Микрогетерогенные системы
Микрогетерогенные системы представляют собой дисперсные системы, в которых частицы дисперсной фазы имеют размер 10−6 – 10−4 м. Частиц дисперсной фазы этих систем можно наблюдать в обычный световой микроскоп, и поэтому эти системы названы микрогетерогенными. К микрогетерогенным системам относят системы с газообразной дисперсионной средой (аэрозоли, порошки) и с жидкой дисперсионной средой (эмульсии, пены, суспензии). Свойства этих систем в основном определяются поверхностными явлениями.
Обращение фаз эмульсий
Эмульсию одного типа можно превращать в эмульсию другого типа. Это явление называется обращением или инверсией фаз в эмульсиях. Обращение эмульсии может произойти вследствие изменения природы эмульгатора или при длительном механическом воздействии. При этом капли эмульсии сливаются, а жидкость дисперсионной среды, сама дробится на капли и распределяется во вновь образованной дисперсионной среде. Так, сбивание сливок в масло, введе-
| ние растворимой соли кальция в эмульсию, стабилизи-рованной олеатом натрия (вследствие образования нерастворимого в воде и растворимого в масле олеата кальция) сопровождается переходом прямой эмульсии в обратную. |
Пены
Микрогетерогенные системы, состоящие из деформированных пузырьков газа и разделяющих прослоек жидкости или твердого тела, называются пенами.
Пены могут быть получены диспергационным и конденсационным методами. Продувание газа через жидкость, перемешивание или встряхивание жидкости с газом относятся к диспергационным методам. Пены могут быть получены выде-лением газа из жидкости в процессе вспенивания её при резком понижении дав-ления, при кипячении раствора, при разложении газообразующих соединений (например, соды). Эти методы относят к конденсационным методам получения пен.
Чистые жидкости не образуют пен. Они образуются только в присутствии пенообразователей. Пенообразователями могут быть коллоидные ПАВ, белки, некоторые тонкодисперсные твердые вещества. Молекулы пенообразователя адсорбируются на поверхности пленок жидкости и образуют плотный непроницаемый структурно-механический слой («частокол Ленгмюра»), препятствующий слиянию пузырьков газа. Причем, полярная часть молекул пенообразователя обращена в сторону жидкости, а углеводородный радикал направлен в сторону газа. Тесное расположение молекул пенообразователя друг к другу, сильное взаимодействие их с жидкостью приводят к обездвижению жидкости в тонких пленках и упругости пены в целом. Однако, с течением времени пены разрушаются. При этом в результате диффузии газа из мелких пузырьков в крупные пленки жидкости истончаются, лопаются, пузырьки увеличиваются в размерах, жидкость стекает к нижерасположенным слоям, в результате чего пены разрушаются.
Пены могут разрушаться и при введении пеногасителей (короткоцепочечные ПАВ, низшие спирты и кислоты). Из-за короткого углеводороднога радикала они не способны образовывать структурно-механический барьер между жидкостью и газо. Молекулы их, обладая большей адсорбционной способностью, вытесняют с поверхности пленок жидкости молекул пенообразователей, и провидят к слиянию пузырьков газа и разрушению пены.
Пены находят разнообразное применение. Пенами являются некоторые пищевые продукты (хлеб, зефир и др.). Пенообразование используют в производстве строительных и теплоизоляционных материалов (пенобетоны, пенопласты, микропористая резина и тд.), например, введение тонкодисперсного алюминия в состав бетона приводит к образованию пузырьков в результате протекания реакции: Al + Ca(OH)2 + H2O → Ca[Al(OH)4]2 + H2↑. Пенообразование является основой флотации (процесса обогащения руд). Одной из сфер применения пен – пожаротушение. В некоторых случаях (в производстве антибиотиков, дрожжей, сахара, очистки сточных вод) чтобы избежать пенообразования, в систему вводят пеногасителей.
В клинике внутренних болезней у больных может развиваться отек легких, при котором жидкость из кровеносного русла пропотевает в альвеолы и вспенивается. В легких может образовываться до 2-3 л пены. Жидкость и пена в альвеолах и бронхах перекрывают доступ вдыхаемого воздуха к стенке альвеол и диффузии кислорода в кровь. Для гашения пены в легких дают вдыхать аэрозоль и пары этилового спирта или в кровь в вену непосредственно вводят 30%-ный раствор этанола.
В аппаратах искусственного кровообращения при насыщении крови кислородом возможно образование пены. Чтобы предупредить поступление пузырьков газа в кровеносные сосуды (газовую эмболию), пену в аппарате гасят специальными кремнийорганическими соединениями. При лечении состояний с недостатком кислорода в крови и тканях (анемий) больным дают для приема внутрь «кислородные коктейли» (энтеральная оксигенотерапия). Они представляют собой густые пены, получаемые при вспенивании кислородом смесей из белковых растворов и растительных отваров. Пузырьки в коктейле стабилизированы белком, растительными мылами (сапонинами) и фосфолипи-дами. В желудочно-кишечном тракте кислород из пузырьков быстро поступает в кровеносные капилляры слизистой оболочки, и облегчает состояние больного.