അപകേന്ദ്രണം

അപകേന്ദ്രബലം (centrifugal force) ഉപയോഗിച്ച് ഘനത്വ (density) വ്യത്യാസമുളള പദാർഥങ്ങളെ വേർതിരിക്കുന്ന പ്രക്രിയയെ അപകേന്ദ്രണം എന്നു പറയുന്നു.

ഭൂമിയുടെ ഗുരുത്വമണ്ഡലം
(gravitational field)

ഘനത്വം വ്യത്യാസമുള്ളതും തമ്മിൽ കലരാത്തതുമായ രണ്ടു ദ്രാവകങ്ങളുടെ ഒരു മിശ്രിതം ഒരു പാത്രത്തിൽ അനക്കാതെ കുറെ സമയം വച്ചിരുന്നാൽ ക്രമേണ ഘനത്വം കൂടിയ ദ്രാവകം അടിയിലും കുറഞ്ഞതു മുകളിലുമായി വേർതിരിഞ്ഞു കാണാവുന്നതാണ്. ഭൂമിയുടെ ഗുരുത്വമണ്ഡലത്തിന്റെ (gravitational field)http://galileo.phys.virginia.edu/classes/152.mf1i.spring02/GravField.htm പ്രവർത്തനംമൂലമാണ് ഇപ്രകാരം സംഭവിക്കുന്നത്. ഗുരുത്വമണ്ഡലത്തിന്റെ ദിശയിൽ ഘനത്വംകൂടിയ വസ്തുവിന്റെ കണികകളിൽ കൂടുതൽ ബലം അനുഭവപ്പെടുന്നു. വെള്ളത്തിൽ മുക്കിയ തുണിയിൽ നിന്നും വെള്ളം കീഴ്പോട്ട് ഊറിവരുന്നതും ഇക്കാരണത്താലാണ്. ഗുരുത്വമണ്ഡലത്തിനുപകരം അപകേന്ദ്രബലമണ്ഡലം ആയാലും പദാർഥങ്ങൾ ഘനത്വഭേദമനുസരിച്ച് ഇതുപോലെതന്നെ പെരുമാറുന്നു. ഗുരുത്വമണ്ഡലത്തിന്റെ തീവ്രത (indensity)http://www.thefreedictionary.com/intensity സ്ഥിരമായിരിക്കെ അപകേന്ദ്രമണ്ഡലത്തിന്റെ തീവ്രത യഥേഷ്ടം നിയന്ത്രിക്കാവുന്നതാണ് എന്ന മെച്ചംകൂടിയുണ്ടുതാനും.

ബാക്ടീരിയോളജി സംബന്ധമായ പഠനങ്ങളിൽ സൂക്ഷ്മാണുജീവികളുടെ സാന്ദ്രണ (concentration)http://www.dlshq.org/teachings/concentration.htm ത്തിനു വളരെക്കാലമായി അപകേന്ദ്രണം ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നു. വൈറോളജി (Virology) യിൽ ഇൻഫ്ലുവൻസ, മസൂരി, മഞ്ഞപ്പിത്തം തുടങ്ങിയ രോഗങ്ങൾക്കു കാരണമായ വൈറസുകളെപ്പറ്റി പഠിക്കുന്നതിനും വാക്സിൻ (vccine) നിർമ്മിക്കുന്നതിനും മറ്റും അവയെ രക്തത്തിൽനിന്നും കോശമയമായ (cellular) പദാർഥങ്ങളിൽനിന്നും വേർതിരിച്ചെടുക്കേണ്ടതാവശ്യമാണ്. ആംശിക-അപകേന്ദ്രണം (differential centrifugation) വഴി മേല്പറഞ്ഞ പദാർഥങ്ങളിൽ നിന്നും മറ്റു വസ്തുക്കളെ കഴിയുന്നത്ര നീക്കം ചെയ്ത് വൈറസുകളുടെ അനുപാതം വർധിപ്പിക്കാം.

