Content Chemistry experiments - video Physics experiments - video Home Page - Chemistry and Chemists

Chemistry and Chemists № 1 2024

Journal of Chemists-Enthusiasts
Donate to the journal Chemistry and ChemistsDonate to the journal Chemistry and Chemists




Vegetable oil, ethanol and water (formation of emulsion) - part 9, 10


V.M. Viter


Having noticed a mistake in the text, allocate it and press Ctrl-Enter


Castor oil, glycerol and ethyl alcohol - part 9
Касторовое масло, глицерин и этанол - ч.9
After experiments with vegetable oils and ethyl alcohol, it would be logical to conduct similar experiments using other alcohols. I have some 1-butanol and plan experiments with it in the future, but first, I decided to experiment with glycerol (glycerin, glycerine).

Vegetable oils (as well as animal fats) consist predominantly of glycerol esters of higher fatty acids (triglycerides of fatty acids). However, the properties of glycerol can differ quite significantly from the properties of its esters. This statement is also true for other alcohols.

A neighbour at the institute was developing a technology for producing biodiesel from vegetable oils and ethanol. I saw his results many years ago. Now, I vaguely remember that glycerol did not mix with vegetable oils or ethyl esters of higher fatty acids, forming a separate phase. By the way, he experimented with rapeseed and sunflower oil, not castor oil.

On the other hand, I recently became convinced that castor oil and ethanol are miscible liquids. This is the difference between castor oil and sunflower oil. What will happen if you use glycerol instead of ethanol?

I poured 10 ml of castor oil into a test tube and added 10 ml of glycerol. Glycerol sank to the bottom; two transparent liquid layers formed in the test tube (there was no turbidity in both liquids). Then, I mixed the liquids with a glass rod. A white emulsion was formed, and its viscosity significantly exceeded the viscosity of the original liquids - stirring required significant effort. The viscosity of the emulsion is higher than the viscosity of any of the two initial liquids. This phenomenon is well-known and studied in detail. Without going into details, we can say that a dispersed phase interferes with the free flow of a continuous phase.

In our case, the mentioned phenomenon manifested itself especially clearly. Glycerol and castor oil are viscous liquids, but It turned out that their mixture has much higher viscosity. A white, thick emulsion formed in the test tube. Even trapped air bubbles had difficulty rising from it. The emulsion resembled a medical ointment. I left the emulsion to stand for 10 hours (until the morning), expecting the emulsion to collapse.

My expectations were only partially met. In the morning, two layers of liquid were in the test tube. The emulsion was on the bottom, and a layer of castor oil was on top. The top layer was much thinner than the original oil layer. This meant that most of the castor oil remained in the emulsion. After 24 hours, there were no further visible changes.

Several experiments immediately came to mind that could be carried out with the resulting mixture.

Firstly, ethyl alcohol mixes with castor oil in any ratio. I think that ethanol should also be miscible with glycerol. So, I could add ethanol to the emulsion and stir, expecting a homogeneous solution to be formed.

Secondly, high viscosity prevents the destruction of the emulsion. This means that the test tube needs to be heated in hot water to decrease the viscosity. As a result, the emulsion probably would break down.

I chose the third version of the experiment because it allowed me to carry out later either of the two listed above versions using the same test tube with the sample. The idea was simple. After 24 hours of standing, most of the castor oil remained within the oil-in-glycerol emulsion; only a little of the oil separated as a compact phase. So, I could add more glycerol and stir the liquids to emulsify all the castor oil. Probably, the resulting emulsion would not collapse when standing for 10-24 hours.

After this, the test tube could be heated in hot water to see what the result will be (version 2).

Then cool the test tube and add ethanol (version 1).

Let us continue the experiment. First, I added 5 ml of glycerol to the test tube and mixed the content. In total, the following was added to the test tube:
10 ml castor oil;
15 ml glycerol.

A white viscous emulsion formed which showed no signs of breakdown after 24 hours. The contents of the test tube were visually different in height; the middle layer of the emulsion appeared more cloudy than the upper and lower layers. However, I did not notice a distinct phase boundary.

I placed the test tube in boiling water and mixed the contents. The viscosity of the emulsion decreased significantly, but the destruction of the emulsion did not occur (within 10 minutes).

While stirring, a drop of emulsion accidentally fell into a glass with water. This gave me the idea to repeat the experiment I carried out using a solution of castor oil in ethanol.

