Què és la centrifugació? Per a què serveix el mètode? El terme "centrifugació" significa la separació de partícules líquides o sòlides d'una substància en diverses fraccions mitjançant forces centrífugues. Aquesta separació de substàncies es realitza mitjançant l'ús d'aparells especials: centrífugues. Quin és el principi del mètode?
Principi de centrifugació
Considerem la definició amb més detall. La centrifugació és l'impacte sobre les substàncies per la rotació a ultra alta velocitat en un aparell especialitzat. La part principal de qualsevol centrífuga és el rotor, que conté ranures per instal·lar tubs d'assaig amb material que s'ha de separar en fraccions separades. Durant la rotació del rotor a altes velocitats, entra en joc la força centrífuga. Les substàncies col·locades en provetes es separen en diferents substàncies segons el nivell de densitat. Per exemple, la centrifugació de mostres d'aigua subterrània separa el líquid i precipita els sòlids que conté.
Autormètode
Per primera vegada es va saber què és la centrifugació, després dels experiments realitzats pel científic A. F. Lebedev. El mètode va ser desenvolupat per un investigador per determinar la composició de l'aigua del sòl. Anteriorment, amb aquesta finalitat s'utilitzava la decantació líquida seguida de la separació de mostres sòlides. El desenvolupament del mètode de centrifugació va permetre fer front a aquesta tasca molt més ràpidament. Gràcies a aquesta separació, va ser possible extreure la fracció sòlida de substàncies del líquid en forma seca en qüestió de minuts.
Pasos de centrifugació
La centrifugació diferencial comença amb la sedimentació de les substàncies que s'han d'investigar. Aquest processament del material té lloc en dipòsits de decantació. Durant la sedimentació, les partícules de matèria es separen sota la influència de la gravetat. Això permet preparar les substàncies per a una millor separació mitjançant forces centrífugues.
A més, es filtren les substàncies dels tubs d'assaig. En aquesta etapa s'utilitzen els anomenats bidons perforats, que estan dissenyats per separar les partícules líquides de les sòlides. En el transcurs de les activitats presentades, tot el sediment queda a les parets de la centrífuga.
Avantatges del mètode
En comparació amb altres mètodes de separació de substàncies individuals, com la filtració o la decantació, la centrifugació permet obtenir un precipitat amb un contingut d'humitat mínim. L'ús d'aquest mètode de separació permet separar les suspensions finament disperses. El resultat ésobtenint partícules amb una mida de 5-10 micres. Un altre avantatge important de la centrifugació és la possibilitat de la seva implementació mitjançant equips de petits volums i dimensions. L'únic inconvenient del mètode és l'elevat consum d'energia dels dispositius.
Centrifugació en biologia
En biologia, la separació de substàncies en substàncies separades s'utilitza quan és necessari preparar preparats per examinar-los al microscopi. La centrifugació aquí es porta a terme en dispositius complexos: citorotors. Aquests dispositius, a més de les ranures per a tubs d'assaig, estan equipats amb suports de mostres, tot tipus de làmines de vidre de disseny complex. La qualitat dels materials obtinguts i, en conseqüència, la quantitat d'informació útil que es pot extreure dels resultats de l'anàlisi depèn directament del disseny de la centrífuga quan es duu a terme investigacions en biologia.
Centrifugació a la indústria de la refinació de petroli
El mètode de centrifugació és indispensable en la producció d'oli. Hi ha fòssils d'hidrocarburs dels quals l'aigua no s'allibera completament durant la destil·lació. La centrifugació permet eliminar l'excés de líquid de la composició de l'oli, augmentant la seva qualitat. En aquest cas, l'oli es dissol en benzè, després s'escalfa a 60 oC i després se sotmet a força centrífuga. Finalment, mesura la quantitat d'aigua que queda a la substància i, si cal, repeteix el procediment.
Centrifugació de sang
Aquest mètode s'utilitza àmpliament per a la medicinametes. En medicina, us permet resoldre el següent nombre de problemes:
- Obtenció de mostres de sang purificada per a la plasmafèresi. Amb aquests propòsits, les cèl·lules sanguínies es separen del seu plasma en una centrífuga. L'operació permet eliminar virus, excés d'anticossos, bacteris patògens i toxines de la sang.
- Preparació de sang per a una transfusió de donant. Després de separar el líquid corporal en fraccions separades mitjançant la centrifugació, les cèl·lules sanguínies es retornen al donant i el plasma s'utilitza per a la transfusió o es congela per a un ús posterior.
