ZAWIESINY CHEMICZNE: CHARAKTERYSTYKA, SKŁAD, PRZYKŁADY - CHEMIA - 2026

Do zawiesiny chemiczne stanowią heterogeniczne mieszaniny substancji rozpuszczonych, które jest nie rozpuszcza się w roztworze. Zawiesiny są roztworami niestabilnymi, ponieważ substancja rozpuszczona ma tę właściwość, że osadza się w czasie.

Ale co to właściwie jest zawieszenie? Jest to heterogeniczny układ dwufazowy, w którym substancja rozpuszczona tworzy fazę stałą zdyspergowaną w ciekłym ośrodku lub fazie dyspergatora. Ta faza dyspergująca może być nawet gazem lub mieszaniną gazów, w której cząstki stałe pozostają zawieszone.

Źródło: Pexels

Substancja rozpuszczona w zawiesinach zawiera cząstki stałe większe niż te znalezione w prawdziwym roztworze i koloidach; dlatego znajduje się na skrajnym końcu największej wielkości cząstek dla tych substancji (prawdziwe rozwiązanie

Przybliżona wielkość rozproszonych cząstek w zawiesinach jest większa niż dziesięć tysięcy angstremów. Angstrem, Å, to jednostka długości równa jednej dziesięciomiliardowej części metra. Można również powiedzieć, że angstrem A jest równy jednej dziesięciotysięcznej części mikrona (1 A = 0,0001 µm).

Tworzenie zawiesiny zależy zatem od wielkości cząstek substancji rozpuszczonej, właściwości jej rozpuszczalności i właściwości jej mieszalności.

Substancja rozpuszczona w emulsjach ma zerową mieszalność, to znaczy substancja rozpuszczona nie ma zdolności rozpuszczania. Ale z dodatkiem środka emulgującego (lub emulgatora) można stabilizować emulsję; Tak jest na przykład w przypadku majonezu, w którym białko jaja działa jak emulgator.

W przemyśle farmakologicznym istnieje wiele różnych zawiesin, w których stała i nierozpuszczalna substancja rozpuszczona jest aktywnym składnikiem leku. Cząstki te są rozpraszane w ośrodku, a za pomocą zaróbek substancję rozpuszczoną można utrzymywać w zawiesinie w mieszaninie.

Przykłady najprostszych zawiesin obejmują zawiesinę utworzoną przez mieszaninę piasku z wodą; pył zawieszony w powietrzu, który grawitacyjnie osadza się na powierzchniach; wśród wielu innych filtrów przeciwsłonecznych.

Charakterystyka zawieszenia

Istnieje wiele cech, które pozwalają zdefiniować zawiesinę i wyraźnie odróżnić ją od prawdziwych roztworów i koloidów:

Fizyczny

-Jest to układ niejednorodny, składający się z dwóch faz: stałej wewnętrznej i zewnętrznej utworzonej przez fazę płynną lub dyspergującą.

- Faza stała zawiera substancję rozpuszczoną, która nie rozpuszcza się w cieczy dyspergującej, a zatem pozostaje swobodnie unosząca się lub zawieszona. Oznacza to, że substancja rozpuszczona jest z fizycznego i chemicznego punktu widzenia oddzielona od fazy ciekłej.

- Cząsteczki tworzące substancję rozpuszczoną są na ogół stałe, duże i widoczne gołym okiem.

-Rozmiar cząstek substancji rozpuszczonej w zawiesinach jest bliski lub większy niż 1 mikron (1 µm).

- Ze względu na swój rozmiar, wagę i upływ czasu substancja rozpuszczona ma tendencję do osadzania się.

-Zawiesiny charakteryzują się tym, że łatwo je ponownie zawieszać, a po mechanicznym mieszaniu szybko homogenizują.

- W celu utrzymania stabilności zawiesin, na ogół przemysł farmaceutyczny dodaje środki powierzchniowo czynne, stabilizatory lub środki zagęszczające.

-Zawiesiny mają mętny wygląd, nie są przezroczyste ani przezroczyste; podobnie jak rozwiązania jednorodne.

-Składniki niejednorodnych mieszanin, takich jak zawiesiny, można rozdzielić stosując metody fizyczne, takie jak filtracja.

