Suspensión (química)

Mezcla heterogénea de partículas sólidas dispersas en un medio

Una suspensión de harina mezclada en un vaso de agua, mostrando el efecto Tyndall.

En química , una suspensión es una mezcla heterogénea de un fluido que contiene partículas sólidas suficientemente grandes para la sedimentación . Las partículas pueden ser visibles a simple vista , por lo general deben tener un tamaño superior a un micrómetro y eventualmente se sedimentarán , aunque la mezcla solo se clasifica como suspensión cuando y mientras las partículas no se hayan sedimentado.

Propiedades

Una suspensión es una mezcla heterogénea en la que las partículas de soluto no se disuelven , sino que quedan suspendidas en la mayor parte del solvente , quedando flotando libremente en el medio. ^[1] La fase interna (sólida) se dispersa por toda la fase externa (fluido) mediante agitación mecánica , con el uso de ciertos excipientes o agentes de suspensión.

Un ejemplo de suspensión sería arena en agua. Las partículas suspendidas son visibles bajo un microscopio y se asentarán con el tiempo si no se molestan. Esto distingue una suspensión de un coloide , en el que las partículas en suspensión son más pequeñas y no sedimentan. ^{[2] Los} coloides y suspensiones son diferentes de la solución , en la que la sustancia disuelta (soluto) no existe como un sólido, y el solvente y el soluto se mezclan de manera homogénea.

Una suspensión de gotitas de líquido o partículas sólidas finas en un gas se llama aerosol . En la atmósfera , las partículas en suspensión se denominan partículas y consisten en partículas finas de polvo y hollín , sal marina , sulfatos biogénicos y vulcanogénicos , nitratos y gotitas de nubes .

Las suspensiones se clasifican sobre la base de la fase dispersa y el medio de dispersión , donde la primera es esencialmente sólida mientras que la última puede ser sólida, líquida o gaseosa.

En las industrias de procesos químicos modernos, la tecnología de mezcla de alto cizallamiento se ha utilizado para crear muchas suspensiones novedosas.

Las suspensiones son inestables desde un punto de vista termodinámico, pero pueden ser cinéticamente estables durante un período de tiempo más largo, lo que a su vez puede determinar la vida útil de una suspensión. Este lapso de tiempo debe medirse para proporcionar información precisa al consumidor y garantizar la mejor calidad del producto.

"La estabilidad de la dispersión se refiere a la capacidad de una dispersión para resistir cambios en sus propiedades a lo largo del tiempo". ^[3]

Definición IUPAC

Dispersión de partículas sólidas en un líquido.Nota : Definición basada en la de la ref. ^{[4] [5]}

Técnica de seguimiento de la estabilidad física

La dispersión de luz múltiple junto con el escaneo vertical es la técnica más utilizada para monitorear el estado de dispersión de un producto, identificando y cuantificando los fenómenos de desestabilización. ^{[6] [7] [8] [9]} Funciona en dispersiones concentradas sin dilución. Cuando la luz se envía a través de la muestra, las partículas la dispersan. La intensidad de la retrodispersión es directamente proporcional al tamaño y la fracción de volumen de la fase dispersa. Por lo tanto, los cambios locales en la concentración ( sedimentación ) y los cambios globales en el tamaño ( floculación , agregación ) se detectan y monitorean. De primordial importancia en el análisis de estabilidad en suspensiones de partículas es el valor de lapotencial zeta exhibido por sólidos suspendidos. Este parámetro indica la magnitud de la repulsión electrostática entre partículas y se analiza comúnmente para determinar cómo el uso de adsorbatos y la modificación del pH afectan la repulsión de partículas y la estabilización o desestabilización de la suspensión.

