Tworzą się micele mieszane z tzw strukturą polisadową. Brud może składać się z substancji organicznych polarnych np: kw tłuszczowe, które powstają z wydzielin na skórze. Mechanizmy włączane subs hydrofobowych do miceli. *Adsorpcja solubilizatu na powierzchni miceli *Głęboka penetracja warstwy polisadowej przez solubilizat. *Rozpuszczanie solubilizatu w hydrofobowym wnętrzu. Rdzeń miceli ma właściwości niepolarnego rozpuszczalnika czyli ma zdolność rozpuszczania zw niepolarnych np:alkanów. Cząstki brudu przeważnie składają się z subs organicznych niepolarnych nierozpuszczalnych w wodzie jak: tłuszcze, węglowodory, benzyna, smary, miękki asfalt, farby, lakiery. Mogą one znacznie lepiej rozpuszczać się w r-r micelarnych surfaktantów. Mogą rozpuszczać się w hydrofobowym wnętrzu. Substancje, które są dodawane do składników kosmetycznych(kompozycji myjących) nazywane są hydrotopami lub solubilizatorami.

Siła solubilizacji. Jest to zdolność micel do włączania do swojej struktury substancji hydrofobowych. Jest to liczbowo ilość moli substancji hydrofobowej jaka ulega solubilizacji na mol surfaktanta. Wartość liczbowa siły solubilizacji zależy od budowy chemicznej surfaktanta oraz od budowy substancji solubilizowanej np: od długości łańcucha alkilowego subs solubilizowanej. Proces solubilizacji ma wpływ ba wartość CMC: CMC=A√N+B gdzie: N-liczba atomów węgla w łańcuchu alkilowym surfaktanta A,B-stałe empiryczne charakterystyczne dla szeregu homologicznego subs solubilizowanej i danego solubilizatora (surfaktanta).

Zdolności piorące. Proces solubilizacji wyjaśnia fizykochemię prania. Cząsteczki tłuszczu są otaczane przez cząsteczki związku powierzchniowego(mydła, proszku do prania). Szczególne znaczenie solubilizacji obserwujemy podczas prania kiedy koloidy micelarne jako roztwory umożliwiają usuwanie cząstek brudu z tłuszczu. Związki powierzchniowo czynne zmniejszają przyczepność cząstek brudu tych ostatnich do włókna w czasie prania, w których stosowane są jonowe ZPC. Cząstki brudu i powierzchnia włókna uzyskują ten sam ładunek i dzięki temu ulegają oddzielaniu od tkaniny.

Właściwości piorące surfaktantów określa się na drodze pomiaru stopnia białości tkaniny testowanej czystej i sztucznie zabrudzonej brudem standardowym bez i po poddaniu procesowi prania przy użyciu badanego surfaktanta w standardowych warunkach. Wynik pomiarów określany jako zdolność piorąca P1 kompozycji piorącej z udziałem badanego solubilizatora (...) w standardowych warunkach. P=W-S/C-S *100%

14.12.11. Układy złożone z wielu substancji (wieloskładnikowe) dzielą się ze względu na stopień rozdrobnienia (zdyspergowane) subs rozproszonej na: *układy o rozdrobnieniu molekularnym o rozmiarze cząsteczek mniejszych od 1nm. Są to r-r rzeczywiste. *układy o rozdrobnieniu koloidalnym o rozmiarze cząsteczek między 1 a 200nm. *układy grubodyspersyjne o rozmiarach cząstek większych od 200 nm; mieszaniny makroskopowe.

Układy koloidalne. W układach koloidalnych wymiary cząstek są pośrednie: większe niż w roztworach rzeczywistych, ale mniejsze niż w mieszaninach makroskopowych (zawiesinach). Właściwości koloidów są też pośrednie między roztworami rzeczywistymi a zawiesiną. W układach koloidalnych jedna faza stanowi fazę ciągłą (rozpraszającą, dyspersyjną, niekiedy mówi się o środku rozpraszającym lub dyspersyjnym). Drugi składnik stanowi fazę rozproszoną. Najważniejsze układy koloidalne to te, w których ośrodek rozpraszający jest w fazie ciekłej, piany, emulsje, zole.

