§ 12. Суспензии, методы их получения и свойства

Суспензии (от латинского слова suspensio – подвешивание) – это грубодисперсные микрогетерогенные системы, в которых твердые частицы (размером 10^–5–10^–3 см) взвешены в жидкой дисперсионной среде, т.е. это взвеси порошков в жидкостях. Суспензии широко распространены в природе, в сельском хозяйстве, в самых различных отраслях промышленности. К суспензиям относятся при достаточном содержании влаги почвы и грунты, глиняное тесто, используемое в керамических производствах, цементные и известковые растворы. Суспензиями являются взвеси пигментов в органических средах (масляные краски, цветные лаки, взвеси графита и угля). В пищевой промышленности суспензиями являются протертые супы, крахмал в воде, шоколад (затвердевшая суспензия, в которой дисперсионной средой будет масло-какао, а дисперсной фазой – частицы сахара, семян бобов какао, зерна крахмала и др.).

Грубодисперсные системы имеют меньшую степень дисперсности, поэтому они мутны и обладают свойствами мутных сред в отличие от золей, которые прозрачны. Мутность суспензий также обусловлена рассеиванием света частицами дисперсной фазы, но в суспензиях, в виду наличия асимметрии формы частиц, оптические свойства отличаются от опалесценции в высокодисперсных системах. Кроме того, в суспензиях с асимметричными частицами возможно структурообразование, являющееся чрезвычайно важным и интересным процессом. Суспензии отличаются от коллоидных растворов тем, что их частицы не проходят через обычные фильтры, в то время как коллоидные, как и истинные, свободно через них проходят. Частицы суспензий имеют сравнительно большой размер, их можно наблюдать под обычным микроскопом, поэтому они седиментационно неустойчивы, т.е. дисперсная фаза суспензий за очень короткое время выпадает в осадок. Частицы фазы осаждаются неравномерно вследствие полидисперсности суспензий. Суспензии слабо подвергаются броуновскому движению (в связи с этим у них нет кинетической устойчивости), совсем не диффундируют, они не проявляют осмотического давления.

Энтропийный фактор агрегативной устойчивости у суспензий отсутствует, скорость их коагуляции связана в основном со свойствами прослоек дисперсионной среды. Влияние других факторов агрегативной устойчивости в суспезиях и коллоидных растворах аналогичны.

Термин «мицелла» при рассмотрении суспензий не употребляется, так как степень дисперсности в них ниже, чем в коллоидных растворах, и не отвечает ряду требований, предъявляемых к мицелле.

Характерные процессы для суспензий

Фильтрация Кольматация Флотация Седиментация

(частицы (частицы заполняют (избирательное (осаждение

задерживаются пористые смачивание частиц)

фильтрами) материалы) частиц)

Суспензии можно получать двумя методами: конденсацией и диспергированием. В практике чаще используется метод диспергирования. Из твердого сырья (кварц, глина, краситель и др.) готовят тонко измельченный порошок, который затем взмучивают в дисперсионной среде, в которой нерастворимо взятое твердое вещество. Можно также диспергировать исходный материал непосредственно в дисперсионной среде. Чтобы суспензия была стабильной, необходимо иметь требуемую степень дисперсности частиц суспензии, добавить соответствующие ПАВ для смачивания поверхности частиц дисперсной фазы жидкой дисперсионной средой, использовать стабилизаторы (электролит, ПАВ или ВМС, проявляющие свойства защитного коллоида).

В медицине некоторые лекарства применяют в виде суспензий, так как хорошо измельченная твердая дисперсная фаза образует устойчивую суспензию, которая медленнее расслаивается, быстрее действует и лучше всасывается. Суспензии перед употреблением взбалтывают и применяют внутрь. Они используются как наружное средство и для внутримышечных инъекций (бийсохинол, бисмоверол и др.). Наружно применяются также взвеси серы в воде при часотке.