Beschrijving.
Een magneetroerder of magnetische mixer is een laboratoriumapparaat dat gebruik maakt van een roterend magnetisch veld om een roerstaaf (of vlo) ondergedompeld in een vloeistof zeer snel te laten draaien, waardoor deze geroerd wordt. Het wordt gebruikt in de scheikunde en biologie waar andere vormen van roeren, zoals gemotoriseerde roerders en roerstaven, niet bruikbaar zijn. Magnetisch roeren is een veelgebruikte methode voor het roeren en mengen in vloeibare media. Dit proces kan over een breed temperatuurbereik en met vrijwel elk chemisch middel gebruikt worden, evenals in open en gesloten systemen, onder druk of vacuüm.
Toepassing.
Magneetroerders worden vaak gebruikt in de chemie en biologie, waar ze gebruikt kunnen worden om hermetisch gesloten vaten of systemen te roeren zonder dat er ingewikkelde roterende afdichtingen nodig zijn. Ze hebben de voorkeur boven gemotoriseerde roerders met tandwielaandrijving omdat ze stiller en efficiënter zijn en geen bewegende externe onderdelen hebben die kapot kunnen gaan of slijten (behalve de eenvoudige staafmagneet zelf). Magneetroerders werken goed in glazen vaten die vaak gebruikt worden voor chemische reacties, omdat glas geen merkbare invloed heeft op een magnetisch veld. De beperkte grootte van de staaf betekent dat magneetroerders alleen gebruikt kunnen worden voor relatief kleine experimenten, van 4 liter of minder. Roerstaven hebben ook moeite met viskeuze vloeistoffen of dikke suspensies. Voor grotere volumes of visceuzere vloeistoffen is meestal een vorm van mechanisch roeren (bijvoorbeeld een roerstaaf) nodig. In de synthetische scheikunde wordt een gecombineerde magneetroerder/verwarmer, uitgerust met een ingebouwd temperatuurregelmechanisme en temperatuursonde, gewoonlijk gebruikt in combinatie met een verwarmingsbad (gewoonlijk olie, zand of smeltend metaal) of koelbad (gewoonlijk water, ijs of een organische vloeistof gemengd met vloeibare stikstof of droog ijs als koelmiddel), waardoor reactievaten die in het bad geplaatst zijn op temperaturen tussen ongeveer -120 en 250 °C gehouden kunnen worden.
In een medicijnproductie
In de regel worden magneetroerders gebruikt in de meeste kleinschalige syntheses met een volume van 5 ml-1 L (tot 4 liter). Het is de meest gebruikte laboratoriumapparatuur en kan worden gebruikt voor de meeste syntheseroeren.
Je moet bijvoorbeeld in bijna elke stap van de MDMA-synthese een magneetroerder gebruiken:
Los 33 ml isosafrol op in 51 ml DCM. Voeg dit langzaam toe aan het perazijnzuur en laat de temperatuur niet boven de 40 *C stijgen. Plaats de kolf op een magneetroerder in een ijsbad terwijl je dit doet. Nadat alles is toegevoegd, laat je het ijsbad vanzelf op kamertemperatuur komen en laat je het een nacht roeren, met wat folie over de bovenkant van de erlenmeyer. De kleur zal van geel naar oranje naar dieprood gaan, destilleer de DCM weg en destilleer het azijnzuur weg. Er blijft een donkere, dikke siroop over.
Voor de synthese van andere fenylethylaminen, zoals 2C-B, DOM, MDA, MESCALINE, TMA, moet je roeren toepassen. De beste keuze is een magneetroerder:
De witte olie, 27,6 g, werd opgelost in 50 mL H2O met 7,0 g azijnzuur. Deze heldere oplossing werd krachtig geroerd en behandeld met 20 ml geconcentreerd HCl. Er ontstond onmiddellijk het watervrije zout van 2,5-dimethoxy-4-broomfenethylaminehydrochloride (2C-B).
Een suspensie van 9,5 g LAH in 750 mL goed geroerd watervrij Et2O werd gehouden bij reflux onder een inerte atmosfeer, met de terugkeer van de gecondenseerde oplosmiddel passeren door een Soxhlet vingerhoed met 9,5 g 1-(2,5-dimethoxy-4-methylfenyl)-2-nitropropeen. Nadat de toevoeging van het nitrostyreen was voltooid, werd de geroerde suspensie nog eens 4 uur op reflux gehouden, daarna afgekoeld tot kamertemperatuur en een nacht doorgeroerd.
