O que é a centrifugação? Definição e princípio do método

O que é a centrifugação? Para que método o método é usado? O termo "centrifugação" significa a separação de partículas líquidas ou sólidas de uma substância em várias fracções por forças centrífugas. Essa separação de substâncias é realizada devido ao uso de aparelhos especiais – centrífugas. Qual é o princípio do método?

Princípio da centrifugação

Consideremos a definição com mais detalhes. A centrifugação é o efeito sobre substâncias por rotação de ultra alta velocidade em um aparelho especializado. A parte principal de qualquer centrífuga é o rotor, que contém ninhos para a instalação de tubos de ensaio com material, que deve ser separado em frações separadas. Durante a rotação do rotor a altas velocidades, a força centrífuga entra em jogo . As substâncias colocadas em tubos de ensaio são divididas em diferentes substâncias de acordo com o nível de densidade. Por exemplo, na centrifugação de amostras de águas subterrâneas, o líquido é separado e os sólidos contidos são depositados.

Autor do método

Pela primeira vez, percebeu-se que tal centrifugação, após as experiências conduzidas pelo cientista A. F. Lebedev. O método foi desenvolvido pelo pesquisador para determinar a composição da água do solo. Mais cedo, para este propósito, a sedimentação líquida foi utilizada, seguida da separação de amostras sólidas. O desenvolvimento do método de centrifugação possibilitou lidar com esta tarefa muito mais rapidamente. Graças a esta separação, tornou-se possível extrair uma fração sólida de substâncias do líquido em uma forma seca por alguns minutos.

Etapas de centrifugação

A centrifugação diferencial começa com a resolução de substâncias sujeitas a investigação. Esse processamento de material ocorre no aparelho de sedimentação. Durante a sedimentação, as partículas são separadas pela gravidade. Isso permite que você prepare as substâncias para uma melhor separação com a ajuda de forças centrífugas.

Em seguida, as substâncias nos tubos de ensaio são filtradas. Nesta fase, utilizam-se os chamados tambores perfurados destinados a separar partículas líquidas de sólidos. Durante as atividades submetidas, todo o sedimento permanece nas paredes da centrífuga.

Vantagens

Em comparação com outros métodos destinados à separação de substâncias individuais, tais como filtração ou sedimentação, a centrifugação possibilita a obtenção de um sedimento com um teor mínimo de umidade. O uso deste método de separação permite a separação de suspensões finamente dispersas. O resultado é a produção de partículas de 5 a 10 μm de tamanho. Outra vantagem importante da centrifugação é a possibilidade de sua implementação com a ajuda de equipamentos de pequenos volumes e dimensões. A única desvantagem do método é a alta intensidade energética dos dispositivos.

Centrifugação em Biologia

Na biologia, a separação de substâncias em substâncias separadas é recorrida ao preparar preparações para o estudo sob um microscópio. A centrifugação aqui é realizada em dispositivos complexos – citorretrodos. Tais aparelhos, além dos slots para tubos de ensaio, são preenchidos com suporte de amostra, com todos os tipos de lâminas de um projeto complicado. Do dispositivo da centrífuga, ao realizar pesquisas em biologia, a qualidade dos materiais obtidos depende diretamente da quantidade de informações úteis que podem ser obtidas a partir dos resultados da análise.

Centrifugação na indústria de refinação de petróleo

O método de centrifugação é indispensável na extração de óleo. Existem hidrocarbonetos, dos quais a água não é totalmente emitida durante a destilação. A centrifugação torna possível remover o excesso de líquido da composição do óleo, aumentando sua qualidade. Neste caso, o óleo é dissolvido em benzeno, depois aquecido a 60 ^° C, e depois submetido a força centrífuga. Finalmente, mede-se a quantidade de água restante na substância e, se necessário, o procedimento é repetido.

Centrifugação de sangue

Este método é amplamente utilizado para fins terapêuticos. Em medicina, ele permite que você resolva os seguintes problemas:

1. Obtenção de amostras de sangue purificado para plasmaferese. Para estes propósitos, a centrífuga separa os elementos sanguíneos do seu plasma. A operação permite livrar o sangue de vírus, excesso de anticorpos, bactérias patogênicas, toxinas.
2. Preparação de sangue para transfusão de dadores. Depois de dividir o líquido do corpo em fracções separadas por meio de centrifugação, o doador de sangue é devolvido ao doador e o plasma é usado para transfusão ou congelado para uso posterior.
3. Isolamento da massa plaquetária. A substância é obtida a partir de plasma sanguíneo enriquecido com plaquetas. A massa resultante é usada em departamentos cirúrgicos e hematológicos de instituições médicas, em terapia de emergência, salas de operação. O uso de massa plaquetária em medicina permite melhorar a coagulabilidade do sangue nos afetados.
4. Síntese da massa de eritrócitos. A centrifugação das células do sangue ocorre por separação delicada de suas frações de acordo com uma técnica especial. Uma massa pronta, rica em glóbulos vermelhos, é usada para transfusão com perda de sangue, operações. A massa eritrocítica é freqüentemente usada para o tratamento da anemia, outras doenças sangüíneas de natureza sistêmica.

