Qu'est-ce que la centrifugation ? A quoi sert la méthode ? Le terme "centrifugation" désigne la séparation de particules liquides ou solides d'une substance en diverses fractions à l'aide de forces centrifuges. Cette séparation des substances est réalisée grâce à l'utilisation d'appareils spéciaux - les centrifugeuses. Quel est le principe de la méthode ?
Principe de centrifugation
Considérons la définition plus en détail. La centrifugation est l'impact sur les substances par rotation à ultra-haute vitesse dans un appareil spécialisé. La partie principale de toute centrifugeuse est le rotor, qui contient des fentes pour installer des tubes à essai avec du matériel qui doit être séparé en fractions distinctes. Lors de la rotation du rotor à grande vitesse, la force centrifuge entre en jeu. Les substances placées dans des tubes à essai sont séparées en différentes substances selon le niveau de densité. Par exemple, la centrifugation d'échantillons d'eau souterraine sépare le liquide et précipite les solides qu'il contient.
Auteurméthode
Pour la première fois, on a appris ce qu'est la centrifugation, après les expériences menées par le scientifique A. F. Lebedev. La méthode a été développée par un chercheur pour déterminer la composition de l'eau du sol. Auparavant, la décantation liquide suivie de la séparation des échantillons solides de celui-ci était utilisée à cette fin. Le développement de la méthode de centrifugation a permis de faire face à cette tâche beaucoup plus rapidement. Grâce à cette séparation, il est devenu possible d'extraire la fraction solide des substances du liquide sous forme sèche en quelques minutes.
Étapes de centrifugation
La centrifugation différentielle commence par la sédimentation des substances à étudier. Ce traitement du matériau a lieu dans des bassins de décantation. Lors de la décantation, les particules de matière sont séparées sous l'effet de la gravité. Cela permet de préparer les substances pour une meilleure séparation en utilisant les forces centrifuges.
De plus, les substances dans les tubes à essai sont filtrées. A ce stade, on utilise les soi-disant tambours perforés, qui sont conçus pour séparer les particules liquides des particules solides. Au cours des activités présentées, tous les sédiments restent sur les parois de la centrifugeuse.
Avantages de la méthode
Par rapport à d'autres méthodes de séparation de substances individuelles, telles que la filtration ou la décantation, la centrifugation permet d'obtenir un précipité avec une teneur en humidité minimale. L'utilisation de cette méthode de séparation permet de séparer des suspensions finement dispersées. Le résultat estobtenir des particules d'une taille de 5 à 10 microns. Un autre avantage important de la centrifugation est la possibilité de sa mise en œuvre à l'aide d'équipements de petits volumes et dimensions. Le seul inconvénient de la méthode est la forte consommation d'énergie des appareils.
Centrifugation en biologie
En biologie, la séparation des substances en substances séparées est utilisée lorsqu'il est nécessaire de préparer des préparations pour examen au microscope. La centrifugation est ici effectuée sur des dispositifs complexes - des cytorotors. De tels dispositifs, en plus des fentes pour tubes à essai, sont équipés de porte-échantillons, toutes sortes de lames de verre de conception complexe. La qualité des matériaux obtenus et, par conséquent, la quantité d'informations utiles pouvant être tirées des résultats de l'analyse dépendent directement de la conception de la centrifugeuse lors de la recherche en biologie.
Centrifugation dans l'industrie du raffinage du pétrole
La méthode de centrifugation est indispensable dans la production de pétrole. Il existe des fossiles d'hydrocarbures dont l'eau n'est pas complètement libérée lors de la distillation. La centrifugation permet d'éliminer l'excès de liquide de la composition de l'huile, augmentant ainsi sa qualité. Dans ce cas, l'huile est dissoute dans du benzène, puis chauffée à 60 °oC, puis soumise à la force centrifuge. Enfin, mesurez la quantité d'eau restante dans la substance et, si nécessaire, répétez la procédure.
Centrifugation du sang
Cette méthode est largement utilisée à des fins médicalesobjectifs. En médecine, il vous permet de résoudre le nombre de problèmes suivants:
- Obtenir des échantillons de sang purifié pour la plasmaphérèse. À ces fins, les cellules sanguines sont séparées de leur plasma dans une centrifugeuse. L'opération permet de débarrasser le sang des virus, des anticorps en excès, des bactéries pathogènes, des toxines.
- Préparer du sang pour une transfusion de donneur. Après avoir séparé le liquide corporel en fractions séparées par centrifugation, les cellules sanguines sont renvoyées au donneur et le plasma est utilisé pour la transfusion ou congelé pour une utilisation ultérieure.
- Isolation de la masse plaquettaire. La substance est obtenue à partir de plasma sanguin enrichi en plaquettes. La masse résultante est utilisée dans les services chirurgicaux et hématologiques des établissements médicaux, en thérapie d'urgence, dans les salles d'opération. L'utilisation de la masse plaquettaire en médecine permet d'améliorer la coagulation du sang chez les victimes.