Bij mephedrone synthese moet je deze apparatuur in de volgende fase gebruiken:
Om te voorkomen dat de oplossing gaat koken, voeg je methylamine toe in een dunne stroom uit een druppeltrechter of verdeel je de toevoeging van methylamine in 2-3 delen en giet je het in gelijke porties onder matig roeren zonder te spatten. Blijf nadat alle methylamine is toegevoegd twee uur roeren bij 40 ºC.
Je moet bijvoorbeeld in bijna elke stap van de MDMA-synthese een magneetroerder gebruiken:
Los 33 ml isosafrol op in 51 ml DCM. Voeg dit langzaam toe aan het perazijnzuur en laat de temperatuur niet boven de 40 *C stijgen. Plaats de kolf op een magneetroerder in een ijsbad terwijl je dit doet. Nadat alles is toegevoegd, laat je het ijsbad vanzelf op kamertemperatuur komen en laat je het een nacht roeren, met wat folie over de bovenkant van de erlenmeyer. De kleur zal van geel naar oranje naar dieprood gaan, destilleer de DCM weg en destilleer het azijnzuur weg. Er blijft een donkere, dikke siroop over.
Voor de synthese van andere fenylethylaminen, zoals 2C-B, DOM, MDA, MESCALINE, TMA, moet je roeren toepassen. De beste keuze is een magneetroerder:
De witte olie, 27,6 g, werd opgelost in 50 mL H2O met 7,0 g azijnzuur. Deze heldere oplossing werd krachtig geroerd en behandeld met 20 ml geconcentreerd HCl. Er ontstond onmiddellijk het watervrije zout van 2,5-dimethoxy-4-broomfenethylaminehydrochloride (2C-B).
Een suspensie van 9,5 g LAH in 750 mL goed geroerd watervrij Et2O werd gehouden bij reflux onder een inerte atmosfeer, met de terugkeer van de gecondenseerde oplosmiddel passeren door een Soxhlet vingerhoed met 9,5 g 1-(2,5-dimethoxy-4-methylfenyl)-2-nitropropeen. Nadat de toevoeging van het nitrostyreen was voltooid, werd de geroerde suspensie nog eens 4 uur op reflux gehouden, daarna afgekoeld tot kamertemperatuur en een nacht doorgeroerd.
Bij mephedrone synthese moet je deze apparatuur in de volgende fase gebruiken:
Om te voorkomen dat de oplossing gaat koken, voeg je methylamine toe in een dunne stroom uit een druppeltrechter of verdeel je de toevoeging van methylamine in 2-3 delen en giet je het in gelijke porties onder matig roeren zonder te spatten. Blijf nadat alle methylamine is toegevoegd twee uur roeren bij 40 ºC.
Ontwerp.
Het basissysteem bestaat uit twee componenten: een roermagneet in de vloeistof en een magnetische aandrijving buiten het vat. Zowel de roermagneet als de magnetische aandrijving vormen een magnetisch circuit. Voor probleemloos roeren in vloeistoffen met verschillende viscositeiten moet de magnetische aandrijving een groot bereik van verschillende snelheden hebben. Daarom zijn de sterkte en de vorm van het magnetische circuit tussen de roermagneet en de aandrijfmagneet zo belangrijk.
De roermagneet is een staafmagneet ingekapseld in een materiaal dat de magneet beschermt en vervuiling van het vloeibare medium voorkomt.
De kern van de roermagneet is meestal Alnico V, een minder gebruikt alternatief is Samarium-kobalt (soorten magnetische legeringen). Vanwege de uitzonderlijke chemische en thermische (-200 °C tot +260 °C) eigenschappen is Polytetraflouroethyleen het meest geprefereerde inkapselingsmiddel. Het kan gemakkelijk worden verwerkt.
De kern van de roermagneet is meestal Alnico V, een minder gebruikt alternatief is Samarium-kobalt (soorten magnetische legeringen). Vanwege de uitzonderlijke chemische en thermische (-200 °C tot +260 °C) eigenschappen is Polytetraflouroethyleen het meest geprefereerde inkapselingsmiddel. Het kan gemakkelijk worden verwerkt.
Soorten roerstaven.
