Rotationsverdampfer werden in verschiedenen Bereichen häufig zur Konzentration von Proben verwendet. Hier sind einige der Vorteile und Verwendungen von Rotationsverdampfern:
Vorteile von Rotationsverdampfern
1. Schnelle und effiziente Konzentration
Rotationsverdampfer ermöglichen eine schnelle und effiziente Konzentration von Proben, was zu einer besseren Reinheit und Ausbeute der Probe führt. Die Verwendung eines rotierenden Kolbens stellt sicher, dass die Lösung gleichmäßig Wärme und Vakuum ausgesetzt wird, was zu einer effizienten Konzentration führt.
2. Niedrigtemperaturverdampfung
Mit einem Rotationsverdampfer erfolgt die Verdampfung bei reduziertem Druck, was eine Destillation bei niedriger Temperatur ermöglicht. Dies ist sehr nützlich für hitzeempfindliche Verbindungen, da es eine Zersetzung und den Verlust der Probe verhindert.
3. Schnelle Verdampfungsrate
Die Verdampfungsrate ist bei einem Rotationsverdampfer schnell, und die Trennung kann in sehr kurzer Zeit erfolgen. Dies macht ihn zu einem wertvollen Werkzeug im Labor, insbesondere bei der Verarbeitung großer Probenmengen.
Verwendungen von Rotationsverdampfern
1. Reinigung von Proben
Rotationsverdampfer werden häufig zur Reinigung von Proben verwendet. Sie können Verunreinigungen entfernen und die gewünschte Verbindung konzentrieren, was zu einer besseren Reinheit der Probe führt.
2. Lösungsmittelrückgewinnung
Rotationsverdampfer werden auch zur Lösungsmittelrückgewinnung verwendet. Sie können verwendet werden, um Lösungsmittel aus Mischungen zurückzugewinnen, die für weitere Experimente wiederverwendet werden können.
3. Reinigung von Pflanzenextrakten und ätherischen Ölen
Rotationsverdampfer werden zur Reinigung von Pflanzenextrakten und ätherischen Ölen aus natürlichen Produkten verwendet. Sie können die gewünschte Verbindung aus der Mischung extrahieren, was zu einem konzentrierteren und reineren Produkt führt.
4. Destillation komplexer Mischungen
Rotationsverdampfer sind nützlich für die Destillation komplexer Mischungen. Sie können verschiedene Verbindungen in der Mischung trennen und so die gewünschte Verbindung isolieren.
Wie funktioniert es?
Ein Rotationsverdampfer, im Laborjargon „Rotovap“, ist ein Instrument, das in einem Chemielabor verwendet wird, um ein flüchtiges Lösungsmittel aus einer Flüssigmischung zu entfernen.
Der Rotationsverdampfer funktioniert unter der allgemeinen Annahme, dass der Siedepunkt des Lösungsmittels viel niedriger ist als der der umgebenden Flüssigkeit. Es wird auch angenommen, dass die Verbindungen in der Flüssigkeit thermisch empfindlich sind; andernfalls könnte man das Lösungsmittel einfach auskochen.
Ein Rotationsverdampfer funktioniert, indem er ein Vakuum in einem rotierenden Glaskolben erzeugt. Was bewirkt das? Lassen Sie uns zu den Grundlagen der Physik und Chemie aus der Schulzeit zurückkehren.
Alle Materie im Universum existiert in drei (technisch vier) Zuständen: fest, flüssig, gasförmig und Plasma. In welchem Zustand sich ein Molekül befindet, hängt von A) den physikalischen Bedingungen des Systems, in dem es sich befindet, und B) seinen intrinsischen chemischen Eigenschaften ab. Von den physikalischen Variablen sind für uns Änderungen der Temperatur und des Drucks am wichtigsten. Die meisten industriellen Extraktionsverfahren finden in festen Behältern statt, deren Wände sich nicht ausdehnen oder zusammenziehen (hoffentlich); daher werden Volumenänderungen als vernachlässigbar angesehen.
Druck und Temperatur stehen in einem linearen Verhältnis zueinander; eine Verdopplung der Temperatur (auf der Skala des absoluten Nullpunkts oder der Kelvin-Skala) führt zu einer Verdopplung des Drucks (sofern das Volumen konstant gehalten wird). Das bedeutet im Effekt, dass die Reduzierung des Drucks durch Einschalten eines Vakuums auch den Siedepunkt senkt, der erforderlich ist, damit das flüchtige Lösungsmittel verdampft.
Das verdampfte Lösungsmittel wird von einem „Kaltfinger“ aufgefangen, einer gekühlten Oberfläche, auf die die Gasmoleküle treffen und kondensieren können. Die gebräuchlichste Methode, einen Kaltfinger herzustellen, besteht darin, Isopropylalkohol und Trockeneis zu mischen. Trockeneis muss kontinuierlich hinzugefügt werden, aber es ist nicht kalt genug, um den Alkohol zu gefrieren, und im Gegensatz zu Eis verdampft es in Gas, wenn es verbraucht ist.
Gleichzeitig wird der Kolben in ein beheiztes Wasserbad gestellt und kontinuierlich rotiert. Dies erzeugt einen dünnen Film im Inneren des Kolbens, der die Oberfläche vergrößert, von der aus Gasmoleküle verdampfen können. Es dient auch dazu, Wärme direkt in das System zu leiten, sodass die Temperatur konstant bleibt, selbst wenn Moleküle verdampfen.
Wenn das Vakuum hergestellt ist und die neu gebildeten Gasmoleküle beginnen, am Kaltfinger zu kondensieren, sind die Bedingungen des Systems so, dass die Verdampfung gleichzeitig von jeder Oberfläche ausgeht – sogar von innerhalb der Flüssigkeit selbst. Dies führt zu Blasenbildung, was der dritte Grund ist, warum der Kolben auf einem Rotationsmotor verdampft wird.
Fazit
Rotationsverdampfer sind in Laboratorien unverzichtbare Werkzeuge, da sie Proben effizient und schnell konzentrieren können, während die Integrität hitzeempfindlicher Verbindungen erhalten bleibt. Sie sind unentbehrlich bei der Extraktion und Reinigung von Pflanzenextrakten und ätherischen Ölen und verbessern die Produktreinheit. Durch die Nutzung der Prinzipien der Druck- und Temperaturkontrolle bieten Rotationsverdampfer eine robuste Lösung für verschiedene chemische und biochemische Anwendungen und sind sowohl in der Forschung als auch in der Industrie von entscheidender Bedeutung.
