Diagrama esquemático del principio de funcionamiento de la centrífuga.
Cuando una suspensión que contiene partículas finas está estacionaria, las partículas suspendidas se hunden gradualmente debido al campo de gravedad. Las partículas más pesadas se hundirán más rápido, mientras que las partículas con una densidad menor que la del líquido flotarán.
La velocidad de las partículas en el campo de gravedad está relacionada con el tamaño, la forma y la densidad de las partículas, así como con la fuerza del campo de gravedad y la viscosidad del líquido. En condiciones de gravedad normal, se pueden observar partículas del tamaño de glóbulos rojos de unos pocos micrómetros de diámetro.
Además, cuando una sustancia se sedimenta en un medio, se acompaña de difusión. La difusión es incondicional y absoluta. Inversamente proporcional a la masa del material en difusión, cuanto más pequeñas son las partículas, más intensa es la difusión. La solución es relativa y condicional y sólo puede ser promovida por fuerzas externas.
Proporcionalmente al peso del objeto que se está sedimentando, cuanto más grandes son las partículas, más rápido se sedimentan. Para partículas de menos de unas pocas micras, como virus o proteínas, que se encuentran en estado coloidal o semicoloidal en solución, el proceso de sedimentación no se puede observar únicamente por gravedad. Porque cuanto más pequeñas son las partículas, más lenta es la sedimentación y más grave es el fenómeno de difusión.
Por lo tanto, es necesario utilizar una centrífuga para generar una fuerte fuerza centrífuga que obligue a estas partículas a superar la difusión y producir un movimiento de sedimentación.
La centrifugación utiliza la poderosa fuerza centrífuga generada por la rotación de alta velocidad del rotor de la centrífuga para acelerar la velocidad de sedimentación de las partículas en el líquido y separar sustancias con diferentes coeficientes de sedimentación y densidades de flotabilidad en la muestra.