Магниттік араластырғыш және оның қолданылуы

Кіріспе

Зертханалық құрылғы. Магниттік араластырғыш немесе магниттік миксер – сұйықтыққа батырылған араластыру таяғын (немесе магнитті) жылдам айналдырып, осылайша оны араластыру үшін айналатын магниттік өріс қолданатын зертханалық құрылғы. Айналатын өріс айналатын магнит немесе сұйықтық қойылған ыдыстың астына орналастырылған тұрақты электромагниттер жиынтығы арқылы жасалуы мүмкін. Химия және биология салаларында шағын көлемдегі сұйықтықтарды араластырудың ыңғайлы тәсілі ретінде, сондай-ақ басқа араластыру түрлері, мысалы, жоғарыдан араластырғыштар мен араластыру таяқшаларын қолдану мүмкін болмаған жағдайларда қолданылады.

Дизайн

Магниттік араластырғыш – сұйықтыққа орналастырылған магниттік таяқшадан тұрады, ол араластыру әрекетін қамтамасыз етеді. Араластырушы таяқшаның қозғалысын сұйықтықты қамтитын ыдыстың астындағы, араластырғыш құрылғыдағы басқа айналатын магнит немесе электромагниттер жиынтығы басқарады. Араластыру таяқшалары әдетте PTFE-мен немесе сирек шынымен қапталады; қаптамалар химиялық тұрақты болуы тиіс, олар кіретін реакциялық қоспамен ластамайды немесе реакцияға түспейді. Бирч тотығуы (көбінесе ерітілген металл тотығуы) көбінесе шыны ыдыста жүргізіледі, осылайша шыны араластырушы таяқша да үйлесімді болатынын көрсетеді. Шыныға күшті сілті (мысалы, калий гидроксиді) ыстыққа, әсер ету уақытына және концентрациясына байланысты әсер етуі мүмкін. Магниттік араластырғыштардың пішіні көбінесе сегізбұрышты немесе көлденең қимасы шеңберлі болады. Дөңгелек түбі бар колбаларда пайдалану үшін сопақша пішін де жиі қолданылады. Әртүрлі жағдайларда тұрақты немесе тиімді араластыру үшін немесе кіші ыдыстардың пішініне сәйкес келетін түрлі арнайы пішіндер бар. Көптеген араластырушы таяқшалардың ортасында айналатын сақинасы бар. Ең кішкентайларының ұзындығы бірнеше миллиметр, ал ең үлкендерінің ұзындығы бірнеше сантиметр. Кішірек өлшемді (10 мм-ден кем) жиі "билер" деп аталады. Зертханалық қыздырғыштар жиі қос мақсатқа қызмет етеді, олар араластыру құралы мен қыздыру элементін қоса алады. Мұндай қыздыру элементтерінің қуаты бірнеше жүзден бірнеше мың ватқа дейін жетеді және реакциялық колбаның бір мезгілде қыздырылуы мен араластырылуына мүмкіндік береді. Сұйықтың ең жоғары температурасы колбаның көлеміне, қыздырылатын ерітінді мөлшеріне, қыздыру элементінің қуатына және жүйеге берілген жылу оқшаулау мөлшеріне байланысты. Магниттік материал көбінесе алнико немесе самарий кобальты болып табылады, ол магниттік күшін жоғалтпай жоғары температураға төтеп бере алады, бірақ төмен температуралы қолданбалар үшін неодимді қолдануға болады, ал феррит араластырушы таяқшалар да бар. Шағын мөлшеріне байланысты араластырушы таяқша басқа араластыру құрылғыларына қарағанда оңай тазалануы және стерильдеуге болады. Олар реакциялық ыдыс пен өнімді ластауы мүмкін майлау заттарын қажет етпейді. Араластырушы таяқшаны алуға арналған құрал – ыдыстан араластырушы таяқшаларды алып тастау үшін қолданылатын ұзын таяқтың ұшындағы (сонымен қатар химиялық тұрақты PTFE-мен қапталған) жеке магнит. Ньюарк, Нью-Джерси, АҚШ тұрғыны Артур Розингер 1942 жылдың 5 қазанында өтініш бергеннен кейін 1944 жылдың 6 маусымында «Магниттік араластырғыш» деген атпен 2,350,534 АҚШ патентін алды. Розингердің патентіне ыдысқа салынған, ыдыстың астындағы айналатын магнитпен қозғалатын қапталған магнит туралы сипаттама кірген. Розингер мырза патентінде магнитті пластикпен немесе шынымен немесе фарформен қаптау оны химиялық тұрақты ететінін түсіндіреді. Пластикпен қапталған магнитті 1940 жылдардың соңында Шотландияның Гринок қаласында орналасқан Торпедо тәжірибелік мекемесінің (TEE) Эдвард МакЛафлин өздігінен ойлап тапты және оны айналатын магнитті тым жылдам қозғалтқанда секіріп жүретіндігі үшін «Біл» деп атады. Бірінші көп нүктелі магниттік араластырғышты 1977 жылы SBS компаниясының Сальвадор Бонет әзірлеп, патенттеді. Сондай-ақ, ол араластыру қуатын «су литрінде» көрсету әдісін енгізді, бұл бүгінгі күні нарықтағы стандарт болып табылады.

