微波化學反應中的物質結構特點

微波化學反應中的物質結構特點

在微波化學中，化學反應溫度的提高程度和提高速度與 反應物所用溶劑分子的極性有關，分子的極性則和分子的瞬 間偶極有關，分子的瞬間偶極又是和分子中的電荷分布情況 有關。當分子中一端帶有負電荷而另一端帶有正電荷，即分 子中的電荷分布不平衡時產生了分子的瞬間偶極。這種電荷 分布不平衡的分子在微波作用下將微波能量吸入，分子的內

能、運動速度和反應的溫度激劇提高，導致了化學反應速度 的加快。極性分子的反應物在非極性分子溶劑中，由于反應 物吸收微波能量后，其熱能通過分子碰撞而被轉移到了非極 性溶劑內，微波加熱這類反應體系較慢甚至到沒有作用，所 以用微波加熱不能顯著提高在非極性溶劑中的反應溫度。另 外，微波能作用于極性分子（反應物，溶劑）能加劇分子運 動，大大增加了反應物的碰撞頻率，即加快了化學反應速度； 而在非極性分子溶劑中，盡管微波也能加快極性分子反應物 的運動，但由于非極性溶劑不但不吸收微波能而加速運動，并 且緩沖了極性分子的反應物的加速運動，即不能顯著提高反 應的碰撞頻率。所以，用微波進行化學反應，選擇合適的反 應物和溶劑是非常重要的。

    溶劑介電常數對反應速率的影響 在極性溶劑中，用微波法進行有機反應可以顯著提高反 應速率。將介電常數各不相同的幾種溶劑分別置于敞口的反 應器中，輸入徼波（功率10界八…），加熱1014，測定各種 溶劑的升溫情況，可以得到介電常數不同的溶劑吸收微波能 的情況，結果見表3-2。實驗表明，高介電常數溶劑吸收微波 能的速度顯著大于低介電常數溶劑，而且極性小、分子量大 的溶劑，相同條件下吸收微波能量較少，四氣化碳、苯和正 己烷化合物等非極性分子幾乎不吸收微波能量。所以，應用 微波爐進行化學反應，選用極性溶劑作為反應介質是至關重 要的。在干法微波反應中，電介質對微波能量的吸收率更為 重要，因為在干法反應中許多介質是被作為有加熱作用的填 充料，它們先應良好地被微波加熱再傳導給反應物〈這樣不 論反應物料極性如何都可以進行反應，如果這類介質對反應 有催化作用則效果更佳.