تُستخدم أجهزة التبخير الدوراني على نطاق واسع في مجالات مختلفة لتركيز العينات. فيما يلي بعض الفوائد والاستخدامات لأجهزة التبخير الدوراني:
فوائد أجهزة التبخير الدوراني
1. التركيز السريع والفعال
تسمح أجهزة التبخير الدوراني بتركيز العينات بسرعة وكفاءة، مما يؤدي إلى نقاء أفضل للعينة وزيادة في العائد. يضمن استخدام القارورة الدوارة تعرض المحلول بالتساوي للحرارة والفراغ، مما يؤدي إلى تركيز فعال.
2. التبخير عند درجة حرارة منخفضة
باستخدام جهاز التبخير الدوراني، يتم التبخير عند ضغط منخفض، مما يسمح بالتقطير عند درجة حرارة منخفضة. هذا مفيد جدًا للمركبات الحساسة للحرارة، حيث يمنع تدهور وفقدان العينة.
3. معدل التبخر السريع
معدل التبخر سريع مع جهاز التبخير الدوراني، ويمكن إجراء الفصل في وقت قصير جدًا. هذا يجعله أداة قيمة في المختبر، خاصة عند التعامل مع كميات كبيرة من العينات.
استخدامات أجهزة التبخير الدوراني
1. تنقية العينات
تُستخدم أجهزة التبخير الدوراني عادةً لتنقية العينات. يمكنها إزالة الشوائب وتركيز المركب المطلوب، مما يؤدي إلى نقاء أفضل للعينة.
2. استعادة المذيبات
تُستخدم أجهزة التبخير الدوراني أيضًا لاستعادة المذيبات. يمكن استخدامها لاستعادة المذيبات من الخلائط، والتي يمكن إعادة استخدامها في تجارب أخرى.
3. تنقية مستخلصات النباتات والزيوت الأساسية
تُستخدم أجهزة التبخير الدوراني في تنقية مستخلصات النباتات والزيوت الأساسية من المنتجات الطبيعية. يمكنها استخراج المركب المطلوب من الخليط، مما ينتج عنه منتج أكثر تركيزًا ونقاءً.
4. تقطير الخلائط المعقدة
تُستخدم أجهزة التبخير الدوراني في تقطير الخلائط المعقدة. يمكنها فصل المركبات المختلفة في الخليط، مما يسمح بعزل المركب المطلوب.
كيف يعمل؟
جهاز التبخير الدوراني، أو "الروتوفاب" في مصطلحات المختبر، هو أداة تُستخدم في مختبر الكيمياء لإزالة مذيب متطاير من خليط سائل.
يعمل جهاز التبخير الدوراني على الافتراض العام بأن نقطة غليان المذيب أقل بكثير من تلك الخاصة بالسائل المحيط به. كما يفترض أن المركبات في السائل حساسة حراريًا؛ وإلا يمكنك فقط غلي المذيب.
يعمل جهاز التبخير الدوراني عن طريق إنشاء فراغ في قارورة زجاجية دوارة. ماذا يحقق ذلك؟ دعونا نعود إلى فيزياء وكيمياء المدرسة الثانوية.
كل المادة في الكون توجد في ثلاث (تقنيًا أربع) حالات: صلبة، سائلة، غازية، وبلازما. تعتمد الحالة التي تكون فيها الجزيئات على أ) الظروف الفيزيائية للنظام الذي توجد فيه، و ب) خصائصها الكيميائية الجوهرية. من بين المتغيرات الفيزيائية، الأهم بالنسبة لنا هي التغيرات في درجة الحرارة والضغط. معظم إجراءات الاستخراج الصناعية تتم داخل حاويات صلبة لا تتوسع أو تنكمش (نأمل)؛ لذلك، تعتبر التغيرات في الحجم ضئيلة.
الضغط ودرجة الحرارة مرتبطان ببعضهما البعض بطريقة خطية؛ مضاعفة درجة الحرارة (على مقياس الصفر المطلق، أو مقياس كلفن) ستؤدي إلى مضاعفة الضغط (طالما تم الحفاظ على الحجم ثابتًا). في الواقع، هذا يعني أن تقليل الضغط عن طريق تشغيل الفراغ يخفض أيضًا نقطة الغليان المطلوبة لتبخر المذيب المتطاير.
يتم التقاط المذيب المتبخر بواسطة "الإصبع البارد"، وهو سطح مبرد يمكن لجزيئات الغاز أن تصطدم به وتتكثف عليه. الطريقة الأكثر شيوعًا لصنع الإصبع البارد هي خلط الكحول الأيزوبروبيلي والجليد الجاف. يجب إضافة الجليد الجاف باستمرار، لكنه ليس باردًا بما يكفي لتجميد الكحول، وعلى عكس الجليد، يتبخر إلى غاز عندما ينفد.
بالتزامن مع كل ما سبق، يتم وضع القارورة في حمام مائي مسخن وتدويرها باستمرار. هذا يخلق طبقة رقيقة داخل القارورة تزيد من مساحة السطح التي يمكن أن تتبخر منها جزيئات الغاز. كما أنه يساعد في توصيل الحرارة إلى النظام مباشرة، بحيث تظل درجة الحرارة ثابتة حتى مع تبخر الجزيئات.
مع إنشاء الفراغ وبدء تكثف الجزيئات الغازية المتكونة حديثًا على الإصبع البارد، تكون ظروف النظام بحيث يستمر التبخر من كل سطح في وقت واحد - حتى من داخل السائل نفسه. يؤدي ذلك إلى التبخر، وهو السبب الثالث لتبخير القارورة على محرك دوار.
الخاتمة
تُعد أجهزة التبخير الدوراني أدوات أساسية في المختبرات نظرًا لقدرتها على تركيز العينات بكفاءة وسرعة مع الحفاظ على سلامة المركبات الحساسة للحرارة. إنها لا غنى عنها في استخراج وتنقية مستخلصات النباتات والزيوت الأساسية، مما يعزز نقاء المنتج. من خلال الاستفادة من مبادئ التحكم في الضغط ودرجة الحرارة، توفر أجهزة التبخير الدوراني حلاً قويًا لمختلف التطبيقات الكيميائية والبيوكيميائية، مما يجعلها مكونًا حيويًا في كل من الأبحاث والإعدادات الصناعية.
