Centrifugazione

La centrifugazione è l'atto di centrifugare: utilizzare la forza centrifuga per ottenere la separazione dei componenti di una miscela o l'essiccazione di certi materiali.

Una forza centrifuga è quella che si manifesta nei corpi che sviluppano una traiettoria curva. Questa forza è uguale ma opposta alla forza centripeta, che è diretta radialmente verso il centro.

La centrifugazione, in breve, è lo sfruttamento della forza centrifuga per separare elementi secondo la densità o per asciugare qualcosa. La macchina che fornisce la forza centrifuga si chiama centrifuga.

Quello che fa una centrifuga è accelerare il processo di sedimentazione o assestamento delle fasi di una miscela. Ciò è reso possibile dalle diverse densità dei componenti. La centrifugazione può quindi essere utilizzata per separare il siero dal plasma nel sangue o la polpa dal succo di frutta, per citare due possibilità.

I solidi che possono essere separati mediante centrifugazione sono di tipo insolubile, cioè non formano una soluzione con un liquido. Quando si mescola un liquido con un solido insolubile, si produce un sistema eterogeneo in cui è possibile vedere particelle solide sospese nell'altra sostanza. La centrifugazione è solo una delle operazioni unitarie per separare questa classe di solidi; le altre quattro sono la filtrazione, l'elutriazione, la sedimentazione e la flottazione.

Quando un grande campo centrifugo viene applicato a una tale coppia (liquido e solidi insolubili), le particelle tendono a muoversi attraverso il fluido per l'azione dell'accelerazione (velocità angolare al quadrato del raggio).

La forza centrifuga scrive un moto in un quadro di riferimento rotante o, equivalentemente, la forza apparente notata da un osservatore non inerziale (cioè, uno che non rispetta le leggi del moto di Newton; in questo caso particolare, l'osservatore dovrebbe avere un moto accelerato rispetto al quadro di riferimento rotante).

Tipi di centrifugazione:

* Differenziale: basato sulla differenza di densità delle molecole, che deve essere notevole per essere osservata durante la centrifugazione. Le particelle con densità simili si depositano insieme. Va notato che questo metodo è considerato "non specifico" e viene quindi utilizzato come preparazione per separare i componenti della miscela ma non per la separazione delle molecole. Per esempio, si usa per la separazione di mitocondri e nuclei di membrana;

* isopicnica: si basa sul fatto che usando mezzi di diversa densità è possibile separare particelle di uguale coefficiente di sedimentazione. È comunemente usata per separare il DNA;

* zonale: con questo tipo di centrifugazione, la differenza di velocità di sedimentazione provoca la separazione delle particelle, perché hanno tutte masse diverse. Il campione deve essere posto su un gradiente di densità per cui la forza centrifuga fa sì che la sedimentazione avvenga a tassi diversi, a seconda della massa. Se il tempo di centrifugazione è troppo lungo, le particelle possono depositarsi alla base del tubo.

È comune che le lavatrici (dette anche lavatrici) abbiano un'opzione di centrifugazione. Queste macchine, che si usano per lavare i vestiti, hanno un motore elettrico e un tamburo in cui vengono messi i vestiti sporchi. Il tamburo è riempito di acqua e sapone e viene mosso rapidamente dal motore, lavando la biancheria. Per asciugare i vestiti, la macchina esegue un processo di centrifugazione.

La fase di centrifugazione riduce l'umidità dei vestiti, poiché la forza centrifuga fa separare l'acqua dai tessuti. In questo modo la centrifugazione asciuga i capi.