PHƯƠNG PHÁP MỚI TRONG HOÁ HỌC: PHƯƠNG PHÁP VI SÓNG, PHƯƠNG PHÁP SÓNG SIÊU ÂM

vi sóng là gì, phương pháp vi sóng, cấu tạo lò vi sóng, nguyên lý hoạt động của lò vi sóng( sóng vi ba), cơ chế tác động của vi sóng, ứng dụng của vi sóng, ưu và nhược điểm của vi sóng, phương pháp sóng siêu âm, sóng siêu âm là gì, cơ chế ảnh hưởng của sóng siêu âm trong tổng hợp hữu cơ, hiện tượng xâm khí thực, tính chất của sóng siêu âm, nguyên lý hoạt động của sóng siêu âm, ứng dụng của phương pháp sóng siêu âm

PHƯƠNG PHÁP MỚI

TRONG HOÁ HỌC

XANH

GVHD : MAI HÙNG THANH TÙNG NHÓM THỰC HIỆN : NHÓM 7

I PHƯƠNG

PHÁP VI

SÓNG

1.KHÁI NIỆM

- Sóng vi ba hay còn gọi là vi sóng chính là sóng điện từ có bước sóng dài hơn tia hồng ngoại nhưng

ngắn hơn sóng radio Sóng vi ba có bước sóng trong

khoảng 1 mm đến 1 m, với tần số 300 GHz -

300 MHz

- Tuy vậy, ranh giới giữa tia hồng ngoại, vi ba và

sóng radio tần số cực cao (UHF) là rất tuỳ ý và thay

đổi trong các lĩnh vực nghiên cứu khác nhau

-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  với công thức:

 = c/f

HÌNH ẢNH MÔ TẢ VỀ VI SÓNG

Ống dẫn sóng ( Waveguide ) Nguồn điện ( Power Supply )

3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG :

- Sóng viba được tạo ra từ một bộ dao động điện

từ và được khuếch đại nhờ Magnetron Năng lượng (sóng viba) từ máy phát (magnetron) được truyền theo ống dẫn sóng đến quạt phát tán (phía trên nóc lò) để đưa sóng ra mọi phía Ở giữa lò các sóng phân tán đều đặn nhờ sự phản chiếu của sóng lên thành lò Vật phẩm được đốt nóng bởi các phân tử nước

- Sự đốt nóng chia ra làm hai giai đoạn:

hâm nóng bằng các sóng cực ngắn

các phần khác của vật phẩm

4.CƠ CHẾ TÁC ĐỘNG CỦA VI SÓNG

Cơ chế tác động

Cơ chế phân cực hoá

lưỡng cực

Cơ chế dẫn

Cơ chế phân cực hoá lưỡng cực

Điện trường chỉ có tác động trên các phân tử có moment

lưỡng cực, tương tự như H2O Các phân tử phân cực có tính chất định hướng theo chiều điện trường

Điện trường đảo chiều liên tục, các phân tử lưỡng cực có khuynh hướng sắp xếp lại theo chiều điện trường

Với bức xạ tần số thấp, phân tử sẽ quay trong pha với điện trường dao động Theo cách này, phân tử sẽ thu được năng lượng nhưng hiệu quả đun nóng không đáng kể

Cơ chế dẫn ion

Ví dụ : Nếu ta có hai mẫu nước tinh khiết (cất) và nước thông tường lần lượt được đun nóng trong lò vi sóng với năng lượng bức xạ và thời gian cố định thì nhiệt độ cuối cùng của nước thông thường cao hơn

Hiện tượng được giải thích trên cơ chế dẫn

Ion trong một dung dịch sẽ di chuyển trong toàn bộ dung dịch dưới tác dụng của điện trường,

va chạm nhau và chuyển năng lượng động học thành nhiệt

PHẢN ỨNG CHUYỂN ĐỔI RƯỢU

B TRONG CÁC LĨNH VỰC KHÁC

Nấu ăn bằng lò vi ba

 Chiết nitrat trong rau

 Phát hiện trái cây chín

 Trong vật lý trị liệu

 Trong vô tuyến chuyển tiếp

NẤU ĂN BẰNG LÒ VI BA

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:

• Thời gian chiết nhanh

• Dịch chiết không có màu

• Hiệu suất cao

• Dễ sử dụng

PHÁT HIỆN TRÁI CÂY CHÍN

Hình ảnh về trái cây chín nhờ quét ảnh vi

sóng

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

 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

Độ tinh khiết

cao

Nhược điểm

Dung môi phân cực

Nhiệt độ cao Ảnh hưởng sức khoẻ

II PHƯƠNG PHÁP SÓNG

SIÊU ÂM

KHÁI NIỆM

- Sóng siêu âm là âm thanh có tần số cao hơn tần

số tối đa mà tai người nghe thấy được Tần số tối đa này tùy vào từng người, nhưng thông thường nó vào

cỡ 20000 Hz

-sóng siêu âm có tầng số trên 100000Hz gọi là siêu

siêu âm

-bản chất là sóng dọc hay sóng nén

- Có thể lan truyền trong nhiều môi trường: không khí,

các chất lỏng và rắn, và với tốc độ bằng tốc độ âm thanh

Dơi là loài có thị giác kém phát triển

nhưng tạo ra và cảm nhận siêu âm để xác định các vật thể trong không gian xung quanh

Cá voi, cá heo dùng sóng siêu âm để liên lạc và định vị đối tượng xung quanh Một

số loài như cá voi trắng vùng Amazon tự chỉnh cường độ phát, khi bắt mồi thì dùng siêu âm mạnh để gây tê liệt cá

Cơ chế ảnh hưởng của sóng siêu âm trong tổng hợp hữu cơ

Hiện tượng

xâm khí thực Hiện tượng vi xoáy

HIỆN TƯỢNG XÂM KHÍ THỰC

Những điểm có nhiệt độ ,áp suất rất cao(50000c

và 5.104kPa),vận tốc rất nhanh

hoá

Thúc đẩy các phản ứng hoá học

Tăng hiệu suất đồng hoá

Hỗ trợ trích ly các chất tan

HIỆN TƯỢNG VI

XOÁY

- Sóng siêu âm cường độ cao truyền vào

trong lòng chất lỏng, gây nên sự kích thích mãnh liệt

-Tại bề mặt tiếp xúc giữa 2 pha lỏng/rắn hay

khí/rắn , sóng siêu âm gây nên sự hỗn loạn cực độ do tạo thành những vi xoáy

Hiện tượng vi xoáy

Thúc đẩy sự

xảy ra khuếch tán ở

một vài trường hợp

TÍNH CHẤT CỦA ULTRASOUND

MÁY PHÁ MẪU

CÔNG NGHIỆP

Kiểm tra khuyết tật cơ khí

Sóng siêu âm có thể phát hiện được những chi tiết nhỏ trong kim loại chẳng hạn chân vịt, cánh quạt,… Khi phát hiện những vết nứt, rỗ bên trong kim loại thì sóng

sẽ phản xạ không bình thường

Vì vậy, nhiều người thường dùng sóng siêu âm để phát hiện các vết nứt, khuyết tật của các chi tiết

cơ khí rất hiệu quả

THÁM HIỂM

- Phát hiện các tài nguyên biển quý giá, đánh bắt

thủy hải sản quý giá hoặc cảnh báo khi có núi băng, bãi ngầm,…

ỨNG DỤNG TRONG HÓA

HỌC

Máy Tẩy Rửa Bằng Sóng Siêu Âm

Đây là một thiết bị sử dụng máy

phát sóng siêu âm tần số cao để

thực hiện chức năng tẩy rửa trên

mọi bề mặt, mọi góc ngách của

vật cần tẩy rửa

SÓNG SIÊU ÂM TRÍCH LY POLYSACCHARIDE

QUÁ TRÌNH SẤY KẾT TINH

-Nhiệt độ thấp hơn

Giảm khả năng oxi

hóa và hư hỏng của

nguyên liệu

-Làm các phản ứng diễn ra nhanh, đồng đều hơn

-giảm thiểu sự kết tụ

và kiểm soát quá trình kết tinh

ƯU VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA SÓNG SIÊU ÂM

Ưu điểm

Thời gian trích ly nhanh

Hiệu suất cao Tăng vận tốc hòa tan

Thiết bị dễ sử dụng, an toàn, bảo vệ

môi trường Tiết kiệm được nhiều chi phí