To do this, I removed the test tube from the hot water. Then, I poured 200 ml of cold distilled water into another glass and added 1 ml of the emulsion into the water. Drops of the emulsion of castor oil in glycerol sank to the bottom. I stirred the contents of the glass, and as a result, the water turned into a white "oil-in-water" emulsion (I did not show footage of this procedure in the video since similar experiments were already in this article).

After this, I added 5 ml of ethanol to the test tube containing the remaining mixture of glycerol and castor oil (our emulsion) and then mixed the liquids. I anticipated the formation of a transparent, homogeneous solution, but to my surprise, this did not occur. Instead, large yellow droplets quickly formed in the liquid and rose to the surface, where they combined into a yellow layer. A white, cloudy layer of liquid formed beneath it.

There was no doubt that the upper liquid was mainly castor oil, and the lower liquid was a solution of ethyl alcohol in glycerol. After adding alcohol, further mixing of the liquids no longer led to the formation of a stable emulsion. As soon as I stopped stirring, the liquids quickly separated.

Thus, the addition of ethyl alcohol led to the rapid breakdown of the "oil-in-glycerol" emulsion.

After 24 hours, two layers of liquid were observed in the test tube. Below was a colourless and transparent (not cloudy) layer of a solution of ethyl alcohol in glycerol, and on top was a yellow and cloudy layer of castor oil. The turbidity indicated that the castor oil contained some dispersed particles.



Касторовое масло, глицерин и этанол - ч.9
После экспериментов с растительными маслами и этиловым спиртом было бы логично провести аналогичные эксперименты, используя другие спирты. У меня есть в наличии бутанол-1, эксперименты с ним я запланировал на будущее, но сначала решил поэкспериментировать с глицерином.

Растительные масла (равно, как и животные жиры) состоят преимущественно из эфиров глицерина с высшими жирными кислотами (триглицериды жирных кислот). Однако, свойства глицерина могут весьма существенно отличаться от свойств его эфиров. Это утверждение верно и для других спиртов.

Сосед по институту разрабатывал технологию получения биодизеля из растительных масел и этанола. Я видел его результаты много лет назад. Теперь смутно вспоминаю, что глицерин не смешивался с растительными маслами, равно как и с этиловыми эфирами высших жирных кислот, образуя отдельную фазу. Насколько я помню, он экспериментировал с рапсовым и подсолнечным маслом, не с касторовым.

С другой стороны, я недавно убедился, что касторовое масло неограниченно растворяется в этаноле. В этом отличие данного масла от подсолнечного. А что будет, если вместо этанола использовать глицерин?

Налил в пробирку 10 мл касторового масла, добавил 10 мл глицерина. Глицерин опустился на дно, в результате в пробирке образовались два прозрачных жидких слоя (мутность отсутствовала в обоих жидкостях). Перемешал жидкости стеклянной палочкой. Образовалась белая эмульсия, вязкость которой существенно превышала вязкость исходных жидкостей - перемешивание требовало приложения существенных усилий. Вязкость эмульсии выше по сравнению с вязкостью любой из двух исходных жидкостей. Данное явление хорошо известно и детально исследовано. Не вдаваясь в подробности, можно сказать, что диспергированная фаза (a dispersed phase) препятствуют свободному течению дисперсионной среды (a continuous phase/medium).

В нашем случае упомянутое явление проявлялось особенно четко. Глицерин и касторовое масло - вязкие жидкости, однако оказалась, что их смесь имеет гораздо более высокую вязкость. В пробирке образовалась белая густая эмульсия. Даже захваченные пузырьки воздуха поднимались из нее с трудом. Эмульсия напоминала медицинскую мазь. Оставил эмульсию стоять на 10 часов (до утра), ожидая, что эмульсия разрушится.

Мои ожидания оправдались лишь частично. Утром в пробирке находились два слоя жидкости. Снизу была эмульсия, сверху слой касторового масла. Верхний слой имел гораздо меньшую толщину, чем исходный слой масла. Это означало, что основная часть касторового масла осталась в составе эмульсии. Через 24 часа дальнейших видимых изменений не произошло.

В голову пришло сразу несколько экспериментов, которые можно было провести с полученной смесью.

Во-первых, этиловый спирт неограниченно смешивается с касторовым маслом. Думаю, что этанол должен смешиваться и с глицерином. Значит, нужно добавить этанол к эмульсии и перемешать, ожидая образование гомогенного раствора.

