Emulsio on kahden nesteen muodostama heterogeeninen seos. Siinä on selitys, hyvää yötä. No, ehkä sitten kerron hieman aiheesta. Ensin ajattelin kertoa, että miksi otan asian esille. Olen monesti törmännyt siihen, että aihe on kemiaa tuntemattomille vieras. Vaikka ymmärrettäisiin tämän kappaleen ensimmäinen lause, niin silti ei oikein ymmärretä, että miten emulsio on emulsio. Tarkoitan emulsiolla tässä asiayhteydessä nimenomaan öljyn ja veden seosta, vielä tarkemmin sanoen öljyä vedessä, kuten työstöneste-emulsiot ovat. Olen kuullut ihmisten puhuvan, että ”emulsiosta emulgointiaineet katoavat”, kun edessä oleva neste on selvästi silti emulsio. Haluan vain selventää tässä tekstissä, että miksi näin ei voi olla.
Emulsio – miten ja miksi?
Jos kaadetaan öljyä veteen, niin voidaan havaita seuraavanlainen ilmiö: öljy kertyy veden päälle (riippuu öljystä, mutta useimmiten). Tämä johtuu siitä, että öljy ja vesi ovat kemiallisesti hyvin erilaisia ja eivät siten liukene toisiinsa. Vesi muodostaa vetysidoksia toisten vesimolekyylien kanssa ja öljy ei oikein pääse siihen väliin mm. kokonsa ja ennen kaikkea, poolittomuutensa vuoksi. Öljyt koostuvat pääasiassa (tai kokonaan) hiilestä ja vedystä ja hiili-hiili- tai hiili-vety-sidosten välillä sidoselektronit ovat jakaantuneet tasan atomien välille ja siten ne eivät omaa osittaistakaan varausta ja näinollen ei löydy vetovoimaa poolisten molekyylien kanssa. Joten ne eivät halua toistensa seuraan. Pahoitteluni sekavasta selostuksesta, mutta kemiaa ei voi toisinaan yksinkertaistaa.
Mikä sitten saa emulsiossa (kuva yllä) öljyn ja veden toisiinsa sidottua? Vastaus on: emulgointiaineet. Kuten saippua (rasvahapon natriumsuola), emulgointiaineet sisältävät sekä poolisen että poolittoman osan. Eli ne kommunikoivat sekä öljyn että veden kanssa, jolloin ne sekoittuvat toisiinsa, mutta eivät liukene, eli molekyylit eivät mene toistensa lomiin, vaan veteen muodostuu mikroskooppisen pieniä öljypisaroita, misellejä. Näitä misellejä sitten ympäröivät emulgointiaineet rasvaliukoinen osa öljyä ja vesiliukoinen osa vettä vasten. Mikä johtaa siihen, että emulgointiaineen on tässä tapauksessa aina oltava läsnä tai emulsio hajoaa öljyn ja veden muodostamiksi kerroksiksi (kuva alla).
Sekoittuu – vaan ei liukene?
Emulsio ei ole öljyn ja veden liuos, sillä vaikka misellit ovatkin tasaisesti jakaantuneet koko vesiliuoksen tilavuudelta, niin emulsio ei ole kirkas, vaan maitomainen. Mikä tarkoittaa sitä, että valonsäteet kimpoilevat miselleistä ympäriinsä, sen sijaan, että vain lävistäisivät liuoksen (sopivalla aallonpituusalueella). Tämä on selkein todettava ero emulsion ja homogeenisen liuoksen välillä.