Een essentieel accessoire voor de magnetische hotplate-roerder is een magnetische roerstaaf. Moderne roerstaven hebben een omhulsel van polytetraflouroethyleen(PTFE) aan de buitenkant en bevatten een sterke permanente magneet aan de binnenkant. De roerstaaf wordt direct in het medium geplaatst dat je wilt roeren, en het vat met het medium wordt direct bovenop het verwarmingsoppervlak van de kookplaat geplaatst. Het PTFE-omhulsel is inert en voorkomt dat de roerstaaf reageert met de media. Zichtbaar aan de omtrek van de roerstaaf is een draai- of scharnierring die ervoor zorgt dat de staaf vrij kan ronddraaien als hij op een vlak oppervlak wordt geplaatst.
In principe is het moeilijk om de meest effectieve magnetische roerstaaf voor een bepaalde toepassing te vinden, maar belangrijke factoren zijn de vorm van het vat en de viscositeit van het roermedium. In een petrischaal zal een lange roerstaaf op lage snelheid effectief zijn, in een rondbodemvat zullen eivormige (ovale) magneetroerders een geschikte keuze zijn. De ideale configuratie is die waarbij de magneet van de roerstaaf en de magneet van de aandrijving even lang zijn en een minimale onderlinge afstand hebben.
In principe is het moeilijk om de meest effectieve magnetische roerstaaf voor een bepaalde toepassing te vinden, maar belangrijke factoren zijn de vorm van het vat en de viscositeit van het roermedium. In een petrischaal zal een lange roerstaaf op lage snelheid effectief zijn, in een rondbodemvat zullen eivormige (ovale) magneetroerders een geschikte keuze zijn. De ideale configuratie is die waarbij de magneet van de roerstaaf en de magneet van de aandrijving even lang zijn en een minimale onderlinge afstand hebben.
Het verhogen van de magneetsterkte door het gebruik van een SmCo-magneet kan voor veel toepassingen voordelig zijn. Dit kan echter ook negatieve gevolgen hebben.
Migratie:Wanneer de roermagneet en de aandrijfmagneet zeer verschillende lengtes hebben, kan de roermagneet migreren naar een pool van de aandrijfmagneet.
Een dwingende kracht tussen aandrijf- en roermagneet kan resulteren in een remmend effect. Door de druk van de roermagneet op de bodem van het vat wordt de rotatiesnelheid verminderd en kan rotatie zelfs verhinderd worden.
In het algemeen kan geen advies voor of tegen een bepaalde roerstaafvorm worden gegeven. In geval van twijfel kan een test van verschillende roerstaven onder je eigen omstandigheden nuttig zijn.
Het tweede deel van dit roersysteem is de magnetische aandrijving die in zijn eenvoudigste vorm bestaat uit een eenvoudige, toerentalgeregelde inductiemotor of stappenmotor. In sommige gevallen bevat de motor automatische omkering om het mengen te verbeteren. Normaal gesproken is de aandrijfmagneet een eenvoudige vierkante staafmagneet, een U-magneet of een samengestelde SSMC-magneet. De rotatie ervan induceert rotatie van de roermagneet in de vloeistof. De aangewezen snelheid kan worden aangepast door een ingebouwde snelheidsregelaar.
Als je je magneetroerder kwijt bent en geen reserve hebt, kun je een metalen clip of een ander klein metalen staafje als roerder gebruiken. De metalen staaf zal ronddraaien in een magnetisch veld en je vloeistof roeren.
In het algemeen kan geen advies voor of tegen een bepaalde roerstaafvorm worden gegeven. In geval van twijfel kan een test van verschillende roerstaven onder je eigen omstandigheden nuttig zijn.
Het tweede deel van dit roersysteem is de magnetische aandrijving die in zijn eenvoudigste vorm bestaat uit een eenvoudige, toerentalgeregelde inductiemotor of stappenmotor. In sommige gevallen bevat de motor automatische omkering om het mengen te verbeteren. Normaal gesproken is de aandrijfmagneet een eenvoudige vierkante staafmagneet, een U-magneet of een samengestelde SSMC-magneet. De rotatie ervan induceert rotatie van de roermagneet in de vloeistof. De aangewezen snelheid kan worden aangepast door een ingebouwde snelheidsregelaar.
Als je je magneetroerder kwijt bent en geen reserve hebt, kun je een metalen clip of een ander klein metalen staafje als roerder gebruiken. De metalen staaf zal ronddraaien in een magnetisch veld en je vloeistof roeren.