Во-вторых, высокая вязкость препятствует разрушению эмульсии. Значит, пробирку нужно подогреть, поместив ее в горячую воду, чтобы вязкость уменьшилась. В результате эмульсия, вероятно, разрушится.

Я выбрал третий вариант эксперимента, поскольку после него можно осуществить любой из перечисленных двух вариантов (используя эту же пробирку с этим же образцом). Ход мыслей был очень простой. После 24 часов стояния, большая часть касторового масла осталась в составе эмульсии "масло-в-глицерине", лишь некоторая часть масла отделилась в виде компактной фазы. Значит, целесообразно добавить больше глицерина и перемешать жидкости, чтобы перевести все касторовое масло в эмульсию. Вероятно, полученная эмульсия не разрушится при стоянии на протяжении 10-24 часов.

После этого пробирку можно нагреть в горячей воде и посмотреть, каким будет результат (вариант 2).

Дальше охладить пробирку и добавить этанол (вариант 1).

Продолжим эксперимент. Сначала я прилил в пробирку 5 мл глицерина, перемешал. Суммарно в пробирку было добавлено:
10 мл касторового масла;
15 мл глицерина.

Образовалась белая вязкая эмульсия, которая не показала признаков разрушения через 24 часа. Содержимое пробирки визуально отличалось по высоте (средний слой эмульсии был более мутным, чем верхний и нижний слои), но границу раздела фаз я не заметил.

Поместил пробирку в кипящую воду, перемешал содержимое. Вязкость эмульсии существенно уменьшилась, но разрушения эмульсии не произошло (на протяжении 10 минут).

Во время перемешивания капля эмульсии случайно попала в стакан с водой. Данное незначительное событие навело меня на мысль повторить эксперимент, который я провел с раствором касторового масла в этаноле.

Для этого вынул пробирку из горячей воды. В другой стакан налил 200 мл холодной дистиллированной воды и добавил в воду 1 мл эмульсии. Капли эмульсии касторового масла в глицерине опустились на дно. Я размешал содержимое стакана, и в результате вода превратилась в белую эмульсию "масло в воде" (кадры данной процедуры я не привожу на видео, поскольку аналогичные эксперименты уже были в данной статье).

После этого добавил 5 мл этанола в пробирку с оставшейся смесью глицерина и касторового масла (нашей эмульсией), перемешал. Я ожидал, что образуется прозрачный гомогенный раствор, но этого не произошло. В жидкости быстро сформировались крупные желтые капли, которые всплыли к поверхности, где объединились в желтый слой. Под ним образовался белый мутный слой.

Не вызывало сомнений, что верхняя жидкость - в основном касторовое масло, а нижняя - раствор этилового спирта в глицерине. После добавления спирта дальнейшее перемешивание жидкостей уже не приводило к образованию стабильной эмульсии. Как только я прекращал перемешивание - происходило быстрое расслоение жидкостей.

Таким образом, добавление этилового спирта привело к быстрому разрушению эмульсии "масло-в-глицерине".

Через 24 часа в пробирке наблюдались два слоя жидкости. Снизу находился бесцветный и прозрачный (не мутный) слой раствора этилового спирта в глицерине, а сверху был желтый и мутный слой касторового масла. Мутность свидетельствовала, что касторовое масло содержало некоторое количество дисперсных частиц.


Download the Video (135 Mb, .avi )

