VI SÓNG VÀ NHỮNG ỨNG DỤNG TRONG HÓA HỮU CƠ

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP.HCM KHOA HÓA SEMINAR HÓA LÝ HỮU CƠ VI SÓNG VÀ NHỮNG ỨNG DỤNG TRONG HÓA HỮU CƠ GVHD: TS Trương Thị Kim Dung SVTH: Châu Nhất Long Phi Lê Thị Phương Nhung Trần Thị Ánh Hồng 11/24/15 Trần Giang Nam ĐẠI CƯƠNG VỀ VI SÓNG  Là sóng điện từ  Bước sóng dài tia hồng ngoại ngắn sóng radio (1mm-1m)  Bản chất vi sóng sóng điện từ lan truyền với vận tốc ánh sáng  Sóng điện từ đặc trưng bởi: • Tần số f tính Hertz • Vận tốc ánh sáng c • Độ dài sóng λ với công thức: λ= c/f 11/24/15 Vi sóng nằm phổ điện từ vùng hồng ngoại sóng vô tuyến  Chúng hoạt động có hiệu phạm vi 0.3 30 GHz  Tuy nhiên, sử dụng phòng thí nghiệm thường mức 2.45 GHz Những dải tần số vi sóng 11/24/15 L 1-2 GHz S 2-4 GHz C 4-8 GHz X 8-12 GHz Ku 12-18 GHz K 18-26 GHz Ka 26-40 GHz Q 30-50 GHz U 40-60 GHz V 46-56 GHz Hình ảnh mô tả vi sóng 11/24/15 Tính chất vi sóng:  Phản xạ bề mặt kim loại  Có thể xuyên qua không khí, gốm sứ, thủy tinh, polymer  Độ xuyên thấu tỷ lệ nghịch với tần số  Ngoài ra, lan truyền chân không, điều kiện áp suất cao… Sự lan truyền vi sóng 11/24/15 Năng lượng vi sóng:  Vi sóng gồm hai thành phần: điện trường E từ trường B  Năng lượng vi sóng yếu, không 10-6 eV  Không đủ mạnh để cắt đứt nối hóa học 11/24/15 Nguồn gốc tác động vi sóng  Sự tương tác điện trường phân tử phân cực bên vật chất chuyển dịch có định hướng phân tử gây “ma sát” tăng nhiệt độ  Với chất lỏng, gia tăng nhiệt độ xảy nhanh gắn liền với tính phân cực  Với chất rắn, gia tăng nhiệt độ phụ thuộc hệ thống tinh thể chênh lệch mặt tỷ lượng gây tính chất phân cực chất rắn 11/24/15 Cơ chế tác động vi sóng Vi sóng tăng hoạt chọn lọc phân tử phân cực  Quá trình chuyển hóa lượng điện từ thành lượng nhiệt thông qua chế: • Cơ chế quay cực phân tử • Cơ chế dẫn ion 11/24/15 Cơ chế quay cực phân tử  Xảy hợp chất không phân ly thành ion dung dịch  Khi lưỡng cực định hướng lại để xếp theo trường trường thay đổi tạo lệch pha hướng điện trường phân tử lưỡng cực hao hụt điện môi làm nóng vật chất 11/24/15 Sự hao hụt điện môi ε = ε’ – j.ε’’  ε: số điện môi hợp chất -đại lượng đặc trưng cho khả bị phân cực điện trường hợp chất  ε’: phần thực số điện môi-đặc trưng cho khả bị phân cực điện trường lên hợp chất  ε’’: phần ảo số điện môi, đặc trưng cho hao hụt điện môi hay khả hấp thu lượng vi sóng hợp chất J = -1 11/24/15 10 Phản ứng ester hóa COOCH3 H2SO4 Thường Vi sóng Dung môi DMF DMF Nhiệt độ phản ứng o 153 C Hiệu suất 58% 73% Thời gian phản ứng ngày 8h 11/24/15 o 196 – 198 C 19 Ứng dụng vi sóng lĩnh vực khác Nấu ăn lò vi ba  Chiết nitrat rau  Phát trái chín  Trong vật lý trị liệu  Trong vô tuyến chuyển tiếp 11/24/15 20 Nấu ăn lò vi ba Lò vi ba có phận chính: − Magnetron (nguồn phát sóng) − Mạch điện