Agitador magnético

Un agitador magnético o mezclador magnético es un dispositivo de laboratorio que emplea un campo magnético giratorio para hacer que una barra de agitación (o pulga) se sumerja en un líquido para girar muy rápidamente, revolviéndolo así. El campo giratorio puede crearse mediante un imán giratorio o un conjunto de electroimanes estacionarios, colocados debajo del recipiente con el líquido. Se utiliza en química y biología como una forma conveniente de agitar pequeños volúmenes y donde otras formas de agitación, como agitadores de cabeza y varillas de agitación, pueden no ser viables.

Diseño

Cuatro barras de agitación magnética junto a un palo de metro

Un agitador magnético consta de una barra magnética colocada dentro del líquido que proporciona la acción de agitación. El movimiento de la barra agitadora es impulsado por otro imán giratorio o conjunto de electroimanes en el dispositivo agitador, debajo del recipiente que contiene el líquido. Las barras de agitación suelen estar recubiertas de PTFE o, con menos frecuencia, de vidrio; los revestimientos están destinados a ser químicamente inertes, sin contaminar ni reaccionar con la mezcla de reacción en la que se encuentran. El vidrio puede ser una alternativa viable si el PTFE no es adecuado debido a las altas temperaturas o al ataque químico. Al disolver reducciones de metal que usan un metal alcalino disuelto en una amina primaria, el PTFE puede ser atacado hasta cierto punto. Las reducciones de abedul (una reducción de metal de disolución común) a menudo se realizan en un recipiente de vidrio, lo que indica que una barra de agitación de vidrio también sería compatible. El vidrio puede ser atacado por álcalis fuertes (como la lejía) según el calor, el tiempo de exposición y la concentración.

Los agitadores magnéticos tienen forma de barra y, por lo general, tienen una sección transversal octogonal o circular; una forma ovalada puntiaguda también es común para su uso en matraces de fondo redondo. Existe una variedad de formas especiales para una agitación más estable o eficiente en diferentes condiciones o para adaptarse a la forma de recipientes pequeños. Muchas barras de agitación tienen un anillo de pivote alrededor del centro sobre el que giran. Los más pequeños miden solo unos pocos milímetros de largo y los más grandes varios centímetros. Los tamaños más pequeños (menos de unos 10 mm) a menudo se denominan "pulgas".

Las placas calefactoras de laboratorio a menudo tienen un doble propósito al incorporar tanto el conjunto de agitación como un elemento calefactor. Dichos elementos calefactores pueden variar en potencia desde unos pocos cientos hasta unos pocos miles de vatios, y permiten calentar y agitar el matraz de reacción al mismo tiempo. La temperatura máxima alcanzable del fluido depende del tamaño del matraz, la cantidad de solución a calentar, la potencia del elemento calefactor y la cantidad de aislamiento proporcionado al sistema.

El material magnético dentro de las barras suele ser alnico o samario cobalto, que puede soportar altas temperaturas sin pérdida de fuerza magnética, aunque para aplicaciones de baja temperatura se puede usar neodimio y existen barras agitadoras de ferrita.

Debido a su pequeño tamaño, una barra agitadora se limpia y esteriliza más fácilmente que otros dispositivos agitadores. No requieren lubricantes que puedan contaminar el recipiente de reacción y el producto.

Un recuperador de barras agitadoras es un imán separado en el extremo de un palo largo (también recubierto con PTFE químicamente inerte) que se puede usar para retirar las barras agitadoras de un recipiente.

Historia

La primera patente para un mezclador magnético es US 1,242,493, otorgada el 9 de octubre de 1917 a Richard H. Stringham de Bountiful, Utah, EE. UU. El mezclador del Sr. Stringham usaba electroimanes estacionarios en la base, en lugar de un imán permanente giratorio, para girar el agitador.

Arthur Rosinger de Newark, Nueva Jersey, EE. UU., obtuvo la patente de EE. UU. 2 350 534, titulada Agitador magnético, el 6 de junio de 1944 y presentó una solicitud el 5 de octubre de 1942. La patente del Sr. Rosinger incluye una descripción de una barra magnética recubierta colocado en un recipiente, que es impulsado por un imán giratorio en una base debajo del recipiente. El Sr. Rosinger también explica en su patente que recubrir el imán con plástico o con vidrio o porcelana lo hace químicamente inerte.

El imán de barra recubierto de plástico fue inventado de forma independiente a fines de la década de 1940 por Edward McLaughlin, del Torpedo Experimental Establishment (TEE), Greenock, Escocia, quien lo llamó "pulga". debido a la forma en que salta si el imán giratorio se mueve demasiado rápido.

El primer agitador magnético multipunto fue desarrollado y patentado por Salvador Bonet de SBS Company en 1977. También introdujo la práctica de anotar la denominación del poder de agitación en "litros de agua", que es un estándar del mercado actual.

Usos y limitaciones

Diferentes tamaños de barras de agitación magnética

Los agitadores magnéticos se usan a menudo en química y biología, donde se pueden usar para agitar recipientes o sistemas herméticamente cerrados sin necesidad de complicados sellos giratorios. Son preferibles a los agitadores motorizados accionados por engranajes porque son más silenciosos, más eficientes y no tienen piezas externas móviles que puedan romperse o desgastarse (aparte de la simple barra magnética). Las barras de agitación magnética funcionan bien en recipientes de vidrio que se usan comúnmente para reacciones químicas, ya que el vidrio no afecta apreciablemente un campo magnético. El tamaño limitado de la barra significa que los agitadores magnéticos solo se pueden usar para experimentos relativamente pequeños, de 4 litros o menos. Las barras de agitación también tienen dificultades para manejar líquidos viscosos o suspensiones espesas. Para volúmenes más grandes o líquidos más viscosos, normalmente se necesita algún tipo de agitación mecánica (por ejemplo, un agitador de cabeza). En química sintética, un agitador/calentador magnético combinado, equipado con un mecanismo de control de temperatura incorporado y una sonda de temperatura, se usa comúnmente con un baño de calentamiento (comúnmente aceite, arena o metal de bajo punto de fusión) o un baño de enfriamiento (comúnmente agua, hielo, o un líquido orgánico mezclado con nitrógeno líquido o hielo seco como refrigerante), lo que permite que los recipientes de reacción colocados en el baño se mantengan a temperaturas entre aproximadamente -120 y 250 °C (-184 y 482 °F).