Czas sedymentacji

Być może jednym z pierwszych pytań, jakie należy sobie zadać, czy substancja jest zawiesiną, czy koloidem, jest czas sedymentacji substancji rozpuszczonej. W prawdziwych roztworach substancja rozpuszczona nigdy nie zlepi się razem, tworząc osad (zakładając, że rozpuszczalnik nie wyparuje).

Na przykład, jeśli cukier zostanie rozpuszczony w wodzie, a nienasycony roztwór zostanie zakryty, aby zapobiec wyciekowi rozpuszczalnika, na dnie pojemnika nie utworzą się żadne kryształki cukru. To samo dotyczy kolorowych roztworów różnych wskaźników lub soli (takich jak CuSO ₄ ∙ 5H ₂ O).

Jednak w zawiesinach substancje rozpuszczone ostatecznie zbrylają się w określonym czasie iw wyniku wzrostu ich interakcji osiadają na dnie. Dlatego istnieją przez bardzo krótki okres czasu.

Inny przykład można znaleźć w reakcjach redoks, w których bierze udział KMnO ₄ o intensywnym fioletowym kolorze. Redukując lub pozyskując elektrony, utleniając interesujące związki chemiczne, tworzy się brązowy osad MnO ₂ , który pozostaje zawieszony w medium reakcyjnym; bardzo małe brązowe ziarna.

Po pewnym czasie (minuty, godziny, dni) zawiesina MnO ₂ w cieczy ostatecznie osiada na dnie jak „brązowy dywan”.

Stabilność

Stabilność zawiesin wiąże się z odpornością na zmianę ich właściwości w czasie. Stabilność tę uzyskuje się, kontrolując kilka czynników, w tym:

-Zawiesiny muszą dać się łatwo ponownie przeprowadzić w stan zawiesiny przez mechaniczne mieszanie.

- Kontrola lepkości dyspersji, co zmniejsza sedymentację substancji rozpuszczonej; dlatego lepkość musi być wysoka.

- Im mniejszy rozmiar cząstek fazy stałej, tym większa stabilność zawiesin.

-Przydatne jest wprowadzenie do zawiesin substancji, takich jak środki powierzchniowo czynne, emulgatory lub środki zapobiegające zamarzaniu. Odbywa się to w celu zmniejszenia agregacji lub flokulacji cząstek fazy wewnętrznej lub cząstek stałych.

- Podczas przygotowywania, dystrybucji, przechowywania i stosowania zawiesin należy utrzymywać stałą kontrolę temperatury. Aby zapewnić ich stabilność, ważne jest, aby nie narażać ich na nagłe zmiany temperatury.

Kompozycja

Jako układ dwufazowy zawiesiny składają się z dwóch składników: fazy rozpuszczonej lub zdyspergowanej oraz fazy dyspergującej.

Faza rozproszona

Faza rozpuszczona lub zdyspergowana składa się z cząstek stałych w mieszaninie zawiesinowej. Nie rozpuszcza się, ponieważ jest liofobowy; to znaczy, brzydzi się rozpuszczalnikiem ze względu na różnice w biegunowości. Im bardziej liofobowa substancja rozpuszczona, tym krótszy jest jej czas sedymentacji i żywotność zawiesiny.

Ponadto, gdy cząstki substancji rozpuszczonej nie znoszą rozpuszczalnika, tym większa jest ich tendencja do zlepiania się razem, tworząc większe agregaty; wystarczy, aby ich rozmiary nie były już rzędu mikronów, jak wspomniano powyżej. A potem grawitacja robi resztę: ciągnie ich na dno.

W tym leży stabilność zawieszenia. Jeśli agregaty znajdują się w lepkim ośrodku, wówczas ich wzajemne oddziaływanie będzie trudniejsze.

Faza dyspergowania

Dyspergator zawiesin lub fazy zewnętrznej ma na ogół charakter ciekły, jednak może być gazowy. Składniki zawiesin można oddzielić za pomocą procesów fizycznych, takich jak filtracja, odparowanie, dekantacja lub wirowanie.