Acelerar los métodos para la predicción de la vida útil

El proceso cinético de desestabilización puede ser bastante largo (hasta varios meses o incluso años para algunos productos) y a menudo es necesario que el formulador utilice métodos de aceleración adicionales para alcanzar un tiempo de desarrollo razonable para el diseño de un nuevo producto. Los métodos térmicos son los más utilizados y consisten en aumentar la temperatura para acelerar la desestabilización (por debajo de las temperaturas críticas de fase y degradación). La temperatura afecta no solo a la viscosidad, sino también a la tensión interfacial en el caso de los tensioactivos no iónicos o, más generalmente, a las fuerzas de interacción dentro del sistema. El almacenamiento de una dispersión a altas temperaturas permite la simulación de las condiciones de la vida real de un producto (por ejemplo, un tubo de crema de protección solar en un automóvil en verano), pero también para acelerar los procesos de desestabilización hasta 200 veces, incluida la vibración,A veces se utilizan centrifugación y agitación. Someten el producto a diferentes fuerzas que empujan el drenaje de partículas / película. Sin embargo, algunas emulsiones nunca se fusionarían en gravedad normal, mientras que lo hacen en gravedad artificial. ^[10] Además, se ha destacado la segregación de diferentes poblaciones de partículas cuando se utiliza centrifugación y vibración. ^[11]

Ejemplos

Los ejemplos comunes de suspensiones incluyen:

• Fango o agua fangosa: donde las partículas de tierra, arcilla o limo están suspendidas en el agua.
• Harina suspendida en agua.
• Kimchi suspendido en vinagre.
• Tiza suspendida en agua.
• Arena suspendida en agua.

Ver también

• Sol
• Emulsión  : mezcla de dos o más líquidos que generalmente son inmiscibles
• Potencial zeta: potencial  electrocinético en dispersiones coloidales
• Turbidez  : la turbidez de un fluido causada por una gran cantidad de partículas que generalmente son invisibles a simple vista.
• Sólidos sedimentables  : proceso mediante el cual las partículas se depositan en el fondo de un líquido y forman un sedimento.
• Flotación por espuma
• Transporte de sedimentos  : el movimiento de partículas sólidas, generalmente por gravedad y arrastre de fluidos.
• Efecto Tyndall  : la dispersión de la luz por partículas en un coloide o una suspensión fina.
• Efecto Farris (reología)

Referencias

1. Química: Materia y sus cambios, 4ª Ed. por Brady, Senese, ISBN  0-471-21517-1
2. La enciclopedia electrónica de Columbia, 6ª ed.
3. "Emulsiones de alimentos, principios, prácticas y técnicas" CRC Press 2005.2- MPC Silvestre, EA Decker, McClements Food hydrocoloids 13 (1999) 419-424.
4. Alan D. MacNaught, Andrew R. Wilkinson, ed. (1997). Compendio de terminología química: Recomendaciones de la IUPAC (2ª ed.). Ciencia Blackwell. ISBN 978-0865426849.
5. Slomkowski, Stanislaw; Alemán, José V .; Gilbert, Robert G .; Hess, Michael; Horie, Kazuyuki; Jones, Richard G .; Kubisa, Przemyslaw; Meisel, Ingrid; Mormann, Werner; Penczek, Stanisław; Stepto, Robert FT (2011). "Terminología de polímeros y procesos de polimerización en sistemas dispersos (Recomendaciones IUPAC 2011)" (PDF) . Química pura y aplicada . 83 (12): 2229–2259. doi : 10.1351 / PAC-REC-10-06-03 .
6. I. Roland, G. Piel, L. Delattre, B. Evrard International Journal of Pharmaceutics 263 (2003) 85-94
7. C. Lemarchand, P. Couvreur, M. Besnard, D. Costantini, R. Gref, Investigación farmacéutica, 20-8 (2003) 1284-1292
8. O. Mengual, G. Meunier, I. Cayre, K. Puech, P. Snabre, Coloides y superficies A: Aspectos fisicoquímicos y de ingeniería 152 (1999) 111-123
9. P. Bru, L. Brunel, H. Buron, I. Cayré, X. Ducarre, A. Fraux, O. Mengual, G. Meunier, A. de Sainte Marie y P. Snabre Dimensionamiento y caracterización de partículas Ed T. Provder y J. Texter (2004)
10. JL Salager, Emulsiones y suspensiones farmacéuticas Ed Françoise Nielloud, Gilberte Marti-Mestres (2000)
11. P. Snabre, B. Pouligny Langmuir, 24 (2008) 13338-13347