Суспензии. 
Химия

Грубодисперсные системы типа «твердое вещество — жидкость» со сравнительно крупными (более 1 • 10^_3 мм) частицами называют суспензиями или взвесями. Частицы суспензий не обнаруживают броуновского движения. Суспензии с плотностью больше плотности дисперсионной среды выпадают в осадок, если же их плотность меньше, частицы всплывают.

Мутность воды природных водоемов обусловлена присутствием как тонкодисперсных, так и грубодисперсных примесей. В суспензии могут быть взвешены частички песка, глина, продукты разложения растительных и животных организмов. При нарушении донного осадка в море или океане возникают придонные суспензионные течения (мутьевые потоки), которые перемещаются на сотни километров. Мутность также присуща водным потокам, движущимся с высокой скоростью.

При максимальной мутности природных вод концентрация частиц достигает 1 г/л. Мутность или обратную ей величину прозрачность природной воды определяют, испаряя воду, высушивая сухой остаток при 105 °C и взвешивая его. Намного проще оценивать мутность высотой столба воды, через который просматривается на белой фарфоровой или железной пластинке черный крест с толщиной линий 1 мм. В воде, предназначенной для хозяйственных целей, крест должен просматриваться на глубине не менее 3 м.

Глина представляет собой тонкодисперсную пластичную осадочную горную породу, состоящую из минералов коалинита, монтмориллонита, гидрослюды и др. Главные компоненты глины — 30—70% Si0₂, 10—40% А1₂0₃ и 5—10% Н₂0. Размер частиц глины не превышает 0,01 мм. При более крупных частицах глина переходит в песок. Глина применяется как адсорбент, для изготовления грубокерамических изделий, огнеупоров и др. Суспензию глины в воде иод названием «глинистый раствор» используют в качестве промывной жидкости при бурении и как смазочное средство для уменьшения трения при вращении труб в скважинах. Кстати, было обнаружено, что влажная глина инициирует и катализирует синтез аминокислот и белков в лабораторных и природных условиях.

Сильно концентрированная суспензия глины образует с водой тесто, которому можно придать желаемую форму и после высушивания и обжига получить кирпич или другое изделие. Фарфор изготавливают из смеси порошков каолинита Al₄| Si₄O₁₀](ОН)₈, кварца Si0₂, полевого шпата (алюмосиликаты калия, натрия, кальция, бария). Порошок смешивают с водой до образования густой пластичной массы, которой придают желаемую форму, высушивают и обжигают. Фарфор — белый, просвечивающий на свет материал.

Фаянс — керамический материал, обычно белый, плотный, мелкопористый, покрытый глазурью. Состав тот же, что у фарфора, но с другим соотношением компонентов и другими режимами обжига.

Глазурь — стекловидное, получаемое обжигом покрытие керамического изделия, Порошок цемента, полученный обжигом силикатов и алюминатов кальция, при смешении с водой через некоторое время затвердевает в прочное камнеподобное тело. (В-8−1. Что происходит в этом процессе?).

Кровь — важнейшая для жизни человека и многих животных суспензия эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов в физиологическом растворе (лимфе).

Эритроциты — безъядерные клетки крови, красные кровяные тельца, переносящие гемоглобином кислород и углекислый газ.

Диаметр эритроцитов — (7,2 -^7,5) 10 ² мм. В 1 мм³ крови их содержится 4—5 млн. Образуются эритроциты в костном мозге.

Лейкоциты — бесцветные клетки крови, имеющие ядро. Лейкоциты способны к активному амебоидному движению. Они поглощают бактерии и отмершие клетки и вырабатывают антитела. В 1 мм³ крови человека содержится 4—9 тыс. лейкоцитов.

Тромбоциты — клетки крови, не имеющие у млекопитающих и человека ядра и участвующие в свертывании крови с образованием эластичного сгустка, тромба. Кровь свертывается при истечении ее из поврежденного сосуда, при этом растворенный белок фибриноген превращается в нерастворимый белок фибрин, образующий тонкие нити, захватывающие кровяные тельца, которые своим сгустком закрывают пораженное место. Время свертывания у человека — 5—12 мин. В 1 мм³ крови содержится 180—320 тыс. тромбоцитов.

Образование тромбов в сосудах живого человека опасно инфарктами, нарушением кровоснабжения сосудов. Особенно опасен инфаркт миокарда, при котором тромб образуется в мышце сердца, что требует экстренной госпитализции человека.

Обсуждая суспензии, мы, пользуясь методом «кстати», затронули две, казалось бы, не связанные друг с другом области: керамику и кровь.

Так как размеры частиц в суспензии относительно велики, эти системы кинетически неустойчивы и при отстаивании частицы выпадают в осадок Осаждение суспендированных частиц, происходящее под действием силы тяжести, называется седиментацией. В начале седиментации выпадают самые крупные частицы.

Скорость осаждения частиц зависит от соотношения плотностей фаз, вязкости жидкой фазы, радиуса частиц, от степени их гидрофильности, присутствия поверхностно-активных веществ и других факторов.

Скорость осаждения частиц суспензии пропорциональна квадрату их диаметра, разности плотностей частиц и жидкости и обратно пропорциональна коэффициенту вязкости.

На гидрофильное™ или гидрофобное™ частиц основана флотация — способ разделения мелких частиц, обладающих различной.

Рис. 83. Разделение частиц несмачиваемых и смачиваемых минералов (флотация)

смачиваемостью. При флотационном методе обогащения частицы несмачиваемых гидрофобных минералов собираются на поверхности, а частицы смачиваемых гидрофильных минералов обволакиваются пленкой жидкости и опускаются на дно. Несмачиваемые частицы снимаются с поверхности жидкости. Так осуществляют разделение руды на фракции (рис. 8.3).