Emülsiyon Türleri

Amfifilik çözeltilerde üç ayrı bölge vardır:

ġekil 2.2.15.1: Su / yağ arayüzeyinde amfifilik zardaki etkileĢim enerjileri

Ġki faz arasındaki temas alanı arayüzeyi oluĢturur. Yüzeysel ara bölge

sınırlı bir kalınlığa sahiptir ve bu nedenle amfifilik bileĢiklere ek olarak biraz yağ ve biraz su içerir.

C bölgesinin çözücü ilgisi, O‘ya doğru mu, W‘ye doğru mu kullanılmıĢ olduğuna göre, organik faza ya da sulu faza geniĢ bir Ģekilde hapsolmuĢ amfifilik türler, iki faza ayrılır. Yağ fazı : O Amfifilik zar: C Su Fazı: W --- AL: Lipofilik etkileĢim An: Hidrofilik etkileĢim

ACO: Amfifilik bileĢiğin yağ bölgesi ile

karıĢabilirliği

ACW: Amfifilik bileĢiğin su bölgesi ile

karıĢabilirliği

ACW = AHCW + AHCW ALCW << AHCW

ġekil 2.2.15.2:Emülsiyon damlacık arayüzeylerinde surfaktant moleküllerinin yönelmesi ve paketlenmesi; (a) hidrofilik baĢ dıĢarıda ; (b) hidrofobik kuyruk dıĢarıda

Birbiri ile karıĢmayan yağ ve su, iki sıvı arasındaki ara yüzey geriliminin bir yüzey aktif maddenin katılmasıyla yeterince düĢürüldüğünde, suyun yağdaki ya da yağın sudaki emülsiyonu kolayca meydana gelir. OluĢan bu emülsiyonlarda bileĢen fazlar aynı olmasına karĢın emülsiyonları fiziksel özellikler birbirinden oldukça farklıdır.

C bölgesinin O ve W yüzeylerinde dağılma eğilimlerinin değiĢimi ilk olarak Winsor tarafından Ģöyle ifade edilmiĢtir.

R= 𝐴𝐶𝑂

𝐴_𝐶𝑊 ; R=

𝐴_𝐶𝑂−𝐴_𝑂𝑂−𝐴_𝐿𝐿

𝐴_𝐶𝑊−𝐴_𝑊𝑊−𝐴_𝐻𝐻

Sistemin diğer bileĢenlerinin sadece küçük miktarlarını içeren organik sıvı O, çok ya da az çözünmüĢ organik sıvı içeren C amfifilin sulu çözeltisiyle dengededir. R>1 olduğunda Winsor tanımlamasına göre karakteristlik sistem Tip II‘dir.

Sistemin diğer bileĢenlerinin sadece küçük miktarlarını içeren su ya da sulu faz çözeltisi, çok ya da az çözünmüĢ W içeren C amfifilin organik sıvıdaki çözelti ile dengededir.

R=1 olduğunda Winsor tanımlamasına göre karakteristlik sistem Tip III‘tür.

EĢit hacimlerde serbest organik sıvı ve su fazları, C-O-W içeren üçlü çözünmüĢ faz ile dengededir.

S1: Amfifilin kuyruğu ile etkileĢen ve miselin içinde bulunan yağı göstermektedir.

Miselin içi sıvımsıdır.Bu bölge içinde öncelikle apolar bileĢikler çözülecektir. Yağın suda dağılımını göstermektedir.

S2: Lipofil ile etkileĢtiği dıĢ kısımdaki yağ ve hidrofil ile etkileĢen iç kısımdaki

suyun birleĢimidir. Su, ters çevrilmiĢ miselin içinde bulunuyor gibi düĢünülebilir. Suyun yağda dağılımını gösterir.

Ters çevrilmiĢ miseller, amfifillerin C atom sayısı küçük olanlarını içermeye eğilimlidir ve apolar çözeltilerde suyun çözünürlüğüne kolaylık sağlar.