വ്യാവസായികരംഗത്ത്, വാർണീഷിന്റെ തെളിച്ചം കൂട്ടുന്നതിനും ലൂബ്രിക്കന്റുകളിൽ (lubricants) നിന്നും മെഴുകുമയമായ വസ്തുക്കളെ നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനും വിവിധ എമൽഷനുകളുടെ (emulsions) നിർമ്മാണത്തിനും മറ്റും അപകേന്ദ്രണം ഉപയോഗപ്പെടുത്തിവരുന്നു.

അപകേന്ദ്രണയന്ത്രം 
(Centrifuge) 
ഒരു വസ്തുവിന്മേൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന അപകേന്ദ്രബലം അതിന്റെ ദ്രവ്യമാനത്തിന് ആനുപാതികമായിരിക്കുമെന്നുള്ള തത്ത്വത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി മിശ്രിതരൂപത്തിലോ കൊളോയ്ഡാവസ്ഥ (colloidal state)http://albumen.conservation-us.org/library/c20/shaw1992.html യിലോ വർത്തിക്കുന്ന പദാർഥങ്ങളെ വേർതിരിക്കുന്നതിന് ഉപയോഗിക്കുന്ന ഉപകരണമാണ് അപകേന്ദ്രണയന്ത്രം.http://www.acecentrifuges.com/

അപകേന്ദ്രണത്തിനു വിധേയമാക്കേണ്ട പദാർഥം ഉൾക്കൊള്ളുന്ന സംഭരണിയും അതിനെ അതിവേഗം ഭ്രമണം ചെയ്യിക്കാൻ ആവശ്യമായ സംവിധാനവുമാണ് അപകേന്ദ്രണ യന്ത്രത്തിന്റെ മുഖ്യഭാഗങ്ങൾ. പദാർഥം അപകേന്ദ്രണ യന്ത്രത്തിൽ അതിവേഗം ഭ്രമണം ചെയ്യുമ്പോൾ അതിന്റെ താരതമ്യേന ഘനത്വം കൂടിയ ഘടകം ഭ്രമണാക്ഷത്തിൽനിന്ന് അകലേക്കും (അപകേന്ദ്രണബലമണ്ഡലത്തിന്റെ ദിശയിൽ) ഘനത്വം കുറഞ്ഞ ഘടകം ഭ്രമണാക്ഷത്തിനടുത്തേക്കുമായി നീങ്ങുന്നു. അങ്ങനെ ആരദിശയിൽ (radial direction) ഒരു സാന്ദ്രതാഗ്രേഡിയന്റ് (concentration gradient)http://www.mit.edu/~kardar/teaching/projects/chemotaxis%28AndreaSchmidt%29/gradients.htm സഞ്ജാതമാകുന്നു. ഇതിനെ സൌകര്യാർഥം അക്ഷീയ (axial) ദിശയിലുള്ള സാന്ദ്രതാഗ്രേഡിയന്റ് ആക്കി മാറ്റാൻ കഴിയും.

ഗവേഷണത്തിനും ഗാർഹികവും വ്യാവസായികവുമായ ഉപയോഗങ്ങൾക്കുമായി നിർമിച്ചിട്ടുള്ള പലതരം അപകേന്ദ്രണയന്ത്രങ്ങൾ നിലവിലുണ്ട്.

