Gemeinsam sind sie stark

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Emulgatoren setzen die Grenzflächenspannung herab und verbinden eine hydrophile mit einer lipophilen Phase. Sie bestimmen auch, ob sich eine O/Woder eine W/O-Emulsion bildet. Aber wie ist das mit Komplexemulgatoren?

Man unterscheidet O/W- und W/O-Emulgatoren. Denn ein Emulgator kann aufgrund seines chemischen Aufbaus nur eine Art der Emulsion stabilisieren. Dies hängt vom Verhältnis der Größe des hydrophilen Molekülteils zur Größe des lipophilen Teils ab. Der größere Molekülteil findet nur in der äußeren Phase genügend Platz. Würde man versuchen, mit einem O/W-Emulgator eine W/O-Emulsion herzustellen – indem man das Herstellungsverfahren und die Mengenverhältnisse der beiden Phasen entsprechend auswählt – so wäre die Emulsion instabil und würde brechen.

Mit diesem Wissen ist die Einteilung der Emulgatoren ganz einfach. Sämtliche ionischen Emulgatoren müssen O/WEmulgatoren sein, denn die ionische, und damit positiv oder negativ geladene Gruppe im Molekül, ist so polar, dass sie mehrere Wassermoleküle über Wasserstoffbrückenbindungen bindet.

Dabei entsteht eine große Hydrathülle. Diese vergrößert den hydrophilen Molekülteil so sehr, dass er nur in der äußeren Phase Platz hat. Bei nichtionischen Emulgatoren ist also das konkrete Verhältnis hydrophil zu lipophil entscheidend – was auch im HLB-Wert zum Ausdruck kommt. 

Fester Halt Man sollte nun annehmen, dass die Kombination eines O/W- mit einem W/O-Emulgator nicht zu einer stabilen Emulsion führen kann. In wenigen Fällen funktioniert das allerdings erstaunlich gut und es entstehen besonders stabile Emulsionen. Ein Beispiel ist emulgierender Cetylstearylalkohol (Lanette® N), ein Gemisch aus neun Teilen Cetylstearylalkohol und einem Teil Natriumcetylstearylsulfat. Cetylstearylalkohol (Lanette® O) ist ein Gemisch der Fettalkohole Cetylalkohol (Hexadecanol) und Stearylalkohol (Octadecanol).

Die Moleküle bestehen aus einer langen lipophilen Kohlenwasserstoffkette und einer kleinen hydrophilen OHGruppe. Folglich sind es W/OEmulgatoren, allerdings keine besonders starken. Natriumcetylstearylsulfat (Lanette® E) ist dagegen ein starker, ionischer, sehr hydrophiler O/W-Emulgator, der aus Natriumcetylund Natriumstearylsulfat besteht. Kombiniert man die beiden Emulgatortypen im Verhältnis 9 : 1, so bilden die Fettalkohole ein zusammenhängendes Netzwerk, in das sich die Fettalkoholsulfate einlagern und große Mengen Wasser als Hydrathülle binden.

Durch die starke Emulgatorwirkung der Sulfate und die schwache der Fettalkohole überwiegt der O/W-Charakter des Komplexemulgators bei weitem und es entsteht eine O/W-Emulsion. Oder anders ausgedrückt: Die große Hydrathülle findet keinen Platz in den Tröpfchen der inneren Phase, Wasser muss zur äußeren Phase werden. Das Netzwerk aus den miteinander verzahnten Emulgatoren umschließt die Öltröpfchen im Inneren der Emulsion und bildet dabei einen extrem stabilen Emulgatorfilm.

Den Artikel finden Sie auch in die PTA IN DER SCHULE 2016 auf Seite 9.

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