Istnieje również podział na koloidy fazowe, cząsteczkowe i asocjacyjne. Różnice polegają na oddziaływaniu między subs rozproszoną a rozpraszającą. Koloidy fazowe- cząstki koloidalne składają się w nich z dużej liczby cząsteczek. W koloidach tych obserwuje się skokowe zmiany właściwości między fazą rozpraszającą a rozproszoną. Są one powodowane mikrodwufazowością układu koloidalnego. W tym przypadku cząstki koloidalne nie ulegają solwatacji są lifobowe. Np. łączeniu się w większe aglomeraty. Koloidy cząsteczkowe- fazę rozproszoną stanowią pojedyncze cząsteczki subs wielkocząsteczkowych. W tym przypadku cząsteczki polimera np:białka, węglowodorów, celulozy, skrobi. Jeżeli oddziaływanie między ośrodkiem rozpraszającym a cząsteczkami subs rozproszonej są duże (np:wiązania wodorowe), to cząstki koloidalne otaczają się cząsteczkami subs rozpraszającej (otoczka solawatacyjna). Takie koloidy nazywamy cząsteczkowymi- liofilowymi. W tym przypadku pojedyncze cząsteczki mają wymiary koloidalne. Koloidy cząsteczkowe są właściwie roztworami rzeczywistymi, są termodynamicznie trwałe. Koloidy asocjacyjne- zwane micelarnym lub układami micelarnymi tworzą się w wyniku samorzutnego procesu asocjacji pojedynczych cząsteczek rozpuszczonych w cieczy w asocjaty (agregaty). Proces ten zachodzi powyżej stężenia zwanego krytycznym stężeniem micelarnym. Cząstki monomerów zachowują swoje właściwości chemiczne ale zmieniają swoją kinetykę. Struktura jest dynamiczna, granica fazowa też jest dynamiczna.

Biorąc pod uwagę zachowanie się cząstek składnika rozproszonego względem ośrodka dyspersyjnego rozróżnia się: *koloidy liofobowe, które nie mają powinowactwa do rozpuszczalnika, nie ulegają solwatacji. *koloidy liofilowe, które mają duże powinowactwo do rozpuszczalnika, otaczają się otoczką solwatacyjną, które nadaje im trwałość.

Koloidy nie są typowymi układami dwufazowymi jako zawiesiny gdyż cząstki koloidalne nie spełniają wszystkich kryteriów faz zwłaszcza kryterium równowagi termodynamicznej faz. W zawiesinach każda z faz zachowuje swoje właściwości fizykochemiczne, a rozdzielenie składników jest możliwe w wyniku procesów fizycznych jak sączenie (...)

Na powierzchni cząstki koloidalnej (AgI)n tworzy się podwójna warstwa elektryczna. Zbudowana jest z warstwy adsorpcyjnej. W zależności od metody preparatyki absorbują się jony Ag+ powstaje ładunek dodatki lub jony I- powstaje ładunek ujemny cząstki.

Struktura koloidu cząsteczkowego. Ładunek elektryczny może się pojawić w wyniku dysocjacji grup funkcyjnych np: koloidy cząsteczkowe roztworu białka (liofilowe). Micele jonowe. Struktura koloidu asocjacyjnego (...) koloidów asocjacyjnych mają ładunek, który jest wnoszony przez ładunek jonowy monomeru w procesie asocjacji. Struktura i właściwości zależą również od właściwości ośrodka rozpraszającego. Do właściwości należą: wielkość cząstek, kształt, sedymentacja, dyfuzja, ciśnienie osmotyczne, lepkość, rozproszenie światła, właściwości elektrokinetyczne (elektroforeza i elektroosmoza).

