Suspensie (chimie): definiție, exemple și tipuri

În chimie, o suspensie este un amestec eterogen în care particule solide foarte mici sunt dispersate într-un lichid, dar nu se dizolvă în acesta. Dacă sunt lăsate nemișcate, particulele solide tind să se separe de lichid prin sedimentare (cad la fund) sau, dacă sunt mai ușoare decât lichidul, pot flota la suprafață. Exemple simple sunt nisipul în apă și făina în apă, dar suspensiile includ și produse cotidiene și industriale mult mai complexe.

Caracteristici principale

• Sunt amestecuri eterogene — componentele pot fi distinse la scară microscopică.
• Particulele nu sunt dizolvate; ele rămân sub formă solidă suspendată în lichid.
• Stabilitatea variază: unele suspensii se separă rapid, altele rămân suspendate perioade lungi.
• Sunt frecvent opace sau turbioase, deoarece particulele disperse scatter-ează lumina.

Tipuri și clasificare

• După dimensiunea particulelor:
  • Suspensii grosiere: particule vizibile sau >1 μm; se sedimentează relativ rapid.
  • Coloizi (suspensii coloidale): particule între ~1 nm și 1 μm; pot rămâne suspendate mult timp prin mișcarea browniană.
• După comportament:
  • Suspensii stabile (stabilizate prin agenți tensioactivi, agenți de îngroșare sau prin sarcini electrice).
  • Suspensii instabile (tind să floculeze și să se sedimenteze).

Diferența față de alte disperșii

• Soluție: solutul este dizolvat molecular (omogenă la scară moleculară).
• Coloid: particule foarte mici, proprietăți intermediare între soluții și suspensii (efectul Tyndall).
• Dacă un lichid este suspendat într-un alt lichid, acesta se numește emulsie (de ex. laptele); dacă un lichid este dispersat într-un gaz, obținem un aerosol (de ex. ceața).

Factori care influențează stabilitatea

• Dimensiunea și forma particulelor — particulele mai mici se sedimentează mai lent.
• Densitatea particulelor și a mediului — diferența de densitate determină forța de sedimentare.
• Vâscozitatea lichidului — vâscozitatea mare încetinește mișcarea particulelor.
• Mișcarea browniană — importantă pentru particulele foarte mici (coloide).
• Încărcarea electrică a particulelor (potențial zeta) — sarcinile similare pot stabiliza prin respingere electrostatică; adăugarea de electroliți poate neutraliza sarcinile și provoca floculare.
• Prezența agenților tensioactivi, polimerilor sau agenților îngroșători care pot stabiliza (sau destabiliza) suspensia.

Metode de separare

Suspensiile pot fi separate prin diferite tehnici, în funcție de mărimea particulelor și de volumul de lichid:

• Decantare — lăsarea la nesfârșit pentru ca particulele să se depună, apoi turnarea lichidului clar.
• Filtrare — potrivită pentru particule mai mari; se folosește filtru de hârtie, tifon, sau filtre industriale.
• Centrafugare — aplică accelerații mari pentru a separa particulele mici care altfel ar rămâne în suspensie.
• Sedimentare asistată — adăugarea de floculanți pentru a forma aglomerări mai mari care se sedimentează mai ușor.
• Ultrafiltrare sau microfiltrare pentru separarea particulelor fine.

Exemple și aplicații

• Produse farmaceutice: suspensii orale (siropuri cu particule active), vaccinuri sau suspensii injectabile.
• Industria alimentară: sosuri, supe, berea nepasteurizată, băuturile cu pulpă.
• Vopsele și cerneală: pigmenții sunt particule solide într-un liant lichid.
• Tratarea apelor uzate: nămoluri și procese de floculare/decantare.
• Construcții: suspensii de ciment sau nămoluri de foraj.

Măsurare și caracterizare

Pentru a studia suspensiile se folosesc diverse metode:

• Distribuția dimensiunii particulelor (sieve, laser diffraction, DLS pentru coloizi).
• Turbidimetrie și nefelometrie — măsurarea cât de multă lumină este scattering-ată de particule.
• Determinarea potențialului zeta pentru estimarea stabilității electrostatice.
• Analize de sedimentare și teste de stabilitate pe termen lung.

Sănătate, siguranță și mediu

Unele suspensii pot pune probleme de sănătate sau mediu (de ex. nanoparticule toxice, nămoluri contaminate). Manipularea și eliminarea corectă, precum și controlul emisiilor (aerosoli sau scurgeri) sunt importante în aplicațiile industrielle și medicale.

În concluzie, o suspensie este un amestec eterogen cu numeroase aplicații practice. Stabilitatea și comportamentul său depind de dimensiunea particulelor, de proprietățile lichidului și de prezența aditivilor sau a condițiilor fizico-chimice.

Căutare după litera