O que é centrifugação? Para que serve o método? O termo "centrifugação" significa a separação de partículas líquidas ou sólidas de uma substância em várias frações usando forças centrífugas. Essa separação de substâncias é realizada através do uso de aparelhos especiais - centrífugas. Qual é o princípio do método?
Princípio de centrifugação
Vamos considerar a definição com mais detalhes. A centrifugação é o impacto em substâncias por rotação de ultra- alta velocidade em um aparelho especializado. A parte principal de qualquer centrífuga é o rotor, que contém ranhuras para instalação de tubos de ensaio com material que deve ser separado em frações separadas. Durante a rotação do rotor em altas velocidades, a força centrífuga entra em ação. As substâncias colocadas em tubos de ensaio são separadas em diferentes substâncias de acordo com o nível de densidade. Por exemplo, centrifugar amostras de águas subterrâneas separa o líquido e precipita os sólidos que ele contém.
Autormétodo
Pela primeira vez ficou conhecido o que é a centrifugação, após os experimentos conduzidos pelo cientista A. F. Lebedev. O método foi desenvolvido por um pesquisador para determinar a composição da água do solo. Anteriormente, a decantação do líquido seguida da separação das amostras sólidas era usada para esse fim. O desenvolvimento do método de centrifugação tornou possível lidar com essa tarefa muito mais rapidamente. Graças a essa separação, tornou-se possível extrair a fração sólida das substâncias do líquido na forma seca em questão de minutos.
Passos de centrifugação
A centrifugação diferencial começa com a sedimentação das substâncias a serem investigadas. Tal processamento do material ocorre em tanques de decantação. Durante a sedimentação, as partículas de matéria são separadas sob a influência da gravidade. Isso permite que as substâncias sejam preparadas para uma melhor separação usando forças centrífugas.
Além disso, as substâncias nos tubos de ensaio são filtradas. Nesta etapa, são utilizados os chamados tambores perfurados, que são projetados para separar as partículas líquidas das sólidas. No decorrer das atividades apresentadas, todo o sedimento permanece nas paredes da centrífuga.
Benefícios do método
Em comparação com outros métodos de separação de substâncias individuais, como filtração ou decantação, a centrifugação permite obter um precipitado com um teor mínimo de umidade. A utilização deste método de separação permite separar suspensões finamente dispersas. O resultado éobtenção de partículas com um tamanho de 5-10 mícrons. Outra vantagem importante da centrifugação é a possibilidade de sua implementação utilizando equipamentos de pequenos volumes e dimensões. A única desvantagem do método é o alto consumo de energia dos dispositivos.
Centrifugação em biologia
Em biologia, a separação de substâncias em substâncias separadas é usada quando é necessário preparar preparações para exame ao microscópio. A centrifugação aqui é realizada em dispositivos complexos - citorotores. Esses dispositivos, além de slots para tubos de ensaio, são equipados com porta-amostras, todos os tipos de lâminas de vidro de design complexo. A qualidade dos materiais obtidos e, portanto, a quantidade de informações úteis que podem ser obtidas a partir dos resultados da análise depende diretamente do design da centrífuga ao realizar pesquisas em biologia.
Centrifugação na indústria de refino de petróleo
O método de centrifugação é indispensável na produção de petróleo. Existem fósseis de hidrocarbonetos dos quais a água não é completamente liberada durante a destilação. A centrifugação permite retirar o excesso de líquido da composição do óleo, aumentando sua qualidade. Neste caso, o óleo é dissolvido em benzeno, depois aquecido a 60 oC, e então submetido à força centrífuga. Por fim, meça a quantidade de água restante na substância e, se necessário, repita o procedimento.
centrifugação do sangue
Este método é amplamente utilizado para fins médicosmetas. Na medicina, permite resolver o seguinte número de problemas:
- Obtenção de amostras de sangue purificadas para plasmaférese. Para esses fins, as células sanguíneas são separadas de seu plasma em uma centrífuga. A operação permite livrar o sangue de vírus, excesso de anticorpos, bactérias patogênicas, toxinas.
- Preparação de sangue para transfusão de doador. Depois de separar o fluido corporal em frações separadas por centrifugação, as células sanguíneas são devolvidas ao doador e o plasma é usado para transfusão ou congelado para uso posterior.
- Isolamento da massa plaquetária. A substância é obtida a partir do plasma sanguíneo enriquecido com plaquetas. A massa resultante é usada em departamentos cirúrgicos e hematológicos de instituições médicas, em terapia de emergência, salas de cirurgia. O uso da massa plaquetária na medicina possibilita melhorar a coagulação do sangue nas vítimas.