Otrzymywanie układów koloidalnych 1. Metody dyspersyjne 2.Metody kondensacyjne. Ad1) Rozdrobnienie subs aż do osiągnięcia rozmiarów cząstek koloidalnych *Rozdrobnienie mechaniczne (np:młyny koloidalne) Rozdrobnienie takie przeprowadza się w ośrodku rozpraszającym, często w obecności stabilizatora- subs stabilizującej układ koloidalny. *Rozdrobnienie elektryczne. Przeprowadza się w łuku elektrycznym np: zole metali, tlenków metali, koloidalny efekt. *Metoda ultradźwięków czyli drgań akustycznych częstości rzędu 20 000Hz. Można tą metodą otrzymać r-ry barwników, gipsu, krochmalu. *Metody peptyzacyjne. Polegają one na dodaniu do nierozpuszczalnego osadu pewnej subs (peptyzatora) pod wpływem którego osad przechodzi w stan koloidalny. Działanie peptyzatorów polega na rozdzieleniu zlepionych cząstek. Znane są 4 grupy peptyzacji: *peptyzacja przez absorbację *przez rozpuszczanie się żelu *przez wymywanie osadów *przez działanie chemiczne: budowanie jonów koagulacyjnych przez subs tworzące z nimi nierozpuszczalne związki. Najłatwiej jest utworzyć koloidy liofilowe. Ad2) Metody kondensacyjne polegają na łączeniu pojedynczych cząsteczek chemicznych w agregaty aż do osiągnięcia roztworów cząstek koloidalnych: *polimeryzacja *zmniejszenie rozpuszczalności *redukcja (np: jonów metali szlachetnych) *utlenianie (np: utlenianie H2S za pomocą powietrza koloidalna siarka) *hydroliza *redukcja wymiany (np: AgNO3+KS=AgS + KNO3)

Zdolności pianotwórcze: cząsteczki surfaktanta ustawiają się swoimi grupami hydrofilowymi (polarna głowa) do powierzchni wody, a grupami hydrofobowymi do fazy niepolarnej powietrza. Stabilizacja piany przez cząsteczki powierzchniowo czynne.

04.01.12. Emulsje. Klasyczną definicję emulsji podał Becker wg którego emulsja jest to mikroskopowy układ heterogenny składający się co najmniej z dwóch nie mieszających się ze sobą faz ciekłych z których jedna jest zdyspergowana w drugiej w postaci kropel. Definicja ta nie obejmuje typowych pian i dyspersji substancji stałych w ciekłym ośrodku emulsji może równocześnie być pianą lub zawierać zdyspergowane cząstki stałe.

Rodzaje emulsji. Zwykle jedną z faz jest faza polarna określana jest symbolem W (faza wodna lub r-rów wodny). Drugi składnik jest oznaczony symbolem O (faza olejowa). Określenie "olej" jest w tym przypadku synonimem fazy organicznej, nierozpuszczalnej w wodzie. Fazą olejową może być np: mieszanina niższych węglowodorów lub silikonów nie mających nic wspólnego z klasycznym pojęciem oleju

*Emulsje proste: W/O, O/W *Emulsje podwójne: W/O/W, O/W/O lub W1/O/W2, O1/W/O2. Znane są także układy bardziej złożone o większej krotności faz, są one jednak trudne do otrzymania i nie znalazły dotychczas zastosowań w produkcji kosmetyków.

Emulsje wielokrotne: W/O/W/O lub O/W/O/W. Z punktu widzenia zastosowań kosmetycznych układy wielokrotne wykazują szereg zalet w porównaniu z emulsjami klasycznymi. Do najważniejszych należy ułatwione wprowadzanie w naskórek polarnych substancji czynnych i zwiększona stabilność składników. Dotyczy to zarówno subs. łatwo ulegającyh utlenieniu jak i reagujących z innymi składnikami kosmetycznych. W obydwu przypadkach związki takie wprowadza się do odpowiedniej wewnętrznej fazy rozproszonej (W1 lub O2).