മത്ത് (കടകോൽ) 

തൈരിൽനിന്നു വെണ്ണ വേർപെടുത്താൻ ഉപയോഗിക്കുന്ന മത്ത് എന്ന നാടൻ ഉപകരണം ഒരു തരം അപകേന്ദ്രണയന്ത്രമാണ്. മത്ത് വേഗത്തിൽ കറക്കുമ്പോൾ മിശ്രിതം അതോടൊപ്പം കറങ്ങുന്നതിനാൽ അപകേന്ദ്രണബലം കൂടുതലനുഭവപ്പെടുന്ന ഘനത്വംകൂടിയ പദാർഥഭാഗങ്ങൾ കേന്ദ്രത്തിൽ നിന്നകന്നുപോകുകയും തന്മൂലം അപകേന്ദ്രണബലം കുറച്ചനുഭവപ്പെടുന്ന ഘനത്വം കുറഞ്ഞ ഘടകം (വെണ്ണ) കേന്ദ്രത്തിലേക്കടുക്കുകയും ചെയ്യും. ഇങ്ങനെ വേർതിരിക്കപ്പെടുന്ന വെണ്ണ മത്തിൽ പറ്റിപ്പിടിക്കുന്നു. ഡയറികളിൽ പാലിൽനിന്നു വെണ്ണ വേർപെടുത്തുന്നതിന് കുറേക്കൂടി പരിഷ്കൃതമാതൃകയിലുള്ള അപകേന്ദ്രണയന്ത്രം ഉപയോഗിക്കാറുണ്ട്.

സ്പിൻ ഡ്രൈയർ 

ഗാർഹികാവശ്യങ്ങൾക്ക് ഉപയോഗപ്പെടുത്തിവരുന്ന പ്രധാനപ്പെട്ട ഒരിനം അപകേന്ദ്രണയന്ത്രമാണ് വസ്ത്രം ഉണക്കുന്നതിനുള്ള സ്പിൻ ഡ്രൈയർ (spin dryer). നനഞ്ഞ വസ്ത്രം ഒരു കുട്ടയിൽവച്ച് അതിവേഗം കറക്കുന്ന ഒരു ഉപകരണമാണിത്. കറങ്ങുമ്പോൾ വസ്ത്രത്തിൽ പറ്റിപ്പിടിച്ചിട്ടുള്ള ജലകണികകൾ പഞ്ഞിയെ അപേക്ഷിച്ച് താരതമ്യേന കൂടുതൽ അപകേന്ദ്രബലത്തിന് വിധേയമാകുന്നതിനാൽ അവ കുട്ടയുടെ വിടവുകളിലൂടെ അകലേക്ക് തെറിച്ചുപോകുന്നു.

വാതക-അപകേന്ദ്രണയന്ത്രം 

വാതകമിശ്രിതങ്ങളിൽ നിന്ന് അവയുടെ ഘടകങ്ങളെ വേർതിരിക്കുന്നതിനുപയോഗിക്കുന്ന ഉപകരണമാണ് വാതക അപകേന്ദ്രണയന്ത്രം (gas centrifuge). വാതകമൂലകങ്ങളുടെ സ്ഥാനീയങ്ങളെ (Isotopes) വേർതിരിക്കാൻ പ്രത്യേകിച്ചും സൌകര്യപ്രദമായ ഒരുപകരണമാണിത്. കൺകറന്റ് (concurrent)http://dictionary.reference.com/browse/concurrent മാതൃകയിലുള്ള യന്ത്രത്തിൽ ഒന്നോ അതിലധികമോ വാതകധാരകൾ (jets) ഒരറ്റത്തുകൂടെ പ്രവേശിക്കുമ്പോൾ ഭാഗികമായി വേർതിരിക്കപ്പെട്ട സ്ഥാനീയങ്ങൾ മറ്റേ അറ്റത്തുകൂടെ പുറത്തു കടക്കുന്നു. കൌണ്ടർ കറണ്ട് (counter current)http://www.thefreedictionary.com/countercurrent മാതൃകയിലുള്ള അപകേന്ദ്രണയന്ത്രത്തിൽ യാന്ത്രികമായോ താപീയമായോ വാതകത്തിന്റെ ഒരു പ്രതിധാരാപ്രവാഹം (counter current circulation) സൃഷ്ടിച്ച് സാന്ദ്രതാഗ്രേഡിയന്റിനെ അക്ഷീയമാക്കി മാറ്റുന്നു. അക്ഷം കുത്തനെ വരുന്നവിധമാണ് യന്ത്രത്തിന്റെ സജ്ജീകരണമെങ്കിൽ ഘനത്വം കുറഞ്ഞ സ്ഥാനീയം അക്ഷത്തോടു ചേർന്നു മുകളിലും കൂടിയത് ബാഹ്യഭിത്തിയോടു ചേർന്ന് അടിയിലും ശേഖരിക്കപ്പെടുന്നതാണ്.

