Dung dịch
Định nghĩa
Dung dịch là hỗn hợp đồng nhất của một hoặc nhiều chất hòa tan trong dung môi tạo thành 1 pha duy nhất. Dung môi là chất mà chất tan có thể tan hoàn toàn trong đó, tính chất của dung dịch thường là tính chất của dung môi. Chất tan là chất được hòa tan vào dung môi. Chất tan và dung môi có thể ở dạng khí, lỏng hoặc rắn.
Các cấu tử của chất tan trong dung dịch không thể quan sát được bằng mắt thường và không thể loại ra bằng các phương pháp chọc như lọc được. Dung dịch không bị ánh sáng phân tán và có độ ổn định cao.
- Dung dịch khí: khi dung môi là chất khí và có các khí khác phân bố vào, tuy nhiên do sự tương tác của các khí không nhiều nền thường không được gọi là dung dịch khí mà vẫn được coi là các hỗn hợp khí.
- Dung dịch lỏng: khi dung môi là chất lỏng và có các chất khi lỏng hoặc rắn hòa tan vào, ví dụ như khí oxy hòa tan vào nước, dung dịch cồn hòa tan vào nước, muối tan trong nước,…
- Dung dịch rắn: khi dung môi là chất rắn và các chất khí lỏng rắn hòa tan vào, ví dụ như khí oxy tan trong paladi, hexan hòa tan trong parafin..
Độ tan
Độ tan biểu thị khả năng để một chất có thể tan được trong một chất khác. Sự tương tác giữa các phân tử hoặc ion khác nhau có thể làm cho năng lượng tự do giảm đi khi nồng độ chất tan ngày càng tăng. Đến một lúc nào đó, phần năng lượng mất đi sẽ cao đến mức không còn các cấu tử chất tan nào có thể được hòa tan nữa, khi đó dung dịch đạt trạng thái bão hòa. Tuy nhiên, điểm bão hòa cũng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như nhiệt độ, áp suất và độ tinh khiết. Thông thường khi nhiệt độ dung môi càng cao, các chất tan dạng rắn càng tan nhiều hơn nhưng các loại khí và một vài hợp chất lại có tính tan giảm khi nhiệt độ tăng. Tính tan của chất lỏng trong chất lỏng thì ít thay đổi với nhiệt hơn là chất rắn hay chất khí.
Dung dịch trong mỹ phẩm
Dung dịch là dạng đơn giản nhất trong các dạng bào chế mỹ phẩm, và được sử dụng để sản xuất các sản phẩm mà các thành phần của nó đều tan trong cùng một dung môi nào đó. Các chất phân cực tan trong dung môi phân cực, các chất không phân cực tan trong dung môi không phân cực. Nước là dung môi phân cực được sử dụng nhiều nhất. Các sản phẩm ở dạng dung dịch có thể kể đến như tinh dầu thơm, nước tẩy trang…
Nhũ tương
Định nghĩa
Nhũ tương là một hệ phân tán không đồng nhất, được tạo bởi hai chất lỏng không đồng tan, trong đó có một chất lỏng phân tán đều vào trong chất lỏng thứ hai dưới dạng tiểu phân với đường kính lớn hơn 0,1 m.
Nhũ tương có ba thành phần chính là pha phân tán (pha nội), môi trường phân tán (pha ngoại) và chất nhũ hóa. Hai pha lỏng không đồng tan đó được phân thành pha đầu (gồm các chất là dầu không phân cực những chất tan trong dung môi không phân cực) và pha nước (gồm nước, các dung môi phân cực và các chất tan trong dung môi phân cực).
Phân loại
Nhũ tương có thể được phân loại dựa vào nhiều đặc điểm như nguồn gốc, nồng độ pha phân tán, kiểu nhũ tương.
Theo nguồn gốc nhũ tương có thể chia thành nhũ tương thiên nhiên và nhũ tương nhân tạo. Theo nồng độ pha phân tán thì có nhũ tương loãng, nhũ tương đặc. Theo kiểu nhũ tương có nhũ tương D/N (đầu trong nước) hoặc N/D (nước trong đầu). Trong bào chế mỹ phẩm nhũ tương được phân loại thành nhũ tương D/N hay N/D.
- Nhũ trong đầu trong nước (D/N) có nghĩa pha phân tán (pha nội) là dầu còn môi trường phân tán (pha ngoại) là nước. Lúc đó sức căng bề mặt của pha dầu lớn hơn pha nước.
- Nhũ tương nước trong dầu (N/D) có nghĩa pha phân tán (pha nội) là nước còn môi trường phân tán (pha ngoại) là dầu. Lúc đó sức căng bề mặt của pha nước lớn hơn pha dầu.
Các loại chất nhũ hóa Các chất nhũ hóa tự nhiên
Đây là nhóm chất nhũ hóa đầu tiên được sử dụng, tuy hiện nay đã có nhiều chất nhũ hóa tổng hợp nhưng một số chất này vẫn hay được dùng.
Carbohydrate: gồm arabic, adragant, pectin, tinh bột thạch, các alginat, các loại chất nhầy. Là những chất có phân tử lớn và dễ hòa. tan hoặc trương nở trong nước, tạo ra dịch keo có độ nhớt lớn. Các chất này thường được gọi là các chất keo thân nước, có tác dụng ổn định với các dạng nhũ tương kiểu dầu trong nước (D/N).