Zwiększanie stabilności emulsji: Emulgator- jest substancją powierzchniowo czynną, rozpuszczalną jednocześnie w obu fazach, która adsorbuje się na granicy pomiędzy nimi w taki sposób, że fragmenty polarne znajdują się w fazie wodnej, a niepolarne pozostają w obszarze lipidowym. Emulgator staje się "łącznikiem" pomiędzy obydwiema fazami- schematycznie można to przedstawić w ten sposób że każda z faz oddziałuje z odpowiednim fragmentem amfifilowej cząsteczki emulgatora na styku faz i tym samym obniżenia napięcia międzyfazowego. Pomimo wprowadzania emulgatorów emulsja zawsze pozostaje układem o tendencji do destabilizacji.

Mechanizmy destabilizacji emulsji: Dwie grupy niestabilności emulsji: niestabilności odwracalne i nieodwracalne. Niestabilności odwracalne: śmietanowanie i sedymentacja. W obydwu przypadkach wymieszanie układu powoduje odtworzenie "prawidłowej" emulsji. Śmietanowanie- cząsteczki fazy rozproszonej dążą do powierzchni układu, nie zmieniając swojego rozmiaru. Ten typ niestabilności występuje częściej w przypadku emulsji typu olej w wodzie niż woda w oleju. Sedymentacja jest podobnym procesem - cząsteczki fazy rozproszonej gromadzą się przy dnie naczynia, w którym znajduje się emulsja - również bez zmieniania swoich rozmiarów. Zmiana położenia kropli emulsji obserwowana podczas procesów sedymentacji i śmietanowania może być opisana prawem Stokesa: V=2a²(p_D-p_C)g/9ƞ. Trzecim typem niestabilności odwracalnej jest flokulacja, cząsteczki fazy rozproszonej skupiają się w tym przypadku razem, ale bez znacznego przemieszczania się w kierunku powierzchni czy dolnych obszarów układu. W przypadku flokulacji bardzo często dochodzi do zlewania poszczególnych cząsteczek w większe krople- czyli koalescencji.

Niestabilności nieodwracalne. Mogą zachodzić wg różnych mechanizmów tj koalescencji, inwersja faz oraz tzw. starzeniu Ostwalda. Niestabilności nieodwracalne prowadzą do rozdzielenia emulsji na fazę olejową i wodną (proces łamania emulsji).

Koalescencja zachodzi wówczas gdy cienki film fazy rozpraszającej (ciągłej) przerywa się układy dwiema ściśle przylegającymi kropelkami i dwie kropelki łączą się w jedną o większej średnicy. Częściowa koalescencja np: kropelki zawierają cząstki stałe częściowa koalescencja występuje dużo wcześniej niż całościowa.

Podczas inwersji można wyróżnić 3 etapy: *zniszczenie filmu powierzchniowego na granicy dwóch faz *rozwarstwienie się emulsji *ponowne zemulgowanie emulsji

Ostwaldowskie dojrzewanie emulsji: Ma związek z ciśnieniem wewnątrz miceli, które jest wyższe niż w fazie zewnętrznej. W związku z tym rozpuszczalność fazy wewnętrznej jest wyższa w mniejszych micelach niż w większych. Podczas długiego przechowywania emulsji różnica między ciśnień prowadzi do dyfuzji składników emulsji fazy wewnętrznej z mniejszych miceli do większych. podczas tego procesu następuje wyrównanie ciśnień wewnątrz niejednorodnych miceli. proces ten prowadzi do zaniku małych miceli rzecz dużych. prowadzi do sedymentacji lub tzw. odstawienia emulsji.