Na prática médica moderna, são utilizados muitos instrumentos de nova geração que permitem que o tambor rotativo seja acelerado a uma certa velocidade e detenha-o em um determinado momento. Isso permite que você divida com mais precisão o sangue em glóbulos vermelhos, plaquetas, plasma, soro e coágulos. Da mesma forma, outros fluidos corporais são examinados, em particular, as substâncias na urina são separadas.

Centrifugas: tipos básicos

Descobrimos o que é a centrifugação. Agora vamos descobrir quais dispositivos são usados para implementar o método. Centrifugas são fechadas e abertas, com uma unidade mecânica ou manual. A principal parte útil dos dispositivos abertos à mão é um eixo rotativo, localizado verticalmente. Na sua parte superior, a tira é fixada perpendicularmente, onde estão localizadas as mangas metálicas móveis. Eles contêm tubos de ensaio especiais, estreitados no fundo. Na parte inferior das mangas, o algodão é liso, o que evita danos ao tubo de vidro quando entra em contato com o metal. Em seguida, o aparelho é colocado em movimento. Após um certo tempo, o líquido se separa dos sólidos em suspensão. Depois disso, a centrífuga manual é parada. Um precipitado denso e sólido é concentrado no fundo dos tubos. Acima disso é a parte líquida da substância.

As centrífugas mecânicas fechadas têm um grande número de mangas para a colocação do tubo. Tais dispositivos são mais convenientes do que os manuais. Seus rotores são conduzidos por poderosos motores elétricos e podem acelerar até 3000 rpm. Isso possibilita a realização de uma melhor separação de substâncias líquidas de substâncias sólidas.

Características da preparação de tubos de ensaio durante a centrifugação

Os tubos utilizados para centrifugação devem ser preenchidos com o material de teste de massa idêntica. Portanto, escalas especiais de alta precisão são usadas para medições aqui. Quando é necessário o balanceamento de tubos de teste múltiplos em uma centrífuga, é utilizado o seguinte método. Depois de pesar um par de recipientes de vidro e alcançar a mesma massa, um deles é deixado como um padrão. Os tubos subsequentes são equilibrados com esta amostra antes de serem colocados no aparelho. Este método acelera significativamente o trabalho quando é necessário se preparar para a centrifugação de uma série inteira de tubos de ensaio.

Vale a pena notar que nunca existem muitas substâncias de teste em tubos de ensaio. Os recipientes de vidro são preenchidos de tal forma que a distância ao limite é de pelo menos 10 mm. Caso contrário, a substância irá derramar-se do tubo sob a influência da força centrífuga.

Supercentrífugas

Para separar os componentes de suspensões extremamente finas, não é suficiente usar centrífugas manual ou mecânica convencionais. Neste caso, é necessário um efeito mais impressionante sobre as substâncias do lado das forças centrífugas. Ao implementar tais processos, são utilizadas supercentrifugas.

Os dispositivos do plano apresentado estão equipados com um tambor cego sob a forma de um tubo de diâmetro insignificante – não superior a 240 mm. O comprimento desse tambor é muito maior do que a sua seção transversal, o que permite 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 ataca os refletores especiais, que joga o material nas paredes do dispositivo. Há também câmaras projetadas para extração separada de líquidos leves e pesados.

As vantagens das supercentrífugas incluem:

• Aperto absoluto;
• A maior intensidade de separação de substâncias;
• Tamanho compacto;
• A possibilidade de separar substâncias no nível molecular.

Em conclusão

Então descobrimos o que é a centrifugação. Atualmente, o método encontra sua aplicação quando é necessário precipitar soluções de soluções, purificar líquidos, separar componentes de substâncias biologicamente ativas e químicas. Ultracentrifugas são usadas para a separação de substâncias no nível molecular. O método de centrifugação é usado ativamente nas indústrias químicas, petrolíferas, nucleares e alimentares, bem como em medicina.