Una emulsión de Ramsden , a veces denominada emulsión de Pickering , es una emulsión estabilizada por partículas sólidas (por ejemplo, sílice coloidal ) que se adsorben en la interfaz entre las fases de agua y aceite . Normalmente, las emulsiones son agua en aceite o aceite en agua, pero también existen otros sistemas más complejos como agua en agua, aceite en aceite, agua en aceite en agua y aceite. -en-agua-en-aceite también existen. Las emulsiones Pickering recibieron el nombre de SU Pickering , quien describió el fenómeno en 1907, aunque el efecto fue reconocido por primera vez por Walter Ramsden en 1903. [1] [2]
Si se mezclan aceite y agua y se forman pequeñas gotas de aceite que se dispersan por todo el agua (emulsión de aceite en agua), eventualmente las gotas se fusionarán para disminuir la cantidad de energía en el sistema. Sin embargo, si se agregan partículas sólidas a la mezcla, se unirán a la superficie de la interfaz y evitarán que las gotas se fusionen, haciendo que la emulsión sea más estable.
Las propiedades de las partículas, como la hidrofobicidad , la forma y el tamaño, así como la concentración de electrolitos de la fase continua y la relación de volumen de las dos fases, pueden tener un efecto sobre la estabilidad de la emulsión. El ángulo de contacto de la partícula con la superficie de la gotita es una característica de la hidrofobicidad de la partícula. Si el ángulo de contacto de la partícula con la interfaz es bajo, la partícula será humedecida en su mayor parte por la gotita y, por lo tanto, no será probable que impida la coalescencia de las gotitas. Las partículas que son parcialmente hidrófobas son mejores estabilizadores porque son parcialmente humectables por ambos líquidos y, por lo tanto, se unen mejor a la superficie de las gotas. El ángulo de contacto óptimo para una emulsión estable se logra cuando las dos fases humedecen la partícula por igual (es decir, un ángulo de contacto de 90°). La energía de estabilización está dada por
donde r es el radio de la partícula, es la tensión interfacial y es el ángulo de contacto de la partícula con la interfaz.
Cuando el ángulo de contacto es de aproximadamente 90°, la energía requerida para estabilizar el sistema es mínima. [3] Generalmente, la fase que moja preferentemente la partícula será la fase continua en el sistema de emulsión. El tipo más común de emulsiones Pickering son las emulsiones de aceite en agua debido a la hidrofilicidad de la mayoría de las partículas orgánicas.
Un ejemplo de una emulsión estabilizada por Pickering es la leche homogeneizada. Las unidades de proteína de la leche ( caseína ) se adsorben en la superficie de los glóbulos de grasa de la leche y actúan como tensioactivos . La caseína reemplaza la membrana del glóbulo de grasa de la leche, que se daña durante la homogeneización. Otros ejemplos de emulsiones en las que las partículas de Pickering pueden ser las especies estabilizantes son, por ejemplo, detergentes, chocolates bajos en grasa, mayonesas y margarinas.
Las emulsiones Pickering han ganado mayor atención e interés en la investigación durante los últimos 20 años cuando se cuestionó el uso de tensioactivos tradicionales debido a cuestiones ambientales, de salud y de costos. Las nanopartículas sintéticas como estabilizadores de emulsión Pickering con tamaños y composiciones bien definidos han sido las principales partículas de interés hasta hace poco, cuando también las partículas orgánicas naturales han ganado mayor atención. Se cree que tienen ventajas como rentabilidad y degradabilidad, y se obtienen a partir de recursos renovables. [4] Las emulsiones Pickering encuentran aplicaciones para la recuperación mejorada de petróleo [5] o la remediación de agua . [6] Ciertas emulsiones Pickering permanecen estables incluso en condiciones gástricas y muestran una extraordinaria resistencia contra la lipólisis gástrica , [7] facilitando su uso para la digestión controlada de lípidos y la saciedad [8] o sistemas de administración oral. [9]
Además, se ha demostrado que la estabilidad de las emulsiones Pickering se puede mejorar mediante el uso de " partículas Janus " anfifílicas, es decir, partículas que tienen un lado hidrófobo y otro hidrófilo, debido a la mayor energía de adsorción de las partículas en el líquido. interfaz líquida. [10] Esto es evidente al observar la estabilización de la emulsión utilizando polielectrolitos .
También es posible utilizar partículas de látex para la estabilización de Pickering y luego fusionar estas partículas para formar una cubierta o cápsula permeable, llamada coloidosoma. [11] Además, las gotitas de emulsión Pickering también son plantillas adecuadas para la microencapsulación y la formación de cápsulas cerradas y no permeables. [12] Esta forma de encapsulación también se puede aplicar a emulsiones agua en agua (dispersiones de soluciones poliméricas acuosas con fases separadas) y también puede ser reversible. [13] Las microburbujas estabilizadas con Pickering pueden tener aplicaciones como agentes de contraste para ultrasonidos. [14] [15]
