Was ist Zentrifugation? Wozu dient die Methode? Der Begriff "Zentrifugation" bezeichnet die Trennung von flüssigen oder festen Partikeln eines Stoffes in verschiedene Fraktionen unter Ausnutzung von Zentrifugalkräften. Diese Trennung von Stoffen erfolgt durch den Einsatz spezieller Apparate - Zentrifugen. Was ist das Prinzip der Methode?
Zentrifugationsprinzip
Lassen Sie uns die Definition genauer betrachten. Zentrifugation ist die Wirkung auf Substanzen durch Ultrahochgeschwindigkeitsrotation in einem speziellen Apparat. Der Hauptteil jeder Zentrifuge ist der Rotor, der Schlitze zum Installieren von Reagenzgläsern mit Material enthält, das in separate Fraktionen getrennt werden soll. Während der Drehung des Rotors mit hohen Geschwindigkeiten kommt die Zentrifugalkraft ins Spiel. Substanzen, die in Reagenzgläser gegeben werden, werden je nach Dichte in verschiedene Substanzen getrennt. So trennt beispielsweise das Zentrifugieren von Grundwasserproben die Flüssigkeit und fällt die darin enth altenen Feststoffe aus.
AutorMethode
Zum ersten Mal wurde bekannt, was Zentrifugation ist, nach den Experimenten des Wissenschaftlers A. F. Lebedev. Die Methode wurde von einem Forscher entwickelt, um die Zusammensetzung von Bodenwasser zu bestimmen. Bisher wurde für diesen Zweck das Absetzen von Flüssigkeiten mit anschließender Abtrennung fester Proben davon verwendet. Durch die Entwicklung des Zentrifugationsverfahrens konnte diese Aufgabe wesentlich schneller bewältigt werden. Dank dieser Trennung wurde es möglich, innerhalb weniger Minuten den festen Anteil an Stoffen in trockener Form aus der Flüssigkeit zu extrahieren.
Schritte der Zentrifugation
Die Differenzzentrifugation beginnt mit dem Absetzen der zu untersuchenden Substanzen. Diese Aufbereitung des Materials findet in Absetzbecken statt. Beim Absetzen werden Materiepartikel unter dem Einfluss der Schwerkraft abgeschieden. Dadurch lassen sich Substanzen für eine bessere Trennung durch Zentrifugalkräfte aufbereiten.
Außerdem werden die Substanzen in den Reagenzgläsern gefiltert. In diesem Stadium werden die sogenannten perforierten Trommeln verwendet, die flüssige Partikel von festen trennen sollen. Im Laufe der vorgestellten Aktivitäten bleibt das gesamte Sediment an den Wänden der Zentrifuge zurück.
Vorteile der Methode
Im Vergleich zu anderen Methoden zur Trennung einzelner Substanzen, wie Filtration oder Absetzen, ermöglicht die Zentrifugation die Gewinnung eines Niederschlags mit minimalem Feuchtigkeitsgeh alt. Der Einsatz dieses Trennverfahrens ermöglicht die Trennung feindisperser Suspensionen. Das Ergebnis istErh alten von Partikeln mit einer Größe von 5-10 Mikron. Ein weiterer wichtiger Vorteil der Zentrifugation ist die Möglichkeit ihrer Durchführung unter Verwendung von Geräten mit kleinen Volumina und Abmessungen. Einziger Nachteil der Methode ist der hohe Energieverbrauch der Geräte.
Zentrifugation in der Biologie
In der Biologie wird die Trennung von Substanzen in einzelne Substanzen verwendet, wenn es notwendig ist, Präparate für die Untersuchung unter einem Mikroskop vorzubereiten. Die Zentrifugation erfolgt hier auf komplexen Geräten - Zytorotoren. Solche Geräte sind neben Schlitzen für Reagenzgläser mit Probenh altern, Glasobjektträgern aller Art mit komplexem Design ausgestattet. Die Qualität der erh altenen Materialien und dementsprechend die Menge an nützlichen Informationen, die aus den Ergebnissen der Analyse gewonnen werden können, hängt direkt von der Konstruktion der Zentrifuge ab, wenn in der Biologie geforscht wird.
