Suspension (kemi) - Suspension (chemistry)

En suspension av mjöl blandat i ett glas vatten, som visar Tyndall -effekten

Inom kemi är en suspension en heterogen blandning av en vätska som innehåller fasta partiklar som är tillräckligt stora för sedimentering . Partiklarna kan vara synliga för blotta ögat , vanligtvis måste de vara större än en mikrometer och kommer så småningom att sedimentera , även om blandningen endast klassificeras som en suspension när och medan partiklarna inte har lagt sig.

Egenskaper

En suspension är en heterogen blandning i vilken de lösta partiklarna inte löser sig , utan blir suspenderade genom huvuddelen av lösningsmedlet , och som svävar fritt runt i mediet. Den inre fasen (fast) dispergeras genom den yttre fasen (vätska) genom mekanisk omrörning , med användning av vissa hjälpämnen eller suspenderingsmedel.

Ett exempel på en suspension skulle vara sand i vatten. De suspenderade partiklarna är synliga under ett mikroskop och kommer att sedimentera med tiden om de lämnas ostörda. Detta skiljer en suspension från en kolloid , i vilken de suspenderade partiklarna är mindre och inte sedimenterar. Kolloider och suspensioner skiljer sig från lösning , där den lösta substansen (löst ämne) inte existerar som ett fast ämne och lösningsmedel och löst blandas homogent.

En suspension av flytande droppar eller fina fasta partiklar i en gas kallas en aerosol . I atmosfären kallas de suspenderade partiklarna partiklar och består av fint damm och sotpartiklar , havssalt , biogena och vulkanogena sulfater , nitrater och molndroppar .

Suspensioner klassificeras på basis av den dispergerade fasen och dispersionsmediet , där det förra är väsentligen fast medan det senare antingen kan vara ett fast ämne, en vätska eller en gas.

I moderna kemiska processindustrier har blandningsteknik med hög skjuvning använts för att skapa många nya suspensioner.

Suspensionerna är instabila ur termodynamisk synvinkel men kan vara kinetiskt stabila över en längre tid, vilket i sin tur kan avgöra en upphängnings hållbarhet. Denna tidsperiod måste mätas för att ge korrekt information till konsumenten och säkerställa bästa produktkvalitet.

"Dispersionsstabilitet avser dispersionens förmåga att motstå förändringar i dess egenskaper över tid."

IUPAC definition

Spridning av fasta partiklar i en vätska.

Obs : Definition baserad på den i ref.

Teknik som övervakar fysisk stabilitet

Flera ljusspridningar i kombination med vertikal avsökning är den mest använda tekniken för att övervaka dispersionstillståndet för en produkt och därmed identifiera och kvantifiera destabiliseringsfenomen. Det fungerar på koncentrerade dispersioner utan utspädning. När ljus skickas genom provet sprids det tillbaka av partiklarna. Backspridningsintensiteten är direkt proportionell mot storleken och volymfraktionen av den dispergerade fasen. Därför upptäcks och övervakas lokala förändringar i koncentration ( sedimentation ) och globala förändringar i storlek ( flockning , aggregering ). Av primär vikt vid analysen av stabilitet i partikelsuspensioner är värdet av zeta -potentialen som uppvisas av suspenderade fasta ämnen. Denna parameter indikerar storleken på interpartikelelektrostatisk avstötning och analyseras vanligen för att bestämma hur användningen av adsorbater och pH -modifiering påverkar partikelavstötning och suspensionsstabilisering eller destabilisering.

Accelererande metoder för förutsägelse av hållbarhet

Den kinetiska destabiliseringsprocessen kan vara ganska lång (upp till flera månader eller till och med år för vissa produkter) och det krävs ofta för formulatorn att använda ytterligare accelerationsmetoder för att nå rimlig utvecklingstid för ny produktdesign. Termiska metoder är de vanligaste och består i att öka temperaturen för att påskynda destabiliseringen (under kritiska fas- och nedbrytningstemperaturer). Temperatur påverkar inte bara viskositeten, utan också gränssnittsspänningen vid icke-joniska ytaktiva ämnen eller mer allmänt interaktionskrafter inuti systemet. Att lagra en dispersion vid höga temperaturer möjliggör simulering av verkliga förhållanden för en produkt (t.ex. tub med solskyddskräm i en bil på sommaren), men också för att påskynda destabiliseringsprocesser upp till 200 gånger inklusive vibrationer, centrifugering och omrörning används ibland. De utsätter produkten för olika krafter som driver partiklarna / filmdräneringen. Vissa emulsioner skulle dock aldrig förenas i normal gravitation, medan de gör det under artificiell gravitation. Dessutom har segregation av olika populationer av partiklar lyfts fram vid användning av centrifugering och vibrationer.

Exempel

Vanliga exempel på avstängningar inkluderar:

  • Lera eller lerigt vatten: där jord, lera eller siltpartiklar hänger i vatten.
  • Mjöl upphängd i vatten.
  • Kimchi suspenderad på vinäger.
  • Krita upphängd i vatten.
  • Sand upphängd i vatten.

Se även

Referenser