Τι είναι η Μετάγγιση; Ορισμός και Παραδείγματα (Χημεία)

Μετάφραση είναι μια διαδικασία που διαχωρίζει τα συστατικά ενός μείγματος με βάση τις διαφορές στην πυκνότητα. Μπορεί να συναντήσετε μετάγγιση στην καθημερινή ζωή με κρασί ή οινοπνευματώδη ποτά, αλλά είναι επίσης μια ισχυρή τεχνική στη χημεία για το διαχωρισμό ενός στερεού από ένα υγρό ή την απομόνωση δύο μη αναμίξιμων υγρών.

Η μετάγγιση είναι εύκολη, αλλά ένα μειονέκτημα είναι ότι δεν επιτρέπει τον τέλειο διαχωρισμό των συστατικών του μείγματος. Μια μικρή ποσότητα ενός συστατικού χάνεται κατά τη συλλογή του άλλου συστατικού, διαφορετικά η συλλογή πάει πολύ μακριά και η συλλογή μολύνεται με το δεύτερο στοιχείο.

Πώς λειτουργεί η μετάγγιση

Η μετάγγιση περιλαμβάνει δύο βήματα:

1. Καθίζηση :Η καθίζηση χρησιμοποιεί τη βαρύτητα ή μια φυγόκεντρο για τον διαχωρισμό των συστατικών του μείγματος με βάση την πυκνότητα.
2. Μετάγγιση :Η μετάγγιση είναι η έκχυση ή η απομάκρυνση του επάνω συστατικού ενός μείγματος ή η αποστράγγιση του κάτω συστατικού.

Ένα στερεό συστατικό ονομάζεται «ίζημα» (ή «σφαιρίδιο» όταν χρησιμοποιείται φυγοκέντρηση). Το υγρό συστατικό που συλλέγεται ονομάζεται "μετάχυση".

Η βασική αρχή της μετάγγισης είναι ότι οι βαρύτερες (πυκνότερες) ουσίες βυθίζονται, ενώ οι ελαφρύτερες (λιγότερο πυκνές) ουσίες επιπλέουν. Στην απλούστερη μορφή της, η μετάγγιση χρησιμοποιεί τη βαρύτητα για να διαχωρίσει ένα στερεό και ένα υγρό ή δύο μη αναμίξιμα υγρά. Το ελαφρύτερο συστατικό χύνεται ή σιφωνίζεται από την κορυφή του μείγματος. Εναλλακτικά, μια διαχωριστική χοάνη αποστραγγίζει το βαρύτερο εξάρτημα.

Μικροί όγκοι μεταγγίζονται χρησιμοποιώντας δοκιμαστικούς σωλήνες με κλίση 45 μοιρών σε ράφι δοκιμαστικού σωλήνα. Η γωνία επιτρέπει στα βαρύτερα σωματίδια να γλιστρούν προς τα κάτω στο σωλήνα, ενώ τα ελαφρύτερα σωματίδια να ανεβαίνουν στην κορυφή. Η γωνία διευκολύνει επίσης την έκχυση του ελαφρύτερου εξαρτήματος. Η έκχυση του υγρού είναι ευκολότερη αν χυθεί κατά μήκος μιας ράβδου ανάδευσης. Η διαδικασία απόχυσης είναι πιο αργή εάν οι δοκιμαστικοί σωλήνες διατηρούνται κατακόρυφα, επειδή το βαρύτερο εξάρτημα μπορεί να σχηματίσει ένα βύσμα και να εμποδίσει την ανύψωση ελαφρύτερων σωματιδίων.

Η φυγοκέντρηση επιταχύνει τη μετάγγιση εφαρμόζοντας φυγόκεντρη και κεντρομόλο δύναμη. Βασικά, η τεχνητή βαρύτητα διαχωρίζει τα συστατικά του μείγματος πιο γρήγορα. Η φυγοκέντρηση συμπυκνώνει τα στερεά συστατικά σε ένα σφαιρίδιο. Η έκχυση του υγρού μακριά από το σφαιρίδιο έχει ως αποτέλεσμα λιγότερες απώλειες σε σχέση με την απλή απόχυση.

