EMULSIONES CLASE 1.ppt

7/21/2019 EMULSIONES CLASE 1.ppt

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EMULSIONES

INTRODUCCIN

TIPOS DE EMULSIONES

ESTABILIDAD DE LAS EMULSIONESTEORA DESCRIPTIVA DE LAS EMULSIONES

AGENTES EMULSIONANTES O EMULSIFICANTES


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INTRODUCCIN Qu es una emulsin? Una emulsion es un sistema disperso o dispersion coloidal en la cual la fase

dispersa est compuesta de pequeos globulos de un lquido distribuidototalmente en otro lquido con el cual es inmiscible o parcialmente miscible.

Qu es un sistema disperso? Los sistemas compuestos por dos fases, al menos, se denominan sistemas

dispersos, en los que una fase ( fase dispersa) est finamente distribuida en laotra fase (fase dispersante).

SISTEMAS DISPERSOS

Fase dispersante

Fase dispersa

FASE DISPERSA , DISCONTINUA OINTERNA: Finamente dividida

FASE DISPERSANTE , EXTERNA OCONTINUA:Medio de dispersin


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SISTEMAS DISPERSOS S las partculas dispersas son de una nica forma, se habla de partculas

monoformes; en el caso de morfologa diferente, se habla de partculaspoliformes.

Los sistemas con partculas monoformes del mismo tamao se denominanmonodispersos, y aquellos cuyas partculas son de tamao desigual se lesdenomina sistemas heterodispersos o polidispersos.


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TIPOS DE SISTEMAS DISPERSOS

SISTEMAS

INCOHERENTES:

I ntegrados por dos fases biendiferenciadas, una de ellas,externa, abierta o continua,en la que se encuentradispersada la fase interna,cerrada o discontinua, enforma de gotitas, comosucede en el caso de lasemulsiones.


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TIPOS DE SISTEMAS DISPERSOS

SISTEMAS COHERENTES:

I ntegrado por dos fases

entremezcladas y mantenidasde forma estable mediante

meca-nismos, general-mentede tipo fsico-qumico, talcomo sucede parti-cularmente en geles.


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ESTABILIDAD DE LOS SISTEMAS DISPERSOS.

Los sistemas dispersos constituyen un estadointermedio entre la perfecta interposicin molecular oinica que tiene lugar en las soluciones y laseparacin de fases.

Por lo general, se trata de sistemastermodinmicamente inestables, pero cinticamenteestables, por lo que nicamente una adecuadaformulacin permitir obtener preparados con una

estabilidad fsico-qumica aceptable, minimizando losefectos de los factores que tiendan a inestabilizarlos.


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ESTABILIDAD DE LOS SISTEMASDISPERSOS

Los principales factores de los que depende la estabilidadde los sistemas dispersos son: GRADO DE DISPERSIN

Cuando el grado de dispersin de la fase interna es elevadoy homogneo, se comprueba un incremento en la

estabilidad, particularmente notable en los sistemas deemulsin.

ADITIVOS REOLGICOSEn general favorecen la estabilidad de los sistemasdispersos, debido a que stos dificultan la movilidad y enconsecuencia, el acercamiento y posibilidad de floculacinde las partculas.Con ello se disminuye la tendencia a la separacin de fasesdel sistema.


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COMPOSICIN DE UNA EMULSIN

La palabra EMULSION se ha usado y se usa en diferentes tipos desistemas y por eso es importante precisar que este curso trata deMACROEMULSIONES.

En las macroemulsiones los globulos del lquido dispersado tienendimensiones en el rango 0,1-100 m de dimetro, el cual puede

eventualmente extenderse en casos especiales al rango 0,1-500 m.

Las gotas comprendidas en el rango 1-100 m puedenobservarse con un microscopio ptico, y en general sonsensible a la gravedad, es decir que sedimentan de acuerdoa la ley de Stokes, siempre y cuando la diferencia dedensidad de los dos lquidos no sea despreciable.


