Роторные испарители широко используются в различных областях для концентрации образцов. Вот некоторые из преимуществ и применений роторных испарителей:
Преимущества роторных испарителей
1. Быстрая и эффективная концентрация
Роторные испарители позволяют быстро и эффективно концентрировать образцы, что приводит к лучшей чистоте и выходу образца. Использование вращающейся колбы обеспечивает равномерное воздействие раствора на тепло и вакуум, что приводит к эффективной концентрации.
2. Испарение при низкой температуре
Использование роторного испарителя позволяет проводить испарение при пониженном давлении, что позволяет дистиллировать при низкой температуре. Это очень полезно для термочувствительных соединений, так как предотвращает их деградацию и потерю образца.
3. Высокая скорость испарения
Скорость испарения с роторным испарителем высока, и разделение можно провести за очень короткое время. Это делает его ценным инструментом в лаборатории, особенно при работе с большими объемами образцов.
Использование роторных испарителей
1. Очистка образцов
Роторные испарители обычно используются для очистки образцов. Они могут удалять примеси и концентрировать желаемое соединение, что приводит к лучшей чистоте образца.
2. Восстановление растворителя
Роторные испарители также используются для восстановления растворителей. Они могут использоваться для восстановления растворителей из смесей, которые могут быть повторно использованы для дальнейших экспериментов.
3. Очистка растительных экстрактов и эфирных масел
Роторные испарители используются для очистки растительных экстрактов и эфирных масел из натуральных продуктов. Они могут извлекать желаемое соединение из смеси, что приводит к более концентрированному и чистому продукту.
4. Дистилляция сложных смесей
Роторные испарители полезны для дистилляции сложных смесей. Они могут разделять различные соединения в смеси, что позволяет изолировать желаемое соединение.
Как это работает?
Роторный испаритель, или "ротавап" на лабораторном жаргоне, — это инструмент, используемый в химической лаборатории для удаления летучего растворителя из жидкой смеси.
Роторный испаритель функционирует на общем предположении, что температура кипения растворителя значительно ниже, чем у окружающей его жидкости. Также предполагается, что соединения в жидкости термочувствительны; в противном случае можно просто выпарить растворитель.
Роторный испаритель работает, создавая вакуум в вращающейся стеклянной колбе. Что это дает? Вернемся к школьной физике и химии.
Вся материя во Вселенной существует в трех (технически четырех) состояниях: твердом, жидком, газообразном и плазменном. В каком состоянии находится молекула, зависит от A) физических условий системы, в которой она находится, и B) ее внутренних химических свойств. Из физических переменных для нас наиболее важны изменения температуры и давления. Большинство промышленных процедур экстракции проводятся внутри твердых контейнеров, стенки которых не расширяются и не сжимаются (мы надеемся); поэтому изменения объема считаются незначительными.
Давление и температура связаны между собой линейной зависимостью; удвоение температуры (по шкале абсолютного нуля, или шкале Кельвина) приведет к удвоению давления (при условии, что объем остается постоянным). Таким образом, снижение давления путем включения вакуума также снижает температуру кипения, необходимую для испарения летучего растворителя.
Испарившийся растворитель улавливается "холодным пальцем", охлажденной поверхностью, с которой молекулы газа могут столкнуться и конденсироваться. Наиболее распространенный способ создания холодного пальца — это смешивание изопропилового спирта и сухого льда. Сухой лед нужно добавлять постоянно, но он не достаточно холоден, чтобы заморозить спирт, и, в отличие от льда, испаряется в газ, когда расходуется.
Одновременно с вышеописанным, колба помещается в нагретую водяную баню и непрерывно вращается. Это создает тонкую пленку внутри колбы, что увеличивает площадь поверхности, с которой могут испаряться молекулы газа. Это также способствует прямой передаче тепла в систему, так что температура остается постоянной, даже когда молекулы испаряются.
Когда создается вакуум и вновь образовавшиеся молекулы газа начинают конденсироваться на холодном пальце, условия системы таковы, что испарение происходит одновременно с каждой поверхности — даже изнутри жидкости. Это приводит к образованию пузырьков, что является третьей причиной, по которой колба испаряется на роторном двигателе.
Заключение
Роторные испарители являются незаменимыми инструментами в лабораториях благодаря их способности эффективно и быстро концентрировать образцы, сохраняя при этом целостность термочувствительных соединений. Они незаменимы при экстракции и очистке растительных экстрактов и эфирных масел, повышая чистоту продукта. Используя принципы контроля давления и температуры, роторные испарители предоставляют надежное решение для различных химических и биохимических применений, делая их важным компонентом как в исследовательских, так и в промышленных условиях.
