فرادرسسوسپانسیون چیست؟ | تعریف، مثال | به زبان ساده
یک لیوان آب را بردارید و مقداری شن یا ماسه در داخل آن بریزید. به طور مرتب محتویات آن را هم بزنید. در نهایت، رنگ آب تیره می‌شود اما ذرات داخل آن حل نمی‌شوند. در شیمی، یک سوسپانسیون، مخلوطی ناهمگن، شامل ذرات جامد است و این ذرات به دلیل اندازه بزرگ خود، امکان ته‌نشینی دارند. ذرات سوسپانسیون با چشم قابل رویت هستند و اندازه‌ای بزرگتر از یک میکرومتر دارند. این ذرات در نهایت ته‌نشین خواهند شد اما یک مخلوط را زمانی سوسپانسیون می‌نامند که اجزای آن، ته‌نشین نشده باشند. به عبارت دیگر، «سوسپانسیون» (Suspension) به مخلوطی ناهمگن اطلاق می‌شود که اجزای حل‌شونده در آن نامحلول و معلق باشند.
به طور معمول، فاز داخلی (جامد) را به کمک ابزاری همانند یک همزن در داخل فاز خارجی (مایع) پخش می‌کنند. از نمونه‌های سوسپانسیون می‌توان به مخلوط ماسه در آب اشاره کرد. اجزای معلق در مخلوط را می‌توان به راحتی مشاهده کرد و اگر به ذرات آن زمان بدهیم، پس از مدتی ته‌نشین خواهند شد. همین امر موجب تقاوت سوسپانسیون و کلوئید می‌شود چراکه ذرات کلوئید کوچکتر هستند و با گذشت زمان رسوب نمی‌کنند.
تعریف سوسپانسیون
همانطور که در ابتدای بحث نیز به آن اشاره شد، سوسپانسیون، به مخلوطی ناهمگن می‌گویند که ذراتی جامد داشته باشد و این ذرات با اندازه بزرگ خود، ته‌نشین نشده باشند.
لازم به ذکر است که کلوئید و سوسپانسیون هردو با محلول‌ها تفاوت دارند زیرا در محلول‌ها، ذرات حل‌شونده به صورت جامد نیستند و حلال و حل‌شونده به طور همگن در محلول حضور دارند.
پایداری سوسپانسیون‌ها
در فرآیندهای جدید شیمی، از «مخلوط‌کننده‌های برش بالا» (High Shear Mixer) برای تولید سوسپانسیون‌های خاص استفاده می‌کنند. سوسپانسیون‌ها به لحاظ ترمودینامیکی ناپایدارند اما از نظر سینتیکی برای مدت زمان زیادی پایدار باقی می‌مانند که همین امر، اساس تعیین ماندگاری یک سوسپانسیون است. به همین منظور «پایداری پخش‌شوندگی» (Dispersion Stability) را مقاومت پخش‌شوندگی در مقابل تغییر خواص سوسپانسیون در طول زمان ذکر می‌کنند.
نمونه‌هایی از سوسپانسیون
یکی از راه‌هایی که می‌توان از طریق آن، سوسپانسیون‌ها را شناسایی کرد، ته‌نشینی و جدا شدن ذرات از یکدیگر است. توجه داشته باشید که علاوه بر فاز جامد، فاز مایع هم می‌تواند به عنوان پخش‌شونده در سوسپانسیون حضور داشته باشد. به همین منظور، نمونه‌های مختلفی از سوسپانسیون‌ها در زیر آورده شده‌اند:
- جیوه و روغن: جیوه، عنصری فلزی است که در دما و فشار استاندارد به حالت مایع قرار دارد. به دلیل مایع بودن، می‌توان آن را برای تشکیل یک سوسپانسیون به داخل روغن ریخت و با یکدیگر مخلوط کرد. زمانی که مخلوط حاصل را تکان دهیم، اجزای جیوه در داخل روغن پخش می‌شوند اما هیچگاه در آن حل نخواهند شد. اگر به این سوسپانسیون زمان بدهیم، بعد از مدتی، این دو ماده به طور کامل از یکدیگر جدا خواهند شد.
- شیر منیزیم: شیر منیزیم یا همان شربت معده، یک ضد اسید است که از آن در مشکلات گوارشی استفاده می‌شود.
- مخلوط آب و خاکشیر
- ماسه در آب
- دوغ
- شیرکاکائو
تفاوت بین کلوئید، محلول و سوسپانسیون
تشابهات زیادی بین کلوئید، محلول و سوسپانسیون وجود دارد.
