Suspenzija (kemija)

Koloidna suspenzija brašna u vodi izgleda svijetlo plavo zato što se plavo svjetlo bolje reflektira na česticama brašna nego crveno svjetlo. Ovo je poznato kao Tyndallov efekt.

U kemiji, suspenzija je heterogeni fluid koja sadrži čvrste čestice koje su prevelike za sedimentaciju. Obično moraju biti veće od 1 mikrometra. Čvrsta tvar je raspršena u tekućini sa mehaničkim utjecajem. Za razliku od koloida, suspenzija će se s vremenom sedimentirati. Primjer suspenzija bi bio pijesa u vodi. Čestice čvrste tvari su vidljive mikroskopom i sedimentirati će se s vremenom ako su ostavljene nesmetano. Koloidi i suspenzije se razlikuju od otopina u kojima otopljena tvar ne postoji kao čvrsta tvar, a otapalo i otopljena tvar su homogeno pomiješane.

Suspenzija tekućih čestica ili finih čvrstih čestica u zraku se naziva aerosol. U atmosferi se oni sastoje od finih čestica prašine i čađe, morske soli, biogenih i vulkanskih sulfata, nitrata i kapljica vode.

Suspenzije se klasificiraju na osnovi raspršene baze i medija u kojem je baza raspršena, gdje je ono prvo uobičajeno čvrsta tvar, a drugo može biti čvrsta, tekuća ili plinovita tvar.

U modernim kemijskim industrijskim postrojenjima, visoko-tehnološke miješalice se koriste za stvaranje mnogih novih suspenzija.

Suspenzije su, sa termodimačkog pogleda, nestabilne, ali ipak mogu biti kinetički stabline dugo vremena. Njihovo vrijeme sedimentacije mora biti precizno izmjereno da bi se mogla osigurati najbolja kvaliteta proizvoda. "Stabilnost suspenzije se očituje u njezinoj sposobnosti da odolijeva promjenama vlastitih svojstava tijekom vremena." - D.J. McClements.

Destabilizacijski fenomen suspenzije

Ove destabilizacije se mogu podijeliti u dva glavna procesa:

1. 'Fenomen migracije' - gdje različitost gustoća baze i raspršene tvari dovodi do razdvajanja zbog gravitacije. Sedimentacija se događa ako je raspršena tvar gušća od baze.
   
2. 'Fenomen povećanja veličine čestica' - kada se raspršene čestice spajaju i dobivaju na volumen. Ispod su tipovi ovog fenomena :

• Povratni (flokulacija)
• Nepovratni (agregacija)

Tehnika za praćenje fizičkih stabilnosti

Mnogostruko raspršenje svjetlosti zajedno sa vertikalnim skeniranjem je najraširenija tehnika za praćenje stanja suspenzije, zato što prepoznaje i kvantificira fenomen destabilizacije. Koristi se na koncentriranim suspenzijama bez razrjeđivanja. Kada svjetlo prolazi kroz suspenziju čestice čvrste tvari odbijaju svjetlost. Intezitet odbijene svjetlosti je proporcionalan količini i volumenu čvrste tvari u suspenziji. Dakle, lokalne promjene u koncentraciji ( sedimentacija ) i globalne promjene u koncentraciji ( flokulacija i agregacija ) se mogu pratiti i detektirati.

Ubrzanje metode za predviđanje trajnosti suspenzije

Kinetički proces destabilizacije može biti dosta dug ( čak i do nekoliko mjeseci ili godina za neke suspenzije ) i često su potrebni katalizatori za ubrzavanje rastavljanja suspenzije da bi se postiglo kraće potrebno vrijeme za dizajn novog proizvoda. Termalne metode su najkorištenije i funkcioniraju tako što povećaju temperaturu za ubrzavanje destabilizacije suspenzije ( ispod kritične temperature potrebne za kemijsku degradaciju ). Temperatura utječe ne samo na gustoću suspenzije nego i na površinsku napetost u slučaju ne-ionskih površina, ili općenito govoreći, na interakcije sila unutar sustava. Čuvanje suspenzije na visokim temperaturama simulira uvjete iz stvarnog života ( npr. tuba kreme za sunčanje ljeti ), ali i ubrzava proces destabilizacije do 200 puta.

Mehaničko ubrzanje uključuje vibracije, djelovanje centrifugalne sile i mućkanje. Podvrgavaju suspenziju različitim silama, koje pritišću čestice, i tako pomažu u procesu razdvajanja. Iako, neke se suspenzije nikada ne bi razdvojile pri normalnoj gravitaciji stoga se koristi umjetna gravitacija. Štoviše, podjela različitih čestica se događa samo kada koristite centrifugalnu silu i vibracije.

Svakodnevni primjeri

• Blato ili blatnjava voda
• Brašno otopljeno u vodi, kao na slici na vrhu
• Boja
• Prah krede u vodi
• Čestice prašine u zraku
• Alge u vodi
• Magla
• Tijesto za kolače