Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Гетерогенная смесь твердых частиц, диспергированных в среде.
Heterogeneous mixture of solid particles dispersed in a medium
В химии суспензия — это гетерогенная смесь жидкости, содержащая твердые частицы, достаточно крупные для осаждения. Эти частицы могут быть видны невооруженным глазом, как правило, их размер превышает один микрометр, и они в конечном итоге оседают, однако смесь классифицируется как суспензия только до тех пор, пока частицы не оседают.
In chemistry, a suspension is a heterogeneous mixture of a fluid that contains solid particles sufficiently large for sedimentation. The particles may be visible to the naked eye, usually must be larger than one micrometer, and will eventually settle, although the mixture is only classified as a suspension when and while the particles have not settled out.
Свойства
Суспензия – это гетерогенная смесь, в которой твердые частицы не растворяются, а остаются взвешенными во всем объеме растворителя, свободно перемещаясь в среде. Внутренняя фаза (твердая) диспергируется во внешней фазе (жидкой) посредством механического перемешивания с использованием определенных вспомогательных веществ или суспендирующих агентов. Примером суспензии может служить песок в воде. Взвешенные частицы видны под микроскопом и со временем оседают, если их не беспокоить. Это отличает суспензию от коллоида, в котором коллоидные частицы меньше и не оседают. Коллоиды и суспензии отличаются от раствора, в котором растворенное вещество (растворитель) не существует в твердом виде, а растворитель и растворитель однородно смешаны. Суспензия жидких капель или мелких твердых частиц в газе называется аэрозолем. В атмосфере взвешенные частицы называются частицами (particulates) и состоят из мелкой пыли и сажи, морской соли, биогенных и вулканогенных сульфатов, нитратов и облачных капель. Суспензии классифицируются на основе дисперсной фазы и дисперсионной среды, причем первая по существу твердая, а вторая может быть твердой, жидкой или газообразной. В современных химических процессах широко используется технология смешивания с высоким сдвигом для создания множества новых суспензий. Суспензии термодинамически нестабильны, но могут быть кинетически стабильными в течение длительного времени, что, в свою очередь, может определять срок годности суспензии. Этот временной интервал необходимо измерять для предоставления потребителю точной информации и обеспечения наилучшего качества продукции. "Стабильность дисперсии – это способность дисперсии сопротивляться изменению своих свойств с течением времени."
A suspension is a heterogeneous mixture in which the solid particles do not dissolve, but get suspended throughout the bulk of the solvent, left floating around freely in the medium. The internal phase (solid) is dispersed throughout the external phase (fluid) through mechanical agitation, with the use of certain excipients or suspending agents. An example of a suspension would be sand in water. The suspended particles are visible under a microscope and will settle over time if left undisturbed. This distinguishes a suspension from a colloid, in which the colloid particles are smaller and do not settle. Colloids and suspensions are different from solution, in which the dissolved substance (solute) does not exist as a solid, and solvent and solute are homogeneously mixed. A suspension of liquid droplets or fine solid particles in a gas is called an aerosol. In the atmosphere, the suspended particles are called particulates and consist of fine dust and soot particles, sea salt, biogenic and volcanogenic sulfates, nitrates, and cloud droplets. Suspensions are classified on the basis of the dispersed phase and the dispersion medium, where the former is essentially solid while the latter may either be a solid, a liquid, or a gas. In modern chemical process industries, high shear mixing technology has been used to create many novel suspensions. Suspensions are unstable from a thermodynamic point of view but can be kinetically stable over a longer period of time, which in turn can determine a suspension's shelf life. This time span needs to be measured in order to provide accurate information to the consumer and ensure the best product quality. "Dispersion stability refers to the ability of a dispersion to resist change in its properties over time."
Метод контроля физической стабильности
Многократное рассеяние света в сочетании с вертикальным сканированием – наиболее распространенный метод контроля дисперсного состояния продукта, позволяющий выявлять и количественно оценивать явления дестабилизации. Он применяется к концентрированным дисперсиям без разбавления. При прохождении света через образец происходит обратное рассеяние света частицами. Интенсивность обратного рассеяния напрямую зависит от размера и объемной доли дисперсной фазы. Таким образом, обнаруживаются и контролируются локальные изменения концентрации (седиментация) и глобальные изменения размера (флокуляция, агрегация). Ключевым фактором при анализе стабильности частиц в суспензиях является значение дзета-потенциала, проявляемого взвешенными твердыми частицами. Этот параметр характеризует величину электростатического отталкивания между частицами и обычно используется для оценки влияния адсорбатов и изменения pH на отталкивание частиц и стабилизацию или дестабилизацию суспензии.
Multiple light scattering coupled with vertical scanning is the most widely used technique to monitor the dispersion state of a product, hence identifying and quantifying destabilization phenomena. It works on concentrated dispersions without dilution. When light is sent through the sample, it is back scattered by the particles. The backscattering intensity is directly proportional to the size and volume fraction of the dispersed phase. Therefore, local changes in concentration (sedimentation) and global changes in size (flocculation, aggregation) are detected and monitored. Of primary importance in the analysis of stability in particle suspensions is the value of the zeta potential exhibited by suspended solids. This parameter indicates the magnitude of interparticle electrostatic repulsion and is commonly analyzed to determine how the use of adsorbates and pH modification affect particle repulsion and suspension stabilization or destabilization.
Ускорительные методы прогнозирования срока годности
Кинетический процесс дестабилизации может быть достаточно длительным (до нескольких месяцев или даже лет для некоторых продуктов), и разработчику часто требуется использовать дополнительные методы ускорения для достижения разумных сроков разработки новых продуктов. Термические методы являются наиболее распространенными и заключаются в повышении температуры для ускорения дестабилизации (ниже критических температур фазового перехода и деградации). Температура влияет не только на вязкость, но и на межфазное натяжение в случае неионогенных поверхностно-активных веществ или, в более общем смысле, на силы взаимодействия внутри системы. Хранение дисперсии при повышенной температуре позволяет имитировать реальные условия эксплуатации продукта (например, тюбик солнцезащитного крема в автомобиле летом), а также ускорять процессы дестабилизации до 200 раз. Для этого иногда используются вибрация, центрифугирование и перемешивание, которые подвергают продукт воздействию различных сил, способствующих движению частиц и дренажу пленки. Однако некоторые эмульсии не коалесцируют при нормальной гравитации, но коалесцируют при искусственной гравитации. Кроме того, при использовании центрифугирования и вибрации отмечается сегрегация различных популяций частиц.
The kinetic process of destabilisation can be rather long (up to several months or even years for some products) and it is often required for the formulator to use further accelerating methods in order to reach reasonable development time for new product design. Thermal methods are the most commonly used and consists in increasing temperature to accelerate destabilisation (below critical temperatures of phase and degradation). Temperature affects not only the viscosity, but also interfacial tension in the case of non ionic surfactants or more generally interactions forces inside the system. Storing a dispersion at high temperatures enables simulation of real life conditions for a product (e. g. tube of sunscreen cream in a car in the summer), but also to accelerate destabilisation processes up to 200 times including vibration, centrifugation and agitation are sometimes used. They subject the product to different forces that pushes the particles / film drainage. However, some emulsions would never coalesce in normal gravity, while they do under artificial gravity. Moreover, segregation of different populations of particles have been highlighted when using centrifugation and vibration.