Магнитная мешалка

Магнитная мешалка
	Мешалка, перемешивающая раствор на комбинированной магнитной мешалке с нагревательной пластиной; левая ручка регулирует скорость перемешивания, а правая ручка управляет нагревом.
Другие имена	Магнитный миксер
Использование	Смешивание жидкости
изобретатель	Артур Розинджер
Похожие товары	Вихревой миксер , статический миксер

Магнитная мешалка или магнитный смеситель — это лабораторное устройство, в котором используется вращающееся магнитное поле, заставляющее мешалку (или блошку ), погруженную в жидкость, очень быстро вращаться, тем самым перемешивая ее. Вращающееся поле может создаваться либо вращающимся магнитом , либо набором стационарных электромагнитов, помещенных под сосуд с жидкостью. Он используется в химии и биологии как удобный способ перемешивания небольших объемов и там, где другие формы перемешивания, такие как верхнеприводные мешалки и стержни для перемешивания, могут оказаться нежизнеспособными.

Дизайн

Магнитная мешалка состоит из магнитного стержня, помещенного в жидкость и обеспечивающего перемешивание. Движение мешалки приводится в движение другим вращающимся магнитом или совокупностью электромагнитов в мешалке, расположенной под сосудом, содержащим жидкость. ^[1] Мешалки обычно покрыты ПТФЭ или, реже, стеклом; Покрытия должны быть химически инертными , не загрязнять и не вступать в реакцию с реакционной смесью, в которой они находятся. ^[1] Стекло может быть альтернативой, если ПТФЭ непригоден из-за высокой температуры или химического воздействия. При восстановлении металлов растворением, в котором используется щелочной металл, растворенный в первичном амине, ПТФЭ может в некоторой степени подвергаться воздействию. ^[2]^[3] Восстановление по березе (обычное восстановление металла растворением) часто проводят в стеклянном сосуде, что указывает на то, что стеклянная мешалка также может быть совместима. Стекло может подвергаться воздействию сильных щелочей (например, щелочи) в зависимости от нагрева, времени воздействия и концентрации. ^[4]

Магнитные мешалки имеют форму стержня и обычно восьмиугольного или круглого сечения. Заостренная овальная форма также часто используется в колбах с круглым дном . Существует множество специальных форм для более стабильного и эффективного перемешивания в различных условиях или для соответствия форме небольших сосудов. Многие мешалки имеют поворотное кольцо вокруг центра , на котором они вращаются. Самые маленькие имеют длину всего несколько миллиметров, а самые большие – несколько сантиметров. Меньшие размеры (менее 10 мм) часто называют «блохами».

Лабораторные электроплиты часто служат двойной цели, поскольку включают в себя как мешалку, так и нагревательный элемент . Такие нагревательные элементы могут иметь мощность от нескольких сотен до нескольких тысяч ватт и позволяют одновременно нагревать и перемешивать реакционную колбу. Максимально достижимая температура жидкости зависит от размера колбы, количества нагреваемого раствора, мощности нагревательного элемента и степени изоляции, обеспечиваемой системе.

Магнитным материалом внутри стержней чаще всего является алнико или самарий-кобальт , которые могут выдерживать высокие температуры без потери магнитной прочности, хотя для низкотемпературных применений неодим можно использовать , а также существуют ферритовые мешалки.

Благодаря небольшому размеру стержень для перемешивания легче очищается и стерилизуется, чем другие устройства для перемешивания. Они не требуют смазочных материалов , которые могут загрязнить реакционный сосуд и продукт.

Устройство для извлечения мешалок представляет собой отдельный магнит на конце длинной палки (также покрытой химически инертным ПТФЭ), который можно использовать для извлечения мешалок из сосуда. ^[1]

История

Первый патент на магнитный смеситель - US 1 242 493, выданный 9 октября 1917 года Ричарду Х. Стрингему из Баунтифула, штат Юта, США. В смесителе г-на Стрингема для вращения мешалки использовались стационарные электромагниты в основании, а не вращающийся постоянный магнит. ^[5]

Артур Розингер из Ньюарка, штат Нью-Джерси, США, получил патент США № 2 350 534 под названием «Магнитная мешалка» 6 июня 1944 года, подав заявку 5 октября 1942 года. ^[6] Патент г-на Розингера включает описание стержневого магнита с покрытием, помещенного в сосуд, который приводится в движение вращающимся магнитом в основании под сосудом. Г-н Розингер также объясняет в своем патенте, что покрытие магнита пластиком или стеклом или фарфором делает его химически инертным.

Стержневой магнит с пластиковым покрытием был независимо изобретен в конце 1940-х годов Эдвардом Маклафлином из Экспериментального института торпед (TEE) в Гриноке , Шотландия, который назвал его «блохой» из-за того, как он прыгает, если вращающийся магнит приводится в движение. слишком быстро. ^{[ нужна ссылка ]}

Первая многоточечная магнитная мешалка была разработана и запатентована Сальвадором Боне из компании SBS в 1977 году. ^{[ нужна ссылка ]} Он также ввел практику обозначения мощности перемешивания в «литрах воды», что сегодня является рыночным стандартом.