Castor oil, glycerol and ethyl alcohol
Castor oil, glycerol and ethyl alcohol

Castor oil, glycerol and ethyl alcohol

Castor oil, glycerol and ethyl alcohol

Castor oil, glycerol and ethyl alcohol

Castor oil, glycerol and ethyl alcohol

Castor oil, glycerol and ethyl alcohol

Castor oil, glycerol and ethyl alcohol

Castor oil, glycerol and ethyl alcohol

Castor oil, glycerol and ethyl alcohol

Castor oil, glycerol and ethyl alcohol

Castor oil, glycerol and ethyl alcohol

Castor oil, glycerol and ethyl alcohol

Castor oil, glycerol and ethyl alcohol

Castor oil, glycerol and ethyl alcohol

Castor oil, glycerol and ethyl alcohol

Castor oil, glycerol and ethyl alcohol

Castor oil, glycerol and ethyl alcohol

Castor oil, glycerol and ethyl alcohol

Castor oil, glycerol and ethyl alcohol

Castor oil, glycerol and ethyl alcohol

Castor oil, glycerol and ethyl alcohol

Castor oil, glycerol and ethyl alcohol

Castor oil, glycerol and ethyl alcohol

Castor oil, glycerol and ethyl alcohol

Castor oil, glycerol and ethyl alcohol

Castor oil, glycerol and ethyl alcohol

Castor oil, glycerol and ethyl alcohol

Castor oil, glycerol and ethyl alcohol

Castor oil, glycerol and ethyl alcohol

Castor oil, glycerol and ethyl alcohol

Castor oil, glycerol and ethyl alcohol

Castor oil, glycerol and ethyl alcohol

Castor oil, glycerol and ethyl alcohol

Castor oil, glycerol and ethyl alcohol

Castor oil, glycerol and ethyl alcohol

Castor oil, glycerol and ethyl alcohol

Castor oil, glycerol and ethyl alcohol




Having noticed a mistake in the text, allocate it and press Ctrl-Enter


After experiments with castor oil, glycerol, and ethanol, I planned to change the object of experimentation. The reasons were not only physical and chemical but also purely psychological. One of my shortcomings is that I get caught up in experiments with similar or relative objects. If experiments with cobalt are successful, let us try similar experiments using nickel, iron, and manganese. If the experiments with ethanol were successful, let us try a similar approach with methanol, propanol, butanol, and so on. This tactic makes sense because the experimental results allow the behaviour of related substances to be compared. But the main thing is to stop in time. If we switch from butanol to pentanol, hexanol, heptanol etc., we risk not noticing that the novelty effect has been lost.

It is psychologically difficult to stop experiments that give positive but insignificant results and move on to studying objects that are new to you. However, this must be done.

For example, I used to work on obtaining substitutional solid solutions between phosphates. I spent a long time in the laboratory, varying different binary combinations of divalent metals. However, it was high time to stop the phosphate synthesis with the same type of methods and write this damned dissertation [1]. Afterwards, I had to defend the dissertation, forget about it, and engage in more important and relevant research.

Before the experiment described below, something similar happened. For many years, I have not been involved in science but only shoot videos of chemical experiments; however, the principle is the same in this field. There is a risk of getting hung up on experiments of the same type instead of switching in time to other, more interesting, experiments. I should not be proud of my shortcomings but need to fight them. Common sense told me to stop experimenting with alcohols and vegetable oils. Moreover, I have many ideas for new experiments, as well as several started but unfinished experiments.

Unfortunately, I remembered there was a 6-litre bottle of glycerol in the neighbouring laboratory. The owners were happy to share - they rarely work with glycerol, and this amount will last them for years. Sunflower oil is sold in any grocery store. Of course, I could not resist the temptation and began experiments with glycerol and sunflower oil.

Sunflower oil and glycerol
Glycerol


I did not doubt that glycerol would not mix with sunflower oil, but I hoped that the two liquids would form a stable emulsion, as was the case with glycerol and castor oil in the previous experiment.

To begin with, I poured 20 ml of sunflower oil into a test tube and added a few drops of glycerol. The glycerol sank to the bottom. I tried to mix the liquids; however, it was difficult to disperse the small amount of glycerol in the excess of sunflower oil. I added another 4 ml of glycerol and again mixed the liquids. The dispersion process became now easier, but it remained ineffective. It needed to add more glycerol. I added another 10 ml of glycerol (the total volume was 14 ml) and mixed the contents of the test tube.

The result was a slightly cloudy emulsion. It was much more transparent than the emulsion of castor oil in glycerol obtained in the previous experiment.

The emulsion of sunflower oil in glycerol turned out to be not only more transparent but also much less stable. Even with the naked eye, it was noticeable that the mixture of the two liquids was heterogeneous. Small droplets of sunflower oil merged into larger ones and rose upward, forming a yellow layer of oil. It only took a few minutes for the oil layer to form. Under the oil layer, the cloudy layer of "oil-in-glycerol" emulsion remained. Most of the sunflower oil still remained in the emulsion, but the top layer of oil gradually increased in thickness.

The most interesting thing happened when I passed a green laser beam through the test tube.

When the direction of the beam was horizontal, the beam, passing through the top layer, looked like a thin yellow line with clear boundaries. This indicated that the sunflower oil layer contained few dispersed particles.

Passing through the lower layer of the emulsion, the beam turned into a wide and bright cone with fuzzy (diffuse) boundaries. The colour of the cone was white-green. I believe that the diffuse boundaries of the cone indicated that the size of the oil droplets in the emulsion varied greatly.