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Si las partculas estn cayendo verticalmente en un fluido

viscoso debido a su propio peso puede calcularse su velocidadde cadao sedimentacin igualando la fuerza de friccin con elpeso aparente de la partcula en el fluido.

donde: Vses la velocidad de cada de las partculas (velocidad lmite) ges la aceleracin de la gravedad, pes la densidadde las partculas y fes la densidaddel fluido.

es la viscosidaddel fluido. res el radio equivalente de la partcula.
http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Velocidad_de_ca%C3%ADda&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Velocidad_de_ca%C3%ADda&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_l%C3%ADmitehttp://es.wikipedia.org/wiki/Gravedadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Densidad_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Densidad_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Viscosidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Viscosidadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Densidad_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Densidad_(f%C3%ADsica)http://es.wikipedia.org/wiki/Gravedadhttp://es.wikipedia.org/wiki/Velocidad_l%C3%ADmitehttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Velocidad_de_ca%C3%ADda&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Velocidad_de_ca%C3%ADda&action=edit&redlink=1


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COMPOSICIN DE UNA EMULSIN Las cantidades relativas de fase dispersa y de fase

continua (referidas tambin como fase interna y faseexterna) influyen notablemente sobre las propiedades.

Por debajo de 20% de fase interna se habla de unaemulsin de bajo contenido de fase interna. En talesemulsiones se puede considerar que hay pocainteraccin de las gotas entre si, lo que permite

modelizar ciertos comportamientos. Al otro extremo estn las emulsiones de alto contenido

de fase interna, en las cuales las gotas de la faseinterna ocupan ms del 60-70% del volumen. En talesemulsiones las interacciones entre gotas dominan los

efectos. Ms all de 75%, las gotas estn literalmente en

contacto y la emulsin se torna muy viscosa.


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COMPOSICIN DE UNA EMULSIN

En la naturaleza se encuentran emulsiones como el latex o la

leche. Pero en general las emulsiones son productos manufacturados

con un cierto propsito.

Algunas emulsiones permiten aumentar considerablemente elrea de contacto entre dos lquidos y por tanto favorecen latransferencia de masa, por ejemplo en procesos de extraccinlquido-lquido, o en polimerizacin en emulsin.

Se encuentran emulsiones en muchas aplicaciones domsticaso industriales como la administracin de medicamentos, elacondicionamiento de alimentos y bebidas, las pinturas, losproductos farmacuticos y cosmticos, etc.

En realidad los fabricantes de emulsiones deben enfrentarsecasi siempre a una serie de especificaciones, para que elproducto final tenga las propiedades requeridas para suaplicacin.


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COMPOSICIN DE LAS EMULSIONES Una emulsin estable debe contener por lo menos

tres tipos de componentes:* La fase dispersa

* El medio de dispersin

* Agente emulsionante

En la mayora de los casos en los cuales se haceuna emulsin con dos lquidos inmiscibles, uno delos lquidos es una fase acuosa y el otro una fase

orgnica o aceite.


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TIPO DEEMULSION

Se usarn las abreviaturas W (water) y O (oil) para

dichas fases, ya que en castellano las palabras agua yaceite empiezan por la misma letra Si las gotas de aceite son dispersadas en una fase

acuosa continua, la emulsin es conocida comoemulsin aceite en agua (O/W).

Si el aceite es la fase continua la emulsin es del tipoagua en aceite (W/O).


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TIPOS DE EMULSIN Las emulsiones (O/W) y (W/O) son las ms simples, casi

sistemas ideales. Tambin existen emulsiones mltiplescon las caractersticas de aceite en agua en aceite(O/W/O) o de agua en aceite en agua (W/O/W), las cualestambin se pueden invertir, sin embargo durante lainversin usualmente forman emulsiones simples.


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TIPO DEEMULSION

Las emulsiones mltiples son sistemas lquido-lquido dispersados, en los cuales la fase internaes en su turno una emulsin.

Como se puede pensar que por definicin de aceitey de agua, dos fases aceites son miscibles entre si,as como dos fases agua, un emulsin mltiplecontiene en realidad solo dos fases pero unaporcin de la fase externa est dispersada en

forma de pequesimas gotas dentro de las gotasde la fase interna.


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TIPOS DE EMULSIN Es tambin posible tener emulsiones mltiples y

entonces hay gotas ms pequeas dentro de lasgotas de fase interna que estn compuestas de unlquido diferente de la fase externa.

En tal caso se usa una simbologa particular:

W1/O/W2o O1/W/O2 dnde el ndice 1 se refiere allquido que compone las pequesimas gotas y elndice 2 indica la fase externa.

Las emulsiones mltiples tienen un cierto inters

prctico ya que la diferencia de composicin entrelas fases de misma naturaleza (1 y 2) puede induciruna transferencia de masa.


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TIPO DEEMULSION

Las emulsiones mltiples se encuentran en formaespontnea en ciertas circunstancias, o puedenprepararse a propsito.

Las emulsiones mltiples no pueden definirse conla concentracin de ambas fases Hay queespecificar el contenido de fases interna en los dostipos de gotas.


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TIPOS DE EMULSIN

Se utiliza el trmino BIEMULSIN en el caso en que semezclan dos emulsiones semejantes, es decir con faseexterna idnticas o compatibles.

Desde el punto de vista prctico se trata de unaemulsin en la cual se encuentran dos tipos de gotasdispersadas en una misma fase externa. Si las gotas

son de mismo lquido la diferencia puede deberse a sugranulometra, es decir su distribucin de tamao.

Las biemulsiones pueden presentar propiedadesreolgicas interesantes.

Si los dos tipos de gotas son de naturaleza diferentepueden eventualmente coalescer entre si y producirfenmenos particulares como reaccin qumica,polimerizacin, etc.


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Microemulsiones:

Son mezclas lquidas, claras y estables, de aceite, agua y surfactante,frecuentemente en combinacin con un co-surfactante.En contraste con las emulsiones ordinarias, las microemulsiones se formanpor simple mezclado de los componentes y no requieren las condicionesde alto cizallamiento, generalmente usadas en la formacin de lasemulsiones ordinarias.Los dos tipos bsicos de microemulsiones son O/W y W/O

.A pesar de que tienen eso en comn con la macroemulsiones :1- Lucen como soluciones claras y transparentes.2- El dimetro de las gotas de la fase interna tiene un rango entre10-200nm3-Son termodinmicamente estables.


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DIFERENCIA ENTRE EMULSIONES O/W Y W/OEN CREMAS PARA LA PIEL

O/W W/O

El aceite es la fase dispersa y elagua el medio de dispersin

El aceite es el medio dedispersin y el agua la fasedispersa

No es grasosa y es fcilmenteremovida de la piel

Es grasosa y no lavable conagua

Usada externamente produceuna sensacin de enfriamiento

Usada externamente previene laevaporacin de la humedad dela piel.

Preferida para uso interno yaque el olor de algunos aceitespuede ser enmascarado

Preferida para uso externo comocrema


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CARACTERSTICAS DE LASEMULSIONESGeneralmente una emulsin O/W tiene una

textura cremosa y las W/O tienen un tactograso.

La emulsin se mezcla fcilmente con lquidos

miscibles con el medio de dispersin. Las emulsiones se colorean con facilidad con

tintes que son solubles en el medio dedispersin.

La conductividad elctrica es mucho mayor enemulsiones O/W que en las W/O.


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PRUEBAS USADAS PARA IDENTIFICAR ELTIPO DE EMULSIN

Test de dilucin: Basado en la solubilidad de la faseexterna de la emulsin


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Test de conductividad: Si la fase continua es agua,esta conduce la electricidad mientras que si esaceite no.


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Test de solubilidad: Una emulsin se mezcla con un tinte soluble enagua tal como el amaranto, se observa bajo el microscopio,Si la fase continua se tie de rojo es entonces la emulsin es del tipoo/w,Si los globulos dispersos se tien de rojo y la fase continua sin colorrla emulsin es del tipo w/o


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Test de fluorescencia: Los aceites danfluorescencia bajo la luz UV, mientras que el aguano, as una emulsin o/w muestra un patrndepuntos, mientras que las emulsiones w/o

fluorescen.