Zentrifugation in der Ölraffinerie
Das Zentrifugationsverfahren ist aus der Erdölförderung nicht mehr wegzudenken. Es gibt Kohlenwasserstoff-Fossilien, aus denen Wasser bei der Destillation nicht vollständig freigesetzt wird. Die Zentrifugation ermöglicht es, überschüssige Flüssigkeit aus der Zusammensetzung des Öls zu entfernen und seine Qualität zu erhöhen. In diesem Fall wird das Öl in Benzol gelöst, dann auf 60 oC erhitzt und dann der Zentrifugalkraft ausgesetzt. Abschließend die Restwassermenge in der Substanz messen und ggf. Vorgang wiederholen.
Blutzentrifugation
Diese Methode ist in der Medizin weit verbreitetTore. In der Medizin können Sie damit die folgende Anzahl von Problemen lösen:
- Gewinnung gereinigter Blutproben für die Plasmapherese. Dazu werden Blutkörperchen in einer Zentrifuge von ihrem Plasma getrennt. Die Operation ermöglicht es, das Blut von Viren, überschüssigen Antikörpern, pathogenen Bakterien und Toxinen zu befreien.
- Vorbereitung von Blut für eine Spendertransfusion. Nach Auftrennung der Körperflüssigkeit in getrennte Fraktionen durch Zentrifugation werden die Blutzellen dem Spender zurückgegeben und das Plasma zur Transfusion verwendet oder zur späteren Verwendung eingefroren.
- Isolierung der Thrombozytenmasse. Die Substanz wird aus mit Blutplättchen angereichertem Blutplasma gewonnen. Die resultierende Masse wird in chirurgischen und hämatologischen Abteilungen medizinischer Einrichtungen, in der Notfalltherapie und in Operationssälen verwendet. Die Verwendung von Thrombozytenmasse in der Medizin ermöglicht es, die Blutgerinnung bei Opfern zu verbessern.
- Synthese der Erythrozytenmasse. Die Zentrifugation von Blutzellen erfolgt durch schonende Trennung ihrer Fraktionen nach einer speziellen Technik. Die fertige Masse, reich an Erythrozyten, wird zur Transfusion bei Blutverlust, Operationen verwendet. Erythrozytenmasse wird häufig zur Behandlung von Anämie und anderen systemischen Bluterkrankungen eingesetzt.
In der modernen medizinischen Praxis werden viele Geräte einer neuen Generation verwendet, die es ermöglichen, eine rotierende Trommel auf eine bestimmte Geschwindigkeit zu beschleunigen und in einem bestimmten Moment anzuh alten. Dadurch können Sie Blut genauer in Erythrozyten, Blutplättchen, Plasma, Serum uGerinnsel. Andere Körperflüssigkeiten werden auf ähnliche Weise untersucht, insbesondere werden Substanzen in der Zusammensetzung des Urins getrennt.
Zentrifugen: Haupttypen
Wir haben herausgefunden, was Zentrifugation ist. Lassen Sie uns nun herausfinden, welche Geräte zur Implementierung der Methode verwendet werden. Zentrifugen sind entweder geschlossen oder offen, mit mechanischem oder manuellem Antrieb. Der Hauptarbeitsteil von manuellen offenen Geräten ist eine vertikal angeordnete Drehachse. In seinem oberen Teil ist senkrecht eine Stange befestigt, an der sich bewegliche Metallhülsen befinden. Sie enth alten spezielle Reagenzgläser, die unten verengt sind. Am Boden der Hülsen befindet sich Watte, wodurch eine Beschädigung des Glasreagenzglases bei Kontakt mit Metall vermieden werden kann. Als nächstes wird die Vorrichtung in Bewegung gesetzt. Nach einiger Zeit trennt sich die Flüssigkeit von den suspendierten Feststoffen. Danach wird die manuelle Zentrifuge gestoppt. Am Boden der Reagenzgläser konzentriert sich ein dichter, fester Niederschlag. Darüber befindet sich der flüssige Teil der Substanz.
