Sistemi Dispersi Eterogenei: Classificazione, Proprietà e Applicazioni

Sistemi Dispersi Eterogenei

Introduzione

Le dispersioni sono un gruppo di sistemi che permettono di incorporare sostanze di diversa natura nella stessa formula. Ciò offre grande versatilità e le loro proprietà fisiche consentono una facile manipolazione e applicazione di questi prodotti. Sono per lo più costituite da sistemi dispersi come emulsioni, sospensioni, gel, schiume e aerosol.

Classificazione dei Sistemi Dispersi

I sistemi dispersi sono classificati a seconda della dimensione delle particelle della fase dispersa. Le soluzioni hanno una dimensione delle particelle molto piccola e sono sistemi omogenei, a differenza degli altri, che sono sistemi eterogenei o multifase.

Fattori che Influenzano la Stabilità

I sistemi dispersi sono intrinsecamente instabili. I seguenti fattori influenzano la stabilità:

• Dimensione delle particelle della fase dispersa: minore è la dimensione della fase dispersa, più stabile diventa il sistema.
• Viscosità: una maggiore viscosità riduce la tendenza alla separazione delle fasi.
• Carica elettrica: in molti casi dipende dal pH. Le particelle si respingono e vengono mantenute separate.
• Temperatura: aumenta l'energia e il movimento delle particelle della fase dispersa e diminuisce la viscosità della fase di dispersione.
• Tensione interfacciale: abbassa la tensione interfacciale e promuove il contatto tra le due fasi.

Dispersioni Colloidali

Appartengono alla categoria dei sistemi dispersi. Sono sistemi dispersi in cui la fase dispersa è equamente distribuita in una fase esterna o fase disperdente.

Caratteristiche

• La fase dispersa non è visibile ad occhio nudo. Le dispersioni colloidali non sono pienamente trasparenti.
• Le variazioni di pH possono alterare la stabilità.
• Sono classificati in base all'affinità tra la fase dispersa e la fase disperdente.

Gel

Il termine gel comprende un gruppo di eccipienti semi-solidi, che possono essere sospensioni di piccole particelle inorganiche o grandi molecole organiche compenetrati da un liquido.

Nel primo caso si tratta di una sospensione, se le particelle sono abbastanza piccole da poter essere considerate un colloide. Nel secondo caso si tratta di sistemi in cui le grandi molecole organiche sono disciolte, ma possono comunque essere considerate sistemi eterogenei, ossia colloidi liofili.

Proprietà e Applicazioni dei Sistemi Colloidali

Ci sono tre proprietà principali:

• Comportamento reologico: la viscosità del gel aiuta a raggiungere la stabilità di emulsioni e sospensioni. È un vettore adatto per cosmetici e permette di ottenere gel trasparenti.
• Capacità di dispersione: i colloidi liofili si disperdono in soluzione acquosa (natura lipofila insolubile in acqua) senza aggiunta di solventi organici e senza modificare l'aspetto del mezzo acquoso.
• Stabilità: sono in grado di fornire stabilità ad altre formulazioni.

Uno degli svantaggi dei gel è la loro tendenza a trasudare acqua (sineresi). Questo fenomeno si riduce solitamente aggiungendo glicerina o polioli.

Sospensioni

Sono sistemi dispersi eterogenei in cui la fase dispersa è solida e insolubile nella fase disperdente. Sono torbide.

Proprietà

• Si depositano lentamente.
• Sono facilmente ridisperse mescolando.
• Non formano aggregati compatti (cake) depositandosi.
• Hanno una viscosità che permette di essere versate.

Emulsioni

Un'emulsione è un sistema disperso eterogeneo composto da due fasi liquide immiscibili, una delle quali è dispersa nell'altra. Una fase è chiamata fase interna (o dispersa, o discontinua), e l'altra è la fase esterna (o disperdente, o continua).

Caratteristiche

Le emulsioni hanno una consistenza liscia; nel caso delle creme, la consistenza aumenta.

Tipi di Emulsione

Le emulsioni sono solitamente classificate in base al tipo. Il tipo di un'emulsione indica quale fase è interna e quale esterna. È determinato dall'emulsionante utilizzato.

La notazione comune è O/A (Olio in Acqua) e A/O (Acqua in Olio). La prima lettera corrisponde alla natura della fase interna, e quella dopo la barra, alla fase esterna.

Emulsione O/A (Olio in Acqua)

• Conducono la corrente elettrica.
• Sono morbide e facilmente assorbibili.
• Sono colorate con coloranti idrosolubili.
• Utilizzate in creme da giorno, latti detergenti e basi per trucco.

Emulsione A/O (Acqua in Olio)

• Non conducono la corrente elettrica.
• Sono viscose e oleose.
• Sono colorate con coloranti lipofili.
• Utilizzate in creme notte e trattamenti specifici.

Emulsione A/S (Acqua in Silicone)

La fase interna è acquosa e la fase esterna comprende derivati siliconici (spesso senza oli minerali/vegetali).

Emulsione A/O/A (Acqua in Olio in Acqua)

Si tratta di un'emulsione multipla in cui una fase acquosa è dispersa in una fase oleosa, che a sua volta è dispersa in una fase acquosa esterna.

Emulsione O/A/O (Olio in Acqua in Olio)

Si tratta di un'emulsione multipla in cui una fase oleosa è dispersa in una fase acquosa, che a sua volta è dispersa in una fase oleosa esterna.

Componenti di un'Emulsione

Fase Acquosa

L'acqua è il componente principale di questa fase. Dovrebbe essere acqua deionizzata o distillata.

Fase Oleosa

Si compone di sostanze lipofile e può contenere sostanze grasse come idrocarburi, alcoli grassi, cere, acidi grassi e loro esteri, lanolina e suoi derivati, oli vegetali/minerali o siliconi.

Emulsionanti o Tensioattivi

Gli emulsionanti sono sostanze che facilitano la formazione e la stabilizzazione dell'emulsione, riducendo la tensione interfacciale tra le fasi. Sono anche chiamati tensioattivi o surfattanti.

Hanno una caratteristica comune: la molecola possiede due parti distinte, una solubile in acqua (idrofila) e l'altra solubile in grassi (lipofila). Questi composti sono quindi solubili o parzialmente solubili sia in acqua che in grasso.