Суспензия (химия)
В химии суспензия , — гетерогенная смесь жидкости , содержащая твердые частицы достаточно крупные для осаждения . Частицы могут быть видны невооруженным глазом , обычно они должны быть больше одного микрометра и в конечном итоге осядут , хотя смесь классифицируется как суспензия только тогда и до тех пор, пока частицы не осядут.
Характеристики
[ редактировать ]Суспензия — это гетерогенная смесь, в которой твердые частицы не растворяются , а суспендируются в объеме растворителя , свободно плавая в среде. [1] Внутренняя фаза (твердая) диспергируется во внешней фазе (жидкой) путем механического перемешивания с использованием определенных наполнителей или суспендирующих агентов.
Примером суспензии может служить песок в воде. Взвешенные частицы видны под микроскопом и со временем оседают, если их не трогать. Это отличает суспензию от коллоида , в котором частицы коллоида мельче и не оседают. [2] Коллоиды и суспензии отличаются от раствора , в котором растворенное вещество (растворенное вещество) не существует в твердом виде, а растворитель и растворенное вещество однородно смешаны.
Взвесь капель жидкости или мелких твердых частиц в газе называется аэрозолем . В атмосфере взвешенные частицы называются взвешенными и состоят из мелкой пыли и частиц сажи , морской соли , биогенных и вулканогенных сульфатов , нитратов и облачных капель.
Суспензии классифицируются на основе дисперсной фазы и дисперсионной среды , причем первая является по существу твердой, а вторая может быть твердым, жидким или газообразным.
В современной химической промышленности технология смешивания с высоким усилием сдвига используется для создания многих новых суспензий.
Суспензии нестабильны с термодинамической точки зрения, но могут быть кинетически стабильными в течение более длительного периода времени, что, в свою очередь, может определять срок хранения суспензии. Этот временной интервал необходимо измерить, чтобы предоставить потребителю точную информацию и обеспечить наилучшее качество продукции.
«Стабильность дисперсии означает способность дисперсии противостоять изменению ее свойств с течением времени». [3]
Дисперсия твердых частиц в жидкости.
Примечание . Определение основано на определении, приведенном в ссылке. [4] [5]
Методика контроля физической стабильности
[ редактировать ]Многократное рассеяние света в сочетании с вертикальным сканированием является наиболее широко используемым методом мониторинга состояния дисперсии продукта, что позволяет идентифицировать и количественно оценивать явления дестабилизации . [6] [7] [8] [9] Работает на концентрированных дисперсиях без разбавления. Когда свет проходит через образец, он обратно рассеивается частицами. Интенсивность обратного рассеяния прямо пропорциональна размеру и объемной доле дисперсной фазы. локальные изменения концентрации ( седиментация ) и глобальные изменения размера ( флокуляция , агрегация Таким образом, выявляются и контролируются ). Первостепенное значение при анализе стабильности суспензий частиц имеет значение дзета-потенциала, проявляемого взвешенными твердыми веществами. Этот параметр указывает на величину электростатического отталкивания между частицами и обычно анализируется для определения того, как использование адсорбатов и модификация pH влияют на отталкивание частиц и стабилизацию или дестабилизацию суспензии.
Ускоряющие методы прогнозирования срока годности
[ редактировать ]Кинетический процесс дестабилизации может быть довольно длительным (до нескольких месяцев или даже лет для некоторых продуктов), и разработчику рецептуры часто требуется использовать дополнительные методы ускорения, чтобы достичь разумного времени разработки дизайна нового продукта. Термические методы являются наиболее распространенными и заключаются в повышении температуры для ускорения дестабилизации (ниже критических температур фазы и деградации). Температура влияет не только на вязкость, но и на межфазное натяжение в случае неионогенных поверхностно-активных веществ или, в более общем смысле, на силы взаимодействия внутри системы. Хранение дисперсии при высоких температурах позволяет моделировать реальные условия жизни продукта (например, тюбик солнцезащитного крема в машине летом), а также ускорить процессы дестабилизации до 200 раз, в том числе вибрацию, центрифугирование иногда используют и перемешивание. Они подвергают продукт воздействию различных сил, которые выталкивают частицы/пленку. Однако некоторые эмульсии никогда не слипаются при нормальной гравитации, в то время как при искусственной гравитации они сливаются. [10] Более того, при использовании центрифугирования и вибрации было выявлено разделение различных популяций частиц. [11]
Примеры
[ редактировать ]Типичные примеры приостановок включают в себя:
- Грязь или мутная вода: частицы почвы, глины или ила взвешены в воде.
