Experimentos didáticos envolvendo radiação microondas

Abstract

Recebido em 23/7/03; aceito em 15/4/04; publicado na web em 27/8/04 MICROWAVE-ASSISTED EXPERIMENTS FOR UNDERGRADUATE COURSES. Theoretical and practical aspects of the use of microwave-assisted strategies in chemistry are introduced for students using simple and safe experiments employing a domestic oven. Three procedures are proposed for evaluating the distribution of microwave radiation inside the microwave oven cavity:(1) variation of the volume of marshmallows; (2) drying of filter paper wetted with Co(II) solution, and (3) variation of water temperature, after microwave-assisted heating. These experiments establish the position with the highest incidence of microwave radiation in the oven cavity, which was chosen for the synthesis of salicylic acid acetate. This synthesis was performed in 5 min of heating and the yield was around 85%. All experiments can be carried out in a 4 h lab-session using low-cost instrumentation.Keywords: microwave radiation distribution; microwave-assisted synthesis; salicylic acid acetate. INTRODUÇÃOO desenvolvimento da tecnologia de microondas ocorreu principalmente durante a II Guerra Mundial. Os fornos de microondas começaram a ser utilizados para aquecimento de alimentos na déca-da de 50, e a partir dos anos 80, esse tipo de energia passou a ser utilizado em laboratórios de química 1 . Em química, os fornos de microondas são utilizados para diversas finalidades, tais como secagem de amostras 2,3 , sínteses 4,5 , extração de compostos orgânicos 6,7 e mineralização de amostras orgâni-cas 8-10 e inorgânicas 11,12 . Com essa diversidade de aplicações torna-se relevante discutir esse tópico em aulas teóricas e práticas de química. Os princípios envolvidos no aquecimento por microondas englobam conceitos químicos e físicos, tais como temperatura, ligação química, estrutura molecular, momento de dipolo, polarização, capacidade calorífica e constante dielétrica 13 . O forno de microondas é um equipamento conhecido pela maioria dos estudantes, mas os conceitos químicos envolvidos em seu funcionamento e o grande número de aplicações que esses equipamentos têm em química não são tão disseminados.Este trabalho propõe experimentos utilizando um forno de microondas doméstico para aplicações em laboratório. Aspectos da teoria sobre microondas são sucintamente apresentados visando melhor compreensão do funcionamento dos fornos de microondas. A aula prática é dividida em duas partes: primeiramente executa-se o mapeamento térmico do forno por diferentes procedimentos e, após o mapeamento, a posição na qual ocorre a maior incidência de radiação microondas na cavidade do forno é utilizada para a síntese de aspirina, i.e., ácido acetilsalicílico. Teoria de microondasA radiação microondas é um tipo de energia eletromagnética com freqüência na faixa de 10 3 a 10 4 MHz. Essa radiação não-ionizante causa migração de íons e rotação de dipolos, mas não causa mudanças na estrutura molecular 1 . O aquecimento de um material por irradiação com microondas se dá devido à interação da onda eletromagnética com ...

Microwave drying and NIR spectroscopy for the rapid moisture measurement of yerba mate (Ilex paraguariensis)leaves during storage

“…It can change compounds in different ways in comparison to kiln heating, where heat is transferred from the surface to the interior by convection, [24] thus interfering in the analysis and requiring pretreatment of spectra.…”

Síntese e hidrólise de azalactonas de Erlenmeyer-Plöchl mediadas por radiação micro-ondas em aparelhos doméstico e dedicado: experimentos de química orgânica para a graduação

“…Dessa forma, este experimento emprega tanto o forno de micro-ondas doméstico quanto o dedicado para a síntese das algumas azalactonas de Erlenmeyer-Plöchl, 3a-c, Esquema 2. Apesar de ser possível realizar adaptações no forno doméstico para ser empregado em reações químicas e também calibrá-lo para avaliar a potência nominal a fim de garantir melhor reprodutibilidade, 4 o forno doméstico aqui utilizado foi empregado como fornecido pelo fabricante e, se o professor assim desejar, a calibração pode ser inserida como parte integrante da aula, ficando esta decisão condicionada ao tempo disponível do curso experimental.…”

“…Por exemplo, a aquisição de reatores de micro-ondas dedicados para laboratório, em quantidade significativa, 2,3 tem permitido o desenvolvimento de experimentos didáticos para a graduação e de química orgânica em particular. 4 Em adição aos aspectos supracitados, o ensino experimental da Química Verde (QV) tem assumido proporção cada vez maior e relatos de experimentos destinados à graduação são crescentes no Brasil. 5 Dessa forma, reações promovidas ou aceleradas por irradiação de micro-ondas, empregando abordagens de reações one-pot, dominó e/ou multicomponente são aspectos que devem ser inseridos na formação moderna dos futuros profissionais da química.…”

Avaliação de tratamentos da amostra em microescala para a determinação de K, Mg, Na e Zn em carnes por técnicas de espectrometria atômica

“…A mistura foi levada a um forno de micro-ondas, onde primeiramente foi realizada a otimização da potência e o tempo necessário para obter uma digestão completa das amostras. Posteriormente, as amostras foram colocadas uma a uma no centro do prato giratório do forno, como sugerido por Rosini et al, 17 os quais evidenciaram que este é o local de melhor distribuição da radiação micro-ondas. No forno, as amostras permaneceram por 5 minutos na potência má-xima determinada (680 Watts).…”