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ESTABILIDAD DE LAS EMULSIONES

La propiedad fsica ms importante de una

emulsin es la estabilidad. El trmino estabilidad de una emulsin se utiliza

con frecuencia en relacin con dos fenmenosesencialmente diferentes:

Formacin de nata (creaming) o sedimentacin. Destruccin de la emulsin debido a la

coalescencia de las gotculas.


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ESTABILIDAD DE LAS EMULSIONES Sin embargo podemos distinguir otros fenmenos que podemos

clasificar as: Floculacin y creaming Coalescencia y quiebre Inversin de fase Otros cambios fisicoqumicos variados.


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DESTRUCCIN DE LA EMULSIN DEBIDO A LACOALESCENCIA DE LAS GOTCULAS.


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Floculacin y Creaming o formacin denataFloculacin: Las pequeas esferas de aceite se juntan para formarcmulos o flculos que se elevan o se asientan en la emulsin msrpidamente que las partculas individuales.Creaming o formacin de nata: Consiste en la concentracin de losflculos de la fase interna formando una capa superior o inferior de

acuerdo a la densidad de la fase interna


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Coalescencia y Ruptura

Coalescenciaes el proceso por el cual las partculas emulsionadas que

se combinan para formar partculas mayores.

Ruptura: Debido a la coalescencia y creaming combinados, el aceite sesepara completamente de la fase acuosa de tal forma que flota en laparte superior en una sola y contnua fase.


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Diferencias entre Creaming y Ruptura


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INVERSIN DE FASE

En la inversin de fase las emulsiones del tipo o/w cambia al tipow/o y viceversa.

Es una inestabilidad fsica Puede ser causada por:

La adicin de un electrolito

Por cambio de la relacin de volmenes de las fases Por cambio de temperatura

La inversin de fase puede ser minimizada por Usando un agente emulsificante en concentracin adecuada Manteniendo la concentracin de laq fase dispersa entre 30 y

60% Almacenando la emulsin en lugar frio


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TEORA DESCRIPTIVA DE LA

EMULSIN

Cuando agua - aceite son mezclados y agitados, seproduce la variabilidad del tamao de gotas.

Existe una tensin interfacial cuando dos fasesinmiscibles tienden a dar una diferencia de fuerzas de

atraccin por una molcula en la interfase. Termodinmicamente hablando este trabajo es la

energa de la interfase impartida al sistema.

Una alta energa libre interfacial favorece una reduccin

del rea interfacial, causando que las gotas asumanuna forma esfrica ( mnima rea de superficie porvolumen dado) y luego se ocasiona la coalescencia (con un resultado decreciente en el numero de gotas).G = A


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EMULSIN

La reduccin de la tensin superficial baja laenerga libre interfacial produciendo una dispersin.

Cuando dos gotas de la fase dispersa estnubicadas muy cerca, a una distancia igual o menor

a su radio se someten a dos fuerzas, las deatraccin de van der Waals que se relacionan conla masa o volumen de la materia y las de repulsinque dependen de las propiedades interfaciales queel surfactante les confiere.

Entonces las fuerzas atractivas dependen delvolumen de las gotas vecinas y las repulsivas reasuperficial de las gotas.


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EMULSIN

Considerando que las gotas son esferas de mismodimetro, entonces el volumen es 4/3R3, mientras queel rea interfacial es 4R2.

Como consecuencia el rea por unidad de volumen deuna emulsin monodispersa (con gotas idnticas),llamada rea superficial especfica es:

el rea superficial especfica de una emulsin aumentacuando su dimetro disminuye, si se trata de unaemulsin monodispersa.


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EMULSIN

Por tanto una disminucin del tamao de las gotasfavorece las fuerzas repulsivas (que dependen del rea)respecto a las fuerzas atractivas (que dependen delvolumen).

