Вследствие наличия избыточного запаса свободной поверхностной энергии на границе раздела фаз эмульсии представляют собой термодинамически неустойчивые системы. Концентрированные эмульсии из двух чистых жидкостей расслаиваются вскоре после прекращения взбалтывания в результате происходящей коалесценции капелек. Поэтому для получения устойчивой концентрированной эмульсии необходимо добавление специального стабилизатора (эмульгатора), который препятствовал бы слиянию капель диспергированной жидкости. Разбавленные эмульсии из двух чистых жидкостей характеризуются несколько большей устойчивостью. Добавление стабилизатора при их получении требуется не во всех случаях и в меньшем количестве по сравнению с концентрированными эмульсиями. Сильно разбавленные эмульсии (при концентрации дисперсной фазы до 0,1 %), в которых вероятность столкновения капелек дисперсной фазы невелика, обычно устойчивы и без стабилизатора.

Вещества, служащие эмульгаторами, как правило, являются органическими соединениями сравнительно большого молекулярного веса. Это преимущественно растворимые поверхностноактивные вещества, обладающие свойством понижать поверхностное натяжение на границе обеих фаз эмульсии.

Эмульгаторы, адсорбируясь на границе фаз, понижают поверхностное натяжение, а главное, обволакивая капельки диспергируемого вещества, образуют защитную пленку. Последняя, обладая известной механической прочностью, препятствует образованию крупных ч'астиц и слиянию капелек в сплошной слой (коалесценция) и сообщает эмульсии устойчивость.

Полярные молекулы органических веществ, являющихся эмульгаторами, состоят из полярной части, образованной одной или несколькими полярными группами, и из неполярной углеводородной части. В зависимости от преобладания в молекуле той или иной ее части вещество будет растворяться в полярном (вода) или неполярном (масло) растворителе. В общем случае межфазный слой состоит из одного ряда молекул, обращенных своей полярной частью к воде, неполярной же — к маслу.

Полярные группы и углеводородные радикалы сольватируются одновременно водной и масляной фазами; такой адсорбционно-сольватный слой обладает известной механической прочностью.

Влияние эмульгатора на образование того или иного типа эмульсии (масла в воде или воды в масле) В. Клейтон объясняет тем, что стремление сократиться у данной поверхности будет тем больше, чем больше поверхностное натяжение. Так как охватывающая поверхность больше, чем охватываемая, то очевидно, что при прочих равных условиях в шарики соберется та жидкость, которая хуже растворяет и слабее взаимодействует с эмульгатором.
В общем случае гидрофильный эмульгатор способствует стабилизации прямой эмульсии, гидрофобный — обратной эмульсии.

Механизм эмульгирования. Эмульсии обычно готовят путем энергичного механического диспергирования жидкостей. Процесс образования стабильной против коалесценции эмульсии можно определить как устойчивое распределение одной жидкости в другой в виде более или менее устойчивых капелек. Согласно П. А. Ребиндеру, а также Л. Я. Кремневу и А. А. Равделю, первой стадией механического диспергирования является растягивание больших капель диспергируемой жидкости, причем они принимают близкую к цилиндру (нити) форму. Вторая стадия состоит в том, что жидкий цилиндр при известных размерах оказывается неустойчивым и самопроизвольно распадается на капельки неравных размеров (меньшую и большую). Деформации капель способствует происходящее также при диспергировании и сжатие капель. В третьей стадии часть капелек коалесцирует при продолжающемся процессе диспергирования в результате растягивания более крупных капель в неустойчивые цилиндры критической длины и их самопроизвольного деления.
При этом часть мелких капелек стабилизируется присутствующим в системе эмульгатором. Пределом наиболее высокой дисперсности капелек в концентрированных и высококонцентрированных эмульсиях, как это установлено Л. Я. Кремневым и А. А. Равделем, являются капельки с размером порядка 1 мк.

- Читать далее "Эмульгаторы в аптеке. Эмульгаторы белковой природы."