Qu'est-ce que la centrifugation? Définition et principe de la méthode

Qu'est-ce que la centrifugation? À quoi sert la méthode utilisée? Le terme "centrifugation" désigne la séparation de particules liquides ou solides d'une substance en diverses fractions par des forces centrifuges. Une telle séparation des substances se fait en raison de l'utilisation d'appareils spéciaux – centrifugeuses. Quel est le principe de la méthode?

Principe de centrifugation

Considérons la définition plus en détail. La centrifugation est l'effet sur les substances par rotation ultra-rapide dans un appareil spécialisé. La partie principale de toute centrifugeuse est le rotor, qui contient des nids pour l'installation de tubes à essai avec des matériaux, qui doivent être séparés en différentes fractions. Pendant la rotation du rotor à haute vitesse, la force centrifuge entre en jeu . Les substances placées dans des tubes à essai sont divisées en différentes substances en fonction du niveau de densité. Par exemple, lors de la centrifugation des échantillons d'eau souterraine, le liquide est séparé et les solides contenus dans ce dépôt sont déposés.

Auteur de la méthode

Pour la première fois, il a été connu qu'une telle centrifugation, après les expériences menées par le scientifique A. F. Lebedev. La méthode a été développée par le chercheur afin de déterminer la composition de l'eau du sol. Plus tôt, à cette fin, la sédimentation liquide a été utilisée, suivie d'une séparation d'échantillons solides de celle-ci. Le développement de la méthode de centrifugation a permis de faire face à cette tâche beaucoup plus rapidement. Grâce à cette séparation, il est possible d'extraire une fraction solide de substances du liquide sous forme sèche pendant quelques minutes.

Etapes de la centrifugation

La centrifugation différentielle commence par la décantation de substances qui font l'objet d'une enquête. Un tel traitement de matière a lieu dans l'appareil de décantation. Pendant la sédimentation, les particules sont séparées par la gravité. Cela vous permet de préparer les substances pour une meilleure séparation à l'aide de forces centrifuges.

Ensuite, les substances dans les tubes à essai sont filtrées. À ce stade, on utilise les tambours dits perforés qui sont destinés à séparer les particules liquides des solides. Au cours des activités soumises, tout le sédiment reste sur les murs de la centrifugeuse.

Avantages

Par rapport à d'autres méthodes visant à séparer des substances individuelles, telles que la filtration ou le décantation, la centrifugation permet d'obtenir un sédiment avec un taux d'humidité minimum. L'utilisation de cette méthode de séparation permet la séparation des suspensions finement dispersées. Le résultat est la production de particules de 5 à 10 μm de taille. Un autre avantage important de la centrifugation est la possibilité de sa mise en œuvre à l'aide d'équipements de petits volumes et de dimensions. Le seul inconvénient de la méthode est l'intensité énergétique élevée des dispositifs.

Centrifugation en biologie

En biologie, on recourt à la séparation des substances en substances séparées lors de la préparation des préparations pour l'étude au microscope. La centrifugation est effectuée ici sur des dispositifs complexes – cytorotors. De tels appareils, outre les fentes pour les tubes à essai, sont complétés avec des supports d'échantillons, avec toutes sortes de diapositives d'une conception compliquée. Du dispositif de la centrifugeuse, lors de la recherche en biologie, la qualité des matériaux obtenus directement dépend de la quantité d'informations utiles qui peuvent être obtenues à partir des résultats de l'analyse.

Centrifugation dans l'industrie du raffinage du pétrole

La méthode de centrifugation est indispensable dans l'extraction de l'huile. Il y a des hydrocarbures, dont l'eau n'est pas entièrement émise pendant la distillation. La centrifugation permet d'éliminer l'excès de liquide de la composition de l'huile, en augmentant sa qualité. Dans ce cas, l'huile est dissoute dans le benzène, puis chauffée à 60 ^° C, puis soumise à une force centrifuge. Enfin, la quantité d'eau restant dans la substance est mesurée et, si nécessaire, la procédure est répétée.

Centrifugation du sang

Cette méthode est largement utilisée à des fins thérapeutiques. En médecine, il vous permet de résoudre les problèmes suivants:

1. Obtention d'échantillons sanguins purifiés pour la réalisation de la plasmaphérèse. À ces fins, la centrifugeuse sépare les éléments sanguins de son plasma. L'opération permet de débarrasser le sang des virus, des anticorps en excès, des bactéries pathogènes, des toxines.
2. Préparation du sang pour la transfusion des donneurs. Après avoir divisé le liquide du corps en fractions séparées au moyen d'une centrifugation, le donneur de sang est renvoyé chez le donneur et le plasma est utilisé pour transfusion ou congelé pour une utilisation ultérieure.
3. Isolation de la masse plaquettaire. La substance est obtenue à partir d'un plasma sanguin enrichi en plaquettes. La masse résultante est utilisée dans les services chirurgicaux et hématologiques des établissements médicaux, dans les services d'urgence, les salles d'opération. L'utilisation de la masse de plaquettes en médecine permet d'améliorer la coagulabilité du sang chez les personnes atteintes.
4. Synthèse de la masse érythrocytaire. La centrifugation des cellules sanguines se produit par une séparation délicate de ses fractions selon une technique spéciale. Une masse prête, riche en globules rouges, est utilisée pour la transfusion avec une perte de sang, des opérations. La masse érythrocytaire est souvent utilisée pour le traitement de l'anémie, d'autres maladies sanguines de nature systémique.