- Aïllament de la massa plaquetària. La substància s'obté del plasma sanguini enriquit amb plaquetes. La massa resultant s'utilitza en els departaments quirúrgics i hematològics d'institucions mèdiques, en teràpia d'emergència, quiròfans. L'ús de la massa plaquetària en medicina permet millorar la coagulació de la sang en les víctimes.
- Síntesi de la massa d'eritròcits. La centrifugació de les cèl·lules sanguínies es produeix mitjançant la separació delicada de les seves fraccions segons una tècnica especial. La massa acabada, rica en eritròcits, s'utilitza per a transfusió en cas de pèrdua de sang, operacions. La massa d'eritròcits s'utilitza sovint per tractar l'anèmia i altres mal alties sistèmiques de la sang.
A la pràctica mèdica moderna s'utilitzen molts aparells de nova generació que permeten accelerar un tambor giratori a una certa velocitat i aturar-lo en un moment determinat. Això us permet separar amb més precisió la sang en glòbuls vermells, plaquetes, plasma, sèrum icoàguls. Altres fluids corporals s'examinen de manera similar, en particular, se separen les substàncies de la composició de l'orina.
Centrífugues: tipus principals
Vam esbrinar què és la centrifugació. Ara anem a esbrinar quins dispositius s'utilitzen per implementar el mètode. Les centrífugues són tancades o obertes, amb accionament mecànic o manual. La part principal de treball dels dispositius oberts manuals és un eix giratori situat verticalment. A la seva part superior hi ha fixada perpendicularment una barra, on hi ha mànigues metàl·liques mòbils. Contenen provetes especials, estretes a la part inferior. La llana de cotó es col·loca a la part inferior de les mànigues, la qual cosa permet evitar danys al tub d'assaig de vidre en contacte amb el metall. A continuació, es posa en marxa l'aparell. Després d'un temps, el líquid es separa dels sòlids en suspensió. Després d'això, la centrífuga manual s'atura. Un precipitat sòlid i dens es concentra al fons dels tubs d'assaig. A sobre hi ha la part líquida de la substància.
Les centrífugues mecàniques de tipus tancat tenen un gran nombre de mànigues per allotjar tubs d'assaig. Aquests dispositius són més còmodes que els manuals. Els seus rotors són accionats per potents motors elèctrics i són capaços d'accelerar fins a 3000 rpm. Això fa possible una millor separació de les substàncies líquides de les sòlides.
Característiques de la preparació del tub durant la centrifugació
Tubs que s'utilitzencentrifugació, s'ha d'omplir amb material d'assaig de massa idèntica. Per tant, aquí s'utilitzen escales especials d' alta precisió per a les mesures. Quan cal equilibrar diversos tubs en una centrífuga, s'utilitza la tècnica següent. Després de pesar un parell d'envasos de vidre i aconseguir la mateixa massa, un d'ells es deixa com a estàndard. Els tubs posteriors s'equilibren amb aquesta mostra abans de col·locar-los a l'aparell. Aquesta tècnica accelera notablement el treball si és necessari preparar tota una sèrie de tubs per a la centrifugació.
Val la pena assenyalar que mai es col·loca massa substància de prova als tubs d'assaig. Els recipients de vidre s'omplen de manera que la distància a la vora sigui d'almenys 10 mm. En cas contrari, la substància sortirà del tub d'assaig sota la influència de la força centrífuga.
Supercentrífugues
Per separar els components de suspensions extremadament fines, no n'hi ha prou amb les centrífugues manuals o mecàniques convencionals. En aquest cas, es requereix un efecte més impressionant sobre les substàncies de les forces centrífugues. Les supercentrífugues s'utilitzen en la implementació d'aquests processos.
Els dispositius del pla presentat estan equipats amb un tambor cec en forma de tub de petit diàmetre, no més de 240 mm. La longitud d'aquest tambor supera significativament la seva secció transversal, cosa que permet augmentar significativament el nombre de revolucions i crear una força centrífuga potent.
A la supercentrífuga, la substància de prova entra al tambor, es mou al llarg del tub i colpeja reflectors especials que es llancen.material a les parets del dispositiu. També hi ha cambres dissenyades per a la retirada per separat de líquids lleugers i pesats.
Els avantatges de la supercentrífuga inclouen:
- estanquitat absoluta;
- índex de separació més alt;
- mida compacta;
- possibilitat de separar substàncies a nivell molecular.
En tancament
Així que vam descobrir què és la centrifugació. Actualment, el mètode troba la seva aplicació quan és necessari aïllar sediments de solucions, purificar líquids i separar components de substàncies biològicament actives i químiques. Les ultracentrífugues s'utilitzen per separar substàncies a nivell molecular. El mètode de centrifugació s'utilitza activament a les indústries química, petroliera, nuclear i alimentària, així com a la medicina.
