Povratna karta za emulziju

"Ulje-u-vodi" do "voda-u-ulju" i opet nazad: Dupla inverzija emulzija pomoću nanočestica i tenzida
Ulje i voda se ne mogu miješati. Ipak je moguće da se pomiješaju u jednu emulziju koja djeluje jedinstveno ako se pomisli na svakodnevne proizvode poput kreme, dječije kreme, mlijeka i majoneze. Jedna je tekućina pri tome raspodjeljena u drugoj u obliku malih kapljica. Za to su potrebni emulgator ili da se tekućine jako protresu ili pomiješaju. Da li kapljice ulja plivaju u vodi (emulzija: ulje-u-vodi, U/V) ili kapljice vode u ulju (emulzija: voda-u-ulju, V/U), to zavisi od različitih faktora. Britanski tim sa Univerziteta “University of Hull” izjavljuje u časopisu Primjenjena Kemija o duploj inverziji jedne emulzije koja se sastoji od nanočestica: Samo sukcesivnim dodavanjem jednog tenzida je uspjelo povratiti emulziju U/V u V/U i opet nazad u emulziju U/V.

Zadatak emulgatora je olakšavanje stvaranja kapljica i protudjelovanje razdvajanja mješavina. Pored tenzida (tvari koje se nalaze npr. u deterdžentu za pranje suđa), i dijelići čvrstih tvari djeluju stabilizirajuće. Tako se na primjer već odavno prah senfa koristi u stabiliziranju majoneze. I tenzidi i čestice se talože na faznim granicama i jedne i druge tekućine i sprečavaju kapljice da se pomiješaju. Mnoge komercijalne recepture koriste i tenzide i čestice čvrstih tvari.

Ako se promijene uvjeti, može doći do fazne inverzije, od emulzije U/V može odjednom nastati emulzija V/U, na primjer dodavanjem sve više tenzida – što ustvari i nije neka umjetnost. Bernard P. Binks i Johnny A. Rodrigues su sada uspjeli nešto nevjerovatno: duplu inverziju. Krajnji sustav sadrži silika-nanočestice i malu količinu tenzida sa hidrofilnom pozitivno nabijenom glavom i dva nepolarna hidrofobna repa. Male silika kuglice su negativno nabijene, hidrofilne i u velikoj mogućnosti da se nakvase vodom.

U ovom stanju stabiliziraju kapljice ulja u vodi (U/V). Ako se nadoda više tenzida, taloži se jedan sloj molekula tenzida oko kuglica. Pri tome vire hidrofibni repovi van. Kuglice tada kao da su prevučene hidrofobnim slojem. Sada se teško mogu nakvasiti vodom, ne odbijaju se više međusobno i počinju agregirati. Emulzija prelazi prvu inverziju u V/U. Ako se dalje nadodaju tenzidi, ove molekule se redaju sa repovima koji vire van uz vireće repove prvog sloja tenzida. Nastaje dupli sloj oko kuglica. Pri tome su pozitivno nabijene glave okrenute prema gore, a kuglice opet imaju nabijenu hidrofilnu površinu. Sada opet stabiliziraju kapljice ulja u vodenoj fazi. Emulzija prolazi kroz drugu inverziju nazad u U/V.