Sistemi dispersi

SISTEMI DISPERSI “dispersioni colloidi”

I o sono costituite da 2 fasi non

una delle due fasi finemente dispersa nell’altra

miscibili tra loro e ; in particolare si ha:

disperdente

Una fase (o esterna o continua)

 dispersa

Una fase (o interna o discontinua)



L’intervallo dimensionale va da 1 a 500 nm (dimensioni sub-micrometriche) e si ha

che: Sotto al nm si chiamano DISPERSIONI MOLECOLARI.

 Dimensioni micrometriche: DISPERSIONI GROSSOLANE

 visibili

(particelle disperse

ad occhio nudo microscopio ottico)

o al

A seconda della fase dispersa e disperdente possiamo avere diversi sistemi dispersi:

gas

Se la fase disperdente è un e la fase dispersa è:

 (o nebbia): liquido disperso finemente in

- liquida si parla di AEROSOL LIQUIDO

un gas

- un gas si parla di AEROSOL SOLIDO (o fumi)

fase liquida

Se la fase disperdente è una e la fase dispersa è:

 - Un gas si parla di SCHIUMA

- Un liquido immiscibile con il 1° si parla di EMULSIONE

(insolubile nel liquido)

- Un solido si parla di SOSPENSIONE

solido

Se la fase disperdente è un e la fase dispersa è:

 - Un gas si parla di SCHIUME SOLIDE

- Un liquido si parla di EMULSIONE SOLIDA

- Un solido si parla di SOSPENSIONE SOLIDA

Le particelle di dimensioni colloidali presentano un’elevata ASS a cui si devono molte

proprietà come anche il fenomeno dell’adsorbimento per cui una sostanza si accumula

sulla superficie di un liquido o di un solido con il quale è a contatto e la zona di

contatto tra le fase è chiamata interfaccia.

1. EMULSIONI

L’emulsione è un sistema disperso costituita da 2 fasi liquide non miscibili tra loro di

cui una è finemente dispersa nell’altra. Le due fasi sono una polare ed una apolare e

nel caso delle forme farmaceutiche la fase polare è sempre l’acqua. Possiamo avere

emulsioni:

OLIO IN ACQUA (O/A): olio disperso nell’acqua. Es: il latte ove la parte grassa del

 latte è dispersa nell’acqua

ACQUA IN OLIO (A/O): l’H O dispersa nell’ olio.

 Es: burro ove la frazione acquosa

2

del latte è dispersa nella matrice grassa

I test che si eseguono per valutare se si tratti di un emulsione O/A o A/O sono :

1. Il “METODO DI DILUIZIONE DELLA GOCCIA ”: se un’ emulsione si diluisce per

aggiunta di acqua vuol dire che la fase esterna è affine all’acqua (fase esterna simile

e quindi si tratta di un’ emulsione O/A; al contrario non

a quella che si è aggiunto)

succede nulla e quindi la fase interna dell’emulsione è l’acqua.

2. Il “TEST DELLA CONDUCIBILITA’ ELETTRICA”: la fase acquosa ha una

conducibilità elettrica maggiore rispetto alla fase oleosa; perciò un’emulsione O/A

(acqua è la fase esterna) avrà una conducibilità elettrica maggiore di quella A/O

3. L“AGGIUNTA DI SOSTANZE COLORATE O FLUORESCENTI”: se si aggiunge un

colorante idrofilo ad un’emulsione e si ha la distribuzione omogenea del colorante

all’interno dell’emulsione allora la fase esterna è l’acqua perché il colorante si è

solubilizzato nella fase esterna; viceversa se aggiungiamo un colorante lipofilo e si

vedono delle macchie di colore si ha che la fase interna è l’olio.

