回転子

回転子とは

回転子とは、耐薬品性を持った磁石です。

マグネチックスターラーを使用して液体を撹拌するときに使用します。撹拌子、スターラーバーとも呼ばれます。一般に使われているものは棒磁石の表面がフッ素樹脂でコーティングされており、白色です。回転子には様々な形と大きさがあり、溶液の容量や粘度、容器の形状に合わせて使い分けます。実験分野では欠かせない器具です。

回転子の使用用途

マグネチックスターラーを使用する際に回転子を使えば、一定の回転数で、液を撹拌し均質化できます。使用の際には、良好な撹拌状態が得られるようにマグネチックスターラーの速度を細かく調整する必要があります。

回転子は容易に液を均質化できるため有機合成、医薬品合成、化学実験など、幅広い分野で使用されています。汎用されている回転子は、磁石の表面がPTFEなどのフッ素樹脂でコーティングされており、様々な試薬に犯されることなく使用できます。

回転子の原理

図1. 回転子の原理

回転子はマグネチックスターラーと一緒に使います。マグネチックスターラーには、ステージの下に回転可能なマグネットが配置されており、これが回転する構造になっています。天板に載せた容器内の回転子が、本体内のマグネットの回転に磁力によって追従し、容器内の液体が撹拌されます。

溶液の粘度が高かったり、回転子の大きさが適切でなかったり、容器の底の形状が平面でなかったりすると、マグネチックスターラーの回転に回転子がついていけなくなる場合があります。

回転子の種類

1. 磁石の種類

回転子に使用される磁石としては以下のものが知られています。

1. 希土類磁石
   ネオジム、ホウ素、鉄を焼結させて製造されたものであり、最高の磁気特性を有しています。温度特性が低いため80℃以下で使用する必要があります。強磁力スターラーや超強磁力スターラーとして使用されています。
2. フェライト磁石
   バリュウムと酸化鉄を焼結させて製造されたものです。熱に強く、安定した磁力線が得られます。容積の大きいもので使用しやすいという特徴があります。
3. サマリウムコバルト磁石
   サマリウムとコバルトからなるものであり、非常に強い磁力を有しています。強力型スターラーに利用され、サイズを小型化するためにも用いられています。

2. 形状による分類

図2. 回転子の種類

回転子は様々な形状が市販されています。大きさも様々で、溶液の液性や容量、回転数などによって使い分けることが可能です。

また、表面コートも一般的なPTFE (ポリテトラフルオロエチレン) などのフッ素樹脂のほかに、ガラス製などもあります。フッ素樹脂は耐薬品性に優れ、酸、アルカリ、有機溶媒など様々な溶液に使用することができますが、経年劣化により摩耗や着色が発生するので、交換する必要があります。

回転子の選び方

回転子には、さまざまな形状やサイズのものがあります。撹拌する溶液に対して耐熱や耐薬をもったものを選択する必要があります。

1. スタンダードタイプ

使用されるタイプとして、スタンダードタイプと言われる棒状の回転子が一般的です。スタンダードタイプの中でもテーパー型やピボットリング型は、容器との接触が少ないため回転子の飛び跳ねを防ぎやすい構造になっています。溶液の粘度が大きかったり沈殿物があるなど、回転に負荷がかかったり均質化するために回転力が必要だったりする場合には、容器の底の形状に左右されないタイプや沈殿物を拡散するタイプを選択します。

2. 回転数や容器の底の形状に左右されないタイプ

溶液を攪拌するとき、底の形状によってうまく回らないことがあります。バーベル型、フットボール型、両面十字型などは、比較的バランスを取りやすい形状で、回転数や容器の形状に左右されにくい特長を持っています。

3. 沈殿物を拡散するタイプ

沈殿物のある溶液を均質化するためには、通常の溶液よりかき混ぜる力が必要です。回転する際に沈殿物を巻き上げる形状をしているトライアングル型や十字型、両面十字型などを使用すれば、比較的容易に均質化できます。

他にも試験管で使えるタイプや、より複雑な形状の回転子も市販されています。

回転子のその他情報

1. 回転子によるコンタミネーション防止

回転子はコンタミネーションの原因となりやすい器具です。溶液から取り出したあとは、使用した溶液が除去できる適切な方法で洗浄します。

また、使用前には表面が清浄であることを確認し、黄ばみがある場合には廃棄します。

2. 回転子の取り出し

回転子を使用後には、マグネットを容器の外からあてたり、マグネットでできた棒などを用いたりして、回転子を取り出します。取り出し後は不用意に触らず、洗浄します。

参考文献
https://www.isis-ltd.co.jp/media/2020/05/28/18
https://www.isis-ltd.co.jp/dcms_media/other/product_catalog_img00.pdf
http://www.nissinrika.co.jp/product/st_mayottara.html
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https://www.imachas.com/pages/special/stirrer/#