đại cương và ứng dụng của vi sóng trong hóa học

Tính chất của vi sóng: Phản xạ bề mặt các kim loại  Có thể xuyên qua được không khí, gốm sứ, thủy tinh, polymer  Độ xuyên thấu tỷ lệ nghịch với tần số.. Năng lượng của vi sóng: Vi só

ĐẠI CƯƠNG VỀ VI SÓNG

 Là sóng điện từ



Bước sóng dài hơn tia hồng ngoại nhưng ngắn hơn sóng radio (1mm-1m)

 Bản chất của vi sóng là sóng điện từ lan truyền với vận tốc ánh sáng.

 Sóng điện từ này đặc trưng bởi:

• Tần số f tính bằng Hertz.

• Vận tốc ánh sáng c.

• Độ dài sóng λ với công thức: λ= c/f

Vi sóng nằm trong phổ điện từ ở giữa vùng hồng ngoại và sóng vô tuyến

 Chúng hoạt động có hiệu quả trong phạm vi giữa 0.3 và 30 GHz

 Tuy nhiên, chỉ sử dụng ở phòng thí nghiệm thường là mức 2.45 GHz.

Những dải tần số vi sóng

Hình ảnh mô tả về vi sóng

Tính chất của vi sóng:

 Phản xạ bề mặt các kim loại

 Có thể xuyên qua được không khí,

gốm sứ, thủy tinh, polymer

 Độ xuyên thấu tỷ lệ nghịch với tần

số

 Ngoài ra, có thể lan truyền trong chân

không, trong điều kiện áp suất cao…

Năng lượng của vi sóng:

 Vi sóng gồm hai thành phần: điện trường E và từ trường B

 Năng lượng của vi sóng rất yếu, không quá 10-6 eV

 Không đủ mạnh để cắt đứt các nối hóa học

 Với chất lỏng, sự gia tăng nhiệt độ này xảy ra rất nhanh và gắn liền với tính phân cực.

 Với chất rắn, sự gia tăng nhiệt độ phụ thuộc hệ thống tinh thể hoặc sự chênh lệch về mặt tỷ lượng gây ra tính chất phân cực của chất rắn

Cơ chế quay cực phân tử

 Xảy ra đối với những hợp chất không phân

ly thành ion trong dung dịch

 Khi lưỡng cực định hướng lại để sắp xếp theo trường thì trường đã thay đổi và tạo ra sự lệch pha giữa hướng của điện trường và các phân tử lưỡng cực

sự hao hụt điện môi làm và nóng vật chất

Sự hao hụt điện môi

ε = ε’ – j.ε’’

 ε: hằng số điện môi của hợp chất -đại lượng đặc trưng cho khả năng bị phân cực bởi

điện trường của hợp chất

 ε’: phần thực của hằng số điện môi-đặc trưng cho khả năng bị phân cực của điện

trường lên hợp chất

 ε’’: phần ảo của hằng số điện môi, đặc trưng cho sự hao hụt điện môi hay khả năng

hấp thu năng lượng vi sóng của hợp chất

J2= -1

Sự phân loại dung môi

 Khả năng hấp thu năng lượng vi sóng hoặc chuyển năng lượng hấp thụ thành nhiệt 

được biểu hiện qua tan δ

tan δ = ε "/ ε '

 Tan δ càng cao thì khả năng hấp thụ năng lượng vi

sóng càng cao

Phân loại dung môi

 Dung môi hấp thu mạnh năng lượng vi sóng: MeOH, EtOH, etilen glycol, 1-propanol, DMSO…

 Dung môi hấp thu trung bình năng lượng vi sóng: H2O, 1-butanol, butanol, aceton, acid acetic…

2- Dung môi hấp thu yếu năng lượng vi sóng: cloroform, THF, piridin, eter, pentan…

Ứng dụng của vi sóng trong hoá hữu cơ

 Cho kết quả tốt hơn đối với các phản ứng gia nhiệt cổ điển về thời gian và

hiệu suất

Phản ứng chuyển đổi rượu thành alkyl bromur

NaBr

H 2 SO 4

Ứng dụng của vi sóng trong các lĩnh vực khác

Nguyên tắc:

 Sóng vi ba: nguồn magnetron -> ngăn nấu -> phản xạ -> bị thức ăn

hấp thu

 Ngăn nấu: lồng Faraday gồm kim loại hay lưới kim loại

 Tác dụng: hiệu quả với nước lỏng, không hiệu quả với chất béo, đường

và nước đá

Chiết nitrat trong rau

 Nitrat là một ion độc có trong rau quả, hàm lượng lớn gây ảnh hưởng đến sức khỏe.

 Các phương pháp chiết nitrat: trắc quang, sắc ký, cực phổ, vi sóng …

 Ưu điểm khi dùng vi sóng:

• Dịch chiết không có màu

• Hiệu suất cao

• Dễ sử dụng

Phát hiện trái cây chín

Phát hiện trái cây chín

 Mục đích: đo lượng nước trong trái cây xác định thời gian thu hoạch

 Nguyên tắc: quét ảnh vi sóng, xác định

độ chín của trái cây thông qua màu sắc

 Ưu điểm: an toàn ở liều thấp, dễ dàng xuyên qua nhiều dạng vật chất nhưng

bị chặn bởi nước

Trong vật lý trị liệu

Trong vô tuyến chuyển tiếp

Trong vô tuyến chuyển tiếp

 Mục đích: chuyển hướng, tránh, vượt điểm chắn địa hình

Trong vô tuyến chuyển tiếp

Ưu và nhược điểm của vi sóng

Ưu điểm

 Thời gian phản ứng nhanh

 Hiệu suất cao

 Có độ tinh khiết cao

Kết luận

nghiên cứu khác Đặc biệt là các ứng dụng trong hóa học nói riêng và cuộc sống nói chung.

áp dụng những ưu điểm của nó.