If the laser beam was directed vertically into the test tube, the upper part of it looked like a thin yellow line, and the lower part looked like a wide white-green diffuse cone. Over time, the emulsion gradually broke down, the upper yellow layer increased, and the lower one decreased and became more transparent. Accordingly, the laser beam in the lower layer formed an increasingly narrow and dimmer cone.

If the contents of the test tube were mixed, the top layer of oil was dispersed. As a result, the horizontal laser beam formed a bright cone along the entire liquid height. When staying, the emulsion broke down, and the top layer of oil appeared. Now, when passing a vertical beam, two zones were formed. The beam was thin and yellow in the upper layer of the liquid and wide, conical, and white-green in the lower layer.

It was necessary to leave the test tube for a day to see if the emulsion would collapse completely, after which the experiment would be over. I thought so. However, while watching the video, I discovered that, along with the glycerol, a piece of dry grass got into the test tube. This was not critical, but the grass spoiled the quality of the video. So I decided to redo the experiment.

This time, I used equal amounts of sunflower oil and glycerol that were 20 ml each. The result was similar... including another blade of grass that got into the test tube together with glycerol. Moreover, the blade of grass was visible even more clearly in the video.

I had to redo the experiment a third time. This time, I decided to change the proportion of liquids, taking 15 ml of sunflower oil and 25 ml of glycerol (i.e. there was less oil than glycerol).

Surprise! But, it was an unpleasant surprise. It turned out that I did not have 25 ml of glycerol on hand since the glycerol I brought from the laboratory was no longer enough. Fortunately, I remembered that I kept a bottle with some glycerol at home that was left over from experiments with large soap bubbles and after obtaining nitroglycerin. I conducted this synthesis over 10 years ago, working in a well-equipped laboratory.

I added a little "not-synthesized nitroglycerin" (i.e., my glycerol from old stocks) to the glycerol given by my neighbours. After that, I understood where the grass came from during my two previous experiments.

The laboratory where I was given glycerol conducts radiological research on plants. After the accident at the Chornobyl (Chernobyl) nuclear power plant, this was a very relevant topic. Now, the mentioned work is carried out by inertia. In their laboratory, various types of grass and weeds, which are being dried, are laid out everywhere. Not surprisingly, some pieces of the herb found their way into the glycerol bottle.

Sunflower oil and glycerol
Sunflower oil and glycerol
Sunflower oil and glycerol


I looked carefully at the glycerol I was going to use for the third repeat of the experiment and did not find any blades of grass in it (it was a mixture of glycerol taken from the radiologists with glycerol stored at home). Therefore, I conducted the experiment. It would have been better to throw out this glycerol and use instead the glycerol from an old stock. Why? It turned out that a small piece of grass again appeared in the video. A blade of grass, which is difficult to notice with the eye, is clearly visible in the macro video. However, I did not redo the experiment a fourth time.

After standing for 10 hours, the third sample (15 ml sunflower oil + 25 ml glycerol) consisted of two layers. The yellow oil collected on top (no cloudiness), and a slightly cloudy layer of glycerol was underneath (a small amount of sunflower oil remained dispersed in the glycerol). After 24 hours, the turbidity of the glycerol layer decreased but was noticeable if a black object was placed behind the layer.

After 24 hours, the second sample (20 ml sunflower oil + 20 ml glycerol) consisted of three layers: a top layer of clear yellow oil, a middle layer of cloudy glycerol, and a slightly cloudy glycerol layer at the bottom. No distinct phase boundary was observed between the lower and middle layers; the distribution of dispersed particles throughout the glycerol volume appeared uneven (this explains the formation of two layers in the glycerol).

As you can see, there was no need to add ethanol this time since the emulsion collapsed on its own. Castor and sunflower oils behave differently when mixed not only with ethanol but also with glycerol. __________________________________________________
1A candidate's degree dissertation (thesis) is the approximate equivalent of a PhD thesis.



Подсолнечное масло и глицерин - ч.10
После опытов с касторовым маслом, глицерином и этанолом я планировал сменить объект экспериментирования. Причины были не только физические и химические, но и чисто психологические. Один из недостатков автора состоит в том, что я склонен зацикливаться на исследовании родственных или аналогичных объектов. Получилось с кобальтом - давайте попробуем никель, железо и марганец. Получилось с этанолом - давайте попробуем метанол, пропанол, бутанол и т.д. Такая тактика имеет смысл, поскольку результаты экспериментов позволяют сравнить поведение родственных веществ. Но главное вовремя остановиться. Если мы возьмем бутанол вместо пропанола, потом - пентанол, гексанол, гептанол и т.д., то и заметить не успеем, как эффект новизны исчезнет.

