مبخر دوراني

مبخر دوراني
	A Büchi Rotavapor R-200 with "V" assembly (vertical water مكثف حراري). This modern style instrument features a digital heating bath and a motorised lifting jack. The evaporation flask has been detached.
أسماء أخرى	Rotavap
الإستخدامات	Solvent evaporation
المخترع	Lyman C. Craig

المبخر الدوراني (بالإنجليزية: Rotary evaporator)‏ جهاز يستخدم في معامل الكيمياء لإزالة المذيبات من العينات بكفاءة ولطف بواسطة التبخير. عندما يذكر المبخر الدوراني في أدب الكيمياء البحثي فأن وصف استخدام هذا التكنيك ومعداته قد يتضمن استخدام جملة "المبخر الدوراني" ولكن غالبا ما يوصف بطريقة أخرى (مثال: "بخرت العينة تحت ضغط منخفض").

اخترع أول نظام تبخير دوراني سهل بواسطة ليمان كريج. وسوق تجاريا لأول مرة بواسطة الشركة السويسرية بوتشي في 1957، وسجلت براءة اختراعه في 1964. ما زال جهاز Rotavapor من بوتشي أكثر المبخرات الدورانية استخداما حتى حتى حدثة "Rotavap" أصبحت مرادفة لهذه الأجهزة.من مصنعي المبخرات الدورانية أيضا Heidolph، Yamato، IKA، Stuart، EYELA وINGOS. أكثر الأشكال شيوعا هي وحدات أعلى-البنش، وتوجد أشكال للاستعمال الموسع متاحة وتستخدم في الوحدات التجريبية في عمليات الصناعة الكيميائية التجارية.

التصميم

المكونات الرئيسية لمبخر دوراني حديث هي:

وحدة موتور والتي تعمل على دوران دورق التبخير أوالزجاجة المحتوية على العينة.
أنبوبة بخار ولها وظيفتين: تعمل كمحور لدوران العينة وأنبوبة محكمة التفريغ للبخار الذي يسحب من العينة.
نظام تفريغ، وذلك لتقليل الضغط بصورة كبيرة داخل نظام التبخير.
حمام سائل ساخن، وعادة ماقد يكون ماء وذلك لتسخين العينة التي يتم تبخيرها.
مكثف ويمكن استعمال طريقتين: أما حتى يوضع لولب يجري من خلاله المادة المبردة أو"إصبع بارد" وهومكان توضع به مخاليط مبردة مثل الثلج الجاف والأسيتون.
دورق تجميع التكاثف ويكون في أسفل المكثف وذلك للحصول على المذيب المقطر بعد تكثيفه.
ميكانكية لحمل دورق التبخير بسرعة من حمام التسخين.

يمكن حتىقد يكون نظام التفريغ المستخدم مع المبخرات الدورانية سهل مثل شفاط مياه يصاحبه فخ مغموسا في حمام بارد (للمذيبات غير السامة)، أوحتىقد يكون معقدا كاستعمال مضخة تفريغ ميكانكية منظمة يصاحبها فخ مبرد.الزجاجيات المستخدمة في تيار البخار والمكثف يمكن حتى تكون ضعيفة أومعقدة، وذلك حسب أهداف التبخير وأي نزعات قد تعطيها المركبات المذابة للخليط (مثال: تكون رغاوي). توجد أجهزة تجارية عديدة متاحة تتضمن الميزات الأساسية والكثير من تصميمات الأفخاخ تصنع لتدمج بين دورق التبخير وأنبوبة البخار.بالإضافة إلى ذلك فإن المعدات الحديثة غالبا ما تضيف مزايا مثل التحكم الرقمي لمدى لتفريغ، شاشة عرض رقمية للحرارة وسرعة الدورن وحتى حساس لدرجة حرارة البخار.

نظرية العمل

تعمل مبخرات التفريغ لأن خفض الضغط فوق خليط سائل يخفض نقاط غليان جميع مكون سائل داخله.عموما، المكونات السائلة المهمة في تطبيقات التبخير الدوراني هي مذيبات الأبحاث التي يجب إزالتها من العينة بعد الاستخلاص، فمثلا بعد عزل مركب طبيعي أوخطوة في اصطناع عضوي. استعمال "روتافاب" يسمح للمذيبات السائلة بأن تزال بدون تسخين زائد لمخاليط مذيب-مذاب التي عادة ما تكون معقدة وحساسة.

عادة مايستعمل التبخير الدوراني لفصل المذيبات منخفضة الغليان مثل ن-هكسان أوخلات الإيثايل من المركبات الصلبة على درجة حرارة الغرفة والضغط العادي. ولكن يمكن، بالتطبيق الحريص، حتى يزال مذيب من عينة تحتوي مركب سائل إذا كان التبخير المشهجر أدنى ماقد يكون وفرق كافي في درجات الغليان عند درجات الحرارة والضغط المختارة.

