Suspensija (chemija): apibrėžimas, pavyzdžiai ir tipai

Suspensija (chemija): aiškus apibrėžimas, praktiniai pavyzdžiai (smėlis, miltai) ir tipai — sužinokite, kaip susidaro suspensijos ir kuo jos skiriasi nuo emulsijų ir aerozolių.

Chemijoje suspensija yra dviejų ar daugiau komponentų mišinys. Suspensijoje į skystį įmaišomi labai maži kietojo kūno gabalėliai, tačiau jie neištirpsta. Jei paliksime nejudėti, kietosios medžiagos gabalėliai atsiskirs nuo skysčio ir nukris į dugną arba pakils į viršų. Smėlis vandenyje ir miltai vandenyje yra suspensijos pavyzdžiai. Priklausomai nuo to, kas jose yra, suspensijos gali greitai atsiskirti arba ilgai išlikti suspenduotos.

Jei skystis suspenduotas kitame skystyje, jis vadinamas emulsija. Pienas yra emulsija. Jei skystis yra suspenduotas dujose, tai yra aerozolis. Migla yra aerozolis.

Pagrindinis apibrėžimas ir savybės

Suspensija – tai disperginė sistema, kurioje kietosios dalelės yra mechaniniu būdu išsibarsčiusios skystyje. Svarbiausios savybės:

• Dalelių dydis paprastai yra didesnis nei kolloidinių dalelių (dažniausiai > 1 μm).
• Dalelės neištirpsta fazėje ir laikui bėgant linkusios atsiskirti (sedimentacija arba flotacija).
• Suspensijos skaidrumas gali būti skirtingas – nuo drumstumo iki matomo nuosėdų susidarymo.
• Išsiskyrimas gali vykti greitai arba lėtai, priklausomai nuo dalelių dydžio, tankio skirtumo, klampumo ir sąveikos tarp dalelių.

Tipai ir pavyzdžiai

• Natūralios ir kasdienės: smėlis vandenyje, miltai vandenyje.
• Pramoninės: dažų ir lako suspensijos, rašalų (pigmentai suspenduoti skystyje).
• Farmacinės: peroralinės vaistų suspensijos, kurios leidžia tiekti tirpstančias arba tirpstančias sunkiai veikliąsias medžiagas.
• Maisto pramonė: kai kurios padažų arba gėrimų formos, kuriose kietosios dalelės būna nevienodai ištirpintos.
• Aplinkos pavyzdžiai: dumblo suspensijos nuotekose.

Stabilumas ir jo valdymas

Suspensijos stabilumą įtakoja keletas veiksnių:

• Dalelių dydis ir forma: mažesnės dalelės ilgiau lieka suspenduotos dėl didesnio įtakos Browno judėjimui (mažesnė sedimentacija).
• Tankio skirtumas: kuo didesnis skirtumas tarp dalelės ir skysčio tankio, tuo greičiau vyks nusodinimas arba plūdimas.
• Skysčio klampa: didesnė klampa lėtina sedimentaciją.
• Elektrostatinės ir paviršinės sąveikos: zeta potencialas ir adsorbuoti stabilizuojantys agensai (paviršiniai aktyvūs junginiai, polimerai) gali užkirsti kelią dalelių agregacijai.

Stabilizavimo būdai: naudojant emulgatorius arba paviršinius aktyvius junginius, adsorbuojančius polimerus, mechaninį smulkinimą (homogenizavimas) arba didinant skysčio klampą. Destabilizavimas (atskirimas) pasiekiamas flokuoliuojant arba koaguliuojant daleles, centrifugavimu ar filtracija.

Skirtumas tarp suspensijų ir kolloidų

• Dalelių dydis: kolloidai paprastai turi daleles nuo kelių nm iki ~1 μm; suspensijos – didesnes nei ~1 μm.
• Optinės savybės: kolloidai dažnai sukelia Tyndall efektą (šviesos sklaida), o suspensijos būna stipriai drumstos ar net matomos nuosėdos.
• Ilgaamžiškumas: kolidiniai tirpalai dažnai laikosi ilgiau be nusėdimo nei suspensijos.

Atskyrimo ir analizės metodai

• Mechaninis atskyrimas: filtracija, siurbliai su sietais, sedimentacija.
• Aktyvūs atskyrimo būdai: centrifugavimas, flotacija.
• Analitiniai metodai: optinė skaidrumo/tankumo matavimas, dalelių dydžio analizatoriai (laser diffraction, DLS kolidiniams intervalams), mikroskopija ir nuosėdų greičio matavimas.

Praktinis taikymas ir pavyzdžiai

• Dažai ir pigmentai: pigmentai būna suspenduoti skystyje, kad būtų gaunami vienodi atspalviai ir dengiamumas.
• Farmacija: vaistų suspensijos suteikia galimybę dozuoti netirpias veikliąsias medžiagas, pvz., vaikų sirupai su veikliuoju junginiu dalelėse.
• Maisto pramonė: įvairūs padažai, užpilai, gėrimai išlaiko tam tikras kietųjų dalelių suspensijas.
• Atliekų valymas: suspenduotos kietos dalelės nuotekose šalinamos flotacija arba nusodinimu.

Saugos ir tvarkymo rekomendacijos

• Darbo su suspensijomis metu svarbu vengti nepageidaujamos įkvėpimo (aerozolių formavimosi) ir kontakto su oda, jei dalelės gali būti toksiškos.
• Laikymas: dalies suspensijų stabilumą galima palaikyti saugant nuo temperatūros svyravimų ir mechaninio trukdymo. Kai kuriuos mišinius reikia maišyti prieš naudojimą.
• Atliekų tvarkymas: atliekoms ir nuotekoms taikomi specifiniai valymo ir neutralizacijos metodai, priklausomai nuo cheminių sudedamųjų dalių.

Apibendrinant: suspensija yra paprasta ir plačiai paplitusi disperginė sistema, kurioje kietos dalelės yra laikomos skystyje mechaniniu būdu. Jos savybės ir elgsena priklauso nuo dalelių charakteristikų, skysčio parametrų ir naudojamų stabilizatorių; praktinėje veikloje svarbu pasirinkti tinkamus atskyrimo, stabilizavimo arba homogenizavimo metodus.

Paieška pagal raidę