מערבל מגנטי
מערבל מגנטי (באנגלית: Magnetic stirrer)הוא מכשיר מעבדה שמשתמש בשדה מגנטי משתנה בכדי לגרום למוט הנתון בנוזל להסתובב מהר מאוד, ובכך לבחוש את הנוזל. השדה המסתובב עשוי להיווצר על ידי מגנט מסתובב או קבוצה של אלקטרומגנטים נייחים, הממוקמים מתחת למיכל הנוזל.
המערבל משמש בכימיה ובביולוגיה כדרך נוחה לערבב נוזלים בנפח קטן ובמקרים בהם צורות אחרות של ערבוב, כגון בוחשים עיליים ומוטות ערבוב, עשויות להיות פחות יעילות.
היסטוריה
[עריכת קוד מקור | עריכה]רישום הפטנט הראשון למערבל מגנטי הינו ב-9 באוקטובר בשנת 1917 לריצ'רד ה. סטרינגהם מבאונטיפול, יוטה. המערבל של סטרינגהם השתמש באלקטרומגנטים נייחים בבסיס, ולא במגנט קבוע מסתובב, בכדי לסובב את המערבל.[1]
ארתור רוזינגר מניוארק, ניו ג'רזי רשם פטנט בארצות הברית בשם Magnetic Stirrer ב-6 ביוני 1944, לאחר שהגיש בקשה ב-5 באוקטובר 1942. הפטנט של רוזינגר כולל תיאור של מגנט המוצב בכלי, המונע על ידי מגנט מסתובב על ידי מנוע הממוקם בבסיס מתחת לכלי.
רוזינגר גם גילה שציפוי המגנט בפלסטיק או כיסויו בזכוכית או פורצלן הופך אותו לאינטלי כימי.
המגנט המצופה פלסטיק הומצא באופן עצמאי בסוף שנות ה-40 על ידי אדוארד מקלוהן, שעבד ב-Torpedo Experimental Establishment (אנ') (TEE), בגרינוק, סקוטלנד.
המערבל המגנטי הרב-נקודתי הראשון פותח ורשם פטנט על ידי סלבדור בונט מחברת SBS בשנת 1977. בונט קבע בנוסף את הנוהג לציין את הערך של כוח ערבוב ב"ליטר מים", שהוא תקן השוק כיום.[2]
מבנה
[עריכת קוד מקור | עריכה]
מערבל מגנטי מורכב ממגנט המוצב בתוך נוזל ומספק את פעולת הבחישה.
תנועת המגנט המערבל מונעת על ידי מגנט מסתובב אחר או מכלול אלקטרומגנטים בבסיס המערבל, מתחת לכלי המכיל את הנוזל.[3]
מוטות הערבוב מצופים בדרך כלל ב-PTFE, או, לעיתים רחוקות יותר, בזכוכית; הציפויים נועדו להיות אינרטיים מבחינה כימית, ואינם מזהמים או מגיבים כימית לתערובת שבה הם נמצאים.[3]
באם PTFE אינו מתאים בגלל טמפרטורה גבוהה או תגובה כימית, זכוכית מהווה תחליף הולם.
בהמסת הפחתות מתכות המשתמשות במתכת אלקליית המומסת באמין ראשוני, טפלון עשוי להנזק במידה מסוימת.[4][5]
למרות שגם זכוכית עלולה להנזק על ידי חומר אלקלי חזק (כגון לורית) בהתאם לחום, זמן החשיפה והריכוז.[6]
לעיתים מכיל המערבל פלטות חמות שמשרתות לעיתים קרובות מטרה כפולה על ידי שילוב הן מכלול המערבבים והן גוף חימום.
גופי חימום כאלה עשויים לנוע בעוצמתם בין כמה מאות לכמה אלפי וואט, ולאפשר ערבוב וחימום בו זמנית. טמפרטורת הנוזל המקסימלית שניתן להגיע אליה תלויה בגודל הבקבוק, בכמות התמיסה שיש לחמם, בעוצמת גוף החימום ובכמות הבידוד במערכת.
החומר המגנטי בתוך הסורגים הוא לרוב אלניקו או קובלט סמריום, שיכול לעמוד בטמפרטורות גבוהות ללא אובדן חוזק מגנטי, אם כי עבור ערבול רכיבים בטמפרטורה נמוכה ניתן להשתמש בניאודימיום.
