微波在合成中应用

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1、第28卷2007年第4期有色冶金设计与研究8月微波在合成中的应用李莉,许洪胤（江西理工大学材料与化学工程学院，江西赣州341000）〔摘要〕微波化学是一门新兴的前沿交叉科学,本文介绍了微波的作用原理,综述了微波技术在有机合成和无机合成中的应用以及发展前景。〔关键词〕微波技术;合成;应用中图分类号:TN015文献标识码:A文章编号:1004-4345(2007)04-0020-03ApplicationsoftheMicrowaveinChemicalSynthesisLILi,XuHong-yin(CollegeofMat

2、erialandChemicalEngineering,JiangxiUniversityofScienceandTechnology,Ganzhou,Jiangxi341000,China)AbstractThephilosophyofmicrowavesynthesisisintroducedandtheapplicationandlongtermpotentialofmicrowavetech-nologyinbothorganicandinorganicsynthesisareoutlinedinthepaper.

3、Keywordmicrowavetechnology;synthesis;application量差相等的微波能后,分子会由低能级跃迁到高能1微波级。因为微波的能量决定于其频率的大小,所以分子只能在一些分立的频率处吸收微波。分子转动能级微波是指波长在1～1000mm，频率在300～跃迁所吸收微波的波长处于远红外微波区,吸收信300000MHz范围之间的电磁波,因为它的波长与长号大小随微波频率(或波长、波数)变化的谱图即为微波、中波、短波相比来说,要“微小”得多,所以就得名波吸收光谱。为“微波”。微波有着不同于其他波段的重要

4、特点：大家知道,原子光谱是线状的,它由原子的电子(1)似光性。微波波长非常小,当微波照射到某些能级跃迁而产生,不同元素的原子有不同的特征谱物体上时,将产生显著的反射和折射,就和光线的反、线，原子光谱一般在可见紫外区，而不在微波区。折射一样；分子的运动包括分子的平动、转动、核的振动及(2)穿透性。微波照射于介质物体时,能深入该物电子的运动。分子的总能量E总可表示为:体内部的特性称为穿透性；E总=Ec+Ev+Er+Et(3)信息性。微波波段的信息容量非常巨大,即使式中:Ec、Ev、Er、Et分别代表电子能、振动能、转动能是很小

5、的相对带宽,其可用的频带也是很宽的,可达和平动能,除平动能之外,前三项都是量子化的,叫分数百甚至上千兆赫；子的内部运动能。分子能态的跃迁会吸收或发射一(4)非电离性。微波的量子能量不够大,因而不会定的能量,表现为一定频率的光子的吸收或发射。改变物质分子的内部结构或破坏其分子的化学键,一般来说分子的电子光谱波长约在1μm～20nm,所以微波和物体之间的作用是非电离的。即可见和紫外区;振动光谱波长为50～1μm,位于红1.1微波与物质的相互作用外区。如果单纯地转动能发生改变(在同一电子态，1.1.1微波吸收光谱同一振态),则产

6、生转动光谱,其波长为10cm～50μm。分子的转动能级是量子化的,吸收与能级间能收稿日期：2006-10-26作者简介：李莉（1980—），女，河北人，在读研究生，研究方向为金属铜材料的研究。第4期微波在合成中的应用·21·微波的波长在0.1～100cm之间,因而只能激发应物、催化剂、产物不变的情况下,该反应的动力不分子的转动能级跃迁。微波谱比远红外谱更易于得变,与加热方式无关。他们认为微波用于化学反应的到单色波束,因而微波谱的分辨能力较高,不过微波频率2450(±13)MHz属于非电离辐射在与分子的化谱主要是研究气态分子

7、。根据量子化学理论,只有当学键发生共振时不可能引起化学键断裂,也不能使分子的电子态Ψe的永久电偶极矩不为零,才有转动分子激发到更高的转动或振动能级。微波对化学反能级的跃迁。因为非极性分子的电偶极矩为零,决定应的加速主要归结为对极性物质刺激的选择加热,着非极性分子就不会有转动光谱。即微波的致热效应。双原子分子是简单分子,按照非刚性转子模型另一种观点认为,微波对化学反应作用是非常复考虑,双原子分子可分作极性与非极性分子,对于非杂的,一方面是反应物分子吸收微波能量,提高分子运极性分子(如H2、Cl2等),因为没有永久偶极,故不会

8、动速度,致使分子运动杂乱无章,导致熵的增加;另一方有纯粹的转动光谱。面微波对极性分子的作用,迫使其按照电磁场作用方1.1.2微波的加热原理式运动,导致了熵的减小。因此,微波对化学反应的作实验表明,极性分子溶剂吸收微波而被快速加用机理是不能仅用微波致热效应来描述的。热,而非极性分子溶剂几乎不吸收微波,升温