tử điều khiển − Ống dẫn sóng − Ngăn nấu 11/24/15 21 Mô hình lò vi ba 11/24/15 22 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 với nước lỏng, không hiệu với chất béo, đường nước đá 11/24/15 23 Chiết nitrat rau  Nitrat ion độc có 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 dùng vi sóng: • Thời gian chiết nhanh • Dịch chiết màu • Hiệu suất cao • Dễ sử dụng 11/24/15 24 Phát trái chín Hình ảnh trái chín nhờ quét ảnh vi sóng 11/24/15 25 Phát trái chín  Mục đích: đo lượng nước trái  Nguyên tắc: quét ảnh vi sóng, xác định xác định thời gian thu hoạch độ chín trái thông qua màu sắc  Ưu điểm: an toàn liều thấp, dễ dàng xuyên qua nhiều dạng vật chất bị chặn nước 11/24/15 26 Trong vật lý trị liệu 11/24/15 27 - Trong vật lý trị liệu   Phương thức: • Tụ điện • Cảm ứng  Các tác dụng vi sóng: • Giảm đau • Chống viêm • Đối với mạch máu • Lên hệ thần kinh vận động 11/24/15 28 Trong vô tuyến chuyển tiếp 11/24/15 29 Trong vô tuyến chuyển tiếp  Mục đích: chuyển hướng, tránh, vượt điểm chắn địa hình  Cấu tạo: • Bộ khuếch đại tạp âm • Các lọc băng thông • Các phân nhánh định hướng • Thiết bị nguồn: điện ăc quy, pin lượng mặt trời 11/24/15 30 Trong vô tuyến chuyển tiếp 11/24/15 31 Ưu nhược điểm vi sóng  Thời gian phản ứng nhanh Ưu điểm  Hiệu suất cao  Có độ tinh khiết cao  Nhược điểm 11/24/15  Dung môi phân cực  Nhiệt độ cao  Ảnh hưởng sức khỏe 32 Kết luận  Sự đời vi sóng mở bước ngoặt cho nhiều lĩnh vực nghiên cứu khác Đặc biệt ứng dụng hóa học nói riêng sống nói chung  Vì vậy, cần hiểu chế chất vi sóng để áp dụng ưu điểm 11/24/15 33 [...]... thụ năng lượng vi sóng càng cao 11/24/15 12 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, 2butanol, aceton, acid acetic…  Dung môi hấp thu yếu năng lượng vi sóng: cloroform, THF, piridin, eter, pentan… 11/24/15 13 Ứng dụng của vi sóng trong hoá hữu cơ  Vi sóng đóng vai trò... phút 11/24/15 18 Phản ứng ester hóa COOCH3 H2SO4 Thường Vi sóng Dung môi DMF DMF Nhiệt độ phản ứng o 153 C Hiệu suất 58% 73% Thời gian phản ứng 4 ngày 8h 11/24/15 o 196 – 198 C 19 Ứng dụng của vi sóng 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 11/24/15 20 Nấu ăn bằng lò vi ba Lò vi ba có các bộ phận... gian phản ứng 40h 20 phút 11/24/15 o 179 – 184 C 16 Phản ứng chuyển đổi rượu thành alkyl bromur Br OH NaBr H2SO4 Thường Vi sóng Dung môi Nước Nước Nhiệt độ phản ứng o 118 C o 137 – 140 C Hiệu suất 33% 49% Thời gian phản ứng 30 phút 10 phút 11/24/15 17 Phản ứng oxi hóa O OH MnO2 H Thường Vi sóng Dung môi Dietyl ete Dietyl ete Nhiệt độ phản ứng o 36 C o 104 C Hiệu suất 20% 58% Thời gian phản ứng 8h 7... cấp nhiệt cho các phản ứng  Cho kết quả tốt hơn đối với các phản ứng gia nhiệt cổ điển về thời gian và hiệu suất 11/24/15 14 Phản ứng Diels-alder C6H5 C6H5 EtO2C CO2Et CO2Et CO2Et C6H5 