Практическое значение эмульсий

Эмульсии широко распространены в природе и применяются. Так, молоко, млечный сок растений-каучуконосцев, сырая нефть и др. являются природными эмульсиями. К эмульсиям относят многие продукты питания, например, сливочное масло, кефир, мороженое, маргарин, майонез, соусы, кремы. Во многих технологических процессах приходиться сталкиваться сэмульсиями или их образованием. При обработке металлов смазочно-охлаждающие жидкости, различные краски, клеи, чистящие и моющие средства применяются в виде эмульсий.

Образование эмульсий наблюдается и в организме. Так, жиры, потребляемые с пищей, усваиваются только после эмульгирования в кишечнике. Эмульгаторами при этом являются желчные кислоты, натриевые соли высших жирных кислот. При этом увеличивается общая поверхность жировых капель, быстрое расщеп-ление жиров ферментами (липазами), после чего они всасываются в стенку кишечника. После преобразования в клетках кишечного эпителия жир поступает в лимфу, далее в кровь и ткани в виде маленьких капель (хиломикронов).

Рис.1. Схема хиломикрона: 1 – липотротеиды; 2, 5 – моно-, ди- и триацилглицериды; 3 – стериды; 4 – желчные кислоты

Хиломикроны представляют собой липопротеиды, окруженные фосфолипидами и белковой оболочкой, содержащие внутри молекулы жира и желчных кислот. В это момент лимфа и плазма крови также представляют собой высокодисперсную эмульсию.

В клинической практике для лечения больных часто используют лекарственные средства в виде эмульсий. Тяжелым больным, при невозможности приема пищи через рот, внутривенно вводят высокодисперсную эмульсию соевого масла и яичных фосфолипидов в воде (интралипид). При лечении кожных заболеваний и открытых ран многие лекарственные средства (например, синтомицин) лучше действуют в форме эмульсий, т.к. они лучше всасываются в кожу.

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.