Strüktürler oynaktır, arayüzeyler esnektir ve misel ile bitiĢik bölge arasında moleküller hızla birbiri arasında değiĢir. Misel, çözelti içinde dinamik bir varlıktır,

çözeltinin her noktasında uniform bir dağılım söz konusudur. Böyle çözeltilere isotropik çözelti denir.

Misel çözeltilerinin ilginç ve önemli fiziksel özellikleri S1‘den S2‘ye geçiĢ ile

ilgilidir:

Yağın suya bağıl oranı değiĢtirilerek bir misel çözelti S1 sisteminden S2

sistemine adım adım ilerleyerek geçebilir. Bu geçiĢ için olası iki yol; üstteki yol likit kristal orta fazın bir serisi içinden geçerek oluĢan geçiĢi gösterir. Daha kısa bir yol isotropik hal serisi içinden geçiĢi belirtir. Bu geçiĢ arasındaki haller yeterince düzenli olmayan, hızla dalgalanan bir uzun bölge ve bir dereceye kadar yayılan oldukça akıĢkan miseller gibi basit olarak gösterilmiĢtir. -sürekli dalgalanan yapı-

G fazı; bir amfifil levhasının araya girerek ayırmıĢ olduğu su ve yağ levhalarının karĢılıklı yayıldığı katmanlı bir strüktüre sahiptir. G fazını bozmak mümkündür:

Amfifilik moleküllerin bileĢenleri, düzenli iki boyutlu hegzagonal konfigürasyonda sıraya konmuĢ bölgeler içinde ve belirsiz uzunlukta, yalancı silindirik Ģeklinde M1 ve M2 miselleri oluĢur:

M1‘de hidrofiller çevreleyen sürekli faz ile temas halindedir. M2‘de ise lipofiller

çevreleyen sürekli organik faz ile temas halindedir.

C, O, W‘nin maksimum karĢılıklı çözünürlüğü için koĢul R=1 olmasıdır. R=1 olduğu yerde C tabakası için O ya da W‘ye doğru bir bombe olması için bir eğilim olmaz. Onun optimum Ģekli düzlemsel olacaktır. R, çözelti içinde konsantrasyonda termal dalgalanmalar nedeniyle bir noktadan bir noktaya değiĢebilir. Yağ ve suyun mevcut miktarlarını içeren, amfifilce zengin Tip 3 sisteminde, dağılmıĢ amfifil içeren yağ ve su fazları her ikisi de dengededir.

R‘nin ortalama değeri 1‘den farklı olduğu yerlerde, C katmanının çekimi O ve W bölgeleri için aynı büyüklükte değildir.

R<1 için; W bölgesine doğru bombe oluĢmaya eğilimli olacaktır. Bu eğilim Acw

tarafından desteklenecek, Aww ve AHH tarafından karĢı konulacaktır. Böylece arayüzey

arasındaki kohezyon enerjisi, amfifil ve sulu faz arasındakinden daha küçüktür. Karakteristlik sistem Tip 1 ‗dir.

R>1 için; C bölgesinin öncelikle O bölgesi içine yayılma eğilimi yani O bölgesine doğru bombe oluĢması, ACO tarafından desteklenecek ve AOO ve ALL

tarafından karĢı konulacaktır. Amfifil ve yağ arasındaki kohezyon enerjisi, amfifil ve sulu faz arasındakinden çok daha büyüktür. Yağ ile temastaki arayüzey bölge maksimum, su ile ise minimum olmaya eğilimlidir. Böylece yağ sürekli faz olmaya eğilimlidir ve buna uyan karakteristlik sistem Tip 2‘dir.

Böylece faz davranıĢı, R oranının nitel bir ölçümü olarak görülür.

Bazı durumlarda üç konjuge fazdan daha fazlası ortaya çıkabilir: Bu tip jel-likit kristal tipi olan 4. Tiptir. Tip 4 sistemlerinde yağ, su, amfifil karĢılıklı olarak çözünmüĢ Ģeklinde bulunur. Yağ ve su serbest halde değildir.