Metody określania typu emulsji: *zwilżanie- pasek bibuły zanurzonej w emulsji zwilżanie świadczy o emulsji O/W (faza zew wodna) *rozcieńczania- rozcieńczanie emulsji wodą utrzyma się jednorodność to emulsja typu O/W gdy dodamy olej i otrzymany jednorodną emulsję to typ W/O *barwienia- dodanie barwnika rozpuszczalnego w fazie olejowej np: Sudan III. Jednorodne zabarwienie wskazuje na emulsję W/O pojedyncze punkty barwne- emulsja O/W *fluorescencja- oleje wykazują zdolność fluorescencji w podczerwieni wtedy emulsja W/O *konduktometryczna- emulsje O/W wskazują przewodność elektryczną, W/O niewielka przewodność. Metody pomiaru trwałości emulsji: *zmiany temp- umieszczenie emulsji w temp niskiej i temp wysokiej i oględziny po kilku godzinach *szoków termicznych- wielokrotne powtarzanie cyklu grzania i chłodzenia *zmieszanie emulsji- obserwacje skutków ruchów Browna, obniżenie lepkości *wirowania- określa się ilość oleju wydzielonego podczas wirowania.

Właściwości optyczne emulsji. Większość znanych emulsji jest optycznie nieprzezroczysta mimo, że obie fazy użyte do ich przygotowania mogą być optycznie przezroczyste i bezbarwne. Nieprzezroczystość emulsji wynika z faktu że składniki fazy ciągłej i dyspersyjnej różnią się znacznie właściwościami optycznymi i mają różne współczynniki załamania światła. Im większa różnica wartości współczynników załamania światła pomiędzy fazami tym bardziej nieprzezroczysta jest otrzymana z nich emulsja. Istnieje możliwość otrzymania emulsji przezroczystych przez odpowiedni dobór składników o identycznych lub zbliżonych wartościach współczynników załamania światła. Jednak gdy obie fazy emulsji mają identyczne wartości współczynników załamania światła mogą one się znacznie różnić zdolnością jego rozproszenia. Otrzymuje się wówczas emulsje zabarwione.

Mikroemulsje. Układ pozornie jednorodny zawierający mieszaninę wody i oleju z dużą ilością surfaktanta. Od emulsji różni się mniejszym wymiarem kropli, wymiar zbyt mały, aby rozpraszać światło. Mikroemulsje są przezroczyste w przeciwieństwie do emulsji, tworzą się spontanicznie w danych warunkach; są układami stabilnymi termodynamicznie, mają małą lepkość.

Ze względu na wielkość kropel dzieli się układy na: *mikroemulsje o rozmiarze 10-50 nm *miniemulsje o rozmierze kropli 100-400 nm *makroemulsje o rozmiarze kropli 200-500 nm. Lepszy jest podział ze względu na trwałość: *mikroemulsje (termodynamiczne) *makroemulsje (kinetyczna).

Mikroemulsje mogą występować w dwóch postaciach: rozcieńczonych i stężonych. Mikroemulsje rozcieńczone- faza rozproszona ma postać drobnych kropelek otoczonych przez fazę ciągłą. Mikroemulsje stężone- mają strukturę wielowarstwową.

Warunkiem otrzymania mikroemulsji: *bardzo mała wartość napięcia międzyfazowego na granicy f. olejowa- f.wodna *energia zakrzywienia się fazy granicznej (zależna od elastyczności powierzchni) *energia oddziaływania pomiędzy różnymi częściami surfaktanta w f. granicznej (Eww, Eoo, Esw, Eso, Ell, Ehh; oddziaływania spójności- kohezji między częściami hydrofilowymi). W zależności od tych oddziaływań Winsor wprowadził iloraz: R=Eso/Esw.

Wyróżnia się następujące układy mikroemulsji: 1.Mikroemulsje typ O/W z nadmiarem fazy olejowej R<0 2.Mikroemulsje typ W/O z nadmiarem fazy wodnej R>0 3.Mikroemulsje w których występuje 3 fazy ciekłe w stanie równowagi R=1 4.Mikroemulsje stanowi pojedynczą fazę transparentną.

