Suspension (Chemie)
Eine Suspension (lat.: suspendere „aufhängen“; in der Schwebe lassen) ist ein heterogenes Stoffgemisch aus einer Flüssigkeit und darin fein verteilten Festkörpern, die in der Flüssigkeit mit geeigneten Aggregaten (Rührer, Dissolver, Flüssigkeitsstrahlen, Nassmühle) sowie meist mit Hilfe zusätzlicher Dispergiermittel aufgeschlämmt und in der Schwebe gehalten werden. Eine Suspension ist eine grobdisperse Dispersion und tendiert zur Sedimentation und Phasentrennung.
Suspensionen in Wasser bezeichnet man in der Materialwissenschaft oder bei natürlichen Vorkommen auch als Aufschlämmung oder (aus dem Englischen) Slurry. Sie werden unterteilt in „grobe“ Suspensionen (Teilchengröße 0,1 bis 1 mm, z. B. Kreideschlamm) und „feine“ Suspensionen (Teilchengröße 1 bis 100 µm, z. B. Kalkmilch). Noch feiner dispergierte Teilchen (kleiner als 1 µm) sind Dispersionen, kleiner 1 nm Molekulardispersionen.[1]
Suspensionen oder Dispersionen in der Polymerchemie sind feinstdispergierte Polymerprodukte die durch Suspensionspolymerisation gewonnen werden, beispielsweise Polyacrylate oder Vinylacetate.
Sedimentation
Lässt man eine Suspension stehen, so sinkt (im Gegensatz zu einer Lösung) ein Feststoff mit größerer Dichte als die reine Flüssigkeit bei nicht zu kleiner Partikelgröße langsam auf den Boden und bildet ein Sediment (Sedimentation). Die überstehende Flüssigkeit kann abgegossen (dekantieren) und somit der Feststoff (Sediment) von der Flüssigkeit (Dekantat) getrennt werden. Durch die Zugabe von so genannten Thixotropiermitteln oder grenzflächenaktiven Substanzen kann die Sedimentation verlangsamt, durch Zugabe von Flockungsmitteln beschleunigt werden.
Die Stabilität einer Suspension lässt sich mit einem Sedigraphen definieren, der nach dem Gesetz von Stokes die Sinkgeschwindigkeit unterschiedlicher Teilchen misst.
Je kleiner ein Partikel ist, je geringer seine Dichte und je höher die Viskosität der Flüssigkeit ist, desto langsamer geht die Sedimentation vonstatten. Auch Form und Struktur der Partikel und andere Eigenschaften von Partikel und Flüssigkeit beeinflussen die Sedimentation.
Die Sedimentation lässt sich durch Zentrifugen beschleunigen.
Eine Methode zur Ermittlung der Stoffeigenschaften oder der Partikelgröße und deren Verteilung ist die Ultraschalldämpfungsspektroskopie.
Beispiele
Beispiele für Suspensionen sind:
- Aufschlämmungen von Sand in Meerwasser, Schwebstoffe, oder Treibsand
- Mörtel oder Beton (mineralische Suspensionen)
- Suspensionen aus Siliciumcarbid und Polyethylenglycol, die gleichzeitig abrasiv und kühlend wirken, werden in der Photovoltaik-Industrie und in der Halbleiter-Industrie dazu verwendet, um Reinsilizium zu Wafern zu zerschneiden.[2]
- Deckfarbe, Anstrichmittel (Pigmentsuspensionen, in Unterscheidung zu Farbstoffen, die in Lösung gehen)
- Blut
- die lichtempfindliche fotografische Schicht auf Film oder Fotopapier (die in der Fachsprache (fälschlicherweise) als „Emulsion“ bezeichnet wird)
- Pollen in wässrigen Honiglösungen, die für die mikroskopische Palynologie hergestellt werden
- Weizenbier
- Orangensaft
- gezuckerter Milchkakao ist nicht nur eine Suspension mit Partikeln des Gemisches der Kakaobestandteile, sondern beispielsweise auch eine wässrige Zuckerlösung und eine wässrige Fettemulsion.
Die Stoffe, die in den hier genannten Suspensionen sedimentieren, bilden mit dem flüssigen Rest eine Suspension, jener flüssige Rest kann aber wieder eine Dispersion (ohne Sedimentation) sein, eine Emulsion und eine Lösung
Obwohl Kuhmilch eine Fett-in-Wasser-Emulsion ist, werden auch Suspensionen, die „milchig“ aussehen, als „-milch“ bezeichnet, beispielsweise
- Gletschermilch, eine Aufschlämmung von Gesteinsabrieb in Gletscherwasser,
- Kalkmilch, eine Aufschlämmung von Löschkalk in Wasser
- Scheuermilch, mehlfeine Scheuermittel in Tensidlösungen oder Lösungsmitteln eingemischt.
Siehe auch
Einzelnachweise
- ↑ Gerhart Jander, Ewald Blasius: Lehrbuch der analytischen und präparativen anorganischen Chemie. Mit Ausnahme der quantitativen Analyse. 12. Auflage. 1983, ISBN 3-7776-0439-9, S. 91.
- ↑ Nutzung von gebrauchtem Slurry beim Drahtsägen ohne Wiederaufarbeitung.