Прекратить эксперименты, которые дают положительные, но малозначимые результаты, и перейти к исследованию новых для тебя объектов психологически трудно. Однако, это сделать необходимо.

Например, раньше я занимался синтезом твердых растворов замещения между фосфатами. Я долго работал в лаборатории, перебирая разные бинарные комбинации двухвалентных металлов, хотя давно пора было прекратить однотипные синтезы фосфатов и написать эту проклятую диссертацию. Потом нужно было защитить диссертацию и забыть про нее, после чего я мог заняться более важными и актуальными исследованиями.

Нечто подобное имело место перед началом описанного ниже эксперимента. Много лет я уже не занимаюсь наукой, а только снимаю видео химических экспериментов, но и в этой области принцип аналогичный. Есть риск зациклиться на однотипных экспериментах вместо того, чтобы вовремя переключиться на другие - более интересные - опыты. Своими недостатками не стоит гордиться - с ними нужно бороться. Здравый смысл подсказывал мне прекратить эксперименты со спиртами и растительными маслами. Тем более, что у меня есть много идей для новых опытов, равно как и несколько начатых, но незаконченных экспериментов.

К сожалению, я вспомнил, что в соседней лаборатории стоит 6-л бутылка с глицерином. Хозяева были рады поделиться - они работают с глицерином редко, и этого количества им хватит на годы. Подсолнечное масло продается у нас в любом продуктовом магазине. Разумеется, я не устоял перед искушением и начал эксперименты с глицерином и подсолнечным маслом.

Sunflower oil and glycerol
Glycerol


Я не сомневался, что глицерин не будет смешиваться с подсолнечным маслом, но надеялся, что две жидкости образуют устойчивую эмульсию, как это было в случае глицерина и касторового масла в предыдущем эксперименте.

Для начала налил в пробирку 20 мл подсолнечного масла и добавил несколько капель глицерина. Глицерин опустился на дно. Попытался перемешать жидкости, однако, диспергировать небольшое количество глицерина в избытке подсолнечного масла оказалось тяжело. Добавил еще 4 мл глицерина, снова перемешал. Теперь диспергирование происходило легче, но все равно процесс был неэффективным. Нужно больше глицерина. Я добавил еще 10 мл глицерина (всего было добавлено 14 мл), перемешал содержимое пробирки.

В результате образовалась слегка мутная эмульсия. Она была гораздо более прозрачной, чем полученная в прошлом эксперименте эмульсия касторового масла в глицерине.

Эмульсия подсолнечного масла в глицерине оказалась не только более прозрачной, но и гораздо менее устойчивой. Даже невооруженным глазом было заметно, что смесь двух жидкостей неоднородна. Мелкие капельки подсолнечного масла сливались в более крупные, поднимались вверх, образуя желтый слой масла. Для формирования слоя масла понадобилось всего несколько минут. Под слоем масла оставался мутный слой эмульсии "масло-в-глицерине". Большая часть подсолнечного масла все еще оставалась в составе эмульсии, но верхний слой масла постепенно увеличивал толщину.

Самое интересное произошло, когда я пропустил сквозь пробирку луч зеленого лазера.

Когда направление луча было горизонтальным, то, проходя через верхний слой, луч выглядел как желтая тонкая линия с четкими границами. Это свидетельствовало, что слой подсолнечного масла содержал мало дисперсных частиц.

Проходя через нижний слой эмульсии, луч превращался в широкий и яркий конус с нечеткими (диффузными) границами. Цвет конуса был бело-зеленый. Я считаю, что диффузные границы конуса свидетельствовали о том, что размеры капелек масла в эмульсии очень сильно варьировались.

Если направить луч лазера в пробирку вертикально, верхняя его часть выглядела как тонкая желтая линия, а нижняя имела вид широкого бело-зеленого диффузного конуса. Со временем эмульсия разрушалась, верхний желтый слой увеличивался, а нижний уменьшался и становился более прозрачным. Соответственно, лазерный луч в нижнем слое образовывал все более узкий и тусклый конус.

