mengen-en-roeren-2

Emulsies zelf maken


Wanneer we van twee vloeistoffen uitgaan, die precies hetzelfde s.g. hebben en absoluut onoplosbaar in elkaar zijn, dan zien we dat een druppel van de ene vloeistof in de andere blijft zweven. Deze druppel neemt de vorm aan van een bol, daar de oppervlaktespanning van de vloeistof het oppervlak zo klein mogelijk tracht te maken en een bol heeft immers het kleinst mogelijke oppervlak. Daar de lichtbreking van de beide vloeistoffen verschillend is, kunnen we deze kogel duidelijk zien.

Nu stellen we ons voor, dat we niet één grote druppel van de ene vloeistof in de andere brengen, doch een groot aantal kleine druppeltjes. Het uiterlijk van het vloeistofmengsel wordt nu anders; hoe kleiner de druppeltjes en hoe grooter het aantal, des te meer wordt het licht in verschillende richtingen gebroken en de vloeistof wordt tenslotte ondoorzichtig. Dit verschijnsel kunnen we ook waarnemen, wanneer we een stuk helder doorschijnend glas eerst in stukjes slaan en deze stukjes steeds kleiner maken. Tenslotte hebben we een wit ondoorschijnend poeder. Zo wordt dus het mengsel van de twee vloeistoffen, wanneer de kleine bolletjes voldoende klein zijn, wit en ondoorschijnend.

Dit systeem, dat we ons op deze wijze zuiver mechanisch voor kunnen stellen en aan kunnen nemen, dat we het zuiver mechanisch kunnen maken, noemen we in de techniek een emulsie. Een emulsie is dus een vloeistofmengsel, waarin de ene vloeistof in kleine druppeltjes in de andere verdeeld is en hierin blijft zweven.

Nu is het duidelijk, dat we slechts in enkele en dan nog zuiver theoretische gevallen met twee vloeistoffen met hetzelfde s.g. te maken hebben. In het algemeen is het verschil zelfs vrij groot en toch kennen we een groot aantal van zulke emulsies, die uiterst stabiel zijn.

Wanneer we bv, lijnolie met water schudden en zo krachtig mogelijk roeren, verkrijgen we dikwijls een witte vloeistof, dus tijdelijk een soort emulsie, die zich echter na korten tijd staan weer in water en olie splitst. Wanneer we echter in het water een kleine hoeveelheid zeep oplossen en we schudden of roeren krachtig, dan kunnen we de verkregen melkwitte vloeistof lange tijd laten staan en de emulsie scheidt zich niet in twee lagen. Ondanks het feit, dat de lijnolie aanmerkelijk lichter is dan het water, komt het toch niet boven drijven. Het is duidelijk dat hier iets heel bijzonders gebeurd is.

HEBBEDINGEN
De wetenschap heeft gedurende veel jaren naar een verklaring van dit verschijnsel gezocht, terwijl men de technische toepassingen van deze emulsies reeds zeer ver ontwikkeld had. In de praktijk had men reeds gevonden, dat oplossingen, die meer of minder door stof verontreinigd zijn, of die een vrij grote hoeveelheid van een zeer fijn verdeeld materiaal bevatten, veel gemakkelijker stabiele emulsies vormen dan zuivere oplossingen. In de schildertechniek had men hiervan reeds veelvuldig gebruik gemaakt, een emulsieverf bijvoorbeeld, die als bindmiddel lijmoplossing en lijnolie bevat, is zeer stabiel, terwijl het mengsel van lijm en lijnolie alleen slechts korten tijd als emulsie kan blijven bestaan.

Hiernaast weten we uit de onderzoekingen van de bekende Amerikaansche scheikundigen Langmuir en Harkins, dat bepaalde stoffen, die in het molecule twee groepen bevatten en chemisch tegengestelde eigenschappen bezitten, zich op het wateroppervlak in een bepaalde richting opstellen.

Een vetzuur bijvoorbeeld, dat een zuurgroep en een koolwaterstofrest bevat, in een dunne laag op water gegoten, verdeelt zich over het water tot de laag de dikte van één molecule heeft. Deze moleculen staan dan alle in één richting, namelijk met de zuurgroep naar het water toe en met de koolwaterstofrest in de lucht. De zuurgroep heeft affiniteit tot het water en wordt hierdoor aangetrokken.