Faza dyspergatora charakteryzuje się tym, że jest molekularnie mniejsza i dynamiczna; jednakże, zwiększając swoją lepkość, zapobiega tendencji zawieszonej substancji rozpuszczonej do agregowania i osadzania się.

Środki powierzchniowo czynne

Zawiesiny mogą zawierać środki powierzchniowo czynne lub inne środki dyspergujące, aby zapobiec osadzaniu się cząstek fazy stałej. Podobnie, do zawiesiny można dodać substancje stabilizujące, które zwiększają rozpuszczalność i zapobiegają degradacji cząstek.

Gdyby konkretny gaz, który spełniałby tę funkcję, mógł zostać hipotetycznie dodany do zakurzonego pomieszczenia, cały pył zostałby usunięty z obiektów po ponownym zawieszeniu; a zatem wystarczyłoby dmuchnąć świeżym powietrzem, aby usunąć cały kurz.

Różnice między zawiesiną, koloidami i prawdziwymi roztworami

Aby lepiej poznać ich skład, należy zwrócić uwagę na pewne różnice między zawiesinami, koloidami i prawdziwymi roztworami.

-Koloidy i rzeczywiste roztwory są jednorodnymi mieszaninami, a zatem mają jedną fazę (widoczną); podczas gdy zawiesiny są niejednorodnymi mieszaninami.

-Kolejna różnica między nimi polega na wielkości cząstek. W prawdziwym roztworze wielkość cząstek waha się od 1 do 10 Å i rozpuszczają się w rozpuszczalniku.

- W prawdziwych rozwiązaniach substancja rozpuszczona nie pozostaje w stanie stałym, rozpuszcza się tworząc jedną fazę. Koloidy są pośrednim rodzajem mieszaniny między prawdziwymi roztworami i zawiesinami.

-Koloid to jednorodna mieszanina utworzona przez substancje rozpuszczone, których cząstki mają rozmiar w zakresie od 10 do 10 000 Å. Zarówno w koloidach, jak i zawiesinach substancja rozpuszczona pozostaje stała i nie rozpuszcza się.

- Substancja rozpuszczona koloidu pozostaje zawieszona w fazie rozpraszania, nie ma tendencji do sedymentacji i nie jest widoczna gołym okiem. Mleko jest jednym z wielu przykładów roztworu koloidalnego. W zawiesinie substancja rozpuszczona ma tendencję do osiadania i jest widoczna gołym okiem lub pod mikroskopem świetlnym.

Rodzaje

Istnieją różne typy zawiesin, które można sklasyfikować według ośrodka dyspersyjnego lub fazy, zdolności sedymentacji; oraz w kwestiach farmakologicznych, w zależności od drogi podania.

-Zgodnie z medium dyspersyjnym

Media dyspersyjne w zawiesinach są na ogół ciekłe, jednak istnieją również media gazowe.

Zawieszenia mechaniczne

Są to najpowszechniejsze zawiesiny, utworzone przez fazy stałe-ciecz, już opisane; jak piasek w misce z wodą. Istnieją jednak zawiesiny, takie jak opisane poniżej aerozole.

Spraye w aerozolu

Jest to rodzaj zawiesiny składającej się z drobnych cząstek stałych i kropelek cieczy zawieszonych w gazie. Przykład takiej zawiesiny znajduje się w atmosferze i jej warstwach pyłu i lodu.

-Zależnie od zdolności sedymentacji

Istnieją zawiesiny, które ze względu na ich zdolność sedymentacyjną można podzielić na zawiesiny deflokulowane i zawiesiny sflokulowane.

Deflokulowany

W tego typu zawiesinie siła odpychania między cząstkami jest ważna i są one utrzymywane oddzielnie, bez flokulacji. W początkowej fazie tworzenia zawiesiny nie tworzą się agregaty.

Szybkość sedymentacji substancji rozpuszczonej jest powolna i trudno jest ponownie zawiesić osad po jego utworzeniu. Innymi słowy, nawet jeśli zostały poruszone, cząsteczki nie zawieszą się ponownie; Dzieje się tak zwłaszcza w przypadku galaretowatych ciał stałych, takich jak Fe (OH) ₃ .