Es por esta razn que en los sistemas dispersos (quesean emulsiones, suspensiones o espumas), se tratasiempre de fragmentar la materia hasta un tamao de"grano" relativamente pequeo, con el propsito defavorecer las fuerzas repulsivas que aseguran laestabilidad de la dispersin.

Al contrario cualquier fenmeno susceptible defavorecer el crecimiento de tamao de gota o laaglutinacin de gotas (lo que resulta en mayor masa)tiende a desestabilizar la emulsin.


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EMULSIN

La formacin de nata aparece por una diferencia dedensidad entre las dos fases y no va acompaadanecesariamente de una agregacin de goticas,aunque esto facilita el proceso.

Las colisiones entre goticas pueden producirfloculacin, lo que a su vez puede conducir a lacoalescencia con formacin de glbulos mayores.

Finalmente la fase dispersa se convierte en una

fase continua separada del medio de dispersin poruna sola interfase


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TEORA DESCRIPTIVA DE LA EMULSIN

EMULSIN SUSPENSION

Relacin grande Superficie/volumen ( A/V)

Tendencia de las partculas a asociarse para reducir su rea superficial (G= A)

Formacin de nata

o creaming

Sedimentacin, Flocula-cin,

coalescencia.

Espontneo Estabilizacin porformulacin


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TEORA DESCRIPTIVA DE LAEMULSIN Si se prepara una emulsin homogeneizando dos lquidos puros, la

separacin de fases de los componentes ser generalmente rpida y anms rpida si la concentracin de la fase dispersa es alta.

Las emulsiones presentan una cierta estabilidad a la coalescencia, cuyamagnitud en la escala de tiempo depende esencialmente de laformulacin y las condiciones de preparacin.

La estabilidad en el sentido de inhibicin de la coalescencia de lasgotas entre s , es asegurada por la adicin de pequeas cantidades (enel rango 0,2 - 3%) de una tercera sustancia llamada emulsionante oemulsificante, que en general es un surfactante.


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AGENTES EMULSIONANTES OEMULSIFICANTES

Se han propuesto muchas teoras para tratar de explicar como los agentesemulsionantes promueven y estabilizan las emulsiones.Aunque las diversas teoras se aplican ms bien especficamente a ciertascondiciones y ciertos agentes emulsionantes, por ejemplo el pH de las fasesdel sistema y la naturaleza y proporciones relativas de las fases internas yexternas.

Entre las teoras ms prevalecientes estn:

oLa teora de la tensin superficial,

o

la teora de la cua orientadaola teora de la pelcula interfacial o plstica.


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AGENTES EMULSIONANTES YESTABILIDAD DE LAS EMULSIONES

Las funciones de un emulsionante son: Facilitar la formacin de la emulsin

Promover la estabilidad de la misma

Las sustancias ms efectivas como agentesemulsionantes pueden ser clasificadas como: Sustancias con actividad superficial

Materiales de origen natural

Polvo fino de slidos.

Estos agentes forman una pelcula adsorbida alrededor delas goticas dispersadas que contribuyen a evitar lafloculacin y la coalescencia.


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El surfactante es absorbido en la interfase, o msprecisamente, en la superficie de las gotas suspendidas.

La presencia de surfactante en las dos interfaces que seacercan puede producir varios tipos de fenmenos de

naturaleza elctrica, estrica, entrpica u osmtica Por razones de eficiencia y de costo se usa en general un

emulsionante compuesto de una mezcla de variossurfactantes.


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El mecanismo de estabilizacin es complejo y puede variar deun sistema a otro.

Los factores que favorecen la estabilidad de una emulsindependen de la naturaleza del emulsionante y de lascondiciones de formulacin y manufactura elegidas comoapropiadas.

Algunos factores son: Tensin interfacial baja Pelcula interfacial mecnicamente fuerte Repulsiones de doble capa elctrica Relaciones apropiadas de los volmenes de las fases Tamao de partculas pequeos Viscosidad alta

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