- Synthèse de la masse érythrocytaire. La centrifugation des cellules sanguines se produit par séparation délicate de ses fractions selon une technique spéciale. La masse finie, riche en érythrocytes, est utilisée pour la transfusion en cas de perte de sang, d'opérations. La masse érythrocytaire est souvent utilisée pour traiter l'anémie et d'autres maladies systémiques du sang.
Dans la pratique médicale moderne, de nombreux appareils d'une nouvelle génération sont utilisés, qui permettent d'accélérer un tambour rotatif à une certaine vitesse et de l'arrêter à un certain moment. Cela vous permet de séparer plus précisément le sang en globules rouges, plaquettes, plasma, sérum etcaillots. D'autres fluides corporels sont examinés de la même manière, en particulier, les substances entrant dans la composition de l'urine sont séparées.
Centrifugeuses: principaux types
Nous avons découvert ce qu'est la centrifugation. Voyons maintenant quels appareils sont utilisés pour mettre en œuvre la méthode. Les centrifugeuses sont fermées ou ouvertes, avec un entraînement mécanique ou manuel. La principale partie active des dispositifs à ouverture manuelle est un axe rotatif situé verticalement. Dans sa partie supérieure, une barre est fixée perpendiculairement, où se trouvent des manchons métalliques mobiles. Ils contiennent des tubes à essai spéciaux, rétrécis au fond. Du coton est placé au bas des manchons, ce qui permet d'éviter d'abîmer l'éprouvette en verre au contact du métal. Ensuite, l'appareil est mis en mouvement. Après un certain temps, le liquide est séparé des solides en suspension. Après cela, la centrifugeuse manuelle est arrêtée. Un précipité solide et dense est concentré au fond des tubes à essai. Au-dessus se trouve la partie liquide de la substance.
Les centrifugeuses mécaniques de type fermé ont un grand nombre de manchons pour accueillir les tubes à essai. De tels appareils sont plus pratiques que les manuels. Leurs rotors sont entraînés par de puissants moteurs électriques et sont capables d'accélérer jusqu'à 3000 tr/min. Cela permet de mieux séparer les substances liquides des solides.
Caractéristiques de la préparation des tubes pendant la centrifugation
Tubes utilisés pourcentrifugation, doit être rempli de matériel d'essai de masse identique. Par conséquent, des échelles spéciales de haute précision sont utilisées pour les mesures ici. Lorsqu'il est nécessaire d'équilibrer plusieurs tubes dans une centrifugeuse, la technique suivante est utilisée. Après avoir pesé une paire de récipients en verre et atteint la même masse, l'un d'eux est laissé comme étalon. Les tubes suivants sont équilibrés avec cet échantillon avant d'être placés dans l'appareil. Cette technique accélère considérablement le travail s'il est nécessaire de préparer toute une série de tubes pour la centrifugation.
Il convient de noter qu'une trop grande quantité de substance à tester n'est jamais placée dans des tubes à essai. Les récipients en verre sont remplis de manière à ce que la distance au bord soit d'au moins 10 mm. Sinon, la substance sortira du tube à essai sous l'influence de la force centrifuge.
Supercentrifugeuses
Pour séparer les constituants de suspensions extrêmement fines, les centrifugeuses manuelles ou mécaniques conventionnelles ne suffisent pas. Dans ce cas, un effet plus impressionnant sur les substances des forces centrifuges est requis. Les supercentrifugeuses sont utilisées dans la mise en œuvre de tels procédés.
Les appareils du plan présenté sont équipés d'un tambour aveugle sous la forme d'un tube de petit diamètre - pas plus de 240 mm. La longueur d'un tel tambour dépasse considérablement sa section transversale, ce qui permet d'augmenter considérablement le nombre de tours et de créer une puissante force centrifuge.
Dans la supercentrifugeuse, la substance d'essai pénètre dans le tambour, se déplace le long du tube et frappe des réflecteurs spéciaux qui sont jetésmatériau sur les parois de l'appareil. Il existe également des chambres conçues pour le prélèvement séparé de liquides légers et lourds.
Les avantages de la supercentrifugeuse incluent:
- étanchéité absolue;
- taux de séparation le plus élevé;
- taille compacte;
- possibilité de séparer les substances au niveau moléculaire.
En conclusion
Nous avons donc découvert ce qu'est la centrifugation. À l'heure actuelle, la méthode trouve son application lorsqu'il est nécessaire d'isoler des sédiments de solutions, de purifier des liquides et de séparer des composants de substances biologiquement actives et chimiques. Les ultracentrifugeuses sont utilisées pour séparer les substances au niveau moléculaire. La méthode de centrifugation est activement utilisée dans les industries chimiques, pétrolières, nucléaires, alimentaires, ainsi qu'en médecine.
