{"id":14069,"date":"2018-09-12T23:20:29","date_gmt":"2018-09-12T21:20:29","guid":{"rendered":"http:\/\/www.bmscience.net\/blog\/?p=14069"},"modified":"2024-02-09T18:01:30","modified_gmt":"2024-02-09T17:01:30","slug":"principio-fisico-della-centrifugazione","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bmscience.net\/blog\/principio-fisico-della-centrifugazione\/","title":{"rendered":"Principio fisico della centrifugazione"},"content":{"rendered":"
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Fonte: Fisica biomedica<\/a>.<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

La centrifugazione<\/strong> \u00e8 una tecnica che permette di separare diversi tipi di cellule o macromolecole in sospensione o in soluzione sfruttando la forza centrifuga.
La centrifuga<\/strong> \u00e8 un apparecchio costituito da un rotore a cui \u00e8 agganciato un recipiente contenente il liquido e la sospensione da centrifugare.
La forza centrifuga \u00e8 una pseudoforza data dal prodotto della massa del corpo, che nel caso della centrifugazione \u00e8 una particella sospesa in un liquido, per l\u2019accelerazione centrifuga Fc<\/sub>= m ac<\/sub> <\/strong>. L\u2019accelerazione centrifuga ac<\/sub><\/strong> \u00e8 uguale all\u2019accelerazione centripeta ma nel verso opposto. Se il liquido si trova ad una distanza media r0<\/sub><\/strong> dal rotore, allora la forza centrifuga sar\u00e0: Fc<\/sub>= m<\/strong>\u03c92<\/sup>r0<\/sub><\/strong>. Dove m<\/strong> \u00e8 la massa della particella e \u03c9<\/strong> la velocit\u00e0 angolare della centrifuga.
Per descrivere la dinamica delle particelle si prende come sistema di riferimento uno solidale con la centrifuga stessa in modo tale che il moto delle particelle avviene lungo i raggi che partono dal rotore.<\/p>\n\n\n\n

Oltre alla forza centrifuga, una particella in sospensione in un liquido \u00e8 sottoposta anche alla forza centripeta uguale e contraria alla forza centrifuga, che agisce sulla massa m\u2019<\/strong> di liquido spostato dalla particella. La forza totale agente sar\u00e0 perci\u00f2: F=<\/strong> m<\/strong>\u03c92<\/sup>r0<\/sub>\u2013 m\u2019<\/strong>\u03c92<\/sup>r0<\/sub><\/strong>.
Per calcolare la velocit\u00e0 di sedimentazione<\/strong> delle particelle in centrifuga bisogna per\u00f2 considerare anche la forza di attrito viscoso agente sul liquido che, nel caso delle particelle sferiche, \u00e8 dato dalla legge di Stokes<\/strong>: FA<\/sub>= -f v<\/strong>s <\/sub><\/strong>= -6<\/strong>\u03c0r\u03b7v<\/strong>s<\/sub><\/strong>.<\/strong> Dove il segno negativo indica che la forza di attrito viscoso ha direzione opposta alla forza agente sulla particella, f<\/strong> \u00e8 il coefficiente di attrito viscoso, \u03b7<\/strong> \u00e8 il coefficiente di viscosit\u00e0 del liquido e vs<\/sub><\/strong> \u00e8 la velocit\u00e0 di sedimentazione che sar\u00e0 quindi uguale a:<\/p>\n\n\n

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Essendo la velocit\u00e0 costante quando le forze agenti sulla particella e le forze di attrito viscoso si eguagliano (F=FA<\/sub><\/strong>), allora possiamo sostituire FA<\/sub><\/strong> con F: <\/strong><\/p>\n\n\n

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Adesso sostituendo la massa=densit\u00e0 x volume<\/strong>:<\/p>\n\n\n

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Considerando le particelle come sferiche V= 4\/3 \u03c0r3<\/sup><\/strong>, la velocit\u00e0 di sedimentazione diventa con le opportune semplificazioni:<\/p>\n\n\n

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In base alle necessit\u00e0, per aumentare o diminuire la velocit\u00e0 di sedimentazione si pu\u00f2 modificare la velocit\u00e0 angolare della centrifuga \u03c9<\/strong> o la lunghezza del braccio r0<\/sub><\/strong>.<\/p>\n\n\n

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Acquista<\/a> <\/a>ora<\/a><\/strong><\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n

Per quanto riguarda la forza di gravit\u00e0, essa pu\u00f2 essere trascurata in quanto \u00e8 diretta perpendicolarmente alla forza centrifuga ed \u00e8 molto pi\u00f9 piccola di essa.
Invece la densit\u00e0 determina il moto delle particelle verso il rotore (quando la densit\u00e0 della sospensione \u00e8 minore rispetto a quella del solvente) oppure in senso opposto (quando la densit\u00e0 della sospensione \u00e8 maggiore rispetto a quella del solvente).<\/p>\n\n\n\n

Mediante la relazione di Einstein-Stokes<\/strong>, infine, \u00e8 possibile esprimere il coefficiente di attrito viscoso f<\/strong> in funzione della temperatura assoluta T<\/strong> e del coefficiente di diffusione D:<\/strong><\/p>\n\n\n

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Per cui la velocit\u00e0 di sedimentazione diventa:<\/p>\n\n\n

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Adesso si pu\u00f2 introdurre il coefficiente di sedimentazione<\/strong> S<\/strong> che dipende solo dalle propriet\u00e0 della particella e da quelle del liquido in cui essa \u00e8 sospesa e l\u2019unit\u00e0 di misura \u00e8 lo svedberg pari a 10-13<\/sup> secondi:<\/p>\n\n\n

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Fonte: Fisica biomedica<\/a>.<\/p>\n<\/blockquote>\n\n\n

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