Geluri.Suspensii.Paste.Emulsii

Geluri

Gelurile sunt sisteme structurat - disperse în care mediul de dispersie este alcătuit din particule solide, de dimensiuni coloidale, legate între ele într-un schelet, în golurile căruia se găseşte faza lichidă sau faza gazoasă.

 
Gelurile se prepară prin gelatinizare sau gelificare, pornind de la soli, prin modificarea temperaturii, pH-ului, adaosul unor electroliţi. Gelurile posedă unele proprietăţi caracteristice: tixotropia, îmbibarea, sinereza, îmbătrânirea, difuzia în geluri.

Tixotropia este proprietatea gelurilor de a-şi micşora puternic vâscozitatea, sub acţiuni mecanice exterioare şi de a recăpăta rigiditatea după încetarea acestor acţiuni. Această proprietate este, în general, asociată legăturilor slabe, de tip Van der Waals, ce apar între particulele solide, legături ce pot fi rupte relativ uşor şi care se pot desface reversibil.
Îmbibarea este fenomenul de absorbţie spontană a lichidelor şi este însoţit de umflare.
Sinereza este fenomenul de concentrare spontană a gelurilor, prin separarea treptată a fazei lichide. Sinereza este însoţită de contracţie şi poate fi socotit fenomenul invers îmbibării.
Comportare de geluri prezintă unele bitumuri, pasta de var, hidrosilicaţii din pasta de ciment, unele vopsele.

Suspensiile

Suspensiile sunt sisteme disperse, formate din particule insolubile, cu dimensiuni mai mari decât ale particulelor solide din solii liofobi. Stabilitatea multor suspensii este asigurată de existenţa unei încărcări electrice a particulelor solide. Dintre proprietăţile importante ale suspensiilor trebuie notate: mişcarea browniană, difuzia luminii pe particulele solide, coagularea, etc.

Paste

Pastele sunt sisteme disperse, formate dintr-o pulbere fină, cu dimensiuni ale particulelor dispersoidului situate în domeniul suspensiilor (sisteme grosier disperse 10-5 - 10-4m) şi o cantitate mică dintr-un lichid ce udă pulberea. Se pot clasifica, după gradul de uscare, în liopaste (umede) şi xeropaste (liopaste ce au pierdut apa).

Cea mai importantă proprietate a pastelor este plasticitatea, aceasta deosebind-o de suspensii sau amestecuri eterogene. 

Plasticitatea este proprietatea corpurilor de a se deforma sub acţiunea unor forţe exterioare, fără a se rupe sau crăpa. Plasticitatea se păstrează pentru un domeniu de concentraţie a fazei lichide din sistem. Pastele se prepară la o anumită consistenţă, ce asigură plasticitatea, şi care poate fi apreciată utilizând metode specifice. Astfel, la cimentul portland, se urmăreşte penetraţia unui cilindru de dimensiuni standardizate, în pasta de o anumită umiditate, modelată sub forma unui trunchi de con, iar la pasta de var se urmăreşte adâncimea de penetrare a unui con etalon. Unele paste se pot comporta tixotrop – când dobândesc caracteristici de suspensie, la aplicarea unor acţiuni mecanice exterioare, la încetarea acţiunii acestora, comportându-se ca o pastă (îşi păstrează forma). Pasta proaspătă de ciment este un exemplu de sistem mixt gel - pastă, având proprietatea principală a pastelor - plasticitatea, precum şi unele proprietăţi specifice gelurilor, ca tixotropia. Caracterul gelic apare ca urmare a hidratării cimentului, cu apariţia unor hidrocompuşi, de dimensiuni coloidale. Chiar în stare întărită, betonul de ciment are proprietăţi ce pot fi explicate ţinând cont de structura gelică a hidrocompuşilor rezultaţi: umflarea în prezenţa umidităţii, contracţia la uscare.

Emulsii

Emulsiile sunt dispersii microeterogene sau coloidale de lichide nepolare (uleiuri) cu lichide polare (tip apă), nemiscibile între ele, stabile în prezenţă de emulgatori.
În general, lichidul în care este solubil emulgatorul devine mediu de dispersie; din acest punct de vedere emulsiile pot fi de tip ulei în apă U/A (emulsii directe) sau de tip apă în ulei A/U (emulsii indirecte). 

Emulsiile se prepară prin dispersare mecanică, electrică sau cu ultrasunete. Stabilitatea emulsiilor este asigurată de adaosul unor substanţe cu acest rol - emulgatorii. Emulgatorii pot fi pulberi foarte fine sau substanţe tensioactive. Pulberile formează un strat, la suprafaţa picăturilor foarte fin dispersate, ce împiedică contactul şi deci unirea acestora. Substanţele tensioactive acţionează ca stabilizatori, prin micşorarea puternică a energiei superficiale. Aceste substanţe au în structura moleculei, o parte hidrofilă – simbolizată cu un cerc şi una hidrofobă – simbolizată cu liniuţă (fig.4), facilitându-se, prin adsorbţia lor, interacţiunile dintre cele două faze.

Astfel în cazul unei emulsii de tipul U/A, săpunurile alcaline, folosite de obicei, ca emulgatori, se vor orienta cu partea hidrofilă către apă şi cu cea hidrofobă către ulei, ca în figura 4.a. Stratul format, strâns legat de mediul de dispersie, va împiedica coalescenţa picăturilor de ulei. La stabilizarea lor contribuie şi apariţia pe suprafaţa particulelor dispersate, a unor sarcini electrice, rezultate din disocierea săpunurilor. În mod asemănător acţionează şi emulgatorii solubili în lichide nepolare, stabilizând emulsii de tip A/U.

Dintre proprietăţile emulsiilor se menţionează:

• coalescenţa, ce constă în contopirea particulelor mici ale emulsiilor, cu formarea unor particule mai mari;
• dezemulsionarea, procesul de desfacere a emulsiilor, constă în formarea unei singure suprafeţe de separaţie între cele două faze lichide. 

Fenomenul apare, de exemplu, la punerea în lucrare, la rece, a bitumului: o emulsie stabilizată de bitum în apă, se “rupe” la contactul cu un agregat fin, datorită adsorbţiei emulgatorului pe suprafaţa agregatului, având drept rezultat formarea unui strat continuu de bitum, pe suprafaţa acestuia. Stratul de apă format deasupra bitumului, dispare prin evaporare.