2

stwa, w której ze śmietany, będącej emulsją o/w, otrzymuje się masło, będące emulsją typu w/o.

Utworzenie emulsji, a zwłaszcza jej odpowiedniego typu, zależy nie tyle od mechanicznego rozdrobnienia, ile od obecności substancji zdolnych do obniżania napięcia powierzchniowego na granicy wytworzonych faz, czyli od tzw. emulgatora.

W cieczach wzajemnie nierozpuszczalnych siły przyciągania między cząsteczkami obydwu faz a_{.₂ są bardzo małe w porównaniu z siłami występującymi miedz}’ cząsteczkami jednorodnych faz a_U] i a₂_₂• Cząsteczki leżące na powierzchni mię-dzyfazowej są wciągane do środka przez cząsteczki jednoimienne, są więc bogatsze energetycznie od cząsteczek leżących wewnątrz fazy, a przez to również powierzchnia międzyfazowa wykazuje pewien zapas energii potencjalnej. Energia swobodna, jaką dysponuje jednostka powierzchni, może być wyrażona pracą potrzebną do zwiększenia powierzchni o jednostkę. Układ dąży do stabilizacji przez zmniejszenie energii swobodnej. Miarą dążenia powierzchni do osiągnięcia minimalnej wartości energii swobodnej jest napięcie powierzchniowe, które chociaż mierzy się w jednostkach siły na jednostkę długości, liczbowo równa się energii swobodnej na jednostkę powierzchni.

Napięcie międzyfazowe przeciwdziała dyspersji, gdyż rozdrobnienie powoduje jednocześnie zwiększenie powierzchni między fazowej.

Emulgatory wykazują słabsze działanie sił przyciągania między cząsteczkami niż substancje nie mieszające się wzajemnie i są adsorbowane na powierzchni międzyfazowej, w wyniku czego ich stężenie w warstwie powierzchniowej jest wyższe, w porównaniu ze stężeniem w każdej z faz. Adsorpcja emulgatora na powierzchni międzyfazowej powoduje usunięcie z niej cząsteczek fazy silnie przyciąganych przez cząsteczki jednoimienne, a w konsekwencji powoduje to obniżenie napięcia międzyfazowego. W roztworach rozcieńczonych ilościową zależność między adsorpcją a obniżeniem napięcia powierzchniowego określa równanie Gibbsa

gdzie: U - adsorpcja powierzchniowa, czyli nadmiar emulgatora na powierzchni międzyfazowej w porównaniu z wnętrzem faz, mol/1 nr swobodnej powierzchni; T- temperatura bezwzględna, K; R - stała gazowa, 8,313 J/(mol ■ K); c - stężenie

współczynnik

emulgatora, mol/m’; cr- napięcie powierzchniowe, kg/s²;

zmiany napięcia powierzchniowego ze zmianą stężenia przy stałej powierzchni (s oznacza powierzchnię).

Dzięki adsorpcji emulgatora, na granicy faz następuje nie tylko obniżenie napięcia powierzchniowego, ale tworzy się błonka powierzchniowa, która przeciwdziała zlewaniu się kuleczek fazy wewnętrznej. Adsorpcja emulgatora na powierzchni międzyfazowej ma charakter uporządkowany. Mianowicie grupa polarna cząsteczki jest zwrócona w stronę fazy hydrofitowej (wodnej), natomiast grupa niepolarna - w stronę fazy hydrofobowej (olejowej). Emulgatory, przez wytworzenie warstwy adsorpcyjnej, mają także wpływ na tworzenie się podwój-

236