Dans la pratique médicale moderne, on utilise de nombreux instruments de nouvelle génération qui permettent d'accélérer le tambour rotatif à une certaine vitesse et de l'arrêter à un certain moment. Cela vous permet de diviser plus précisément le sang en globules rouges, plaquettes, plasma, sérum et caillots. De même, d'autres fluides corporels sont examinés, en particulier, les substances dans l'urine sont séparées.

Centrifugeuses: types de base

Nous avons compris la centrifugation. Maintenant, découvrons quels périphériques sont utilisés pour implémenter la méthode. Les centrifugeuses sont fermées et ouvertes, avec un entraînement mécanique ou manuel. La principale partie de travail des dispositifs à main ouverte est un axe rotatif, situé verticalement. Dans sa partie supérieure, la bande est fixée perpendiculairement, où se trouvent les manchons métalliques mobiles. Ils contiennent des tubes à essai spéciaux, rétréci en bas. Au bas des manches, lait de coton, ce qui évite d'endommager le tube de verre lorsqu'il entre en contact avec le métal. Ensuite, l'appareil est mis en mouvement. Après un certain temps, le liquide se sépare des solides en suspension. Après cela, la centrifugeuse manuelle est arrêtée. Un précipité dense et solide est concentré au fond des tubes. Ci-dessus, c'est la partie liquide de la substance.

Les centrifugeuses mécaniques fermées ont un grand nombre de manchons pour le placement des tubes. De tels dispositifs sont plus pratiques que ceux manuels. Leurs rotors sont entraînés par des moteurs électriques puissants et peuvent accélérer à 3000 tr / min. Cela permet d'effectuer une meilleure séparation des substances liquides des substances solides.

Caractéristiques de la préparation des tubes à essai lors de la centrifugation

Les tubes utilisés pour la centrifugation doivent être remplis avec le matériau d'essai de masse identique. Par conséquent, des échelles spéciales de haute précision sont utilisées pour les mesures ici. Lorsque l'équilibrage des tubes à essai multiples dans une centrifugeuse est nécessaire, la méthode suivante est utilisée. Après avoir pesé quelques récipients en verre et obtenant la même masse, l'un d'entre eux est laissé en série. Les tubes subséquents sont équilibrés avec cet échantillon avant d'être placés dans l'appareil. Cette méthode accélère considérablement le travail lorsqu'il est nécessaire de préparer la centrifugation d'une série complète de tubes à essai.

Il convient de noter qu'il n'y a jamais trop de substances d'essai dans les tubes à essai. Les récipients en verre sont remplis de telle sorte que la distance au bord soit d'au moins 10 mm. Sinon, la substance se répandra hors du tube sous l'influence de la force centrifuge.

Supercentrifuges

Pour séparer les composants de suspensions extrêmement minces, il ne suffit pas d'utiliser des centrifugeuses manuelles ou mécaniques conventionnelles. Dans ce cas, un effet plus impressionnant sur les substances du côté des forces centrifuges est nécessaire. Lors de la mise en œuvre de tels procédés, des supercentrifuges sont utilisées.

Les dispositifs du plan présenté sont équipés d'un tambour aveugle sous la forme d'un tube de diamètre insignifiant – pas plus de 240 mm. La longueur d'un tel tambour est beaucoup plus grande que sa section transversale, ce qui permet d'augmenter considérablement le nombre de révolutions et de créer une puissante force centrifuge.

Dans la supercentrifugeuse, la substance d'essai entre dans le tambour, se déplace le long du tube et frappe contre des réflecteurs spéciaux, qui jette le matériau sur les parois de l'appareil. Il existe également des chambres conçues pour l'extraction séparée de liquides légers et légers.

Les avantages des supercentrifuges comprennent:

• Contrainte absolue;
• La plus forte intensité de séparation des substances;
• Taille compacte;
• La possibilité de séparer les substances au niveau moléculaire.

En conclusion

Nous avons donc découvert ce qu'est la centrifugation. Actuellement, la méthode trouve son application lorsqu'il est nécessaire de précipiter des solutions de solutions, de liquides purifiés, de composants séparés de substances chimiques biologiquement actives et chimiques. Les ultracentrifuges sont utilisés pour la séparation des substances au niveau moléculaire. La méthode de centrifugation est activement utilisée dans les industries chimiques, pétrolières, nucléaires, alimentaires, ainsi qu'en médecine.