微波化学的发展

微波化学的发展

   在我们今天的生活中，微波设备已经是普遍存在的，我们已经适应了使用微波设备。家庭有家用微波炉，随时能加热饭菜；工业上有工业微波设备，例如烘干机、杀菌机、干燥机等。

    但其实微波化学的历史并不久。

   微波在化学中的应用开辟了微波化学这一化学新领域．微波可以直接与化学体系发生作用从而促进各类化学反应的进行，这是通常意义上的微波化学所涉及的内容，微波对凝聚态物质的化学作用上就属于这一类．微波与气态物质的作用情况有些不同。在这里．某些特定额率(波长)的微波可以被某些特定的气体所吸收，因为它们的量子能量可能正好与相应气体的转动能级的能量差相对应，这就是微波吸收光谱学所研究的内容。它在大气污染物监测方面有很有价值的应用．但对于常用的915MHz和2450MWz的微波功率，更一般的情况是，在微波功率的诱导下，气体先转变成等离子体，进而可在各种化学领域加以利用，这就是所谓微波等离子体化学，它是广义微波化学所涵盖的内容．基于以上认识，我们可以说微波化学实际上是从微波等离子体化学开始发展。

    微波场对凝聚态物质的作用则要复杂得多，因此，在凝聚态化学中利用微波能的研究工作要比微波等离子体在化学中的应用晚得多，而且最初(1974年)的工作巴仅仅是用微波炉作样品的烘干。1975年才有人用它作生物样品的消解并取得了很大的成功．现在这一技术已经商品化并作为标淮方法被广泛用于分析样品的预处理。

    微波用于凝聚态合成化学的研究开始于1986年，迄今研过并取得了明显效果的有机合成反应还有重排、Knoevenage反应、Perkin反应、苯偶姻缩合、Reformatsky反应、Deckman反应、缩醛(酮)反应、Witting反应、经醛缩合、开环、烷基化、水解、氧化、烯烃加成、消除反应、取代、成环、环反转、蘸交换、酰胺化、催化氢化．脱鞍、脱保护、聚合、主体选择性反应、自由基反应及搪类和某些有机全属反应等，几乎涉及了有机合成反应的各个主要领域.但迄今的研究还主要停留在实验事实的积累方面，对于反应机理的研究还进行得很少也很不深入，以致对微波加热或改善这些合成方法的机理还无法作出一个统一的令人信服的解释．“热效应说”可以解释不少实验事实，但也确实存在用“热效应说”无法解释的实验事实。微波量子能量只有2x10-22J，比分产间的范德瓦尔结合能还少．如果有所谓“非热效应”，这种非热效应又是如何发生的呢?也难以回答烘干机。
    同样的评价也适合于无机固相反应中应用微波的情况。无论是陶瓷材料(包括超导材料)的烧结、固体快离子导体的制备，超细纳米粉体材和沸石分子筛的合成等都因应用微波丽获益，但就对微波在这些合成反应中所起作用的认识而言，还远远没有达到有一个指导性理论的水平．
   尽管如此，微波化学作为一个新兴化学分支学科的发展却已是一个不争的事实，并已在环境保护、石油工业和冶金等部门获得了广泛和成功的应用.上述现象的存在，只能说明我们面临的是一个崭新的、大有作为的领域。但也正因为还有许多未被认识的东西，我们的科学研究才更有搞头，才更有可能“有所发现、有所发明、有所创造、有所前进。
   不难看出，微波化学是在人们对微波场中物质的特性及其相互作用的研究基础上发展起来的．它的深入研究显然要涉及电磁场和电磁波理论、介电质物理理论、凝聚态物理理论、等离子体物理理论、物质结构理论和各种化学原理，因此可以说．微波化学是根据上述理论和原理，利用现代微波技术来研究物质在微波场作用下的物理和化学行为的一门科学．