Qu’est-ce qui fait qu’une émulsion est stable ou instable?

David

Qu’est-ce qui fait qu’une émulsion est stable ou instable?


L’autre jour, j’ai fait une vinaigrette à base d’huile et de vinaigre. À ma connaissance, il existe une énergie positive associée à la surface entre l’huile et le vinaigre. L’état le plus stable est également l’état d’énergie minimale, par conséquent le mélange a tendance à se séparer en deux couches, minimisant l’énergie de surface totale du mélange.

Maintenant, l’ajout de moutarde a eu pour effet de stabiliser l’émulsion. La vinaigrette ne s’est pas séparée presque autant ou aussi rapidement. Cela me fait me demander:

En général, qu’est-ce qui fait qu’une émulsion est stable?

Pour des émulsions stables, pourquoi les deux liquides ne se mélangent-ils pas complètement?

Existe-t-il des émulsions instables sur le plan énergétique, mais qui ont tendance à se séparer si lentement qu’elles semblent stables? Si oui, quelles en sont les causes et en quoi diffèrent-elles des émulsions stables?

CuriousOne

Dans une émulsion stable, l’énergie totale, c’est-à-dire l’énergie de mélange plus l’énergie de surface, devrait avoir un minimum à une taille de gouttelettes finie. En pratique, cela peut ne pas être vrai pour la plupart des émulsions et elles peuvent seulement être méta-stables et exister pendant une période plus ou moins utile avant de se séparer. Les industries de l’alimentation et de la peinture ont dû déployer des efforts considérables pour trouver des émulsifiants garantissant une stabilité à long terme. Bien que je ne connaisse pas la physique exacte derrière ceux-ci, je suppose que la concentration de l’émulsifiant doit être juste pour que l’émulsifiant couvre la surface requise des gouttelettes.

Gert

Vous voulez également regarder le Zeta potentia, par exemple ici: www3.nd.edu/~rroeder/ame60647/slides/zeta.pdf

Réponses


 John Rennie

À l’exception de certaines microémulsions, une émulsion est toujours thermodynamiquement instable. En effet, la tension interfaciale est toujours supérieure à zéro, donc il faut toujours de l’énergie pour augmenter la zone interfaciale.

Les émulsions n’existent que parce qu’elles sont cinétiquement stables . Si vous calculez l’énergie à l’approche et la fusion de deux gouttelettes d’émulsion, cela ressemblera à ceci:

Stabilité cinétique

À des distances intermédiaires entre les gouttes, l’énergie monte, ce qui crée une force répulsive qui maintient les gouttelettes séparées.

La barrière peut avoir plusieurs causes. Par exemple, les émulsions dans l’eau sont souvent chargées – généralement les gouttelettes portent une charge négative. Les gouttelettes se repoussent alors du fait de cette répulsion électrostatique. Un autre phénomène courant est la stabilisation stérique où les gouttelettes ont un gros polymère souple adsorbé à la surface. Votre système est l’un des cas les plus rares car il s’agit d’une émulsion Pickering . Les particules de moutarde s’adsorbent à l’interface huile-eau et créent la barrière qui empêche les gouttelettes de fusionner.

 

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