جدول زیر خواص مختلف بین این مواد را نشان می‌دهد:
| محلول | کلوئید | سوسپانسیون |
| همگن | ناهمگن | ناهمگن |
| اندازه ذرات بین 0/01 تا 1 نانومتر شامل اتم، یون یا مولکول | اندازه ذرات بین 1 تا 1000 نانومتر شامل مولکول‌های بزرگ | اندازه ذرات بزرگتر از 1000 نانومتر |
| ذرات با گذشت زمان ته‌نشین نمی‌شوند. | ذرات با گذشت زمان ته‌نشین نمی‌شوند. | ذرات با گذشت زمان ته‌نشین می‌شوند. |
| ذرات را نمی‌توان به کمک فیلتراسیون از یکدیگر جدا کرد. | ذرات را نمی‌توان با فیلتراسیون جدا کرد. | ذرات با فیلتراسیون از یکدیگر جدا می‌شوند. |
| پراکندگی نور ندارد. | پراکندگی نوری دارد. (اثر تیندال) | مات یا دارای پراکندگی نور |
آیا شیر سوسپانسیون است؟
شیر یک کلوئید است. در منابع و متون مختلف دسته‌بندی‌های مختلفی برای آن دیده می‌شود اما با توجه به خواصی که یک کلوئید دارد، شیر را در دسته کلوئیدها قرار می‌دهند.
روش‌های رصد پایداری فیزیکی
«پراکندگی نور» (Light Scattering) همراه با اسکن عمودی از تکنیک‌هایی است که به طور گسترده برای رصد حالت پخش‌شوندگی در یک محصول استفاده می‌شود. این روش بیشتر در سوسپانسیون‌های غلیظ کاربرد دارد. زمانی که نور به یک نمونه تابیده شود، توسط ذرات سوسپانسیون پراکده خواهند شد، شدت این پراکندگی به طور مستقیم به اندازه و کسر حجمی فاز پخش‌شونده بستگی دارد. در نتیجه، «لختگی» (Flocculation) و «رسوب» (Sedimentation) و هرگونه تجمع ذرات را می‌توان رصد کرد.
یکی از عوامل مهم در آنالیز پایداری ذرات در سوسپانسیون‌ها، مقدار «پتانسیل زتا» (Zeta Potential) است که ذرات سوسپانسیون از خود نشان می‌دهند. این پارامتر، مقدار دافعه الکترواستاتیک بین‌ذره‌ای را نشان می‌دهد و به طور معمول در بررسی جاذب‌های سطحی و تنظیم pH کاربرد دارد چراکه این عوامل بر میزان دافعه ذرات و پایداری یا ناپایداری سوسپانسیون‌ها تاثیرگذارند.
داروهای سوسپانسیون
داروهای سوسپانسیونی، داروهایی مایع به همراه ذرات جامدی از مواد دارویی هستند. مواد دارویی به طور کامل در حلال، حل نمی‌شوند و تشکیل سوسپانسیون می‌دهند. زمانی که از یک داروی سوسپانسیون استفاده می‌کنید، باید قبل از مصرف، آن را به خوبی تکان دهید تا اینکه مقدار مناسبی از دارو به بدن شما برسد. در غیر اینصورت، دارویی که به شما می‌رسد در ابتدای مصرف، بسیار کم و در انتها زیاد خواهد بود.
سوسپانسیون تزریقی
برخی داروها را به صورت سوسپانسیون به بدن تزریق می‌کنند که انسولین نمونه‌ای از آن‌ها است. با این وجود، بسیاری از داروها همچون شربت معده، آزیترومایسین و آموکسیسیلین بدون تزریق به مصرف می‌رسند.
روش‌هایی برای پیش‌بینی ماندگاری محصولات
فرآیند سینتیکی ناپایداری سوسپانسیون می‌تواند طولانی باشد و چندین ماه به طول بیانجامد. در نتیجه به روش‌هایی نیاز است تا از طریق آن بتوان ماندگاری سوسپانسیون‌های تولیدی را بررسی کرد. به همین منظور از روش‌های حرارتی برای افزایش سرعت ناپایداری سوسپانسیون‌ها استفاده می‌کنند. لازم به ذکر است که دما نه تنها بر ویسکوزیته تاثیرگذار است بلکه بر کشش سطحی در سورفکتانت‌های غیر یونی و همچنین به طور کلی بر نیروهای داخلی یک سیستم، تاثیر خواهد داشت.
نگهداری یک سوسپانسیون در دمای بالا موجب شبیه‌سازی شرایط واقعی برای آن محصول می‌شود. در این خصوص می‌توانید یک کرم ضد آفتاب را در پشت شیشه خودرو و در تابستان تصور کنید. همچنین از روش‌های مختلف لرزشی و سانتریفیوژی برای پیش‌بینی تاریخ انقضای یک محصول و ته‌نشت ذرات سوسپانسیون آن استفاده می‌کنند.
اگر این مطلب برای شما مفید بوده است، آموزش‌های زیر نیز به شما پیشنهاد می‌شوند:
- مجموعه آموزش‌های دروس شیمی
- مجموعه آموزش‌های مهندسی شیمی
- آموزش محلول‌سازی در آزمایشگاه
- تغییر فیزیکی — به زبان ساده
- حجم مولی — به زبان ساده
^^
عالی بود عالی
خیلی خوب بود
ای کاش یکم خلاصه تر میگفتین