- Мука , взвешенная в воде.
- Кимчи , подвешенный на уксусе.
- Мел, взвешенный в воде.
- Песок, взвешенный в воде.
См. также
[ редактировать ]- Золь – Коллоидная суспензия очень мелких твердых частиц в сплошной жидкой среде.
- Эмульсия – смесь двух или более несмешивающихся жидкостей.
- Дзета-потенциал - Электрокинетический потенциал в коллоидных дисперсиях.
- Мутность – мутность жидкости.
- Осаждающиеся твердые вещества - процесс, при котором частицы движутся ко дну жидкости и образуют осадок.
- Пенная флотация - процесс избирательного отделения гидрофобных материалов от гидрофильных.
- Перенос отложений - перемещение твердых частиц, обычно под действием силы тяжести и уноса жидкости.
- Эффект Тиндаля – рассеяние света мельчайшими частицами в коллоидной суспензии.
- Эффект Фарриса (реология) - явление, обнаруженное в вязкости.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Химия: материя и ее изменения, 4-е изд. Брэди, Сенезе, ISBN 0-471-21517-1
- ^ Электронная энциклопедия Колумбии, 6-е изд.
- ^ «Пищевые эмульсии, принципы, практика и методы» CRC Press 2005.2- MPC Silvestre, EA Decker, McClements Food Hydrocolloids 13 (1999) 419–424.
- ^ Алан Д. Макнот, Эндрю Р. Уилкинсон, изд. (1997). Сборник химической терминологии: Рекомендации ИЮПАК (2-е изд.). Блэквелл Наука. ISBN 978-0865426849 .
- ^ Сломковский, Станислав; Алеман, Хосе В.; Гилберт, Роберт Г.; Хесс, Майкл; Хорие, Казуюки; Джонс, Ричард Г.; Кубиса, Пшемыслав; Мейзель, Ингрид; Морманн, Вернер; Пенчек, Станислав; Степто, Роберт FT (2011). «Терминология полимеров и процессов полимеризации в дисперсных системах (Рекомендации ИЮПАК 2011 г.)» (PDF) . Чистая и прикладная химия . 83 (12): 2229–2259. doi : 10.1351/PAC-REC-10-06-03 . S2CID 96812603 .
- ^ И. Роланд, Г. Пиль, Л. Делатр, Б. Эврар, Международный фармацевтический журнал 263 (2003) 85-94
- ^ К. Лемаршан, П. Куврёр, М. Беснар, Д. Костантини, Р. Греф, Pharmaceutical Research, 20-8 (2003) 1284-1292.
- ^ О. Менгуаль, Г. Менье, И. Кайр, К. Пуэх, П. Снабре, Коллоиды и поверхности A: Физико-химические и инженерные аспекты 152 (1999) 111–123
- ^ П. Брю, Л. Брюнель, Х. Бюрон, И. Кайре, Х. Дюкарр, А. Фро, О. Менгуаль, Г. Менье, А. де Сент-Мари и П. Снабр Размер и характеристика частиц Эд Т. Провдер и Дж. Текстер (2004)
- ^ JL Salager, Фармацевтические эмульсии и суспензии, Эд Франсуаза Ниллуд, Жильберте Марти-Местрес (2000)
- ^ П. Снабре, Б. Пулиньи Ленгмюр, 24 (2008) 13338-13347