Wanneer we nu op het water een laag petroleum gieten en we brengen tussen water en petroleum een dunne laag vetzuur, dan wordt de koolwaterstofrest door de petroleum aangetrokken en de richtende kracht komt nu van twee zijden. Wanneer we ons nu een klein bolletje petroleum in water voorstellen en we brengen in het water een vetzuur, in dit geval beter een zeep, dan bedekt het bolletje petroleum zich met een laag zeep, waarbij weer de zuurgroep naar het water gericht is en de koolwaterstofrest naar de petroleum. Men heeft nu getracht hiermede alleen de stabiliteit der emulsies te verklaren. Het blijkt echter dat alle stoffen, die in staat zijn zelf colloïdale oplossingen te vormen, ook emulsies stabiliseeren. Het is duidelijk, dat die stoffen die wel in water onoplosbaar zijn, doch groepen bevatten, die een bepaalde affiniteit tot water hebben, zelf ook gemakkelijk in water fijn verdeeld kunnen worden, zo fijn dat deze deeltjes blijven zweven. Deze kleine deeltjes trekken door hun actieve groepen dan in ionen gesplitste watermoleculen aan, trekken deze in een bepaalde richting en de deeltjes verschijnen nu als electrisch geladen bolletjes. Daar bij alle deeltjes van eenzelfde stof dezelfde ionen aan de buitenkant komen, zijn alle deeltjes gelijknamig geladen, stoten elkander dus af en het gevolg is, dat ze blijven zweven.

Wanneer we ons nu zo'n klein olie druppeltje voorstellen, dat op zijn oppervlak een groot aantal van zulke electrisch geladen vreemde deeltjes draagt, dan kunnen we ons voorstellen, dat ook deze schijnbaar electrisch geladen oliebolletjes elkaar afstoten, niet met elkaar in aanraking komen en dus ook niet bezinken of boven komen drijven.

Deze vreemde stof, die nodig is om een emulsie stabiel te maken, noemen we in het algemeen een emulgator. Dit zijn dus alle stoffen, die zelf zeer gemakkelijk een colloïdale oplossing kunnen vormen.

Een bewijs voor deze theorie kunnen we met behulp van zeep geven. Zeep is een stof, die bij hogere temperatuur een neiging heeft gewoon in oplossing te gaan, daar de affinititeit tot het water reeds zeer groot wordt, en bij lage temperatuur uitgesproken collodïaal oplost. We zien dan ook dat we een emulsie met zeep als emulgator moeten roeren, tot ze geheel koud geworden is. Immers de stabiele emulsie ontstaat pas, wanneer het mengsel kouder wordt. Dit is bijvoorbeeld bij een zeer groot aantal huidcrêmes het geval.

Hiernaast zien we dat de zeepen van vetzuren met een kleiner aantal koolstofatomen, die zelf meer gewoon in water oplosbaar zijn, slechte emulgatoren zijn.

Terwijl men gewoonlijk aan een emulsie van olie in water denkt, waarbij dus het water een gesloten geheel vormt, waarin olie druppeltjes zweven, kan men ook het omgekeerde maken. Men kan water in kleine druppeltjes in olie verdelen. Deze zg. omgekeerde emulsie wordt ook in huidcrêmes toegepast; ze is gewoonlijk taaier en minder gemakkelijk op de huid in te wrijven. Ook in de techniek is deze vorm van een emulsie dikwijls noodzakelijk. Welke emulsie optreedt, hangt van de verhouding van beide vloeistoffen af en van de aard van de emulgator. We kunnen de beide soorten onderscheiden door aan de emulsie een kleurstof toe te voegen. Wanneer we een olie-in-wateremulsie hebben, dan zal een korreltje in water oplosbare anilinekleurstof de emulsie onmiddellijk kleuren, een in olie oplosbare kleurstof echter niet, daar de kleurstof niet met de olie in aanraking kan komen. Een water-in-olie-emulsie wordt door een in vet oplosbare kleurstof onmiddellijk gekleurd. Wanneer we een druppel van de emulsie met een druppel water en een druppel olie samenbrengen, dan vloeit een olie-in-water-emulsie onmiddellijk met het water samen, daar in deze emulsie het water de samenhangende phase is, een water-in-olie-emulsie verenigt zich onmiddellijk met de olie en niet met het water.