Mechanische geschlossene Zentrifugen haben eine große Anzahl von Hülsen zur Aufnahme von Reagenzgläsern. Solche Geräte sind bequemer als manuelle. Ihre Rotoren werden von leistungsstarken Elektromotoren angetrieben und können auf bis zu 3000 U/min beschleunigen. Dadurch ist eine bessere Trennung von flüssigen und festen Stoffen möglich.
Merkmale der Röhrchenvorbereitung während der Zentrifugation
Röhren, die verwendet werden fürB. Zentrifugation, muss mit Testmaterial gleicher Masse gefüllt werden. Daher werden hier spezielle hochpräzise Waagen zur Messung verwendet. Wenn mehrere Röhrchen in einer Zentrifuge ausbalanciert werden müssen, wird die folgende Technik verwendet. Nachdem ein Paar Glasbehälter gewogen und die gleiche Masse erreicht wurde, bleibt einer von ihnen als Standard übrig. Nachfolgende Röhrchen werden mit dieser Probe äquilibriert, bevor sie in die Vorrichtung eingebracht werden. Diese Technik beschleunigt die Arbeit erheblich, wenn eine ganze Serie von Röhrchen für die Zentrifugation vorbereitet werden muss.
Es ist erwähnenswert, dass niemals zu viel Testsubstanz in Reagenzgläser gegeben wird. Glasbehälter werden so befüllt, dass der Randabstand mindestens 10 mm beträgt. Andernfalls quillt die Substanz unter dem Einfluss der Zentrifugalkraft aus dem Reagenzglas.
Superzentrifugen
Um die Bestandteile feinster Suspensionen abzutrennen, reichen herkömmliche manuelle oder maschinelle Zentrifugen nicht aus. In diesem Fall ist eine beeindruckendere Wirkung auf Substanzen durch Zentrifugalkräfte erforderlich. Bei der Durchführung solcher Prozesse werden Superzentrifugen eingesetzt.
Die Geräte des vorgestellten Plans sind mit einer Blindtrommel in Form eines Rohrs mit kleinem Durchmesser ausgestattet - nicht mehr als 240 mm. Die Länge einer solchen Trommel übersteigt ihren Querschnitt erheblich, wodurch die Drehzahl erheblich erhöht und eine starke Zentrifugalkraft erzeugt werden kann.
In der Superzentrifuge gelangt die Testsubstanz in die Trommel, bewegt sich entlang des Röhrchens und trifft auf spezielle Reflektoren, die weggeschleudert werdenMaterial an den Wänden des Geräts. Es gibt auch Kammern, die für die getrennte Entnahme von leichten und schweren Flüssigkeiten ausgelegt sind.
Zu den Vorteilen der Superzentrifuge gehören:
- absolute Enge;
- höchste Abscheiderate;
- kompakte Größe;
- Möglichkeit der Stofftrennung auf molekularer Ebene.
Zum Schluss
Wir haben also herausgefunden, was Zentrifugation ist. Gegenwärtig findet das Verfahren seine Anwendung, wenn es notwendig ist, Sedimente von Lösungen zu isolieren, Flüssigkeiten zu reinigen und Komponenten biologisch aktiver und chemischer Substanzen zu trennen. Ultrazentrifugen dienen der Stofftrennung auf molekularer Ebene. Die Zentrifugationsmethode wird aktiv in der Chemie-, Öl-, Nuklear- und Lebensmittelindustrie sowie in der Medizin eingesetzt.