Protein: gelatin, sữa, lòng đỏ trứng và các dẫn chất. Giống như carbohydrate, các chất này có phân tử lớn, dễ hòa tan hoặc phân tán trong nước tạo ra dịch keo có độ nhớt lớn nên cũng thường được gọi là chất keo thân nước và nhũ hóa kiểu nhũ tương D/N. Nhiều chất thuộc nhóm này có khả năng nhũ hóa khá mạnh nhưng nhìn chung đều có nhược điểm dễ bị thủy phân biến chất và dễ bị chua, thổi nên không bảo quản được lâu.
Các Sterol: cholesterol và các dẫn chất isocholesterol, metacholesterol có nhiều trong lanolin (sáp lông cừu), trong mỡ lợn, dầu cá và lòng đỏ trứng…. Phân tử cholesterol được cấu tạo có hai phần thân nước và thân dầu nên có tác dụng diện hoạt, nhũ hóa và gây thấm. Do phần thân đầu trội hơn phần thân nước (chỉ chứa 1 nhóm -OH thân nước duy nhất) nên cholesterol dễ hòa tan trong đầu và tạo nhũ tương N/D.
Các phospholipid: là điển hình là lecithin chất này có trong lòng đỏ trứng, có khả năng diện hoạt và nhũ hóa mạnh, tùy theo thay đổi các acid béo và các phân tử base amin kết hợp sẽ có các lecithin khác nhau. Chất này có 2 đồng phân a và ß, trong tự nhiên chỉ có loại a. Không hòa tan nhưng dễ phân tán trong nước, lecithin là chất nhũ hóa tạo nhũ tương D/N.
Các chất nhũ hóa tổng hợp và bán tổng hợp
Các chất này so với chất nhũ hóa thiên nhiên có những ưu điểm nổi bật là tác dụng mạnh, vững bền, ít chịu ảnh hưởng của các yếu tố bên ngoài như pH, nhiệt độ, vi khuẩn, nấm mốc. Dựa vào tác dụng nhũ hóa, có thể chia thành hai nhóm nhỏ là các chất diện hoạt và chất nhũ hóa ổn định.
Các chất diện hoạt có thể thu được từ tổng hợp nhân tạo hoặc chiết xuất tự nhiên từ động, thực vật. Chúng là các chất lưỡng tính, trong phân tử vừa có nhóm thân dầu vừa có nhóm thân nước. Từ đó, có khả năng hấp phụ trên bề mặt phân cách pha và tạo thành một lớp đơn hoặc đa phân tử của các phân tử được định hướng (hoặc các ion) làm thay đổi bản chất phân cực của lớp bề mặt và giảm năng lượng bề mặt giữa hai pha. Phần thân nước và phần thân dầu của phân tử có thể liên kết trực tiếp với nhau như trong trường hợp kali oleat hoặc cũng có thể tách riêng như trong phân tử ether polypropylene glycol oxyethylene hóa, hai nhóm phân cực nằm ở hai đầu còn phần không phân cực ở giữa.
Các chất nhũ hóa ổn định là các polyethylene glycol (P.E.G) – sản phẩm ngưng tụ oxyethylene với nước. Nhìn chung là các chất này bền về mặt lý hóa, không dễ bị tác động bởi vi khuẩn, nấm mốc, không có màu sắc, mùi vị và tác dụng riêng, không độc.
Các chất nhũ hóa dạng rắn
Các chất nhũ hóa rắn ở dạng hạt nhỏ là những chất rắn không tan trong nước và dầu dưới dạng bột rất mịn. Muốn có tác dụng nhũ hóa, kích thước của các tiểu phân này phải nhỏ hơn nhiều với các tiểu phân của nhũ tương. Chất nào dễ thấm nước hơn sẽ cho nhũ tương D/N, dễ thấm dầu hơn sẽ cho nhũ tương N/D. Đối với những chất có khả năng thấm nước và dầu như nhau thì nếu trộn chất nhũ hóa với pha nào trước thì pha đó sẽ là môi trường phân tán của nhũ tương. Các chất thường dùng là bentonite, magnesium aluminium silicat, hectorite.
Hỗn dịch
Hỗn dịch là hỗn hợp mà các chất rắn không tan nhưng tồn tại dưới dạng hạt nhỏ với đường kính >0,1 um, phân tán đều trong các chất dẫn. Về bản chất hỗn dịch cũng tương tự nhũ tương nhưng do tiểu phân to hơn nên các hạt lơ lửng có thể nhìn thấy được (ví dụ như hạt khoáng chất vô cơ), vì thế còn được gọi là dịch treo. Dạng hỗn dịch được lựa chọn bào chế khi thành phần của sản phẩm có lượng quá lớn, độ tan thấp hoặc có những tính chất đặc biệt, khó hoặc không thể tạo được dạng nhũ tương ổn định. Vì thế khác với nhũ tương hỗn dịch kém bền vững ở dạng phân tán đồng nhất mà thường tách lớp và phải lắc trước khi sử dụng.