Uma emulsão é formada quando é feita a mistura de dois líquidos imiscíveis, ou seja, líquidos que não se misturam. Nesse caso, um dos líquidos (a fase interna ou dispersa) encontra-se no interior do outro líquido (fase externa ou contínua). É também chamada de dispersão coloidal, já que pequenas partículas (gotículas) de um líquido estão dispersos em outro líquido.
Do ponto de vista termodinâmico, as emulsões são consideradas instáveis, isso significa que não se formam de maneira espontânea. Para que uma emulsão seja formada é preciso fornecer energia, que pode ser feita com o uso de homogeneizadores, agitadores ou utilizando processos de spray.
Para manter a emulsão estável é necessária a adição de agentes surfactantes (emulsionantes ou tensoativos), que ajudam a tornar-la razoavelmente estável e homogênea. Lembrando que os compostos surfactantes são substâncias orgânicas que apresentam como característica principal o fato de terem um comportamento anfifílico, ou seja, podem interagir tanto com substâncias polares quanto apolares. Essa propriedade é explicada pelo fato dessas moléculas apresentarem uma região hidrofóbica e outra hidrofílica. A parte hidrofóbica, que é uma cadeia carbônica interage com substâncias apolares, e a hidrofílica ou iônica com substâncias polares.
O papel desses compostos é formar uma película hidrófila (tem afinidade com água) em volta das gotas de óleo, evitando que com o tempo óleo o água se separem.
Por exemplo, quando o ovo (constituído de mais de 60% de água) é utilizado no preparo na maionese, temos a formação de uma emulsão formada por azeite e água. Mas o que faz essa emulsão ficar estável? O acontece é que no ovo tem uma molécula chamada fosfolipídeo lecitina, e ela ajuda a manter a emulsão estável, agindo como um surfactante. Mas só adicionar um emulsionante não é suficiente, pois a estabilidade depende também de outros três fenômenos: cremação ou sedimentação, floculação e quebra de emulsão em função da coalescência das gotículas dispersas. A sedimentação ou cremação está relacionada com a diferença de densidade entre as duas fases. Se umas substâncias fica na parte de cima temos a cremação e se ela migra para o fundo temos a sedimentação. A floculação está relacionada com a colisão entre as gotículas da emulsão, que ao se agregarem, sem quebrar a filme interfacial entre elas, e formam glóbulos. Já na coalescência ocorre o rompimento do filme, e os glóbulos produzidos são maiores. A existência desses fenômenos explica então porque devemos bater a maionese caseira no liquidificador, processo esse que também é feito nas maioneses industriais. Esse procedimento associado à adição de surfactante são os responsáveis pelo aspecto homogêneo e estável que conhecemos da maionese, pois caso contrario teríamos a fase aquosa separada da fase do óleo.
Existem alguns fatores que favorecem a estabilidade de emulsões, a baixa tensão superficial, filme interfacial mecanicamente forte e elástico, repulsão das duplas camadas elétricas, volume pequeno da fase dispersa, gotículas pequenas, viscosidade alta.
Alguns exemplos de emulsões são o leite, margarina, manteiga, cremes e loções hidratantes, medicamentos, protetor solar. A titulo de curiosidade, os produtos chamados oil free (livres de óleo) são emulsões formadas por polímeros emulsificantes.
Referencias
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Kotz, J. C. Química Geral e Reações Químicas. Volume 1, 9ª edição, Cengage Learning, 2015.
Tito e Canto. Química na Abordagem do Cotidiano. Volume único, parte C Química Orgânica. Editora Saraiva 2005.