Zodra nu de oliedruppeltjes bloot komen te liggen, dus niet meer met een laag van den emulgator bedekt zijn, zullen ze door de Brownsche beweging met elkaar in aanraking komen, met elkaar samenvloeien, steeds groter worden, zich tenslotte in samenhangende lagen afscheiden, dus de emulsie gaat ten gronde, breekt. In de techniek doet men dit dikwijls opzettelijk, bijvoorbeeld met ruwe petroleum. Men verkrijgt uit de aarde dikwijls emulsies van petroleum in water, die eerst in water en olie gescheiden moeten worden, om ze verder te kunnen bewerken. Men voegt dan stoffen toe, die de emulgator stuk maken, of tracht door de inwerking van electriciteit de oliedruppeltjes tot samenvloeien te brengen. Dit is dikwijls zeer moeilijk.

Een soortgelijk geval hebben we in de asfaltemulsies, die voor het maken van asfaltwegen bestemd zijn. Deze moeten gedurende het transport stabiel zijn, moeten echter op de weg, in aanraking met de steenslag, breken, daar ze als emulsie door den regen weggespoeld zouden worden.

Gewoonlijk wil men echter een emulsie zo stabiel mogelijk maken en men moet dus voor een bepaalde stof een emulgator zoeken, die in de kleinste hoeveelheid zo gunstig mogelijk werkt. Ondersteund wordt de stabiliteit door een zo fijn mogelijke verdeling van de olie. Hiervoor worden in de laatste tijd machines geconstrueerd, waarin de emulsie bijvoorbeeld door steeds nauwer wordende spleten geperst wordt. De grove oliedruppeltjes worden in de spleten uit elkaar getrokken en kleiner gemaakt, de kleinere druppeltjes bedekken zich dan ook met de emulgator en de emulsie wordt stabieler. Dit wordt tegenwoordig bijvoorbeeld bij melk toegepast. De kaasstof uit de melk is een tamelijk slechte emulgator en melk scheidt dan ook bij het staan de boter af, de melk ontroomt. Wanneer we de melk echter door een homogenisator laten loopen, waarin de vetdruppeltjes veel kleiner gemaakt worden, dan ontroomt de melk veel langzamer. Ook in de margarine-industrie speelt het maken en het ontromen van de emulsie de hoofdrol.

Daar dus de oppervlaktespanning van de beide te emulgeren vloeistoffen, de aard van de emulgator, de temperatuur en de zuiver mechanische verdeeling van de geëmulgeerde stof samen moeten werken om een goede emulsie te geven, is het duidelijk, dat juist dit gebied èn voor den practicus èn voor den theoreticus steeds vele moeilijkheden brengt. Slechts nauwkeurig, reproduceerbaar werken leidt hier tot het doel.

De technische toepassingen van emulsies berusten dikwijls op het feit, dat het hiermede mogelijk is een stof, die een bepaald materiaal niet bevochtigt, toch intensief hiermede in aanraking te brengen. Een klassiek voorbeeld hiervan is het vetten van leder. Leder is een stof, die gemakkelijk door water en moeilijk door vet bevochtigd wordt. Wanneer we gewone olie op leder smeren, blijft het er op staan en wordt niet opgenomen. Nemen we echter een emulsie, die dus olie en water bevat, dan wordt deze emulsie gemakkelijk door het leder opgenomen, het water verdampt, de emulsie breekt dus weer en het vet bevindt zich binnen in het leder. Zo wordt ook het vet uit een huidcrême gemakkelijk door de huid opgenomen. Wanneer we gewone olie op de huid brengen, duurt het uren voor de olie door de huid opgenomen wordt.