בגלל גודלו הקטן, המגנט המשמש לערבוב (בתוך החומר שבכלי) מנוקה ומעוקר בקלות רבה יותר מאשר מכשירי ערבוב אחרים. ואינו דורש חומרי סיכה שעלולים לזהם את כלי התגובה ואת המוצר.
על מנת להוציא את המגנט מהכלי משתמשים ב-stir bar retriever - מגנט נפרד בקצה מקל ארוך (המצופה גם בטפלון אינרטי כימית) המשמש להסרת מוטות ערבוב מכלי.[3]
שימושים
[עריכת קוד מקור | עריכה]
מערבלים מגנטיים משמשים לעיתים קרובות במעבדות בכימיה ובביולוגיה, שם ניתן להשתמש בהם בשביל לערבב כלים או מערכות סגורים הרמטית ללא צורך באטמים מסובכים. הם מועדפים על פני בוחשים ממונעים מכנית מכיוון שהם שקטים יותר, יעילים יותר, ואין להם חלקים חיצוניים נעים שעלולים להישבר או להתבלות (מלבד המגנט הפשוט עצמו). המערבלים המגנטיים עובדים היטב בכלי זכוכית המשמשים בדרך כלל לתגובות כימיות, בשל כך שזכוכית אינה משפיעה באופן ניכר על השדה מגנטי.
הגודל המוגבל של המגנט העליון גורם לכך שניתן להשתמש במערבלים מגנטיים רק לניסויים קטנים יחסית, של 4 ליטר או פחות. מוטות ערבוב מתקשים גם להתמודד עם נוזלים צמיגיים או תרחיפים סמיכים. עבור נפחים גדולים יותר או נוזלים צמיגיים יותר, יש צורך בדרך כלל בבחישה מכנית כלשהי (למשל, בוחש עילי).
בכימיה סינתטית, מערבל/מחמם מגנטי משולב, המצויד במנגנון מובנה של בקרת טמפרטורה וויסות טמפרטורה, משמש בדרך כלל עם אמבט חימום (בדרך כלל שמן, חול או מתכת בהמסה נמוכה) או אמבט קירור (בדרך כלל מים, קרח, או נוזל אורגני מעורבב עם חנקן נוזלי או קרח יבש כנוזל קירור), המאפשר לשמור על כלי תגובה הממוקמים באמבטיה בטמפרטורות שבין 120 ל-250 מעלות צלזיוס.
ראו גם
[עריכת קוד מקור | עריכה]קישורים חיצוניים
[עריכת קוד מקור | עריכה]
Magnetic stirrer / Magnetno mešalo, סרטון בערוץ "Gregor", באתר יוטיוב (אורך: 00:42)
הערות שוליים
[עריכת קוד מקור | עריכה]- ^ "Electrical drink-mixer".
- ^ "Evolution of Biological Shakers and Stirrers". Lab Manager.
- ^ 1 2 3 "Stir Bars". University of Colorado at Boulder. אורכב מ-המקור ב-7 ביוני 2014. נבדק ב-16 בפברואר 2013.
{{cite web}}: (עזרה) - ^ Del Campo FJ, Neudeck A, Compton RG, Marken F, Bull SD, Davies SG (ביולי 2001). "Low-temperature sonoelectrochemical processes: Part 2: Generation of solvated electrons and Birch reduction processes under high mass transport conditions in liquid ammonia". Journal of Electroanalytical Chemistry. 507 (1): 144–151. doi:10.1016/S0022-0728(01)00368-0.
{{cite journal}}: (עזרה) - ^ de Los Reyes CA, Smith McWilliams AD, Hernández K, Walz-Mitra KL, Ergülen S, Pasquali M, Martí AA (במרץ 2019). "Adverse Effect of PTFE Stir Bars on the Covalent Functionalization of Carbon and Boron Nitride Nanotubes Using Billups-Birch Reduction Conditions". ACS Omega. 4 (3): 5098–5106. doi:10.1021/acsomega.8b03677. PMC 6648908. PMID 31459687.
{{cite journal}}: (עזרה) - ^ Girolami GS, Thomas B, Rauchfuss TB, Angelici RJ (1999-08-01). Synthesis and Technique in Inorganic Chemistry: A Laboratory Manual (3 ed.). University Science Books. p. 87. ISBN 978-0-935702-48-4. נבדק ב-2013-04-23.