Flokulowane

Są to zawiesiny, w których występuje niewielka odpychalność między cząstkami substancji rozpuszczonej i mają tendencję do tworzenia kłaczków. Szybkość sedymentacji fazy stałej jest duża, a utworzony osad łatwo ulega ponownej dyspersji.

- W zależności od drogi podania zawiesiny

Istnieją zawiesiny doustne, które są łatwe do podawania i ogólnie mają mleczny wygląd. Istnieją również zawiesiny do stosowania miejscowego, prezentowane jako kremy, maści, emolienty, środki ochronne, które nakłada się na skórę lub błony śluzowe.

Istnieją zawiesiny, które można podawać w zastrzykach oraz w aerozolu, np. Salbutamol, który jest lekiem rozszerzającym oskrzela.

Przykłady

Źródło: Pixabay

Istnieje wiele przykładów zawiesin występujących w naturze, w produktach i żywności oraz w przemyśle farmaceutycznym.

W naturze

Atmosfera jest przykładem zawiesiny w postaci aerozolu, ponieważ zawiera wiele zawieszonych cząstek stałych. Atmosfera zawiera między innymi sadzę, drobne cząsteczki pyłu, siarczany, azotany oraz inne związki rozrzucone z kroplami wody z chmur.

Innym przykładem zawiesiny występującej w naturze jest błoto lub muł, które są mieszaniną wody i piasku. Mętne rzeki, gdy woda zawiera pewną ilość osadów, tworzą zawiesinę.

W kuchni

Mieszanki sporządzone w kuchni poprzez połączenie mąki z wodą tworzą emulsję: po spoczynku mąka ma tendencję do osadzania się. Jogurty owocowe to przykłady produktów spożywczych w postaci zawiesin. Przykładami zawiesin są soki owocowe, które nie zostały odcedzone.

Podobnie wiórki czekoladowe w szklance chichy stanowią raczej niejednorodną i niestabilną zawiesinę. Pozostawiając chichę w spokoju, prędzej czy później na dnie szklanki utworzy się warstwa czekolady.

W przemyśle farmaceutycznym

Znane są zawiesiny stosowane do zwalczania infekcji pasożytniczych, takie jak mebendazol. Istnieją również środki ściągające jelitowe zawierające sole magnezu i glinu zmieszane z pektyną i kaolinem.

Te zawiesiny farmakologiczne mogą mieć różne drogi podawania: miejscowe, doustne lub do wstrzyknięć. Będą miały różne zastosowania, to znaczy będą służyć do leczenia różnych chorób.

Istnieją między innymi zawieszenia okulistyczne i uszu. Zaleca się wymieszanie zawiesiny na długo przed spożyciem, aby zagwarantować dawkę przepisaną przez lekarza.

Szklanka piasku a szklanka gwiazd

Niektóre zwroty poetyckie mówią: białe gwiazdy zawieszone na niebie.

Chociaż porównanie szklanki wody z zawieszonym piaskiem i „kosmicznego szkła” gwiazd jest całkowicie nieproporcjonalne (i daleko idące), interesujące jest rozważenie przez chwilę Wszechświata jako ogromnej zawiesiny gwiazd (i niezliczonych innych ciał). niebiański).

Jeśli tak, to nie oddalaliby się od siebie; raczej, wręcz przeciwnie, zgrupowałyby się razem, tworząc warstwę gwiazd na dnie wspomnianego kosmicznego naczynia.

Bibliografia

1. Soult A. (04 października 2017). Koloidy i zawiesiny. Chemistry LibreTexts. . Odzyskane z: chem.libretexts.org
2. Conroy D. (19 lipca 2017). 30 przykładów zawiesin chemicznych. Lifeperson. Odzyskany z: lifepersona.com
3. Reid D. (4 lutego 2018). Co to jest zawieszenie w nauce? - Definicja, typy i przykłady. Badanie. Odzyskany z: study.com
4. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (03 grudnia 2018). 4 Przykłady zawieszeń. Odzyskany z: thinkco.com
5. Wikipedia. (2018). Zawieszenie (chemia). Odzyskane z: en.wikipedia.org
6. TutorVista. (2018). Przykłady zawieszeń. Odzyskany z: chemistry.tutorvista.com
7. Quimicas.net (2018). Przykłady zawieszeń. Odzyskany z:
   quimicas.net