Μια διαχωριστική χοάνη μεταγγίζει συστατικά μιγμάτων μη αναμίξιμων υγρών. Το ένα εξάρτημα επιπλέει πάνω στο άλλο. Η χοάνη αποστραγγίζει το στοιχείο στο κάτω μέρος της διοχέτευσης.

Παραδείγματα μετάγγισης

Ακολουθούν παραδείγματα μειγμάτων που μπορούν να διαχωριστούν με μετάγγιση:

• Λάδι και νερό :Το λάδι επιπλέει πάνω από το νερό. Αφού αφήσετε ένα μείγμα λαδιού και νερού να καθίσει, το λάδι μπορεί να χυθεί από το νερό. Σε μια διαχωριστική χοάνη, το νερό μπορεί να αποστραγγιστεί μακριά από το λάδι.
• Βωμιά και νερό :Η μετάγγιση είναι ένας τρόπος για να καθαρίσετε το λασπωμένο νερό. Το χώμα και τα συντρίμμια βυθίζονται στον πυθμένα, έτσι χύνεται καθαρό νερό. Η απόχυση του νερού δεν αρκεί για τον πλήρη καθαρισμό του, επειδή ορισμένα σωματίδια (όπως βακτήρια και ιοί) είναι πολύ ελαφριά για να βυθιστούν με τη βρωμιά. Άλλα σωματίδια διαλύονται στο νερό (όπως βαρέα μέταλλα και φυτοφάρμακα). Ακόμη και μετά την απόχυση, χρειάζονται άλλες μέθοδοι για την παραγωγή πόσιμου νερού, όπως διήθηση ή απόσταξη.
• Κηροζίνη και νερό (ή βενζίνη και νερό) :Η κηροζίνη ή η βενζίνη επιπλέει πάνω από το νερό. Η απόχυση αυτού του υγρού είναι επικίνδυνη επειδή το καύσιμο εξατμίζεται για να σχηματίσει εύφλεκτους, τοξικούς αναθυμιάσεις.
• Γάλα και κρέμα :Η μετάγγιση διαχωρίζει την κρέμα από το γάλα. Η κρέμα ανεβαίνει στην κορυφή του υγρού και αφαιρείται εύκολα.
• Ιζήμα από υπερκείμενο :Η απόχυση διαχωρίζει το ίζημα από το υπερκείμενο σε μια χημική αντίδραση που δίνει ένα στερεό προϊόν. Η μετάγγιση μπορεί να είναι προτιμότερη από τη διήθηση για τον διαχωρισμό μικροσκοπικών σωματιδίων από το υγρό.
• Αίμα και πλάσμα :Το πλάσμα διαχωρίζεται με αίμα με απόχυση χρησιμοποιώντας φυγόκεντρο.

Decanter κρασιού

Η καράφα είναι ένα κομμάτι γυάλινο σκεύος που χρησιμοποιείται για την απόχυση υγρών, όπως το κρασί. Οι καράφες διατίθενται σε πολλά σχήματα και μεγέθη, αλλά κάποιο μέρος των γυάλινων σκευών είναι αρκετά φαρδύ ώστε η έκχυση υγρού να παγιδεύει τα ιζήματα. Για το κρασί, οι κρύσταλλοι διτρυγικού καλίου είναι το συνηθισμένο ίζημα.

Αναφορές

• Αντίο, Ράγκναρ. Agasöster, Tone; Åsheim, Arne (1993). «Μια νέα και γρήγορη τεχνική εξαγωγής ως εναλλακτική λύση στις συμβατικές διαχωριστικές χοάνες». Fresenius’ Journal of Analytical Chemistry . 345 (6):411–414. doi:10.1007/BF00325616
• Tillisch, H. (Αύγουστος 1918). «Μετάγγιση». The Journal of Industrial and Engineering Chemistry . 10 (8):631. doi:10.1021/ie50104a027
• Robinson, Jancis (2003). Το μάθημα κρασιού του Jancis Robinson (3η έκδ.). Abbeville Press. σελ. 20–25. ISBN 0-7892-0883-0.
• Shih, Chih-Hsin. et al. (Μάρτιος 2011). «Υπερκείμενο μετάγγιση σε φυγόκεντρη πλατφόρμα». Biomicrofluidics . 5 (1):013414. doi:10.1063/1.3571477