Если содержимое пробирки перемешать, то верхний слой масла диспергировался. В результате горизонтальный луч лазера образовывал яркий конус по всей высоте жидкости. По мере стояния, эмульсия распадалась, возникал верхний слой масла. Теперь при прохождении вертикального луча образовывались две зоны. Луч был тонким и желтым в верхнем слое жидкости и широким, коническим, бело-зеленым в нижнем.

Нужно было оставить пробирку на сутки, чтобы посмотреть, будет ли распад эмульсии полным, после чего эксперимент будет окончен. Я так думал. Однако, просматривая отснятое видео, обнаружил, что вместе с глицерином в пробирку попал кусочек сухой травы. Это было некритично, но трава портила качество видео. Поэтому я решил переделать эксперимент.

В этот раз использовал равные количества подсолнечного масла и глицерина - по 20 мл. Результат получится аналогичным... включая еще одну травинку, которая попала в пробирку вместе с глицерином. Более того, травинка была заметна на видео еще более четко.

Пришлось переделывать эксперимент в третий раз. В этот раз я решил изменить пропорцию жидкостей, взяв 15 мл подсолнечного масла и 25 мл глицерина (т.е. масла было меньше, чем глицерина).

Сюрприз! Правда, неприятный, сюрприз. Оказалось, что у меня не было под рукой 25 мл глицерина, поскольку глицерина, который я принес из лаборатории, уже не хватило. Вспомнил, что дома хранилась бутылка глицерина, которая осталась после экспериментов с большими мыльными пузырями, а также после получения нитроглицерина. Этот синтез я провел более 10 лет назад, работая в оснащенной лаборатории.

Уже после того, как я добавил к глицерину, взятому у соседей, немного "не-синтезированного нитроглицерина" (мой глицерин из старых запасов), я понял откуда взялась трава в двух моих прошлых экспериментах.

В лаборатории, в которой мне дали глицерин, проводят радиологические исследования растений. После аварии на Чернобыльской АЭС данная тема была очень актуальна, сейчас эти исследования проводят по инерции. У них в лаборатории везде разложена трава и всякие сорняки, которые сушится. Не удивительно, что немного травы попало в бутылку с глицерином.

Sunflower oil and glycerol
Sunflower oil and glycerol
Sunflower oil and glycerol


Внимательно посмотрел на глицерин, который я собирался использовать для третьего повтора эксперимента, но травинок я в нем не обнаружил (это была смесь глицерина, взятого у радиологов с глицерином, который хранился дома). Поэтому провел эксперимент. Лучше было вылить этот глицерин и вместо него использовать глицерин из старых запасов. Оказалось, что на отснятом видео опять появился мелкий кусочек травы. Травинку, которую трудно заметить глазом, хорошо видно при макросъемке. Но четвертый раз переделывать эксперимент я не стал.

После 10 часов стояния третий образец (15 мл подсолнечного масла + 25 мл глицерина) представлял собой два слоя. Сверху собралось желтое масло (без мути), снизу был слегка мутный слой глицерина (небольшое количество масла осталось диспергированным в глицерине). После 24 часов мутность слоя глицерина уменьшилась, но была заметна, если сзади слоя поместить черный предмет.

Через 24 часа второй образец (20 мл подсолнечного масла + 20 мл глицерина) состоял из трех слоев: желтое прозрачное масло находилось сверху, мутный глицерин образовывал средний слой и слегка мутный глицерин был на дне. Между нижним и средним слоем не наблюдалось границы раздела фаз, просто распределение дисперсных частиц по объему глицерина было неравномерным (это объясняет образование двух слоев в глицерине).

Как видите, в этот раз добавлять этанол не понадобилось, поскольку эмульсия разрушилась сама. Касторовое и подсолнечное масла ведут себя по-разному при смешивании не только с этанолом, но и c глицерином.


Download the Video (227 Mb, .avi )

Sunflower oil and glycerol
Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol
in 24 hours

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol

Sunflower oil and glycerol




Комментарии
К1 Про вязкость эмульсии известно на примере майонеза.

Кстати, в студенчестве, майонез тогда был дефицитом. Помню, оставил баночку в холодной кладовке. Майонез замёрз, а после оттаивания расслоился.


[ Colloid chemistry. Dispersed systems ] [ Solutions (physical chemistry) ]

Dispersed systems (suspensions, emulsions, colloids) - Discussion on the forum
Solutions (physical chemistry) - Discussion on the forum
[Submit a Comment / Error Message - Отправить Комментарий / Сообщение об ошибке]