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Emulsion Power

ACL FAQ: Come mai l’emulsione è bianca?

marzo 13, 2014adminNews0
  1.       Cos’è un’emulsione ?

Un sistema colloidale è una particolare miscela costituita da una sostanza di dimensioni microscopiche (fase dispersa) e una fase continua disperdente. Una sospensione colloidale di un liquido in altro liquido viene definita come EMULSIONE. Il nome deriva dal latino mulgere (mungere), il latte stesso infatti è un’emulsione di grassi in acqua.

Olio e acqua non sono miscibili tra loro e formano pertanto due strati distinti e trasparenti. Un’agitazione vigorosa consente di disperdere le due fasi, portando alla formazione di un’emulsione (liquido omogeneo dall’aspetto torbido). In assenza di agenti stabilizzanti, il sistema torna nelle condizioni iniziali portando alla netta separazione dei due liquidi. L’aggiunta di un appropriato tensioattivo ( Additivi ACL series di Emulsion Power) e l’applicazione di una sufficiente energia meccanica, porta invece alla formazione di  un’emulsione omogenea stabile nel tempo, che appare torbida e opaca.

 

  1.      Perché l’emulsione è opaca ?

Aria ed acqua sono sostanze trasparenti, tuttavia la nebbia (una sospensione di goccioline d’acqua in aria) è opaca. Analogamente l’emulsione, a differenza dei liquidi che la compongono, si presenta opaca. Le cause di questo fenomeno, sono da attribuire ai fenomeni di rifrazione della luce.

La rifrazione avviene quando una onda luminosa passa da un mezzo con un indice di rifrazione ad un altro con indice di rifrazione differente. Il fenomeno può essere osservato sperimentalmente inserendo una cannuccia all’interno di un bicchiere pieno d’acqua e notando come questa appaia piegata in prossimità della superficie dell’acqua. Il grado di curvatura rappresenta la misura dell’indice di rifrazione:

colorazione bbianca dell'emulsione

Figura 1 Indice di rifrazione = Rapporto della velocità della luce = grado di curvatura della luce

 

La luce visibile è una porzione dello spettro elettromagnetico. Ogni tipologia di onda viaggia alla stessa velocità nel vuoto (299.792.458 m / s). La velocità di propagazione varia a seconda del mezzo considerato; la velocità della luce nell’aria ad esempio è minore rispetto al vuoto  (da 88.000 m/s) e si riduce ulteriormente nell’acqua. Il passaggio da un mezzo a bassa densità come l’aria a un mezzo a densità elevata come l’acqua ne riduce la velocità e ne causa la deviazione. Il rapporto tra la velocità della luce nel vuoto divisa per la velocità della luce in un mezzo, rappresenta l’indice di rifrazione. L’indice di rifrazione del vetro è di circa 1,5. In altre parole la velocità della luce nel vetro è 199.861.638 m/s (= 299.792.458 ms-1/1.5).

La foto A di Figura 2, mostra chiaramente la netta separazione tra gli strati di olio e acqua e la trasparenza dei due liquidi.

Figura 2 Olio e acqua – distinte fasi liquide immiscibili (A) e come emulsione (B)

La foto B mostra invece una miscela di olio (girasole) e acqua. L’emulsione è stata stabilizzata con un tensioattivo e miscelata in un mixer ad alta energia di taglio generando goccioline al di sotto di 1 micron di diametro.

Le onde della luce viaggiano solitamente in linea retta, ma, passando da un materiale a un altro, vengono rifratte, cioè deviate.

Il percorso della luce da un lato all’altro della provetta contenente l’emulsione, coinvolge numerose transizioni olio – acqua – olio, pertanto la luce viene diffusa in tutte le direzioni conferendo la tipica opacità. La probabilità di trovare un percorso rettilineo attraverso l’emulsione è trascurabile. Il grado di estinzione della luce è una funzione della popolazione della fase dispersa, della dimensione delle goccioline e dell’indice di rifrazione.

Un’emulsione costituita da due liquidi trasparenti aventi indice di rifrazione identico, sarà chiara e trasparente; non si verificherà infatti deflessione della luce come avviene con fasi liquide differenti.

Un’ulteriore spiegazione può essere data considerando le dimensioni delle goccioline presenti nell’emulsione.

Una soluzione di sale (cloruro di sodio) in acqua si presenta chiara e trasparente. In tale soluzione, il soluto (ioni sodio e cloro) è ripartito in dimensioni molecolari nel solvente consentendo la formazione di un sistema omogeneo. Poiché soluto e solvente hanno dimensioni considerevolmente inferiori alla lunghezza d’onda della luce visibile, non si verifica rifrazione. Analogamente, nelle microemulsioni, dove le dimensioni delle goccioline disperse sono minori ai 100 nm, il sistema appare chiaro e trasparente; al di sopra di questa misura, si osserva dispersione della luce e quindi un liquido opaco.

 

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