Krytyczny parametr upakowania CPP: CPP=V/A_oL_c V-objętość części hydrofilowej surfaktanty A_o- pole powierzchni głowy polarnej na granicy faz L_c- długość łańcuchowa hydrofobowego surfaktantu CPP< 1 granica faz ma krzywiznę „+” i otrzymamy mikroemulsje O/W CPP>1 granice faz ma krzywiznę „-`' i otrzymamy mikroemulsje W/O CPP=0 granica jest elastyczna może być zakrzywiona „+” lub „-” tworzą się micele o strukturze warstwowej .Typ tworzonej emulsji prostej zależy od właściwości emulgatora.

Typ tworzonej emulsji prostej zależy od właściwości emulgatora. Emulgatory rozpuszczalne w wodzie wykazują tendencję do tworzenia emulsji O/W. Emulgatory rozpuszczalne w oleju wykazują tendencję do tworzenia emulsji W/O. Emulsje te różnią się kierunkiem zakrzywiania krzywizny granicy faz.

Stabilizacja emulsji. Podstawowa metoda stabilizacji emulsji polega na wprowadzeniu do układu ZPC emulgatora. Inne zabiegi zwiększające stabilność emulsji: *metody oparte na stabilizacji ładunkiem *stabilizacje polegające na "wzmacnianiu" powierzchni międzyfazowej zmniejszające ryzyko koalescencji w przypadku zetknięcia się cząsteczek. *metody utrudniające kontakt cząsteczek fazy rozproszonej.

Stabilizacja ładunkiem- polega na wprowadzeniu na powierzchnię kropli fazy rozproszonej ładunku elektrycznego. Najczęściej metoda ta jest realizowana za pomocą emulgatorów anionowych, rzadziej kationowych. Dookoła kropli powstaje wtedy podwójna warstwa elektryczna, w efekcie uzyskuje się odpychanie poszczególnych kropel co utrudnia koalescencję.

Wzmacniane granicy faz- zwiększanie ilości cząsteczek zorientowanych na granicy faz. Zabieg taki zwiększa "wytrzymałość" kropli fazy rozproszonej i zmniejsza prawdopodobieństwo koalescencji w przypadku kontaktu dwóch kropli. Najprostszą metodą zwiększania upakowania na granicy faz jest stosowanie mieszanek emulgatorów (niejonowe i jonowe). Stosuje się mieszanki emulgatorów niejonowych o różnym HLB- pozwala na wprowadzenie na granicę faz większej ilości cząsteczek niż w przypadku używania jednego rodzaju emulgatora- wynika to z możliwości lepszego upakowania w przestrzeni (fragmentów cząsteczek o różnej strukturze).

Wprowadzenie do emulsji proszków (zawiesin) nierozpuszczalnych w żadnej z faz. Proszek powinien być zwilżalny zarówno przez fazę ciągłą jak i rozproszoną (proszki zwilżalne tylko przez jedną fazę nie będą wykazywały tendencji do migracji na granicy faz). W praktyce silniej hydrofilowe proszki stosuje się do stabilizacji emulsji O/W, silniej lipofilowe- emulsja W/O.

Stabilizacja polimerem. Zastosowanie polimerów efekt steryczny (dł łańcuchy polimerowe o zmiennej konformacji i gwarantują korzystne dla układu emulsyjnego warunki energetyczne). Polimery stosowane jako emulgatory mogą mieć dwojaką budowę mogą to być kopolimery blokowe zawierające na przemian fragmenty hydrofilowe i hydrofobowe. Drugi typ to kopolimery szczepione w tym przypadku od głównego hydrofilowego łańcucha polimeru odchodzą boczne łańcuchy.

Efekt steryczny- stabilizujący emulsję jest obserwowany również dla emulgatorów niepolimerowych. Najpopularniejsze jest zastosowanie mydeł metali dwuwartościowych do stabilizacji emulsji typu W/O.

