Técnica de separação de misturas baseada na diferença de densidade das partículas
A centrifugação é um mecanismo de separação de misturas heterogêneas (entre sólidos ou componentes sólidos e líquidos) em que é utilizado um aparelho centrifugador para a realização da separação dos compostos por meio da sedimentação dos líquidos indissolúveis, considerando as diferentes densidades. Esse processo é muito utilizado em laboratórios, indústrias e ambientes domésticos.
As centrífugas, portanto, também chamadas de aparelho centrifugador, são construídos de modo que as amostras de soluções químicas contidas em seu interior sejam submetidas a um movimento circular, de maneira uniforme, com elevada velocidade e grande força centrípeta. Logo, o aparelho centrifugador é considerado um mecanismo importante de separação de misturas heterogêneas.
A centrifugação, em suma, é uma técnica essencial no estudo da química com a finalidade de separar amostras compostas por diversos elementos. O funcionamento das centrífugas acontece, de maneira geral, após a introdução de tubos de amostras distribuídos no motor.
Diferentes fases da centrifugação
Um dos mecanismos em que mais se aplica a centrifugação ocorre na separação de diferentes fases de uma mesma amostra, principalmente a fase sólida em ambiente aquoso.
Dessa forma, as partículas que não se dissolvem ficam sedimentadas no fundo do tubo de amostra da centrífuga, ficando apenas o sobrenadante, nome atribuído ao conteúdo líquido da solução, permanecendo este por cima da fase sedimentada. Nessa etapa, o sobrenadante é descartado e a fase sedimentada é retirada da amostra. Esse processo é frequentemente utilizado na separação de membranas celulares, por exemplo, e o citoplasma logo depois do rompimento das células.
A técnica de separação através da centrifugação também é conhecida dentro dos laboratórios para a separação dos elementos que compõem o sangue. A partir desta separação são realizadas as análises clínicas.
Centrifugação Diferencial
O mecanismo de separação por meio da centrifugação diferencial foi desenvolvido no século XX por Christopher John Champerline e Juan Burdettee. Esse procedimento consiste em submeter uma amostra a sucessivas centrifugações até que o elemento com maior densidade sedimente antes das partículas com densidade maior.
Atualmente esta técnica é largamente substituída pela centrifugação isopícnica. Esta, por sua vez, viabiliza a separação de diferentes organismos celulares de eucariontes, como mitocôndrias, núcleo celulares e microssomos , todos esses resíduos do retículo endoplasmático, separados em laboratórios para observações e procedimentos biológicos.
Centrifugação isopícnica
Também chamada de centrifugação de equilíbrio, a isopícnica é utilizada na separação de macromoléculas, como é o caso do DNA e proteínas. Nesse processo, as moléculas de DNA passam pela separação de partículas por meio do cloreto de Césio, técnica que facilita o mecanismo de separação de acordo com o gradiente de concentração, considerando a densidade de cada um deles.
Ultracentrifugação
A ultracentrifugação é um termo equivalente a um tipo ainda mais específico de centrífuga- ultracentrífuga. Nesse equipamento, as velocidades atingidas são maiores do que aparelhos com menor poder de rotação, no qual ocorre uma refrigeração para evitar o superaquecimento do aparelho, permitindo, portanto, o alcance de velocidades elevadíssimas.
Assim como outros tipos, a ultracentrifugação também é aplicada para sedimentação de macromoléculas, ocorrendo também a distribuição de partículas menores ao longo do tubo da centrífuga. A decantação dos compostos, nesse caso, irá depender da massa, forma e densidade das moléculas presentes na solução.
A ultracentrífuga, aparelho essencial para a centrifugação, permitindo a separação de misturas, foi inventada em 1925 por Theodor Svedberg, vencedor do prêmio Nobel de Química em 1926 pelo trabalho desenvolvido sobre sistemas coloidais.
Aplicações versáteis do método de centrifugação
Na indústria
Em determinados ambientes industriais é realizada a concentração e secagem de componentes sólidos que ficam suspensos em solução de solventes. Para esta finalidade, as centrífugas são utilizadas para separar os componentes utilizados dos reagentes adicionados à mistura. Como exemplo pode-se citar o tratamento da água: as lamas residuais que resultam do tratamento podem ser secas pelo processo de centrifugação.
Além dessa, outras aplicações são também a secagem de sal para comercialização e a purificação de reagentes químicos.
Em ambientes domésticos
Apesar de parecer um tipo de procedimento utilizado apenas em ambientes acadêmicos e de desenvolvimento e exploração de pesquisas, a centrifugação passa também pela rotina das residências. A centrifugação é também o que ocorre no funcionamento das máquinas de lavar roupa para retirar o excesso de água. Após a lavagem, o excesso de líquido escoa pelos compartimentos do tambor da máquina, mantendo a roupa retida dentro do equipamento.
A centrifugação é um mecanismo da máquina de lavar. (Foto: Pixnio)
O mesmo princípio físico também se aplica aos secadores de salada, em que os legumes são colocados dentro de um cesto, girando-o manualmente por meio de uma manivela. A água é escoada da mesma forma que ocorre com a máquina de lavar, mantendo os legumes dentro do cesto.