Terwijl het maken en in de handel brengen van een of andere stof in de vorm van een emulsie, steeds meer of minder riskant was, is dit tegenwoordig niet meer het geval, daar de moderne chemische industrie een zeer groot aantal emulgatoren ter beschikking stelt, zodat het mogelijk is voor iedere emulsie de meest geschikten emulgator te vinden. Het gevolg is dat men in veel meer gevallen emulsies toe kan passen, daar de emulsie tegenover de zuivere stof in vele gevallen het voordeel biedt goedkoper en vaak ook beter te zijn. Men hoeft slechts aan olie- en wasemulsies te denken, die als bindmiddel voor verven gebruikt worden en waarin dus het water eigenlijk de rol van het dure verdunningsmiddel in de gewone verven overgenomen heeft. In de landen waar men met een tekort aan vetten moet rekenen, heeft men gevonden dat de olie, die de bakker gebruikt om het aan elkaar bakken van bepaalde soorten brood te verhinderen, met veel succes door een emulsie vervangen kan worden, waarbij men veel minder olie noodig heeft.

Bekende toepassingen van emulsies zijn levertraan, waarbij de smaak beter wordt, en bitumen voor het binden van bestratingsmateriaal. Men stelle zich eens voor wanneer we een lange weg met een oplossing van bitumen in benzine of een ander oplosmiddel zouden willen behandelen.

Olie en was worden in grote hoeveelheden voor het onderhoud van vloeren, houtwerk en meubelen gebruikt. Gewoonlijk werkt men met oplossingen in benzine, terpentijnolie en chloorkoolwaterstoffen, die eigenlijk alleen maar schadelijk voor de gezondheid zijn. Wanneer men aan de wassen een zeer kleine hoeveelheid oplosmiddel toevoegt, dat dient om de samenhang van het verkregen waslaagje te verbeteren, kan men met behulp van een goede emulgator een emulsie maken, die minstens zo goed is als de echte oplossing. Ook de gewone vloerolie kan door een emulsie vervangen worden, waardoor men met ongeveer 60 % minder olie hetzelfde resultaat kan bereiken.

In de pharmaceutische industrie maakt men emulsies van oliën, vetten, harsen, gommen, spermacetie, wassen en balsems, waaraan men dan nog bepaalde werkzame stoffen toevoegt. Men bereikt hiermee dat eventueel schadelijke inwerking van de toegevoegde stoffen als menthol, kamfer, teer en alle mogelijke anorganische en organische preparaten door de verdunning op zich zelf reeds verminderd wordt en door de gelijktijdige inwerking van het dragende vet of was voor een groot deel wordt geneutraliseerd.

Het grootste aantal toepassingen van emulsies vindt men wel in de cosmetische industrie, de meeste crêmes, gezichtswaters, toiletwaters, badpreparaten en alle mogelijke soorten lotions, zijn emulsies. Evenals in de pharmaceutische preparaten bereikt men hier een gelijkmatige verdeling der werkzame stoffen; deze stoffen worden echter met het geëmulgeerde vet door de huid uiterst gemakkelijk opgenomen. Immers de huid als eiwitcolloïd stoot zuiver vet af, doch zuigt een emulsie op. Door de emulsie te homogeniseeren, waarbij de kleine zwevende oliedruppeltjes nog veel kleiner en gelijkmatig gemaakt worden, dringt ze nog beter in de huid binnen. Zo zijn ook de meeste lederpreparaten emulsies, daar leder tenslotte toch niets anders is dan huid. De vezelstoffen, waaruit we onze weefsels maken, zijn eveneens alle colloïdale stoffen en dus moeten de preparaten die de eigenschappen van de vezel en het weefsel moeten beïnvloeden, een colloïdale structuur hebben, zodanig dat de werkzame bestanddelen ook werkelijk in de vezel binnendringen. Dus ook de spin- en weefhulppreparaten zijn gewoonlijk emulsies.

