אנו מסבירים מהי צנטריפוגה כשיטה להפרדת תערובות. כמו כן, סוגי צנטריפוגה וכמה דוגמאות.
מהי צנטריפוגה?
צנטריפוגה היא א מנגנון הפרדת תערובת(במיוחד, אלה המורכבים מ מוצק י נוזלים באופן שונה צְפִיפוּת) דרך חשיפתו לכוח מסתובב בעוצמה מסוימת.
כוח זה, המכונה הכוח הצנטריפוגלי ב מכניקה ניוטונית, הוא כוח פיקטיבי המופיע כאשר גוף מתאר א תְנוּעָה רוֹטַציָה. פירוש שמו הוא "הבורח מהמרכז", שכן הוא מתרחק מציר הסיבוב של מסלול הגוף.
כוח צנטריפוגלי גורם לחפצים להתרחק מהמרכז בזמן שהם מסתובבים. לדוגמה: כאשר דייג מסובב את הקרס לפני השלכתו לתוך יָם, או הכוח שדוחף אותנו אל המושב באטרקציות המסתובבות של פארקי השעשועים. זה אותו הדבר שמשתמש בצנטריפוגה, או מכשיר המסוגל לייצר כוח צנטריפוגלי, כדי להפריד תערובות במעבדה.
הצנטריפוגה פועלת על ידי דחיפת הרכיבים הצפופים ביותר של התערובת לכיוון הנקודה הרחוקה ביותר מציר הסיבוב והשארת המרכיבים הצפופים ביותר בנקודה הקרובה ביותר. האם טֶכנִיקָה הוא נמצא בשימוש יומיומי על ידי כימאים, ביולוגים ומדענים אחרים.
דוגמאות לצנטריפוגה
צנטריפוגה משמש במקרים רבים של מחקר מדעי, במיוחד של החומרים הבסיסיים שלחומר אורגני. באמצעות תהליכים מיוחדים של צנטריפוגה של חומרים כגון דם אותאים בבני אדם, פלזמה, תרכיז טסיות דם, אברונים תוך תאיים ואפילו DNA.
דוגמאות פשוטות אחרות הן מכונת הכביסה, המשתמשת בכוח צנטריפוגלי כדי, לאחר ערבוב מים, סבון ובגדים, יבש אותם, ביטול המים דרך החורים בתוף, הודות לכוח הצנטריפוגלי; או המכונות שלתַעֲשִׂיָה מוצרי חלב המוציאים מהחלב את חלקי השומן שעלינו להסיר כדי להשיג חלב דל שומן ולהכנת מי גבינה, שמנת ועוד מוצרים.
סוגי צנטריפוגה
ישנם ארבעה סוגים של צנטריפוגה:
- צנטריפוגה דיפרנציאלית. נצלו את ההבדל במהירות השקיעה של השונותמולקולות של תערובת. לפיכך, חלקיקים בעלי צפיפות דומה מתיישבים יחד. הוא משמש בדרך כלל להפרדת רכיבים של תערובת ומהווה את שלב ההכנה לתהליכי הפרדת מולקולות.
- צנטריפוגה איזופיקני. מוסיף מדיה בצפיפות שונה לחלקיקים שחולקים את אותו מקדם שיקוע, כך שניתן להפריד ביניהם בכוח צנטריפוגלי.
- צנטריפוגה אזורית. הוא מפריד בין חלקיקים של תערובת על סמך ההבדל שלהם בקצב השקיעה וגם שלהם מסה, מכיוון שהתערובת ממוקמת בעבר על גבי שיפוע צפיפות שנוצר מראש, הפועלת כ"מסננת" חלקיקים הודות לכוח הצנטריפוגלי.
- אולטרה צנטריפוגה. לפקח על מבנים באמצעות אור אולטרה סגול או אינטרפרומטרים, כשהם מתיישבים, באמצעות מערכות רוטור (קבוע או נדנדה). זה מאוד שימושי לחקר מבנים תת-תאיים.
שיטות אחרות להפרדת תערובות
סינון היא שיטה המאפשרת הפרדת מוצקים מתערובת.
מלבד צנטריפוגה, ניתן להפריד בין תערובות בתהליכים פיזיקליים או כימיים כגון:
- סונן. נעשה שימוש ברשת או חומר שמירה המאפשר מעבר של הממס הנוזלי (מים, למשל), אך שומר על המוצקים הגדולים יותר הקיימים בו (שטחי קפה, למשל).
- סִנוּן. זוהי טכניקה הדומה לסינון, אך היא מאפשרת הפרדה של מוצקים בגדלים שונים, באמצעות מסננת שהחורים בה מאפשרים מעבר של מוצקים מסוימים ושומרים על הגדולים יותר.
- אידוי סֶלֶקטִיבִי. להפריד בין תערובות של נוזלים, או של מוצקים ונוזלים, ההבדל ב נקודת רתיחה (אוֹ נקודת המסה, במקרה של מוצקים), מחממים את התערובת עד שהנוזל (או אחד מהם) מתאדה ומשאיר את המוצקים (או הנוזל עם נקודת רתיחה נמוכה יותר) במיכל.
- ניקיון. באמצעות מיכל מתאים, תערובת של נוזלים, או של מוצק ונוזל, מופרדת, תחילה מאפשרת את כוח משיכה למשוך את הרכיבים הצפופים ביותר לתחתית המיכל. הכי פחות צפוף יהיה בחלק העליון. אז הרכיב הצפוף ביותר ייחלץ על ידי פתיחת חור בתחתית.