C6H5 11/24/15 Thường Vi sóng Dung môi DMF DMF Nhiệt độ phản ứng o 153 C o 194 – 198 C Hiệu suất 67% 58% Thời gian phản ứng 6h 20 phút 15 Phản ứng ene Thường Vi sóng Dung môi DMF DMF Nhiệt độ phản ứng o 153 C Hiệu suất... mặt trời 11/24/15 30 Trong vô tuyến chuyển tiếp 11/24/15 31 Ưu và nhược điểm của vi sóng  Thời gian phản ứng nhanh Ưu điểm  Hiệu suất cao  Có độ tinh khiết cao  Nhược điểm 11/24/15  Dung môi phân cực  Nhiệt độ cao  Ảnh hưởng sức khỏe 32 Kết luận  Sự ra đời của vi sóng đã mở ra bước ngoặt mới cho nhiều lĩnh vực nghiên cứu khác Đặc biệt là các ứng dụng trong hóa học nói riêng và cuộc sống nói chung... 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 11/24/15 24 Phát hiện trái cây chín Hình ảnh về trái cây chín nhờ quét ảnh vi sóng 11/24/15 25 Phát hiện trái cây chín  Mục đích: đo lượng nước trong trái cây  Nguyên tắc: quét ảnh vi sóng, xác định xác định thời gian thu hoạch độ chín... thấp, dễ dàng xuyên qua nhiều dạng vật chất nhưng bị chặn bởi nước 11/24/15 26 Trong vật lý trị liệu 11/24/15 27 - Trong vật lý trị liệu   Phương thức: • Tụ điện • Cảm ứng  Các tác dụng của vi sóng: • Giảm đau • Chống vi m • Đối với mạch máu • Lên hệ thần kinh vận động 11/24/15 28 Trong vô tuyến chuyển tiếp 11/24/15 29 Trong vô tuyến chuyển tiếp  Mục đích: chuyển hướng, tránh, vượt điểm chắn địa... (nguồn phát sóng) − Mạch điện tử điều khiển − Ống dẫn sóng − Ngăn nấu 11/24/15 21 Mô hình lò vi ba 11/24/15 22 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 11/24/15 23 Chiết nitrat trong rau  Nitrat là một ion độc có trong rau.. .Cơ chế dẫn ion  Áp dụng cho ion trong dung dịch, các ion sẽ di chuyển trong các dung môi dưới ảnh hưởng của điện trường => ma sát làm dung dịch nóng lên  Sự hao hụt điện môi chịu thêm ảnh hưởng của độ dẫn ion 2 2 2 ε ’’ = ω τ ( ε s – n )/( 1+ ω τ ) + σ/ω 11/24/15 11 Sự phân loại dung môi  Khả năng hấp thu năng lượng vi sóng hoặc chuyển năng lượng hấp thụ thành... đời của vi sóng đã mở ra bước ngoặt mới cho nhiều lĩnh vực nghiên cứu khác Đặc biệt là các ứng dụng trong hóa học nói riêng và cuộc sống nói chung  Vì vậy, chúng ta cần hiểu về cơ chế và bản chất của vi sóng để có thể áp dụng những ưu điểm của nó 11/24/15 33 ... bình lượng vi sóng: H2O, 1-butanol, 2butanol, aceton, acid acetic…  Dung môi hấp thu yếu lượng vi sóng: cloroform, THF, piridin, eter, pentan… 11/24/15 13 Ứng dụng vi sóng hoá hữu  Vi sóng đóng... Sự lan truyền vi sóng 11/24/15 Năng lượng vi sóng:  Vi sóng gồm hai thành phần: điện trường E từ trường B  Năng lượng vi sóng yếu, không 10-6 eV  Không đủ mạnh để cắt đứt nối hóa học 11/24/15...ĐẠI CƯƠNG VỀ VI SÓNG  Là sóng điện từ  Bước sóng dài tia hồng ngoại ngắn sóng radio (1mm-1m)  Bản chất vi sóng sóng điện từ lan truyền với vận tốc ánh sáng  Sóng điện từ đặc trưng