പ്ലാസ്മയിൽനിന്നും രക്താണുക്കളെ വേർതിരിക്കുന്നതിന് ഒരുതരം അപകേന്ദ്രണയന്ത്രം ഉപയോഗിക്കാറുണ്ട്. ഇതിൽ വിലങ്ങൻ തലത്തിൽ ഭ്രമണം ചെയ്യുന്ന ഒരു ചക്രത്തിന്റെ വക്കിൽ അനേകം പരീക്ഷണനാളികൾ ഉറപ്പിച്ചിരിക്കും. നിരീക്ഷണത്തിനു വിധേയമാക്കേണ്ട രക്തത്തിന്റെ സാമ്പിളുകൾ ഇവയിൽ ഒഴിച്ച് ചക്രം അതിവേഗം കറക്കുന്നു. ആന്റി-ഹീമോഫിലിക ഗ്ലോബുലിൻ' (anti-haemophilic globulin)http://dictionary.reference.com/browse/antihaemophilic+globulin തയ്യാറാക്കുന്നതിനു ബൃഹത്തായ അപകേന്ദ്രണ യന്ത്രങ്ങളുടെ സഹായം ആവശ്യമാണ്.

സാധാരണയായി പരീക്ഷണശാലകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന അപകേന്ദ്രണ യന്ത്രങ്ങൾ മിനിറ്റിൽ സുമാർ 5,000 തവണ എന്ന നിരക്കിൽ ഭ്രമണവേഗം ഉള്ളവയായിരിക്കും. കൊളോയ്ഡുകളുടെ അവസാദന (sedimentation) ത്തിന് ഈ വേഗം തികച്ചും അപര്യാപ്തമാണ്. ഈ വിഷയത്തിൽ വിശദമായി പഠനം നടത്തിയ സ്വീഡിഷ് രസതന്ത്രജ്ഞനായ തിയോഡർ സ്വെഡ്ബെർഗ് (1884) അത്യധികം ഭ്രമണവേഗമുള്ള അൾട്രാ സെൻട്രിഫ്യൂജ്'' എന്ന ഒരുതരം അപകേന്ദ്രണയന്ത്രം നിർമ്മിക്കുകയുണ്ടായി. മിനിറ്റിൽ 80,000 തവണയോളം ഭ്രമണം ചെയ്യാൻ കഴിവുള്ള അൾട്രാ സെൻട്രിഫ്യൂജ് കൊളോയിഡീയ രസതന്ത്രത്തിലും ഗവേഷണ പ്രവർത്തനങ്ങൾക്ക് ഒഴിച്ചുകൂടാൻ പാടില്ലാത്ത ഒരു ഉപകരണമാണ്. 

ഇതുംകൂടികാണുക
അപകേന്ദ്രബലം 
അഭികേന്ദ്രബലം,

അവലംബം

പുറംകണ്ണികൾ
http://www.coleparmer.in/techinfo/techinfo.asp?htmlfile=basic-centrifugation.htm
http://www.phys.sinica.edu.tw/TIGP-NANO/Course/2007_Spring/Class%20Notes/AC_Chapter%203%20Centrifugation%200321.pdf 
 Images for Centrifugation
http://www.structuralchemistry.org/teaching/downloads/scm08_10.pdf 

വർഗ്ഗം:ഭൗതികശാസ്ത്രം