Es sabido que el aceite y el agua no se mezclan, al menos no sin agregar un tensioactivo como el jabón para lograr que formen una combinación estable. Ahora, sin embargo, investigadores en Francia y Estados Unidos han cambiado esta sabiduría convencional al demostrar que, de hecho, pueden mezclarse sin un tensioactivo. El hallazgo podría tener implicaciones de amplio alcance para las industrias que hacen un uso intensivo de dichas mezclas, incluidas las de alimentos, cosméticos, salud, pinturas y embalajes, por nombrar sólo algunas.
Una mezcla de dos líquidos inmiscibles, como agua y aceite, se conoce como emulsión. Cuando una emulsión se agita vigorosamente, uno de los líquidos que la componen puede dispersarse en pequeñas gotas dentro del otro. Pero si la emulsión se deja reposar, sus componentes invariablemente se vuelven a separar.
El principal impulsor de esta separación es que a medida que las gotas de cada líquido se acercan entre sí, se fusionan en gotas cada vez más grandes. Para evitar esto, se puede agregar un tercer componente que sea anfifílico, lo que significa que tiene afinidad por la interfaz entre los dos componentes de la mezcla. Las emulsiones industriales actuales se basan en el uso de dichos materiales, que se denominan tensioactivos. Sin embargo, muchos tensioactivos son tóxicos tanto para los seres humanos como para el medio ambiente. Por lo tanto, reducir su uso (o eliminarlos por completo) sería muy beneficioso.
Un fenómeno contrario a la intuición
En el último trabajo, investigadores del Laboratorio Colloïdes et Matériaux Divisés en el ESPCI en París, Francia; la empresa francesa calixia, que se especializa en el diseño y fabricación de microcápsulas biodegradables; y La Universidad de Harvard En Estados Unidos se estudiaron mezclas compuestas únicamente de agua y varios tipos de aceite. Dentro de estas mezclas normalmente inmiscibles, observaron películas de aceite ultrafinas pero anormalmente estables que aparecían espontáneamente entre las gotas de agua dispersas.
"Este fenómeno induce sistemáticamente la adhesión entre las gotas e impide que se fusionen, lo que nos permite dispersar grandes proporciones de agua (80% en volumen o más) en el petróleo", explica Jerónimo Bibet, el físico químico y director del laboratorio ESPCI que dirigió la investigación.
Estable durante varias semanas
El fenómeno, que se detalla en Ciencia:, funciona mejor para aceites altamente polares que contienen componentes hidrófilos e hidrófobos y tienen un alto peso molecular. Estos criterios excluyen los hidrocarburos alifáticos como el metano y el polietileno, por ejemplo, pero incluyen aceites que contienen átomos de oxígeno y carbono alternos, una categoría que abarca todos los aceites vegetales.
Los investigadores descubrieron que estos aceites pueden cambiar su configuración tan pronto como están confinados entre dos gotas de agua, “eligiendo” ubicar preferentemente sus partes hidrofílicas hacia el agua y las partes hidrofóbicas alejadas de ella. "La película adhesiva ultrafina inducida por la afinidad de las partes hidrófobas se desarrolla espontáneamente tan pronto como se acercan las dos interfaces", afirma Bibette. "La película adquiere entonces una enorme viscosidad al tiempo que reduce la energía libre de la interfaz, algo que se manifiesta cuando las gotas de agua y aceite se adhieren entre sí".
Nunca antes se había observado una gelificación tan espontánea entre dos líquidos inmiscibles, añade.
La mezcla coloidal existe en hasta seis fases a la vez
Dado que la mayoría de los aceites vegetales se pueden polimerizar, combinarlos con agua podría permitir a los investigadores fabricar materiales poliméricos perfectamente biodegradables. Para Bibette, una de las aplicaciones más obvias que le viene a la mente son las cápsulas biodegradables para industrias como la cosmética y las fragancias.
La técnica también podría permitir a los investigadores crear nuevos tipos de plásticos compuestos por polímeros biodegradables y hasta un 90% de agua en volumen, explica. Mundo de la física. "Ambas fases podrían hacerse (y controlarse para que sean) homogéneas en toda la mezcla, lo que podría permitirnos producir un material bicontinuo único, hidrófilo e hidrófobo coexistente", dice. "Esto podría tener aplicaciones en áreas tan diversas como la ingeniería de tejidos, los embalajes biodegradables y los materiales para sustituir los plásticos en general".
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- Fuente: https://physicsworld.com/a/mixing-water-and-oil-no-surfactants-needed/