Magnetische Hotplate-roerder
Hotplate-roerders combineren meng- en verwarmingsprocessen, waardoor vloeibare media sneller en gelijkmatiger kunnen worden verwarmd. Als je ooit hebt geprobeerd een slurry te verwarmen zonder te mengen, of hebt geprobeerd hevig koken onder controle te krijgen, dan begrijp je wat een absolute noodzaak een goede hotplate-roerder is voor het lab.
Een magnetische hotplate-roerder heeft de volgende essentiële onderdelen: Een bedieningspaneel aan de voorkant met instelknoppen, rubberen of plastic voetjes aan de onderkant om het elektrische apparaat boven het mogelijk vochtige werkoppervlak te heffen, een aan/uit-schakelaar aan de zijkant (als deze niet in de instelknoppen is geïntegreerd), het verwarmingsoppervlak aan de bovenkant en een netsnoer vanaf de onderkant of vanaf de achterkant. De verwarmingsdraad en rotor liggen onder het verwarmingsoppervlak van de magneetroerder (tekening niet op schaal).
In de verwarmingsplaat zit een gemagnetiseerde rotor onder het verwarmingsoppervlak, waardoor het apparaat een wisselwerking heeft met de roerstaaf. In alle elektronische roerders is de gemagnetiseerde rotor een permanente magneet of een elektromagneet. Op de verwarmingsplaat die door Verich wordt verkocht, zit een permanente magneet op de rotor, die vrij ronddraait onder het verwarmingsoppervlak. Deze magneet is te zien in de opening onder het verwarmingsoppervlak.
Werking van de hete plaat
Zodra de verwarmingsplaat is aangezet en de media plus roerstaaf boven het hoofd zijn bevestigd (bijvoorbeeld met een klem en standaard), ben je klaar om te beginnen met verwarmen en mengen. Aan de voorkant van de verwarmingsplaat zitten twee knoppen. Dit zijn de variabele knoppen voor zowel verwarmen als mengen, zodat u het proces nauwkeurig kunt regelen. Begin met het aanzetten van het roeren op een geschikt niveau. Meestal is dit genoeg om ervoor te zorgen dat de bovenste lagen vloeistof in het vat zich grondig mengen met de onderste lagen. Als het er niet naar uitziet dat de bovenkant voldoende wordt geroerd, verhoog dan de roerstand.
Zet vervolgens de verwarming aan door aan de verwarmingsknop te draaien. Er kan een licht gezoem te horen zijn als de verwarmingsplaat de stroom naar de verwarmingsspiralen onder het verwarmingsoppervlak verhoogt. Omdat dit een scenario is met een hoge stroomsterkte en hoge temperatuur, worden er soms voor de veiligheid stroombegrenzers in het apparaat geplaatst. In de Verich verwarmingsplaat bijvoorbeeld schakelt een zekering het verwarmingssysteem uit als de stroom die naar de spoelen gaat te hoog wordt (zoals in het geval van een stroomstoring of als er sprake is van extreme slijtage van het apparaat).
De warmteafgifte varieert van apparaat tot apparaat. Afhankelijk van de grootte van de kookplaat kan het tussen de 10 en 25 minuten duren om een liter water van kamertemperatuur op te warmen. Overweeg om je media voor te koken met een agressievere warmtebron zoals een gasbrander of waterkoker en de kookplaat alleen te gebruiken om de temperatuur op peil te houden terwijl je roert.
De warmteafgifte varieert van apparaat tot apparaat. Afhankelijk van de grootte van de kookplaat kan het tussen de 10 en 25 minuten duren om een liter water van kamertemperatuur op te warmen. Overweeg om je media voor te koken met een agressievere warmtebron zoals een gasbrander of waterkoker en de kookplaat alleen te gebruiken om de temperatuur op peil te houden terwijl je roert.
Leveranciers
Er zijn veel bedrijven die deze laboratoriumapparatuur produceren en verkopen. Je keuze hangt af van je budget.Joanlab https://www.joanlab.com
IKA https://www.ika.com
Thermo Fisher Scientific https://www.thermofisher.com
Scilogex https://www.scilogex.com/
Labnet International https://www.labnetinternational.com/
Er is een prijslijst voor magneetroerders met verwarmingsplaat en zonder verwarmingsplaat van bovengenoemde leveranciers. Alle prijzen zijn geldig vanaf 11.2021.
Last edited:
