微波化學的發展

微波化學的發展

   在我們今天的生活中，微波設備已經是普遍存在的，我們已經適應了使用微波設備。家庭有家用微波爐，隨時能加熱飯菜；工業上有工業微波設備，例如烘干機、殺菌機、干燥機等。

    但其實微波化學的歷史并不久。

   微波在化學中的應用開辟了微波化學這一化學新領域．微波可以直接與化學體系發生作用從而促進各類化學反應的進行，這是通常意義上的微波化學所涉及的內容，微波對凝聚態物質的化學作用上就屬于這一類．微波與氣態物質的作用情況有些不同。在這里．某些特定額率(波長)的微波可以被某些特定的氣體所吸收，因為它們的量子能量可能正好與相應氣體的轉動能級的能量差相對應，這就是微波吸收光譜學所研究的內容。它在大氣污染物監測方面有很有價值的應用．但對于常用的915MHz和2450MWz的微波功率，更一般的情況是，在微波功率的誘導下，氣體先轉變成等離子體，進而可在各種化學領域加以利用，這就是所謂微波等離子體化學，它是廣義微波化學所涵蓋的內容．基于以上認識，我們可以說微波化學實際上是從微波等離子體化學開始發展。

    微波場對凝聚態物質的作用則要復雜得多，因此，在凝聚態化學中利用微波能的研究工作要比微波等離子體在化學中的應用晚得多，而且最初(1974年)的工作巴僅僅是用微波爐作樣品的烘干。1975年才有人用它作生物樣品的消解并取得了很大的成功．現在這一技術已經商品化并作為標淮方法被廣泛用于分析樣品的預處理。

    微波用于凝聚態合成化學的研究開始于1986年，迄今研過并取得了明顯效果的有機合成反應還有重排、Knoevenage反應、Perkin反應、苯偶姻縮合、Reformatsky反應、Deckman反應、縮醛(酮)反應、Witting反應、經醛縮合、開環、烷基化、水解、氧化、烯烴加成、消除反應、取代、成環、環反轉、蘸交換、酰胺化、催化氫化．脫鞍、脫保護、聚合、主體選擇性反應、自由基反應及搪類和某些有機全屬反應等，幾乎涉及了有機合成反應的各個主要領域.但迄今的研究還主要停留在實驗事實的積累方面，對于反應機理的研究還進行得很少也很不深入，以致對微波加熱或改善這些合成方法的機理還無法作出一個統一的令人信服的解釋．“熱效應說”可以解釋不少實驗事實，但也確實存在用“熱效應說”無法解釋的實驗事實。微波量子能量只有2x10-22J，比分產間的范德瓦爾結合能還少．如果有所謂“非熱效應”，這種非熱效應又是如何發生的呢?也難以回答烘干機。
    同樣的評價也適合于無機固相反應中應用微波的情況。無論是陶瓷材料(包括超導材料)的燒結、固體快離子導體的制備，超細納米粉體材和沸石分子篩的合成等都因應用微波麗獲益，但就對微波在這些合成反應中所起作用的認識而言，還遠遠沒有達到有一個指導性理論的水平．
   盡管如此，微波化學作為一個新興化學分支學科的發展卻已是一個不爭的事實，并已在環境保護、石油工業和冶金等部門獲得了廣泛和成功的應用.上述現象的存在，只能說明我們面臨的是一個嶄新的、大有作為的領域。但也正因為還有許多未被認識的東西，我們的科學研究才更有搞頭，才更有可能“有所發現、有所發明、有所創造、有所前進。
   不難看出，微波化學是在人們對微波場中物質的特性及其相互作用的研究基礎上發展起來的．它的深入研究顯然要涉及電磁場和電磁波理論、介電質物理理論、凝聚態物理理論、等離子體物理理論、物質結構理論和各種化學原理，因此可以說．微波化學是根據上述理論和原理，利用現代微波技術來研究物質在微波場作用下的物理和化學行為的一門科學．