Stabilizacja strukturą lamelarną (ciekłokrystaliczna)- przy małym stężeniu ZPC może tworzyć się monowarstwa. W miarę wzrostu stężenia emulgatorów na powierzchni fazy rozproszonej zaczynają się tworzyć układy lamelarne utrudniające koalescencję. W emulsjach O/W procesowi temu sprzyja obecność dwóch rodzajów emulgatorów- głównego o własnościach hydrofilowych i pomocniczego koemulgatora o wysokiej lipofilowości. Powstający w tych warunkach wielowartwowy układ ciekłokrystaliczny o wysokiej lepkości bardzo skutecznie zapobiega koalescencji kropel fazy rozproszonej.

18.01.12. Emulgatory stosowane w emulsjach kosmetycznych. Aby ułatwić tworzenie emulsji i zwiększyć jej stabilność do układu wprowadzany jest emulgator. Dobre cechy emulgatora: *obniżanie napięcia powierzchniowego na granicy rozdziału faz *zapewnienie korzystnego rozdrobnienia cząstek fazy rozproszonej *zapewnienie odpowiedniej lepkości emulsji *zapewnienie stabilności emulsji podczas jej użytkowania i przechowywana *zapobieganie zjawisku inwersji *brak reaktywności w stosunku do składników emulsji *brak toksyczności.

Pomocna w doborze odpowiedniego środka powierzchnio czynnego jest znajomość liczby HLB. Jest to stała równowagi hydrofilowo lipofilowej. Określa ona stopień polarności substancji powierzchniowo czynnej (udział części hydrofilowej). Istnieje kilka metod oznaczania wartości HLB. Do najważniejszych należą metoda Gryffina i metoda Daviesa. Metoda Gryffina oparta jest na wynikach badań eksperymentalnych. Stosowane powszechnie dla wyznaczania HLB niejonowych surfaktantów. Gryffin zaproponował metodę obliczania wartości współczynnika HLB (HLBG) dla niejonowych surfaktantów wg wzoru: HLBG=20*Mp/M gdzie: Mp-masa cząsteczkowa części polarnej NZPC M-masa cząsteczkowa całej cząstki NZPC. W systemie tym przyjęto umowną skale od 0 do 20. W skali tej wartość HLB=0 odpowiednio właściwością hydrofobowym, a wartość HLB=20 właściwością hydrofilowym cząsteczki surfaktanta.

Zależność pomiędzy właściwościami użytkowymi surfaktantów a wartością współczynnika HLB: *środki antypieniące (1,5-3) *emulgatory typu W/O (3-6) *środki zwilżające i powlekające (7-9) *emulgatory O/W (8-18) *środki piorące (13-15) *solubilizatory (13-18). Wartość HLB miesza się w przedziale od 0 do 20. Im większa przewaga części hydrofilowej tym większa wartość HLB.

Związki powierzchniowo czynne o dużej polarności mają dobre właściwości myjące i pianotwórcze, są dobrymi solubilizatorami. Tę grupę charakteryzują wysoką własność HLB bliskie 20. Zwilżacze i emulgatory emulsji O/W- związki o wartości HLB w zakresie 7-13. Mało popularne substancje o wartościach HLB<7 stosowane są jako emulgatory W/O (cholesterol, alkohole tłuszczowe). Środki antypieniące HLB w zakresie 1,5-3.

O równowadze hydrofilowo - lipofilowej cząsteczki surfaktanta decyduje przede wszystkim jej budowa chemiczna, a w szczególności rodzaj elementów strukturalnych cząsteczki. Elementów tych nie uwzględnił Griffin.

Davies proponując własną wartość liczbową współczynnika HLB, stosując ustalone doświadczalnie hydrofilowe i hydrofobowe wartości udziałów elementów strukturalnych surfaktantów. W metodzie Daviesa wartość współczynnika HLB (oznaczana jako HLB1) oblicza się ze wzoru: HLB = 7 + Σ (hydrofilowe liczby grupowe) + Σ (lipofilowe liczby grupowe). Wartość udziałów HLB elementów struktury surfaktantów wg Daviesa.

