Nel capitolo dei tensioattivi abbiamo visto come e perché le molecole d’acqua tendono ad attrarsi tra loro creando la tensione superficiale. Nello stesso modo in cui agiscono i tensioattivi, agiscono anche gli emulsionanti, ma il target è diverso. Gli emulsionanti sono sostanze che ci permettono di miscelare due liquidi immiscibili, ovvero due materiali che in condizioni normali tendono a respingersi.

Ad esempio, se proviamo a versare dell’olio in un bicchiere d’acqua, vedremo che i due liquidi non si mescolano, rimanendo invece ben separati uno sopra l’altro. Se proviamo a dare qualche energica rotazione di cucchiaino noteremo che all’inizio i due sembrano mescolarsi un po’, formando diverse bollicine, ma dopo pochi minuti tornano a separarsi completamente. Questo fenomeno avviene perché il tipo di legame che tiene assieme le molecole d’acqua è completamente diverso rispetto a quello tra le molecole d’olio, quindi i due liquidi cercano di non toccarsi, e lo fanno riducendo il più possibile l’area di contatto tra loro.

Quando agitiamo il sistema con il cucchiaino, l’energia meccanica spezza i legami e permette una parziale dispersione dei liquidi l’uno all’interno dell’altro sotto forma di goccioline. Così facendo però, entrambi i liquidi aumentano la superficie di contatto tra loro, per cui l’energia del sistema è molto alta e il tutto risulta instabile. Con il tempo, il sistema tende a ridurre la sua energia al minimo, raggiungendo nuovamente l’equilibrio termodinamico. Le goccioline infatti, a lungo andare, si aggregano in goccie sempre più grandi, fino a riformare i due liquidi: questo fenomeno in gergo tecnico si chiama coalescenza.

Quando invece facciamo la maionese e aggiungiamo l’olio al tuorlo d’uovo (ricco in acqua), non vediamo lo stesso fenomeno. Anche in questo caso stiamo miscelando acqua e olio, ma in nostro aiuto stavolta c’è la lecitina, sostanza presente nel tuorlo che agisce da emulsionante. La lecitina circonda le piccole goccioline di olio che si sono create grazie all’azione meccanica del frullatore, rendendole più affini all’acqua. I due liquidi quindi non si respingono più come prima perché nel mezzo, la lecitina, ha abbassato la loro tensione interfacciale. Grazie all’emulsionante, la miscela ha minore energia interna e i due liquidi non hanno bisogno di separarsi.

Bisogna far notare che qualsiasi emulsione è comunque un sistema termodinamicamente instabile, con o senza emulsionante. L’emulsionante permette solamente di mantenere un’emulsione stabile per un tempo maggiore, che è però limitato. Le due fasi, alla fine, tenderanno comunque a separarsi, perchè quella è la situazione a minore energia.

Che differenza c’è tra emulsionanti e tensioattivi?

Non tutti gli emulsionanti però sono tensioattivi: esistono anche emulsionanti che non agiscono diminuendo la tensione interfacciale, ma tengono separate le gocce di liquido meccanicamente grazie al loro ingombro sterico. Sono emulsionanti di questo tipo i polimeri idrofili come il carbomer o l’etilcellulosa.

In questa sezione mi concentrerò in particolare sui tensioattivi emulsionanti, che sono i più utilizzati, mentre dei polimeri parlerò in futuro.