In base alle dimensioni delle goccioline di fase dispersa, possiamo distinguere le

emulsioni in: Macro-emulsioni, Mini-emulsioni (la maggior parte), micro-emulsioni e

nano-emulsioni INSTABILITA’ FISICA

Le emulsioni hanno la caratteristica di essere SISTEMI TERMODINAMICAMENTE

INSTABILI perché è ELEVATO CONTRIBUITO DELLA TENSIONE INTERFACCIALE e

quindi è elevato il contributo legato all’energia libera di superficie (energia necessaria

2

ad incrementare la superficie di 1 m ), in particolare la riduzione delle dimensioni delle

particelle produce un aumento dell’AS e quindi un aumento dell’energia libera di

superficie che tende a rendere il sistema termodinamicamente instabile. Le particelle

tenderanno ad aggregarsi per diminuire l’ASS e quindi diminuire l’energia libera di

E=ls A ls

superfice. Secondo la relazione (ove è la tensione interfacciale tra il

mezzo liquido e le particelle solide). Affinché il contributo energetico si abbassi,

S

mantenendo invariato (incremento della superficie), bisogna abbassare la

tensione interfacciale olio acqua e per fare ciò aggiungiamo i tensioattivi

Un altro parametro che contribuisce all’instabilità fisica delle emulsioni è la VELOCITA’

DI SEDIMENTAZIONE, ovvero la velocità con cui si muovono le gocce di fase dispersa

all’interno della fase disperdente, ed è descritta dalla LEGGE DI STOCKES:

La velocità di sedimentazione è

direttamente proporzionale: al diametro delle particelle (goccioline di

 fase dispersa), all’accelerazione di gravità , alla differenza di densità tra

la fase interna e quella esterna

inversamente proporzionale alla viscosità della fase disperdente

 (esterna) ovvero del mezzo disperdente

Per effetto della tendenza a sedimentare o ad affiorare, si possono avere i fenomeni di:

SEDIMENTAZIONE: deposizione delle goccioline di fase dispesa sul fondo

 dell’emulsione. Avviene quando la densità della fase interna è > di quella esterna

le goccioline disperse sedimentano sul fondo dell’emulsione e si parla di velocità di

sedimentazione

CREAMING: affioramento delle goccioline di fase dispersa sulla superficie

 dell’emulsione. Avviene quando la densità della fase interna è inferiore a quella

della fase esterna. In tal caso invece che di velocità di sedimentazione si parla di

velocità di affioramento

FLOCCULAZIONE (o aggregazione): le goccioline di fase dispersa si avvicinano tra

 loro formando goccioline di dimensioni maggiori (flocculi) tenuti insieme da deboli

forze attrattive

fenomeni reversibili

Sono tutti e tre poiché agitando l’emulsione, ovvero fornendo di

nuovo energia, possiamo tornare alla condizione iniziale, ovvero di dispersione

omogenea di una fase nell’altra.

La COALESCENZA è un fenomeno irreversibile (non si torna alla condizione iniziale

per semplice agitazione) ed è il momento che precede la rottura dell’emulsione

( ovvero la separazione della fase dispersa dalla disperdente) dovuto al fatto che le

goccioline di fase dispersa si uniscono tra di loro formando degli aggregati di

dimensioni sempre maggiori con conseguente aumento delle forze di interinazioni che

le tengono insieme.

Per diminuire l’instabilità dell’emulsione si possono aggiungere sostanze che

aumentano la viscosità, in maniera tale da ridurre la velocità di sedimentazione e

rallentare il movimento delle goccioline di fase dispersa ovvero diminuire la possibilità

che si uniscano tra loro e si separino dalla fase disperdente; perciò nelle emulsioni si

aggiungono degli agenti ispessenti (o viscosizzanti) che nell’emulsione :

O/A sono dei colloidi idrofili: es: gomme (aumentano la viscosità della fase

 acquosa)

A/O si aggiunge la vaselina filante: aumenta a viscosità della fase oleosa.



I criteri che fanno formare un tipo di emulsione (O/A o A/O) piuttosto che un’altra sono

tre:

Il CRITERIO DEL VOLUME DI FASE: la fase presente con volume maggiore

1. diventa la fase esterna dell’emulsione.

Il CRITERIO DELLA VISCOSITA’ DI FASE: la fase con viscosità maggiore diventa

2. la fase esterna dell’emulsion