צנטריפוגה

צֶנְטְרִיפוּגָה (בעברית: סַרְכֶּזֶת) היא מתקן להפרדת חומרים, בעיקר חלקיקים זעירים המרחפים בנוזל באמצעות סיבוב הדגימות.

צנטריפוגה שולחנית

עם סיבוב הצנטריפוגה, חומרים בעלי צפיפות גבוהה יותר, כלומר כבדים יותר, נעים ומצטברים קרוב לתחתית המבחנה, בעוד שהחלקיקים הקלים יותר צפים בהכרח כלפי מעלה.

לפעולת הסרכוז שימוש רב במחקר הביולוגי ושימושה למשל לצורך הפרדת חומרים שונים. לדוגמה: נעשה שימוש בצנטריפוגה על מנת לבודד ממברנות תאים לבדיקות מסוימות או תאים שלמים כחלק מתהליך יצירת תמונת קריוטיפ.

בתעשייה משתמשים בצנטריפוגות להפרדה של מרכיבים בעלי צפיפות חומר שונה המעורבבים בתערובת. בתהליך העשרת אורניום משתמשים בצנטריפוגות אשר מפרידות על ידי שימוש במהירות עצומה, את שני האיזוטופים של האורניום למרות הפרש המסה הסגולית הזעיר ביניהם. במחלבה משתמשים בצנטריפוגה להפרדת השמנת מהחלב.

צנטריפוגה דיפרנציאלית

בצנטריפוגה דיפרנציאלית מבצעים את תהליך הצנטריפוגה מספר פעמים כאשר בכל פעם מסירים את המשקע ומגדילים את הכוח הצנטריפוגלי, לאחר מספר פעמים מבוצעים תהליכי טיהור על ידי שיקוע בשיווי משקל והשכבה הרצויה נלקחת להמשך אנליזה.

אופן הפעולה

מאחר שחלקיקים שונים הם בגדלים שונים ובצפיפויות שונות, כל חלקיק ישקע בכוח צנטריפוגלי מינימלי שונה. וכך ההפרדה של הדוגמית לשכבות שונות תעשה תחילה על ידי צנטריפוגה של החלקיק הראשוני (למשל תכולת התא לאחר פירוקו) תחת כוחות חלשים, סילוק המשקע ולאחר מכן חשיפת התרחיף לכוחות צנטריפוגליים הולכים וגוברים. בכל פעם ישוקע נתח צפיפויות מסוים לתחתית המבחנה. חזרה מושכלת על שיטה זו, תספק שכבות שונות אשר ייצגו חלקים שונים של הדוגמית המקורית. ניתן גם להרחיף מחדש שכבות מסוימות ששוקעו ולהריצם שוב בצנטריפוגה על מנת להגיע לעידון נוסף בהפרדה. השיקוע תלוי במסה, בצורה ובנפח הספציפי של המקרומולקולות, בצפיפות הממס, בגודל הרוטור ומהירות הסיבוב. מהירות השיקוע יכולה להיות מנוטרת תוך כדי הניסוי על מנת לחשב את המשקל המולקולרי. קבוע השיקוע (s) ניתן גם הוא לחישוב בשיטה זו. ערך גבוה של s יצביע על משקל מולקולרי גבוה. כך, חלקיקים דחוסים ישקעו מהר יותר בעוד חלבונים מוארכים בעלי קבוע חיכוך גבוה ישקעו לאט יותר. בדרך כלל מאפיינים צנטריפוגה לא בקצב הסיבוב שלה אלא בתאוצה שהיא מפעילה על הדגם הנבדק. זו הבחנה חשובה כי שתי צנטריפוגות שונות בעלות רדיוסי סיבוב שונים, הפועלות באותה מהירות סיבוב, יתנו תוצאות שונות כי תפעל בהן תאוצה שונה על המדגם. את התאוצה מקובל למדוד בכפולות של g - תאוצת הכובד על פני כדור הארץ.

התאוצה מחושבת על ידי הכפלת הרדיוס במהירות הזוויתית בריבוע. הוגדר ערך הנקרא "יחסי כוח צנטריפוגלי" (RCF), והיא מידת התאוצה המופעלת על דגימה מסוימת ומחולקת בתאוצת הכובד ונתונה על ידי הנוסחה:

${\displaystyle \mathrm {RCF} =r\,(2\pi N)^{2}/g\,}$

כאשר

${\displaystyle \textstyle g}$ תאוצת הכובד,

${\displaystyle \textstyle r}$ רדיוס הסיבוב,

${\displaystyle \textstyle N}$ מס סיבובים ליח' זמן.

${\displaystyle \mathrm {RCF} =1.118\,\times 10^{-5}\,r_{\mathrm {cm} }\,N_{\mathrm {RPM} }^{2}\,}$

כאשר

${\displaystyle \textstyle r_{\mathrm {cm} }}$ רדיוס הסיבוב בס"מ,

${\displaystyle \textstyle N_{\mathrm {RPM} }}$ סיבובים לדקה (סל"ד).

אולטראצנטריפוגה

"אולטראצנטריפוגה" (בעברית: סרכזת-על) היא כינוי לצנטריפוגה המסוגלת לייצר כוח הפרדה גבוה במיוחד (מעל 100,000g). בדרך כלל בצנטריפוגה כזאת הרוטור מסובב על ידי מנוע חשמלי בתא ואקום מקורר כדי לצמצם את התנגדות האוויר ולמנוע התחממות יתר. תדירות הרוטור יכולה להגיע עד ל-70,000 סל"ד, תדירות שמיצרת כוח הפרדה אפקטיבי של 1,000,000g. כח זה גורם לשיקוע של מקרומולקולות ואפילו למפל ריכוזים של מולקולות קטנות יותר.

היסטוריה

פרק זה לוקה בחסר. אנא תרמו לוויקיפדיה והשלימו אותו. ייתכן שתמצאו פירוט בדף השיחה.

סוגים

פרק זה לוקה בחסר. אנא תרמו לוויקיפדיה והשלימו אותו. ייתכן שתמצאו פירוט בדף השיחה.

ראו גם

• כוח צנטריפוגלי
• הפרדה ציקלונית

קישורים חיצוניים

מיזמי קרן ויקימדיה
ערך מילוני בוויקימילון: צנטריפוגה
תמונות ומדיה בוויקישיתוף: צנטריפוגה

• מחשבון לחישוב כוח הסירכוז
• אילון גלעד, אל תאמרו צנטריפוגות, אמרו סַרְכֶּזֶת, באתר הארץ, 1 במאי 2015