Использование и ограничения

Смесь почвы и деионизированной воды перемешивается для калибровки pH.

Магнитные мешалки часто используются в химии и биологии , где их можно использовать для перемешивания герметично закрытых сосудов или систем без необходимости сложного перемешивания.уплотнения. Они предпочтительнее моторизованных мешалок с зубчатым приводом, поскольку они тише, более эффективны и не имеют движущихся внешних частей, которые могут сломаться или изнашиваться (кроме самого простого стержневого магнита). Магнитные мешалки хорошо работают в стеклянных сосудах, обычно используемых для химических реакций, поскольку стекло не оказывает заметного влияния на магнитное поле .

Ограниченный размер стержня означает, что магнитные мешалки можно использовать только для относительно небольших экспериментов, объемом 4 литра или меньше. Мешалки также с трудом справляются с вязкими жидкостями или густыми суспензиями. Для больших объемов или более вязких жидкостей обычно требуется какое-либо механическое перемешивание (например, верхнеприводная мешалка).

В синтетической химии обычно используется комбинированная магнитная мешалка/нагреватель, оснащенная встроенным механизмом контроля температуры и температурным датчиком, с нагревательной баней (обычно масло, песок или легкоплавкий металл) или охлаждающей баней (обычно вода, лед или органическую жидкость, смешанную с жидким азотом или сухим льдом в качестве охлаждающей жидкости), что позволяет поддерживать температуру реакционных сосудов, помещенных в ванну, при температуре примерно от -120 до 250 ° C (от -184 до 482 ° F).

См. также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б ^с «Штир Барс» . Университет Колорадо в Боулдере. Архивировано из оригинала 7 июня 2014 года . Проверено 16 февраля 2013 г.
^ Дель Кампо Ф.Дж., Нойдек А., Комптон Р.Г., Маркен Ф., Булл С.Д., Дэвис С.Г. (июль 2001 г.). «Низкотемпературные соноэлектрохимические процессы: Часть 2: Генерация сольватированных электронов и процессы восстановления Берча в условиях высокого массопереноса в жидком аммиаке». Журнал электроаналитической химии . 507 (1): 144–151. дои : 10.1016/S0022-0728(01)00368-0 .
^ де Лос Рейес Калифорния, Смит МакВильямс А.Д., Эрнандес К., Вальц-Митра К.Л., Эргюлен С., Паскуали М., Марти А.А. (март 2019 г.). «Неблагоприятное влияние мешалок из ПТФЭ на ковалентную функционализацию нанотрубок из углерода и нитрида бора с использованием условий восстановления Биллапса-Берча» . АСУ Омега . 4 (3): 5098–5106. дои : 10.1021/acsomega.8b03677 . ПМК 6648908 . ПМИД 31459687 .
^ Джиролами Г.С., Томас Б., Раухфусс Т.Б., Анжеличи Р.Дж. (1 августа 1999 г.). Синтез и техника в неорганической химии: Лабораторное пособие (3-е изд.). Университетские научные книги. п. 87. ИСБН 978-0-935702-48-4 . Проверено 23 апреля 2013 г.
^ «Электрический миксер для напитков» .
^ США 2350534 , Rosinger A, «Магнитная мешалка», выдан 6 июня 1944 г.

Внешние ссылки

Короткое видео о самодельной мешалке. Лицензия Creative Commons Attribution (разрешено повторное использование).

[boulder-1] Jump up to: ^а ^б ^с «Штир Барс» . Университет Колорадо в Боулдере. Архивировано из оригинала 7 июня 2014 года . Проверено 16 февраля 2013 г.

[2] Дель Кампо Ф.Дж., Нойдек А., Комптон Р.Г., Маркен Ф., Булл С.Д., Дэвис С.Г. (июль 2001 г.). «Низкотемпературные соноэлектрохимические процессы: Часть 2: Генерация сольватированных электронов и процессы восстановления Берча в условиях высокого массопереноса в жидком аммиаке». Журнал электроаналитической химии . 507 (1): 144–151. дои : 10.1016/S0022-0728(01)00368-0 .

[3] де Лос Рейес Калифорния, Смит МакВильямс А.Д., Эрнандес К., Вальц-Митра К.Л., Эргюлен С., Паскуали М., Марти А.А. (март 2019 г.). «Неблагоприятное влияние мешалок из ПТФЭ на ковалентную функционализацию нанотрубок из углерода и нитрида бора с использованием условий восстановления Биллапса-Берча» . АСУ Омега . 4 (3): 5098–5106. дои : 10.1021/acsomega.8b03677 . ПМК 6648908 . ПМИД 31459687 .

[Synthesis_and_Technique_in_Inorganic_Chemistry-4] Джиролами Г.С., Томас Б., Раухфусс Т.Б., Анжеличи Р.Дж. (1 августа 1999 г.). Синтез и техника в неорганической химии: Лабораторное пособие (3-е изд.). Университетские научные книги. п. 87. ИСБН 978-0-935702-48-4 . Проверено 23 апреля 2013 г.

[5] «Электрический миксер для напитков» .

[6] США 2350534 , Rosinger A, «Магнитная мешалка», выдан 6 июня 1944 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]