- Síntese da massa eritrocitária. A centrifugação das células sanguíneas ocorre por separação delicada de suas frações de acordo com uma técnica especial. A massa acabada, rica em eritrócitos, é utilizada para transfusão em caso de perda sanguínea, cirurgias. A massa de eritrócitos é frequentemente usada para tratar anemia e outras doenças sistêmicas do sangue.
Na prática médica moderna, são usados muitos dispositivos de uma nova geração, que permitem acelerar um tambor rotativo a uma determinada velocidade e pará-lo em um determinado momento. Isso permite que você separe o sangue com mais precisão em glóbulos vermelhos, plaquetas, plasma, soro ecoágulos. Outros fluidos corporais são examinados de forma semelhante, em particular, as substâncias na composição da urina são separadas.
Centrífugas: tipos principais
Descobrimos o que é centrifugação. Agora vamos descobrir quais dispositivos são usados para implementar o método. As centrífugas são fechadas ou abertas, com acionamento mecânico ou manual. A principal parte de trabalho dos dispositivos abertos manuais é um eixo rotativo localizado verticalmente. Em sua parte superior, é fixada perpendicularmente uma barra, onde estão localizadas mangas metálicas móveis. Eles contêm tubos de ensaio especiais, estreitados na parte inferior. O algodão é colocado na parte inferior das mangas, o que permite evitar danos ao tubo de ensaio de vidro em contato com o metal. Em seguida, o aparelho é posto em movimento. Após algum tempo, o líquido é separado dos sólidos suspensos. Depois disso, a centrífuga manual é parada. Um precipitado sólido e denso é concentrado no fundo dos tubos de ensaio. Acima dela está a parte líquida da substância.
As centrífugas mecânicas fechadas possuem um grande número de mangas para acomodar os tubos de ensaio. Tais dispositivos são mais convenientes do que os manuais. Seus rotores são acionados por potentes motores elétricos e são capazes de acelerar até 3000 rpm. Isso possibilita uma melhor separação das substâncias líquidas das sólidas.
Características da preparação do tubo durante a centrifugação
Tubos que são usados paracentrifugação, deve ser preenchido com material de teste de massa idêntica. Portanto, escalas especiais de alta precisão são usadas para medições aqui. Quando é necessário equilibrar vários tubos em uma centrífuga, a técnica a seguir é usada. Depois de pesar um par de recipientes de vidro e atingir a mesma massa, um deles é deixado como padrão. Os tubos subsequentes são equilibrados com esta amostra antes de serem colocados no aparelho. Esta técnica agiliza significativamente o trabalho se for necessário preparar toda uma série de tubos para centrifugação.
Vale a pena notar que muita substância de teste nunca é colocada em tubos de ensaio. Os recipientes de vidro são preenchidos de forma que a distância até a borda seja de pelo menos 10 mm. Caso contrário, a substância sairá do tubo de ensaio sob a influência da força centrífuga.
Supercentrífugas
Para separar os constituintes de suspensões extremamente finas, as centrífugas convencionais manuais ou mecânicas não são suficientes. Nesse caso, é necessário um efeito mais impressionante nas substâncias das forças centrífugas. Supercentrífugas são usadas na implementação de tais processos.
Os dispositivos do plano apresentado estão equipados com um tambor cego na forma de um tubo de pequeno diâmetro - não superior a 240 mm. O comprimento de tal tambor excede significativamente sua seção transversal, o que possibilita aumentar significativamente o número de revoluções e criar uma poderosa força centrífuga.
Na supercentrífuga, a substância de teste entra no tambor, se move ao longo do tubo e atinge refletores especiais que são jogados foramaterial nas paredes do aparelho. Há também câmaras projetadas para retirada separada de líquidos leves e pesados.
Os benefícios da supercentrífuga incluem:
- aperto absoluto;
- maior taxa de separação;
- tamanho compacto;
- possibilidade de separação de substâncias em nível molecular.
Fechando
Então descobrimos o que é centrifugação. Atualmente, o método encontra sua aplicação quando é necessário isolar sedimentos de soluções, purificar líquidos e separar componentes de substâncias biologicamente ativas e químicas. As ultracentrífugas são usadas para separar substâncias no nível molecular. O método de centrifugação é usado ativamente nas indústrias química, petrolífera, nuclear, alimentícia, bem como na medicina.