يمكن أيضا تبخير المذيبات مرتفعة درجة الغليان مثل الماء (100 سيلزيوس عند الضغط الجوي القياسي 760 ميلليمتر زئبق) وداي ميثايل فورماميد DMF (153) وداي ميثايل سالفواكسيد DMSO (189) إذا استطاع النظام توفير الضغط المنخفض الازم لتبخيرهم.(كمثال: يفترض أن يغلي كلا من د‌م‌ف ود‌م‌س‌وتحت 50 سيلزيوس إذا خفض التفريغ من 760 تور إلىخمسة تور.)غير أنه تطبق تطورات الحديثة في هذه الحالات (مثال: التبخير وعمل طرد مركزي أوالرج الدوامي بسرعات عالية).عادة ماقد يكون استخدام التبخير الدوراني للمذيبات عالية درجة الغليان والتي تكون روابط هيدروجينية الملاذ الأخير وذلك لتوفر طرق تبخير أخرى مثل التجفيد.ويعزى ذلك جزئيا إلى حقيقة حتى في مثل هذه المذيبات، والميل إلى "الضرب" يشدد عليه هنا (انظر أدناه). تظهر أهمية تقانة التبخير بواسطة الطرد المركزي عند الرغبة في عمل الكثير من العينات في نفس الوقت، حيث يجري التوسع في الاصطناع عالي الإنتاج في الصناعة والأوساط الأكاديمية.

يمكن إجراء التبخير تحت تفريغ بدون دوران العينة.المزايا الرئيسية في استخدام المبخر الدوراني هي:

تتسبب قوتي الطرد المركزي والاحتكاك بين جدار الدورق الدوار والعينة السائلة في تكوين فيلم رقيق من المذيب الدافئ ينشر على سطح واسع.
القوى الناتجة عن الدوران تكبح الغليان العنيف وغير المتسقط (الضربات).هذا الخليط من هذه الخواص والتسهيلات المبنية في المبخرات الدورانية الحديثة تسمح بالتبخير السريع واللطيف للمذيبات من معظم العينات، حتى إذا كان مستخدم الجهاز يفتقر للخبرة.يمكن إزالة المذيب المتبقي بعد التبخير الدوراني بتعريض العينة لتفريغ أشد، في نظام تفريغ محكم الغلق على درجة الحرارة المحيطة أودرجة حرارة أعلى (خط شلنك أوداخل فرن تفريغ).

العيب الرئيسي في المبخرات الدورانية، بخلاف طبيعة العينة المنفردة، هوقدرة بعض أنواع العينات على حتى تضرب (مثال: الإيثانول والماء)، الأمر الذي قد يؤدي لفقدان جزء من المواد المراد الاحتفاظ بها.حتى المحترفين يعانوا من المشاكل دوريا أثناء التبخير، خصوصا الضربات (الفوران)، عادة ماقد يكون المستخدم المتمرس على فهم بنزعة بعض المخاليط للفوران أوتكوين رغاوي ويأخذ احتياطته لتجنب هذه المشاكل. على وجه الخصوص، غالبا ما يمكن تجنب الضربات بتبخير الأطوار المتجانسة، عن طريق ضبط قوة التفريغ بحرص (أودرجة حرارة الحمام المائي) حتى يتوفر معدل تبخير متساوي أوفي حالات نادرة، من خلال استعمال عوامل مضافة مثل شرائح الغليان (لجعل خطوة التنوية للتبخير أكثر انتظاما).يمكن حتى تزود أيضا المبخرات الدورانية بأفخاخ خاصة ومصفوفات تكثيف والتي تكون مناسبة أكثر لأنواع العينات الصعبة خصوصا تلك العينات التي لها القدرة على تكوين رغاوي أوضربات.

السلامة

هناك مخاطر مصاحبة حتى للعمليات البسيطة مثل التبخير. هذه المخاطر تتضمن الانسحاقات الناتجة من استعمال زجاجيات بها عيوب مثل الكسور النجمية. قد تحدث انفجارات نتيجة هجريز الشوائب غير المستقرة أثناء التبخير، كمثال عند تبخير محلول إيثري يحتوي بيروكسيدات.هذا قد يحدث أيضا عند تجفيف مركبات غير مستقرة معينة مثل الأزيدات العضوية والأسيتيلدات والمركبات المحتوية مجاميع نيترووالجزيئات ذات طاقة الشد.

انظر أيضا

ضغط بخار

المراجع

^ Craig, L. C., Gregory, J. D., and Hausmann, W. (1950). "Versatile laboratory concentration device". Anal. Chem. 22: 1462. doi:10.1021/ac60047a601. صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفون (link)
^ "History 1939-1973". Büchi. مؤرشف من الأصل في 24 أكتوبر 2008.
^ [5] ^ براءة GB1039709