A magnetic stirrer consists of a magnetic bar placed within the liquid which provides the stirring action. The stir bar's motion is driven by another rotating magnet or assembly of electromagnets in the stirrer device, beneath the vessel containing the liquid. Stir bars are typically coated in PTFE, or, less often, in glass; the coatings are intended to be chemically inert, not contaminating or reacting with the reaction mixture they are in. Birch reductions (a common dissolving metal reduction) are often conducted in a glass vessel, thus indicating that a glass stir bar would likewise be compatible. Glass can be attacked by strong alkali (such as lye) depending on heat, exposure time, and concentration. Magnetic stirrers are bar shaped and usually octagonal or circular in cross section. A pointed oval shape is also common for use in round bottom flasks. A variety of special shapes exist for more stable or efficient stirring in different conditions or to conform to the shape of small vessels. Many stir bars have a pivot ring around the center on which they rotate. The smallest are only a few millimeters long and the largest several centimeters. The smaller sizes (less than about 10mm) are often referred to as "fleas". Laboratory hot plates often serve a dual purpose by incorporating both the stirring assembly and a heating element. Such heating elements may range in power from a few hundred to a few thousand watts, and allow the reaction flask to be heated and stirred at the same time. The maximum reachable fluid temperature depends on the size of the flask, the quantity of solution to be heated, the power of the heating element, and amount of insulation provided to the system. The magnetic material within bars is most commonly alnico or samarium cobalt, which can withstand high temperatures without loss of magnetic strength, although for low temperature applications neodymium can be used, and ferrite stir bars exist. Because of its small size, a stirring bar is more easily cleaned and sterilized than other stirring devices. They do not require lubricants which could contaminate the reaction vessel and the product. A stir bar retriever is a separate magnet on the end of a long stick (also coated with chemically inert PTFE) which can be used to remove stir bars from a vessel. Arthur Rosinger of Newark, New Jersey, U. S. obtained US Patent 2,350,534, titled Magnetic Stirrer on 6 June 1944, having filed an application on 5 October 1942. Mr. Rosinger's patent includes a description of a coated bar magnet placed in a vessel, which is driven by a rotating magnet in a base below the vessel. Mr. Rosinger also explains in his patent that coating the magnet in plastic or covering it with glass or porcelain makes it chemically inert. The plastic coated bar magnet was independently invented in the late 1940s by Edward McLaughlin, of the Torpedo Experimental Establishment (TEE), Greenock, Scotland, who named it the 'flea' because of the way it jumps about if the rotating magnet is driven too rapidly. The first multi point magnetic stirrer was developed and patented by Salvador Bonet of SBS Company in 1977. He also introduced the practice of noting the denomination of stirring power in "litres of water", which is a market standard today.