Suspensio (kemia): määritelmä, ominaisuudet ja esimerkit

Tutustu suspensioon: kemian määritelmä, ominaisuudet ja käytännön esimerkit (hiekka vedessä, emulsiot, aerosol). Selkeä opas suspensiosta ja erotuksista.

Kemiassa suspensio on kahden tai useamman komponentin seos, jossa nesteeseen on sekoittunut hyvin pieniä kiinteitä aineita, jotka eivät liukene. Tällaisessa järjestelmässä kiinteät hiukkaset voivat ajan mittaan erottua ja joko laskeutua pohjalle tai nousta pinnalle riippuen hiukkasten tiheydestä suhteessa jatkuvaan faasiin. Esimerkkejä tavallisista suspensioista ovat Hiekka vedessä ja jauhot vedessä. Suspension erottuminen voi tapahtua nopeasti tai se voi pysyä pitkään suspendoituneena riippuen hiukkasten koosta, muista ominaisuuksista ja ympäristöolosuhteista.

Ominaisuudet

• Hiukkaskoko: Suspensioiden kiinteiden hiukkasten koko on yleensä selvästi suurempi kuin kolloideilla (tyypillisesti yli ~1 μm), minkä vuoksi ne havaitaan helposti paljaalla silmällä tai mikroskoopilla.
• Samentuma ja valonsironta: Suspensiot ovat usein samentuneita ja ne voivat sirottaa valoa voimakkaasti; tämä erottaa ne usein laimeista liuoksista.
• Stabiliteetti: Suurten hiukkasten Brownin liike ei yleensä riitä pitämään niitä pitkään suspendoituneina, joten ne laskeutuvat ajan myötä. Erottumisnopeuteen vaikuttavat mm. hiukkasen koko, tiheys, nesteen viskositeetti ja gravitaatio. Stokesin laki kuvaa karkeasti sedimentaation nopeutta laminaarisessa virtausalueessa.
• Helppo erotettavuus: Koska hiukkaset ovat suhteellisen suuria, suspensiot voidaan usein erottaa mekaanisesti (suodatus, dekantointi, sentrifugointi).

Erot kolloidien ja liuosten välillä

• Liuos: Aineet ovat molekyylitasolla homogeenisesti jakautuneet; ei havaittavia partikkeleita eikä sakan muodostumista.
• Kolloidi: Hiukkaskoko on väliltä muutamasta nanometristä ~1 μm:iin; kolloidit voivat olla pitkään stabiileja ja usein näyttävät Tyndall-ilmiön (valon sironta), mutta eivät yleensä laskeudu nopeasti.
• Suspensio: Hiukkaset ovat suuria suhteessa kolloideihin, näkyviä ja helposti erottuvia; ne yleensä laskeutuvat ajan mittaan.

Erottamismenetelmät

• Suodatus: Mekaaninen separointi karkeammille hiukkasille sopivilla suodattimilla.
• Dekantointi: Nesteen kaataminen pois asettuneen sakkauman päältä.
• Sentrifugointi: Nopea ja tehokas tapa erottaa pieniä mutta vielä sedimentoituvia hiukkasia.
• Koagulaatio ja flokkulaatio: Kemialliset käsittelyt, joissa hiukkaset aggregoituvat suuremmiksi kappaleiksi, jotka on helpompi poistaa.

Stabilointi ja destabilisointi

Suspensioiden stabiilisuus voidaan vaikuttaa useilla tavoilla. Stabilointi voi tapahtua esimerkiksi lisäämällä pinta-aktiivisia aineita, polymeerejä tai muuttamalla pH:ta, jolloin hiukkasten väliset voimat estävät niiden agglominaation ja laskeutumisen. Toisaalta tarkoituksellista destabilisointia käytetään esimerkiksi jätevedenpuhdistuksessa, jossa koagulantit ja flokkulantit saavat hiukkaset kasaantumaan ja helposti poistettaviksi.

Sovellukset ja käytännön esimerkit

• Tavallinen jokapäiväinen esimerkki: Hiekka vedessä.
• Elintarvikkeissa: monet kastikkeet ja jauhepohjaiset seokset muodostavat suspensioita.
• Teollisuus: maalit, metallioksidien liuokset ja monet prosessivesien sakat ovat suspensioita.
• Farmasia: lääkemuodot, joissa kiinteä lääke ainetta on dispergoitu nesteeseen; tällöin stabiilisuus on tärkeä ominaisuus.
• Ympäristö: sedimentaation ja flocculaation hallinta on olennainen osa vedenkäsittelyä.

Yhteys emulsiin ja aerosoliin

Kun yksi neste on suspendoitunut toiseen nesteeseen, kyseessä on emulsio. Esimerkiksi Maito on emulsio, jossa rasvapalloset ovat dispergoituneena vesipohjaan. Jos neste on suspendoitunut kaasuun, muodostuu aerosoli — esimerkiksi Sumu on aerosoli, jossa vesipisarat ovat hajautuneina ilmassa.

Hae kirjaimella