Grupy hydrofilowe	HLB	Grupy hydrofobowe	HLB
-SO4- Na+	38,7	-CH3	-0,475
-COO- K+	21,1	-CH2	-0,475
-COO-Na+	19,1	=CH-	-0,475

Na przykład propanol: wartość HLB wynosi 7,5 1,9-3*0,475+7=7,5 Wartość HLB dla grupy OH=1,9 dla CH2 lub CH3=0,475.

Wiele właściwości ZPC zależy od wartości HLB np: rozpuszczalność. Zależność między rozp. surfaktanta w wodzie a wartością HLB: *związek nie dysperguje w wodzie 1-4 *związek tworzy klarowny roztwór >13. Optymalna dyspersja i trwałość emulsji uzyskuje się wtedy, gdy wartość HLB osiąga tzw wymaganą liczbę HLB (oznaczana symbolem WHLB). Wymagana liczba HLB (WHLB) do substancji lipofilowych.

Substancja lipofilowa	Emulsja W/O	Emulsja O/W
a. cetylowy	-	15
a. stearylowy	-	14
k. stearynowy	6	15
Lanolin	8	10
Oleje roślinne	Ok 5	Ok 10

Kremy kosmetyczne stanowią jedne z najważniejszych środków do pielęgnacji skóry. W głównej mierze oparte są one na różnego typu emulsjach na tyle gęstych aby przez pewnie czas zachować kształt powierzchni. Podstawowym zadaniem kremów kosmetycznych jest utrzymanie równowagi wodno-lipidowej w naskórku oraz uleastycznienie i wygładzenie skóry.

Podłoże preparatów do pielęgnacji skóry . Zdecydowana większość kremów jako podstawowy składnik zawiera wodę- zazwyczaj jako fazę zewnętrzną lub wewnętrzną emulsji lub jako rozpuszczalnik. Fazę wodną kremów (50-90%) stanowią substancji hydrofilowych: sorbit, gliceryna, hydrolizowane białka. Głównymi składnikami fazy olejowej, która w zależności od rodzaju kremu stanowić może od 5-50% są substancje lipofilowe np: oleje, tłuszcze, woski. Składniki lipofilowe kremów w głównej mierze odpowiedzialne są za wrażenie jakie dany krem pozostawia na skórze.

Substancje stosowane: stałe płynne i półpłynne węglowodory: *wazelina *olej parafinowy *woski naturalne *olej jojoba *wosk pszczeli *wosk wełniany *wosk Carnauba

Specyficznym typem emulsji W/O są tak zwane emulsje żelowe, w których rozproszona faza wodna stanowi powyżej 90%. Żele- szczególny rodzaj układu koloidalnego, będący efektem koagulacji zolu. Definicja: koloid mający postać sztywnej sieci zazwyczaj posiada konsystencje galaretowatą, choć niektóre rodzaje żelu są sztywne. Żel powstaje w momencie, gdy w układzie koloidalnym znajduje się tak dużą cząstek koloidalnych, że stykają się one lub łączą się ze sobą w wielu punktach, tworząc strukturę sieci przestrzennej, która rozprzestrzenia się w całej objętości substancji uniemożliwiając swobodne przemieszczanie się cząsteczek fazy rozpraszającej (cieczy lub gazu). Nazywa się to procesem koagulacji. W przypadku żeli tworzących przez polimery proces koagulacji może też następować na skutek chemicznej reakcji sieciowania. Warunkiem niezbędnych dla wytwarzania się żeli jest niemieszalność jego składników np: liofilowość jednego i hydrofilowość drugiego. Niektóre żele mogą zachowywać sztywność (stabilność kształtu) przy obecności cieczy lub gazu nawet do 99%

---