Bij het bewerken van metalen moet vaak èn gekoeld èn gesmeerd worden. Hier gebruikt men de bekende boorolie, die met water verdund wordt en dan een witte emulsie vormt. Ook voor het ontvetten en reinigen van metalen gebruikt men met goed gevolg een emulsie van een oplosmiddel. Deze emulsie werkt dikwijls intensiever reinigend dan het zuivere oplosmiddel, daar de vetachtige stoffen die op het metaal kleven, ook gemakkelijk geëmulgeerd worden. Ook in alle andere industrieën waar oplosmiddelen voor het reinigen gebruikt worden, kan men deze door emulsies vervangen, daar men hier bovendien de mogelijkheid heeft de emulsie met een alkalische stof te combineren.
Voor het ontvetten van sterk vette voorwerpen, bijvoorbeeld de typen in een drukkerij, maakt men een emulsie van een oplosmiddel in een waterige oplossing van bijvoorbeeld trinatriumphosphaat. Door de sterk alkalische reactie van de oplossing heeft men slechts weinig emulgator nodig en de emulsie is dus goedkoop. Door aan deze emulsie nog stoffen als de gehydreerde phenolen toe te voegen, verkrijgt men buitengewoon sterk werkzame reinigingsmiddelen, die voor het reinigen van sterk vuile handen, van tapijten, kleden, weefsels, geschilderd houtwerk, behangsel en meubelen, gebruikt kunnen worden.

HEBBEN

Hfst.3 - Emulsies
uit mengen & Roeren deel 1:
Emulsies 1
Ammoniumlinoleaat als emulgator - Triaethanolaminestearaat als emulgator - Diglycolstearaat als emulgator
Emulsies 2
Harsemulsie - Hars-terpentijnemulsie - Boorolie - Olijfolie-emulsie - Pine-oil-emulsie - Lijnolie-emulsie - Petroleum-emulsie - Lanoline-emulsie - Paradichloorbenzol-emulsie - Talk-emulsie - Carbolzuuremulsie
Emulsies 3
Carnaubawas-emulsie - Carnaubawas-petroleumemulsie - Carnaubawas-spindelolie-emulsie - Paraffine-emulsie - Asfaltemulsies
- uit mengen & Roeren deel 2:
Alles over emulsies
Emulsies 5
Impregneer-emulsie - Benzol-emulsie - Trichlooraethyleen-emulsie - Dekaline-emulsie - Benzine-emulsie - Zeepspiritus - Loden-spinver - Wol-spinolie - Fraisvet - Afbijtmiddel voor verf - Tetraline, oplosbaar in water

De inleiding is van belang voor het gehele boek, sla deze dus niet over
Inleiding

Belangrijk

Voorkom ongelukken!
Gevaarlijk vergiftige stoffen worden bij het recept aangegeven. Men mag echter nooit vergeten dat alle chemicaliën relatief gevaarlijk zijn. Na het werken met chemicaliën moet men dus in ieder geval de handen wasschen, gedurende het werk mag men met de handen niet aan de oogen komen. Bij het werken met brandbare vloeistoffen mag volstrekt geen vuur in het vertrek aanwezig zijn.

Aanvulling door vindikhier.nl
Beslist lezen!

Op deze website geven wij de oorspronkelijke tekst weer van het boek 'mengen en roeren, verschenen in 1936. Lees vooral de inleiding met onderwerpen als verwarmen (boven waterbad, ofwel au bain-marie) en andere veiligheidszaken. Gebruik beschermende kleding, handschoenen en veiligheidsbril bij het werken met gevaarlijke stoffen.
Sommige recepten of in recepten vermelde stoffen zijn wellicht in onbruik geraakt, niet meer verkrijgbaar, niet meer toegestaan of zelfs ronduit gevaarlijk.
Denk daarbij aan bijvoorbeeld asbest. Maar ook aan gevaarlijke stoffen als arsenicum en strychnine. Ga dus geen recepten namaken zonder kennis van zaken of met gevaarlijke of verboden stoffen. Met andere woorden:

'DON'T TRY THIS AT HOME'

Wij onthouden ons van iedere verantwoordelijkheid, met betrekking tot fouten in de informatie, eventuele schadelijkheid van vermelde stoffen en eventuele schadelijke gevolgen van het werken met deze stoffen of van het opvolgen van de recepten in dit boek. Ons motto is slechts: Laat oude kennis niet verloren gaan.




'Enjoy Life'








disclaimer | w3schools | GFDL | GoodFon.com | pixabay | pexels |pinterest | pxhere.com | unsplash.com
copyright © 2013 -
vindikhier.nl - all rights reserved
under construction